JP2002076385A

JP2002076385A - シリコン太陽電池用下地基板とシリコン太陽電池およびこれらの製造方法

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Publication number: JP2002076385A
Application number: JP2000256317A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kondo; 勝彦近藤; Yoshiaki Takeuchi; 良昭竹内; Tatsuyuki Nishimiya; 立享西宮; Kengo Yamaguchi; 賢剛山口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-15
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: JP3477434B2

Abstract

(57)【要約】【課題】結晶質Ｓｉの結晶粒界密度を増大させること
なく、光閉じ込め効果の向上を図り、それによってより
高い光電変換効率を有するＳｉ太陽電池およびその製造
方法を得る。【解決手段】支持体１１上に金属反射層１２と拡散防
止層１３が順次積層されている下地基板１０１であっ
て、上記拡散防止層１３表面が、イオンミリング法によ
りイオンビームを斜めに照射することによりスプーンカ
ット形状の凹部が複数形成された凹凸形状であることを
特徴とするシリコン太陽電池用下地基板１０１とこの製
造方法を提供し、この下地基板１０１上に光電変換層１
０、透明電極膜１８、集電電極１９を形成してＳｉ太陽
電池１１０を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は結晶質シリコン太陽
電池およびその製造方法に関し、特に、テクスチャ構造
を有するシリコン太陽電池の下地基板および下地基板に
テクスチャ構造を施す方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン太陽電池は、時計、小型計算機
または街灯などの電源として幅広く利用されている。そ
の代表的なものとして結晶質シリコン太陽電池（以下、
単に「Ｓｉ太陽電池」とする）が挙げられる。図１３
は、従来のＳｉ太陽電池の一例を模式的に示す断面図で
ある。図１３に示すＳｉ太陽電池は、支持体１上に金属
反射層２、拡散防止層３が順次製膜されてなる下地基板
１００と、この下地基板１００上にｎ型半導体である結
晶質シリコンからなるｎ層５、真性半導体である結晶質
シリコンからなるｉ層６、ｐ型半導体である結晶質シリ
コンからなるｐ層７が順次積層されてなる光電変換層１
０と、この光電変換層１０上に製膜されたＩＴＯ等から
なる透明電極膜８と、この透明電極８上に形成されたＡ
ｌ等からなる集電電極９とから概略構成されるものであ
る。

【０００３】上記Ｓｉ太陽電池においては、太陽光は透
明電極膜８側を透過して光電変換層１０に入射する。そ
して、入射した光は金属反射層２により反射されて光電
変換層１０にて吸収され電力に変換され、下地基板１０
０および集電電極９に外部負荷を加えることにより電力
を外部に取り出すことができる。

【０００４】このような太陽電池における光電変換層
は、ｐ層５、ｉ層６、ｎ層７からなるｐｉｎ接合より構
成された間接遷移型半導体である結晶質Ｓｉからなるた
め光吸収性が小さい。そのため、このようなＳｉ太陽電
池においては、光電変換層における光入射率を向上させ
たり、光閉じ込め効果を向上させたりする工夫が必要で
ある。このような工夫として、従来、下地基板１００表
面に凹凸を形成し（テクスチャ構造）、その凹凸による
乱反射によって光路長を増加させ、太陽光利用効率を高
め、光電変換効率を向上させることが行われている。こ
のようなテクスチャ構造は、通常、下地基板１００を製
造するときの基板の温度等の製膜条件を調整することに
より形成されるものであり、図１２および１３に示すよ
うに、その断面形状が三角形状で、凹凸部分の高低差は
０．１〜０．３μｍ程度、底辺が０．２〜０．６μｍ程
度のものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなテクスチャ構造を有する下地基板１００を用いたＳ
ｉ太陽電池においては、テクスチャ構造の凹部、凸部の
頂点部分を起点にして、結晶質Ｓｉの結晶粒界ａが発生
し易く、このような結晶粒界ａにより、結晶質Ｓｉに存
在する光キャリアがトラップされてその移動が妨げられ
たり、再結合により光キャリアが消滅したりして電力変
換率が低下するという問題があった。このような結晶粒
界ａの密度は、凹部の傾斜角度が急峻なほど増加する傾
向にあり、Ｓｉ太陽電池における光電変換効率を低下さ
せるものであった。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、結晶質Ｓｉの結晶粒界密度を増大させることなく、
光閉じ込め効果の向上を図り、それによってより高い光
電変換効率を有するＳｉ太陽電池およびその製造方法を
得ることを目的とする。また、上記目的を達成するため
に、結晶質粒界密度を低減することができ、かつ光閉じ
込み効果の得られるＳｉ太陽電池用下地基板およびその
製造方法を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明のＳｉ太陽電池用下地基板は、支持体上に
金属反射層と拡散防止層が順次積層されている下地基板
であって、上記拡散防止層表面が、イオンミリング法に
よりイオンビームを斜めに照射することによりスプーン
カット形状の凹部が複数形成された凹凸形状であること
を特徴とする。また、本発明のＳｉ太陽電池用下地基板
は、支持体上に金属反射層と拡散防止層が順次積層され
ている下地基板であって、上記金属反射層が、イオンミ
リング法によりイオンビームを斜めに照射することによ
りスプーンカット形状の凹部が複数形成された凹凸形状
を有し、この凹部の形状に沿って上記拡散防止層が形成
されていることを特徴とする。上記下地基板において
は、上記拡散防止層上または金属反射層状に形成された
凹部の深さが、５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好まし
い。また、上記金属反射層においては、２層以上の構造
とすることもできる。

【０００８】本発明のＳｉ太陽電池は、上記Ｓｉ太陽電
池用下地基板上に、光電変換層、透明電極膜、集電電極
が順次形成してなるものである。また、上記拡散防止層
上に凹部が形成された下地基板は、支持体上に金属反射
層と拡散防止層を順次形成し、次いで前記拡散防止層の
表面に、イオンミリング法によりイオンビームを入射角
が５〜８５°となるように照射してスプーンカット形状
の凹部を複数形成して、その表面を凹凸形状とすること
により製造することができる。

【０００９】また、上記金属反射層上に凹部が形成され
た下地基板は、支持体上に金属反射層を積層し、次いで
前記金属反射層上にイオンミリング法によりイオンビー
ムを入射角が５〜８５°となるように照射してスプーン
カット形状の凹部を複数形成し、その表面を凹凸形状と
したのち、この金属反射層上に拡散防止層を積層するこ
とにより製造することができる。

【００１０】さらに、金属層が２層構造であり、金属反
射層上に凹部を形成した下地基板は、支持体上に、第１
金属反射層を積層し、次いで前記第１金属反射層の表面
に、イオンミリング法により、イオンビームを入射角が
５〜８５°となるように照射してスプーンカット形状の
凹部を複数形成し、その表面を凹凸形状としたのち、こ
の第１金属反射層上に、第２金属反射層と拡散防止層を
順次積層することによって製造することができる。

【００１１】そして、本発明のＳｉ太陽電池は、上記製
造方法によりシリコン太陽電池用下地基板を製造し、こ
の下地基板上に光電変換層、透明電極膜、集電電極を順
次形成することにより製造することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。図１は、本発明のＳｉ太陽電池用下地基板の第１
の実施形態を模式的に示したものである。この下地基板
１０１は、支持体１１上に、金属反射層１２が形成さ
れ、この金属反射層１２上に、表面が凹凸形状の拡散防
止層１３が形成されてなるものである。上記支持体１１
は、特に限定されず、例えば、ガラス、ステンレス、樹
脂、セラミックス等である。厚さは、通常１ｍｍ〜１０
０ｍｍとされる。

【００１３】上記金属反射層１２は、光を反射するため
に設けられるもので、Ｎｉ、Ｃｒ、ＴｉおよびＣｕのう
ち１または２以上の金属からなり、厚さは５０ｎｍ〜５
μｍである。また、この反射金属層１２は、図３に示す
ようにもののように、上記金属群からなる第１金属反射
層３２上に、Ａｇからなる第２金属反射層３４を設けた
２層構造のものを用いることができる。このとき、第１
金属反射層３２の厚さは、５０ｎｍ〜５μｍ、第２金属
反射層３４の厚さは５０ｎｍ〜５μｍとされる。

【００１４】上記拡散防止層１３は、入射した光の拡散
を防いで、光電変換層に入射する光を増加させる、すな
わち光の閉じ込み効果を高めるために設けられるもの
で、ＺｎＯまたはその他の酸化物からなるものである。
そして、この拡散防止層１３表面は、イオンミリング法
により、スプーンカット形状の凹部が複数形成されて凹
凸形状となっている。ここでスプーンカット形状とは、
緩やかな傾斜を有し角部がない滑らかな曲面からなる凹
部形状を示す。スプーンカットとは文字通り先の丸いス
プーンで削った形状と似ていることからこのようにい
う。このようなスプーンカット形状の凹部の深さ、すな
わち凹凸形状における山頂部と谷底部の高低差は、５ｎ
ｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。このような範囲
であれば、Ｓｉ太陽電池を形成したときに、拡散防止層
１３による光の封じ込め効果を低減させることなく、光
電変換層における結晶粒界密度を減少させることができ
る。

【００１５】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。この例は、上記凹部を金属反射層上に形成
し、その上に拡散防止層を製膜したものである。図２
は、このような第２の実施の形態の一例を模式的に示す
断面図である。この下地基板１０２は、支持体２１上
に、金属反射層２２が形成され、この金属反射層２２上
に上記スプーン形状の凹部が形成され、この凹部に沿う
ように拡散防止層２３が製膜されて、表面が凹凸形状と
されたものである。この例においては、支持体２１、反
射金属層２２、拡散防止層２３の構成材料および製膜方
法は上記第１の実施の形態と同様にされる。

【００１６】金属反射層２２上に形成された凹凸形状
は、上記第１の実施の形態における拡散防止層１３上に
形成した凹凸形状と同様にされ、スプーンカット形状の
凹部が複数形成され、凹部の深さは５ｎｍ〜５００ｎｍ
とされる。そして、この金属反射層２２の凹凸形状に沿
って拡散防止層２３が製膜されるので拡散防止層２３の
表面形状も上記金属反射層２２と同様の凹凸形状とな
る。

【００１７】また、上記金属反射層２２においては、２
層以上の構造とすることも可能で、この場合、例えば、
上記金属反射層を第１金属反射層とし、その上にＡｇか
らなる第２金属反射層を製膜したものであってもよい。
図４は、金属反射層を２層構造としたもので、この場
合、基板４１上に形成された第１金属反射層４２上に、
上記スプーン形状の複数の凹部が形成され、その凹凸形
状に沿って、第２金属反射層４４、拡散防止層４３が製
膜されている。

【００１８】このように、表面にスプーンカット形状の
凹部が形成され、凹凸形状とされたＳｉ太陽電池用下地
基板１０１、１０２、１０３、１０４であれば、凹部が
角部のない滑らかな曲面よりなるので、結晶質Ｓｉを積
層する際に、従来凹部頂角において発生していた結晶質
Ｓｉの結晶粒界を減少させることができる。よって、得
られた結晶質Ｓｉからなる光電変換層において結晶粒界
密度を減少させることができ、Ｓｉ太陽電池における光
電変換効率を向上させることができる。また、上記下地
基板１０１、１０２、１０３、１０４においては、凹部
の深さが５ｎｍ〜５００ｎｍである凹凸形状を有するの
で、Ｓｉ太陽電池としたときに光の封じ込み効果も高
く、光電変換率を向上させることができる。

【００１９】次いで、このような下地基板の製造方法を
説明する。まず図１に示す下地基板１０１を例に挙げて
説明する。まず、支持体１１を室温〜５００℃の所定の
温度に保持しながら、支持体１１の表面上に、５ｎｍ〜
５μｍの厚さとなるように、Ｎｉ、Ｃｒ、ＴｉおよびＣ
ｕのうち１または２以上の金属からなる金属反射層１２
を形成する。その製造方法としては、支持体１１上に上
記金属を積層できる方法であればよく、例えば、真空蒸
着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いることがで
きる。これらのうち、プロセスが比較的簡便であるため
真空蒸着法が望ましい。また、金属反射層が図３に示す
ような２層構造である場合は、上記方法と同様にして、
第１金属反射層３２を製膜し、これに続いてＡｇを蒸着
して第２金属反射層３４を製膜して金属反射層を形成す
る。

【００２０】次いで、金属反射層１２が形成された支持
体１１を、室温〜５００℃の所定の温度に保持しなが
ら、上記金属反射層１２上に、拡散防止層１３を厚さ１
０ｎｍ〜１０００ｎｍとなるように積層する。この時の
積層方法としては、特に限定されないが、イオンプレー
ティング法を用いることができる。

【００２１】次いで、この拡散防止層１３表面上にイオ
ンミリング法によるエッチングにより凹凸を形成する。
イオンミリング法とは、不活性ガスを用いてプラズマを
発生させ、プラズマに対して電界を印加することによ
り、不活性ガスのイオンを引き出して基板に照射してエ
ッチングする方法である。図５は、このとき用いられる
装置の一例を示した概略構成図である。この装置２０４
は、少なくとも、基板２０２を固定するとともに回転さ
せる回転装置２０３と、イオンビームを照射するための
プラズマ源２００ａと、イオン引き出し電極２００ｂ
と、前記プラズマ源２００ａに供給されるイオン源ガス
２０１とを備えてなるものである。このような装置２０
４においては、イオン引き出し電極に負電圧を印加する
とプラズマ源２００ａで発生したプラズマに含まれるイ
オンが、イオン引き出し電極２００ｂとの間の電界によ
って加速され、イオンビームとなって所定の入射角θで
基板２０２上に照射される。また、装置２０４内は真空
状態とすることができる。

【００２２】このような装置２０４を用いて拡散防止層
１３上に凹部を形成する。まず、上記下地基板１０１を
基板２０２として回転装置２０３上に固定する。次い
で、イオン源ガス２０１をプラズマ源２００ａに供給し
てイオンビームを発生させる。そして、基板２０２を回
転装置２０３により回転させながら、上記イオンビーム
を入射角θとなるように斜め方向から基板２０２上に照
射する。そして、イオンビームの照射位置を変えながら
照射を繰り返すことにより、基板２０２表面に複数の凹
部を形成する。上記入射角とはイオンビームの照射方向
と基板２０２表面のなす角θを示す。この入射角θは５
〜８５°の範囲であることが好ましい。この範囲であれ
ば、基板２０２上に、滑らかな曲面よりなるスプーンカ
ット形状の凹部を形成することができる。上記入射角θ
が５°未満であるとエッチング効率が低下し、８５°を
超えると凹部の谷部の角度が急になり、光電変換層にお
ける結晶粒界を増加させることになる。

【００２３】このときに基板２０２表面に、イオンビー
ムのエッチングにより形成される凹部の深さは、イオン
ビームの入射角θと、その照射時間により調整すること
ができる。この時の凹部の深さは、上述のように５ｎｍ
〜５００ｎｍが好ましく、このような範囲となるよう
に、イオンビームの入射角θと照射時間を適宜調整す
る。また、イオン電流やイオン電圧により規定されるイ
オンビームの強さは特に限定されず、適宜調整すること
ができる。また、基板の回転速度は、特に限定されない
が、１ｒｐｍ〜１０ｒｐｍが好ましい。また、上記イオ
ン源ガス２０１としては、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガ
ス、Ｋｒガス、Ｘｅガス等の希ガスまたは、これらのガ
スと酸素の混合ガスを用いることができる。

【００２４】次に、図２に示す下地基板１０２の製造方
法について説明する。この例の場合、イオンミリング法
により金属反射層２２に凹凸を形成する。まず、上記下
地基板１０１の製造方法と同様にして基板２１上に、金
属反射層２２を厚さ５０ｎｍ〜５μｍとなるように形成
する。次いで、この金属反射層２２表面上に、上記下地
基板１０１の拡散防止層１３におけるイオンミリング法
と同様にして、イオンビームを斜めより照射して凹部を
形成する。

【００２５】次いで、上記金属反射層２２上に、拡散防
止層２３を製膜する。このように製膜された拡散防止層
２３は、金属反射層２２表面の凹凸形状に沿って形成さ
れる。このとき、拡散防止層２３の膜厚としては、１０
ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。

【００２６】また、金属反射層２２を図４に示すものの
ように２層構造とする場合には、上記凹凸を形成した金
属反射層を第１金属反射層４２とし、この上に、第２金
属反射層４４を製膜する。この時の製膜方法としては、
第１金属反射層４２と同様のものが挙げられる。このよ
うに製膜された第２金属反射層４４は、金属反射層２２
表面の凹凸形状に沿って形成される。このとき、第２金
属反射層４４の膜厚としては、５０ｎｍ〜５μｍが好ま
しい。そして、この第２金属反射層４４上に、上記下地
基板１０２と同様にして拡散防止層４３を製膜し、表面
が凹凸形状である下地基板１０４とする。

【００２７】このようなイオンミリング法を用いた下地
基板の製造方法によれば、イオンビームを５〜８５°の
入射角θで照射するので、拡散防止層または金属反射層
２２上に滑らかな曲面からなる凹部を複数形成すること
ができる。

【００２８】このような製造方法により製造される下地
基板は、Ｓｉ太陽電池の下地基板として用いられる。Ｓ
ｉ太陽電池は、上記下地基板上に、光電変換層、透明電
極膜、集電電極を順次形成することによって得ることが
できる。図６は、上記下地基板１０１上に、結晶質Ｓｉ
からなるｎ層１５、ｉ層１６、ｐ層１７を順次製膜して
なる光電変換層１０と、ＩＴＯ等からなる透明電極層１
８と、集電電極１９を形成してなるものである。また、
図７は、上記下地基板１０４上に、結晶質Ｓｉからなる
ｎ層４５、ｉ層４６、ｐ層４７を順次製膜してなる光電
変換層４０と、透明電極層４８と、集電電極４９形成し
てなるものである。

【００２９】以下、このような太陽電池の製造方法につ
いて、図６を利用して説明する。まず、上記拡散防止層
１３上に、Ｐがドープされた結晶質Ｓｉからなりｎ型半
導体特性を有するｎ層１５を積層する。次いで、前記ｎ
層上に真性半導体である結晶質シリコンからなるｉ層１
６を積層する。次いで、前記ｉ層１６上に、Ｂがドープ
された結晶質Ｓｉからなりｐ型半導体特性を有するｐ層
１７を積層する。このときの結晶質Ｓｉの積層方法とし
ては、プラズマＣＶＤ法等一般的な方法が挙げられる。

【００３０】ついで、このようにして形成されたｎ層１
５、ｉ層１６、ｐ層１７からなる光電変換層１０上にＩ
ＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の透明材料からなる透明電極
１８を積層する。この時の積層方法としては。イオンプ
レーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等一般的
な方法が用いられる。

【００３１】ついで、上記透明電極膜上に、Ａｌなどか
らなる集電電極１９を、真空蒸着法、スクリーン印刷法
などの方法により所望の形状に形成する。

【００３２】このように、表面がスプーンカット形状の
凹部からなる凹凸形状を有する下地基板を用いて製造さ
れたＳｉ太陽電池においては、結晶質Ｓｉからなる光電
変換層内の結晶粒界ａの生成が抑制されるため、結晶質
Ｓｉの結晶粒界密度が減少する。よって、光電変換層内
において、結晶粒界ａにより光キャリアがトラップされ
てその移動が妨げられたり、再結合により光キャリアが
消滅したりするといった現象が低減され、その光電変換
効率が向上する。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。（実施例１）図６に示す構造のＳｉ太陽電池を作製し
た。まず、ガラスからなる支持体１１上に、Ｎｉを真空
蒸着法により積層し、厚さ１０００ｎｍの金属反射層１
２を積層した。次いで、上記金属反射層１２上に、Ｚｎ
Ｏをイオンプレーティング法により積層し、厚さ５００
ｎｍの拡散防止層１３を積層した。次いで、上記拡散防
止層１３上にイオンミリング法にてスプーンカット状の
凹部を形成した。このときのイオン源としては、Ａｒガ
スを用い、イオン電流０．３Ａ、イオン加速電圧を５０
０Ｖとした。次いで、上記拡散防止層１３上に、プラズ
マＣＶＤ法により結晶質Ｓｉからなるｎ層１５、ｉ層１
６、ｐ層１７を順に積層して光電変換層１０を形成し
た。この時、ｎ層１５の厚さは３０ｎｍ、ｉ層１６の厚
さは１０００ｎｍ、ｐ層１７の厚さは３０ｎｍとした。
次いで、上記光電変換層１０上にイオンプレーティング
法にて、ＩＴＯからなる透明電極膜１８を、厚さ１００
ｎｍとなるように積層した。次いで、上記透明電極膜１
８上の所定の位置に、真空蒸着法にてＡｌを蒸着して、
集電電極１９を形成した。

【００３４】（比較例１）上記基板表面にエッチング処
理を施さなかったこと以外は実施例１と同様にして比較
例１のＳｉ太陽電池を作製した。

【００３５】このとき、凹部の深さを５ｎｍ〜５００ｎ
ｍの範囲で変化させて、上記Ｓｉ太陽電池を作製し、そ
れぞれのＳｉ太陽電池における光電変換効率を測定し、
比較例１のＳｉ太陽電池における光電変換効率を１とし
たときの値（規格化変換効率）を算出した。このとき、
イオンビームの入射角は５°に保ち、凹部の深さはイオ
ンビームの照射時間を変えることにより調整した。具体
的な数値は表１に示す通りである。イオンビームの照射
時間が短いときは元の基板の表面形状が比較的反映され
やすく、凹部の深さは比較的大であるが、照射時間が長
くなるに従い、基板の表面浸食が進み、凹部の深さも小
さくなる。それぞれの比較結果を図８に示すグラフに示
す。

【００３６】

【表１】

【００３７】また、上記拡散防止層上に、イオンビーム
の入射角θを５〜８５°の範囲で変化させて深さが１０
ｎｍの凹部を形成して、上記Ｓｉ太陽電池を作製し、そ
れぞれのＳｉ太陽電池における光電変換効率を測定し、
比較例１のＳｉ太陽電池における光電変換効率を１とし
た規格ときの値（規格化変換効率）を算出した。このと
きのイオン入射角θと照射時間の数値は表２に示すとお
りである。イオンビームの入射角θが大きいときは実効
的な入射エネルギー密度が高いため、表面浸食速度が大
きく照射時間は短く、入射角θが小さいときはその逆で
照射時間は長くなる。結果を図９のグラフに示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】(実施例２）図７に示す構造のＳｉ太陽電
池を作製した。上記実施例１と同様にして、ガラスから
なる支持体４１上に、厚５００ｎｍの第１金属反射層４
２を積層した。次いで、上記第１金属反射層４２上に、
イオンミリング法にてスプーンカット状の凹部を形成し
た。このときのイオン源としては、Ａｒガスを用い、イ
オン電流０．３Ａ、イオン加速電圧を５００Ｖとした。
次いで、上記金属反射層４２上に、Ａｇを真空蒸着法に
より製膜して第２金属反射層４４を形成した。次いで、
この第２金属反射層４４上に、ＺｎＯをイオンプレーテ
ィング法により積層し、厚さ５００ｎｍの拡散防止層４
３を積層した。次いで、上記拡散防止層４３上に、上記
実施例１と同様にして、ｎ層４５、ｉ層４６、ｐ層４７
を順に積層して光電変換層４０を形成し、この光電変換
層４０上に透明電極膜４８および集電電極４９を形成し
た。

【００４０】（比較例２）上記下地基板１０４表面にエ
ッチング処理を施さなかったこと以外は実施例２と同様
にして比較例２のＳｉ太陽電池を作製した。

【００４１】このとき、凹部の深さを変化させて、上記
Ｓｉ太陽電池を作製し、それぞれのＳｉ太陽電池におけ
る光電変換効率を測定し、比較例２のＳｉ太陽電池にお
ける光電変換効率を１としたときの値（規格化変換効
率）を算出した。このとき、イオンビームの入射角は５
°に保ち、凹部の深さはイオンビームの照射時間を変え
ることにより調整した。このときの具体的な数値は表３
に示すとおりである。結果を図１０に示すグラフに示
す。

【００４２】

【表３】

【００４３】また、イオンビームの入射角θを５〜８５
°の範囲で変化させ、深さが１０ｎｍの凹部を形成し
て、上記Ｓｉ太陽電池を作製し、それぞれのＳｉ太陽電
池における光電変換効率を測定し、比較例１のＳｉ太陽
電池における光電変換効率を１とした規格ときの値（規
格化変換効率）を算出した。このときのイオンビームの
入射角と照射時間の数値は表４に示す通りである。結果
を図１１のグラフに示す。

【００４４】

【表４】

【００４５】グラフの結果より、上記実施例１および２
のＳｉ太陽電池においては、下地基板の表面に、凹凸形
状を形成しなかった比較例１および２に比べて、高い光
電変換効率が得られることがわかる。また、凹部の深さ
が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である場合、またイオンビ
ームの入射角θが５〜８５°である場合において高い変
換効率を示すことがわかる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＳｉ太陽
電池用下地基板によれば、その上に結晶粒界密度の低い
光電変換層を形成することができるとともに、光閉じ込
み効果を有するので、Ｓｉ太陽電池の光電変換効率を向
上させることができる。そして、このような下地基板を
用いたＳｉ太陽電池であれば、光電変換層における結晶
粒界密度が低く、また光電変換層と下地基板との界面に
おける光の封じ込み効果により光電変換効率が高い。ま
た、本願発明のＳｉ太陽電池下地基板の製造方法によれ
ば、下地基板表面に深さが５ｎｍ〜５００ｎｍで、傾斜
が緩やかで角部のない滑らかな曲面よりなる凹部を形成
することができ、上記効果を有する下地基板を得ること
ができる。さらに、本願発明のＳｉ太陽電池の製造方法
によれば、結晶粒界の少ない結晶質Ｓｉからなる光電変
換層を形成することができ、光電変換効率の高いＳｉ太
陽電池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＳｉ太陽電池用下地基板の一実施形
態を示した断面図である。

【図２】本発明のＳｉ太陽電池用下地基板の一実施形
態を示した断面図である。

【図３】本発明のＳｉ太陽電池用下地基板の一実施形
態を示した断面図である。

【図４】本発明のＳｉ太陽電池用下地基板の一実施形
態を示した断面図である。

【図５】本発明のＳｉ太陽電池用下地基板に凹凸を形
成する際に用いられる装置の一例を示した概略構成図で
ある。

【図６】本発明のＳｉ太陽電池の一実施形態を示した
断面図である。

【図７】本発明のＳｉ太陽電池の一実施形態を示した
断面図である。

【図８】実施例１における凹部の深さと規格化変換効
率との関係を示したグラフである。

【図９】実施例１におけるイオンビームの入射角と規
格化変換効率との関係を示したグラフである。

【図１０】実施例２における凹部の深さと規格化変換
効率との関係を示したグラフである。

【図１１】実施例２におけるイオンビームの入射角と
規格化変換効率との関係を示したグラフである。

【図１２】従来のＳｉ太陽電池用下地基板の一例を示し
た断面図である。

【図１３】従来のＳｉ太陽電池の一例を示した断面図で
ある

【符号の説明】

１１、２１、３１、４１・・・支持体１２、３２、・・・金属反射層１３、２３、３３、４３・・・拡散防止層３２、４２・・・第１金属反射層３４、４４・・・第２金属反射層１５、４５・・・ｎ層１６、４６・・・ｉ層１７、４７・・・ｐ層１０、４０・・・光電変換層１０１、１０２、１０３、１０４・・・下地基板１１０、１４０・・・Ｓｉ太陽電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西宮立享長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者山口賢剛長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内Ｆターム(参考） 5F051 AA02 BA04 CB12 CB22 FA03 FA04 FA23 GA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持体上に金属反射層と拡散防止層が順
次積層されている下地基板であって、上記拡散防止層表面が、イオンミリング法によりイオン
ビームを斜めに照射することによりスプーンカット形状
の凹部が複数形成された凹凸形状であることを特徴とす
るシリコン太陽電池用下地基板。
【請求項２】支持体上に金属反射層と拡散防止層が順
次積層されている下地基板であって、上記金属反射層が、イオンミリング法によりイオンビー
ムを斜めに照射することことによりスプーンカット形状
の凹部が複数形成された凹凸形状を有し、この凹部の形
状に沿って上記拡散防止層が形成されていることを特徴
とするシリコン太陽電池用下地基板。
【請求項３】上記凹部の深さが、５ｎｍ〜５００ｎｍ
であることを特徴とする請求項１または２に記載のシリ
コン太陽電池用下地基板。
【請求項４】上記金属反射層が、２層以上の金属膜に
より形成されていることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか一項に記載のシリコン太陽電池。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載のシ
リコン太陽電池用下地基板上に、光電変換層、透明電極
膜、集電電極が順次形成されていることを特徴とするシ
リコン太陽電池。
【請求項６】支持体上に金属反射層と拡散防止層を順
次形成し、次いで前記拡散防止層の表面に、イオンミリ
ング法によりイオンビームを入射角が５〜８５°となる
ように照射してスプーンカット形状の凹部を複数形成し
て、その表面を凹凸形状とすることを特徴とするシリコ
ン太陽電池用下地基板の製造方法。
【請求項７】支持体上に金属反射層を積層し、次いで
前記金属反射層上にイオンミリング法によりイオンビー
ムを入射角が５〜８５°となるように照射してスプーン
カット形状の凹部を複数形成し、その表面を凹凸形状と
したのち、この金属反射層上に拡散防止層を積層するこ
とを特徴とするシリコン太陽電池用下地基板の製造方
法。
【請求項８】支持体上に、第１金属反射層を積層し、
次いで前記第１金属反射層の表面に、イオンミリング法
により、イオンビームを入射角が５〜８５°となるよう
に照射してスプーンカット形状の凹部を複数形成し、そ
の表面を凹凸形状としたのち、この第１金属反射層上
に、第２金属反射層と拡散防止層を順次積層することを
特徴とするシリコン太陽電池用下地基板の製造方法。
【請求項９】請求項５〜８のいずれか一項に記載のシ
リコン太陽電池用下地基板の製造方法により下地基板を
製造し、この下地基板上に光電変換層、透明電極膜、集
電電極を順次形成することを特徴とするシリコン太陽電
池の製造方法。