JP2002198549A - 薄膜結晶質シリコン系太陽電池 - Google Patents
薄膜結晶質シリコン系太陽電池Info
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- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 凹凸による短絡等で特性低下を起こしたり、
光閉じ込め効果が得られず、短絡電流密度が低いという
問題があった。 【解決手段】 基板１ａ上に、裏電極となる一方の電極
層１ｃ、少なくとも光活性層１ｆ部分を結晶質シリコン
とした半導体接合を有するシリコン系半導体膜１ｅ〜１
ｇ、および表電極となる他方の電極層１ｈとを積層して
設けた薄膜結晶質シリコン系太陽電池であって、上記シ
リコン系半導体膜１ｅ〜１ｇを形成する側の基板１ａ表
面が凹凸構造１ｂとなっており、その凸部頂点間を結ぶ
曲線が湾曲した凹形状となっており、上記シリコン系半
導体膜１ｆの光入射側表面が上記基板１ａ表面の凹凸構
造１ｂに対応したピッチの凹凸構造になっており、且つ
このシリコン系半導体１ｆの表面が、高低差が上記シリ
コン系半導体膜１ｆの凹凸構造の高低差よりも小さく、
ピッチが上記シリコン系半導体膜１ｆの凹凸構造のピッ
チより小さい微細な凹凸形状になっていることを特徴と
する。
光閉じ込め効果が得られず、短絡電流密度が低いという
問題があった。 【解決手段】 基板１ａ上に、裏電極となる一方の電極
層１ｃ、少なくとも光活性層１ｆ部分を結晶質シリコン
とした半導体接合を有するシリコン系半導体膜１ｅ〜１
ｇ、および表電極となる他方の電極層１ｈとを積層して
設けた薄膜結晶質シリコン系太陽電池であって、上記シ
リコン系半導体膜１ｅ〜１ｇを形成する側の基板１ａ表
面が凹凸構造１ｂとなっており、その凸部頂点間を結ぶ
曲線が湾曲した凹形状となっており、上記シリコン系半
導体膜１ｆの光入射側表面が上記基板１ａ表面の凹凸構
造１ｂに対応したピッチの凹凸構造になっており、且つ
このシリコン系半導体１ｆの表面が、高低差が上記シリ
コン系半導体膜１ｆの凹凸構造の高低差よりも小さく、
ピッチが上記シリコン系半導体膜１ｆの凹凸構造のピッ
チより小さい微細な凹凸形状になっていることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜結晶質シリコン
系太陽電池に関し、特に基板上に微細な凹凸を形成した
薄膜結晶質シリコン系太陽電池に関する。
系太陽電池に関し、特に基板上に微細な凹凸を形成した
薄膜結晶質シリコン系太陽電池に関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】太陽電
池に入射した太陽光などの光エネルギーを電気エネルギ
ーに変換する際の効率を向上させる方法にはいろいろな
技術があり、従来から様々な試みがなされてきた。その
中のひとつに太陽電池の光が照射される部分に凹凸を形
成して光の反射を少なくして、電気エネルギーへの変換
効率を高めようとする技術がある。
池に入射した太陽光などの光エネルギーを電気エネルギ
ーに変換する際の効率を向上させる方法にはいろいろな
技術があり、従来から様々な試みがなされてきた。その
中のひとつに太陽電池の光が照射される部分に凹凸を形
成して光の反射を少なくして、電気エネルギーへの変換
効率を高めようとする技術がある。
【０００３】太陽電池を形成するガラス基板の表面など
に凹凸を形成する方法としては、従来から研磨材を用い
る方法と化学的なエッチングを行なう方法とが知られて
いるが、いずれの方法でも凹凸の大きさ、高さを制御す
ることは非常に困難である（特公平４−３６５８６号公
報）。
に凹凸を形成する方法としては、従来から研磨材を用い
る方法と化学的なエッチングを行なう方法とが知られて
いるが、いずれの方法でも凹凸の大きさ、高さを制御す
ることは非常に困難である（特公平４−３６５８６号公
報）。
【０００４】例えば特開平２-１６４０７７号公報に
は、表面に凹凸を直接形成したガラス基板を太陽電池用
基板として用いることが示されている。また、特開平７
-１２２７６４号公報には、＃１００〜８０００の番手
の砥粒、特に＃２００の番手の砥粒を用いて、サンドブ
ラスト法によって太陽電池用基板のガラス基板表面を処
理して、平均段差３μｍの凹凸を有する拡散反射面を形
成する方法が開示されている。
は、表面に凹凸を直接形成したガラス基板を太陽電池用
基板として用いることが示されている。また、特開平７
-１２２７６４号公報には、＃１００〜８０００の番手
の砥粒、特に＃２００の番手の砥粒を用いて、サンドブ
ラスト法によって太陽電池用基板のガラス基板表面を処
理して、平均段差３μｍの凹凸を有する拡散反射面を形
成する方法が開示されている。
【０００５】また、特開平９−１９９７４５号公報に
は、サンドブラストによるガラス基板の凹凸形成方法が
記載されており、表面の凹凸は山部と谷部の高さの差が
約０.１〜０.５μｍであるとしているが、光吸収効率を
充分に向上させられるような形状にはなっていない。す
なわち、基板表面に＃２０００以上の番手の微小な砥粒
を吹き付けて形成したもので、その山部と谷部の高さの
差が０．１〜０．５μｍと小さくなっているものの、非
晶質Ｓｉ太陽電池は、変換効率が最大となる時の光吸収
層の膜厚が５００ｎｍ程度と薄いため、基板の凹凸形状
の凸部の頂点が鋭角形状を有する場合や凹凸のピッチに
対する高低差が大きい場合には、ピンホールなどの欠陥
が発生したり膜厚が不均一になりやすく、かえって太陽
電池の特性（特に開放電圧、良品率）が低下する(特公
平４−３８１４７号公報参照)。すなわち、アモルファ
スシリコン太陽電池においては、光閉じ込めを充分に行
おうとすることと太陽電池特性の向上が矛盾する。
は、サンドブラストによるガラス基板の凹凸形成方法が
記載されており、表面の凹凸は山部と谷部の高さの差が
約０.１〜０.５μｍであるとしているが、光吸収効率を
充分に向上させられるような形状にはなっていない。す
なわち、基板表面に＃２０００以上の番手の微小な砥粒
を吹き付けて形成したもので、その山部と谷部の高さの
差が０．１〜０．５μｍと小さくなっているものの、非
晶質Ｓｉ太陽電池は、変換効率が最大となる時の光吸収
層の膜厚が５００ｎｍ程度と薄いため、基板の凹凸形状
の凸部の頂点が鋭角形状を有する場合や凹凸のピッチに
対する高低差が大きい場合には、ピンホールなどの欠陥
が発生したり膜厚が不均一になりやすく、かえって太陽
電池の特性（特に開放電圧、良品率）が低下する(特公
平４−３８１４７号公報参照)。すなわち、アモルファ
スシリコン太陽電池においては、光閉じ込めを充分に行
おうとすることと太陽電池特性の向上が矛盾する。
【０００６】このように、従来からガラス基板の表面に
直接凹凸部を形成する方法もあったが、いずれも微少な
凹凸を有する表面を得ることはできなかった。
直接凹凸部を形成する方法もあったが、いずれも微少な
凹凸を有する表面を得ることはできなかった。
【０００７】このような問題を解決するために、特開平
１２−２０８７８８号公報においては、ガラスビーズブ
ラストで、凹凸間隔を０．６μｍ以上、凹凸の高低差を
前記間隔の０．４倍以上とした太陽電池が記載されてい
る。
１２−２０８７８８号公報においては、ガラスビーズブ
ラストで、凹凸間隔を０．６μｍ以上、凹凸の高低差を
前記間隔の０．４倍以上とした太陽電池が記載されてい
る。
【０００８】また、特開平１-２１９０４３号公報に
は、サンドブラストで、ガラス基板の表面に微細な凹凸
を均一に形成した後に、その上に平均的な高低差が０.
０５〜０.５μｍの凹凸を有する結晶粒子の大きなＳｎ
Ｏ2を形成することによって、基板表面の凹凸の形状の
均一化を図る方法が開示されている。ガラス基板にサン
ドブラスト加工を行って凹凸を形成したあとにＳｎＯ2
を形成することにより、従来の平坦なガラス基板上にＳ
ｎＯ2で凹凸を形成する場合と比較して、均一な凹凸形
状を有するＳｎＯ2を形成するものである。ところが、
サンドブラスト加工、その後の洗浄、乾燥が必要であ
り、従来のプロセスよりも増加して製造コストが増加す
るという問題がある。
は、サンドブラストで、ガラス基板の表面に微細な凹凸
を均一に形成した後に、その上に平均的な高低差が０.
０５〜０.５μｍの凹凸を有する結晶粒子の大きなＳｎ
Ｏ2を形成することによって、基板表面の凹凸の形状の
均一化を図る方法が開示されている。ガラス基板にサン
ドブラスト加工を行って凹凸を形成したあとにＳｎＯ2
を形成することにより、従来の平坦なガラス基板上にＳ
ｎＯ2で凹凸を形成する場合と比較して、均一な凹凸形
状を有するＳｎＯ2を形成するものである。ところが、
サンドブラスト加工、その後の洗浄、乾燥が必要であ
り、従来のプロセスよりも増加して製造コストが増加す
るという問題がある。
【０００９】また、特開平７-１２２７６４号公報に開
示されている方法では、サンドブラストで形成した基板
表面の凹凸はサイズの大きなものであるために、サンド
ブラスト処理で発生した欠陥層をエッチングで除去して
いる。また、この方法では、上記凹凸の谷部の形状を緩
やかにするために谷部にＳｉＯ2を形成する。そして、
上記サンドブラスト法では、水に砥粒を分散させた液を
基板の表面に吹き付けるようにしているが、砥粒の大き
さに起因して形状の鋭い凹凸が形成される原因となって
いた。
示されている方法では、サンドブラストで形成した基板
表面の凹凸はサイズの大きなものであるために、サンド
ブラスト処理で発生した欠陥層をエッチングで除去して
いる。また、この方法では、上記凹凸の谷部の形状を緩
やかにするために谷部にＳｉＯ2を形成する。そして、
上記サンドブラスト法では、水に砥粒を分散させた液を
基板の表面に吹き付けるようにしているが、砥粒の大き
さに起因して形状の鋭い凹凸が形成される原因となって
いた。
【００１０】さらに、特公平７−５０７９３号公報に
は、ロール成形、ＨＦ、ＨＦ＋ＮＨ4Ｆ、ＨＦ＋ＨＮＯ3
等を用いたウェットエッチング法やＨＦ、ＣＨＦ3等を
エッチングガスとしたプラズマエッチング法の他、スパ
ッタエッチング法あるいはイオンビームエッチング法で
凹凸形状を形成できるとしているが、ここでは凹凸のピ
ッチが約０．５ｍｍでかつ高さが０．２２ｍｍないし
０．３６ｍｍであるような半導体層の厚みに対して百倍
程度以上の凹凸について言及しているだけであり、微細
な凹凸を形成する方法については触れられていない。
は、ロール成形、ＨＦ、ＨＦ＋ＮＨ4Ｆ、ＨＦ＋ＨＮＯ3
等を用いたウェットエッチング法やＨＦ、ＣＨＦ3等を
エッチングガスとしたプラズマエッチング法の他、スパ
ッタエッチング法あるいはイオンビームエッチング法で
凹凸形状を形成できるとしているが、ここでは凹凸のピ
ッチが約０．５ｍｍでかつ高さが０．２２ｍｍないし
０．３６ｍｍであるような半導体層の厚みに対して百倍
程度以上の凹凸について言及しているだけであり、微細
な凹凸を形成する方法については触れられていない。
【００１１】一方、薄膜太陽電池の場合、長波長領域の
光に対しては、光吸収係数が小さいため太陽電池に入射
した光が充分吸収されず、光電変換効率が低くなる。特
に薄膜結晶質シリコン太陽電池の場合、非晶質シリコン
に比べても充分な吸収が得られない。このようなことか
ら、光電変換層に入射した光をより有効に利用するため
に、光反射率の高い金属層を裏面側に設けたり、またこ
の金属層に表面凹凸（表面テクスチャ）構造を設けるこ
とによって光を光電変換層に散乱反射させる工夫がなさ
れている。
光に対しては、光吸収係数が小さいため太陽電池に入射
した光が充分吸収されず、光電変換効率が低くなる。特
に薄膜結晶質シリコン太陽電池の場合、非晶質シリコン
に比べても充分な吸収が得られない。このようなことか
ら、光電変換層に入射した光をより有効に利用するため
に、光反射率の高い金属層を裏面側に設けたり、またこ
の金属層に表面凹凸（表面テクスチャ）構造を設けるこ
とによって光を光電変換層に散乱反射させる工夫がなさ
れている。
【００１２】また、太陽電池用基板としてステンレス基
板を用いる場合、Ａｇを蒸着法やスパッタリング法で堆
積する際に、形成条件を調整したり形成後の熱処理を行
ったりしてその表面に凹凸を形成していた。このよう
に、Ａｇによって凹凸を形成する工程では、３５０℃以
上の高温が必要となるため、基板の昇温、降温に時間が
かかったり、基板の反りが発生したりするといった問題
があった。さらにステンレス基板ではその表面に傷があ
るため、歩留まり向上のために予め研磨処理を施す必要
があり、コストアップの要因となっていた。
板を用いる場合、Ａｇを蒸着法やスパッタリング法で堆
積する際に、形成条件を調整したり形成後の熱処理を行
ったりしてその表面に凹凸を形成していた。このよう
に、Ａｇによって凹凸を形成する工程では、３５０℃以
上の高温が必要となるため、基板の昇温、降温に時間が
かかったり、基板の反りが発生したりするといった問題
があった。さらにステンレス基板ではその表面に傷があ
るため、歩留まり向上のために予め研磨処理を施す必要
があり、コストアップの要因となっていた。
【００１３】また、光入射側の透明電極も表面凹凸（表
面テクスチャ）構造とし、それによって光を光電変換層
内へ散乱させ、さらに金属電極で反射された光を乱反射
させる工夫もされている。このように表面にテクスチャ
構造を有する透明電極を含む光電変換装置は、たとえば
特公平６−１２８４０号公報、特開平７−２８３４３２
号公報などに開示されており、光電変換効率が向上する
ことが記載されている。
面テクスチャ）構造とし、それによって光を光電変換層
内へ散乱させ、さらに金属電極で反射された光を乱反射
させる工夫もされている。このように表面にテクスチャ
構造を有する透明電極を含む光電変換装置は、たとえば
特公平６−１２８４０号公報、特開平７−２８３４３２
号公報などに開示されており、光電変換効率が向上する
ことが記載されている。
【００１４】ガラス基板上に透明導電膜を形成する場
合、例えば常圧ＣＶＤ法でＳｎＯ2膜を形成する。この
ような透明電極に凹凸を形成する方法としては、特開昭
５８-５７７５６号公報、特開昭５９-１５９５７４号公
報等に開示されている。
合、例えば常圧ＣＶＤ法でＳｎＯ2膜を形成する。この
ような透明電極に凹凸を形成する方法としては、特開昭
５８-５７７５６号公報、特開昭５９-１５９５７４号公
報等に開示されている。
【００１５】ところが、従来の方法では、透明導電膜表
面に凹凸を形成するためには３５０℃以上の温度が必要
であり、しかもこの透明導電膜を形成した後の熱処理に
は５００℃程度の温度が必要であり、高温処理における
昇温及び降温プロセスに時間がかかり、太陽電池用基板
の製造装置のスループットが低く、電力消費が大きいと
いう問題があった。
面に凹凸を形成するためには３５０℃以上の温度が必要
であり、しかもこの透明導電膜を形成した後の熱処理に
は５００℃程度の温度が必要であり、高温処理における
昇温及び降温プロセスに時間がかかり、太陽電池用基板
の製造装置のスループットが低く、電力消費が大きいと
いう問題があった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、請求項1
に係る薄膜結晶質シリコン系太陽電池によれば、基板上
に、裏電極となる一方の電極層、少なくとも光活性層部
分を結晶質シリコンとした半導体接合を有するシリコン
系半導体膜、および表電極となる他方の電極層とを積層
して設けた薄膜結晶質シリコン系太陽電池において、前
記シリコン系半導体膜を形成する側の基板表面が凹凸構
造となっており、その凸部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した
凹形状となっており、前記シリコン系半導体膜の光入射
側表面が前記基板表面の凹凸構造に対応したピッチの凹
凸構造になっており、且つこのシリコン系半導体膜表面
が、高低差が前記凹凸構造の高低差よりも小さく、ピッ
チが前記凹凸構造のピッチより小さい微細な凹凸形状に
なっていることを特徴とする。
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、請求項1
に係る薄膜結晶質シリコン系太陽電池によれば、基板上
に、裏電極となる一方の電極層、少なくとも光活性層部
分を結晶質シリコンとした半導体接合を有するシリコン
系半導体膜、および表電極となる他方の電極層とを積層
して設けた薄膜結晶質シリコン系太陽電池において、前
記シリコン系半導体膜を形成する側の基板表面が凹凸構
造となっており、その凸部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した
凹形状となっており、前記シリコン系半導体膜の光入射
側表面が前記基板表面の凹凸構造に対応したピッチの凹
凸構造になっており、且つこのシリコン系半導体膜表面
が、高低差が前記凹凸構造の高低差よりも小さく、ピッ
チが前記凹凸構造のピッチより小さい微細な凹凸形状に
なっていることを特徴とする。
【００１７】前記薄膜結晶質シリコン系太陽電池では、
前記基板の凹凸構造の凸部頂点と隣接する凸部頂点との
頂点間距離が０．０１〜５μｍであり、且つ隣接する凸
部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最下部と凸部頂点との高
低差が０．０１〜１μｍであることが望ましい。
前記基板の凹凸構造の凸部頂点と隣接する凸部頂点との
頂点間距離が０．０１〜５μｍであり、且つ隣接する凸
部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最下部と凸部頂点との高
低差が０．０１〜１μｍであることが望ましい。
【００１８】前記薄膜結晶質シリコン系太陽電池では、
前記基板がガラス、有機フィルム、ステンレス、グラフ
ァイト、アルミナ、またはアルミニウムのうちのいずれ
かから成ることが望ましい。
前記基板がガラス、有機フィルム、ステンレス、グラフ
ァイト、アルミナ、またはアルミニウムのうちのいずれ
かから成ることが望ましい。
【００１９】また、請求項４に係る薄膜結晶質シリコン
系太陽電池では、透光性基板上に、表電極となる透明導
電膜または集電極となる金属膜パターン上に形成された
透明導電膜、少なくとも光活性層部分を結晶質シリコン
とした半導体接合を有するシリコン系半導体膜、および
裏電極となる電極層とを積層して設けた薄膜結晶質シリ
コン系太陽電池において、前記シリコン系半導体膜を形
成する側の透光性基板表面が凹凸構造となっており、そ
の凸部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した凹形状となってお
り、前記シリコン系半導体膜の光入射側とは反対側表面
が前記透光性基板表面の凹凸構造に対応したピッチの凹
凸構造になっており、且つこのシリコン系半導体膜表面
が、高低差が前記凹凸構造の高低差よりも小さく、ピッ
チが前記凹凸構造のピッチより小さい微細な凹凸形状に
なっていることを特徴とする。
系太陽電池では、透光性基板上に、表電極となる透明導
電膜または集電極となる金属膜パターン上に形成された
透明導電膜、少なくとも光活性層部分を結晶質シリコン
とした半導体接合を有するシリコン系半導体膜、および
裏電極となる電極層とを積層して設けた薄膜結晶質シリ
コン系太陽電池において、前記シリコン系半導体膜を形
成する側の透光性基板表面が凹凸構造となっており、そ
の凸部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した凹形状となってお
り、前記シリコン系半導体膜の光入射側とは反対側表面
が前記透光性基板表面の凹凸構造に対応したピッチの凹
凸構造になっており、且つこのシリコン系半導体膜表面
が、高低差が前記凹凸構造の高低差よりも小さく、ピッ
チが前記凹凸構造のピッチより小さい微細な凹凸形状に
なっていることを特徴とする。
【００２０】前記薄膜結晶質シリコン系太陽電池では、
前記透光性基板表面の凹凸構造の凸部頂点と隣接する凸
部頂点との頂点間距離が０．０１〜５μｍであり、且つ
隣接する凸部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最下部と凸部
頂点との高低差が０．０１〜１μｍであることが望まし
い。
前記透光性基板表面の凹凸構造の凸部頂点と隣接する凸
部頂点との頂点間距離が０．０１〜５μｍであり、且つ
隣接する凸部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最下部と凸部
頂点との高低差が０．０１〜１μｍであることが望まし
い。
【００２１】前記薄膜結晶質シリコン系太陽電池では、
前記透明導電膜の膜厚が１０〜３００ｎｍであることが
望ましい。
前記透明導電膜の膜厚が１０〜３００ｎｍであることが
望ましい。
【００２２】前記薄膜結晶質シリコン系太陽電池では、
前記透光性基板がガラス、有機フィルムのうちのいずれ
かから成ることが望ましい。
前記透光性基板がガラス、有機フィルムのうちのいずれ
かから成ることが望ましい。
【００２３】前記薄膜結晶質シリコン系太陽電池では、
前記光活性層部分となる結晶質シリコン膜の厚さが０．
５〜２０μｍであることが望ましい。
前記光活性層部分となる結晶質シリコン膜の厚さが０．
５〜２０μｍであることが望ましい。
【００２４】上記のように構成すると、太陽電池の特性
（特に開放電圧、良品率）を低下させることなく光閉じ
込め効果による太陽電池の特性向上が可能となる。
（特に開放電圧、良品率）を低下させることなく光閉じ
込め効果による太陽電池の特性向上が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、各請求項に係る発明の実施
形態を添付図面に基づき詳細に説明する。光入射側のシ
リコン層をｎ型とした場合について説明するが、光入射
側をｐ型とした場合については、文中の導電型を逆に読
み替えればよい。
形態を添付図面に基づき詳細に説明する。光入射側のシ
リコン層をｎ型とした場合について説明するが、光入射
側をｐ型とした場合については、文中の導電型を逆に読
み替えればよい。
【００２６】図１は請求項１に係る発明の一実施形態を
示す図である。尚、凹凸構造については模式的に表した
ものであり、詳細は後に説明する。図１において、１ａ
は基板、１ｂは凹凸構造、１ｃは裏電極、１ｄは裏面グ
リッド電極、１ｅはｐ+型シリコン層、１ｆは光活性
層、１ｇはｎ型シリコン層、１ｈは透明導電膜、１ｉは
表電極を示している。
示す図である。尚、凹凸構造については模式的に表した
ものであり、詳細は後に説明する。図１において、１ａ
は基板、１ｂは凹凸構造、１ｃは裏電極、１ｄは裏面グ
リッド電極、１ｅはｐ+型シリコン層、１ｆは光活性
層、１ｇはｎ型シリコン層、１ｈは透明導電膜、１ｉは
表電極を示している。
【００２７】ガラス等の低コスト基板１ａの表面側に
は、入射した光を反射させずに有効に取り込むために、
図５および図７に示すような凹凸構造１ｂにする。この
凹凸構造１ｂは、例えば真空引きされたチャンバー内に
ガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバー内に設
けられた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発
生させ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用
により基板表面をエッチングして形成する。
は、入射した光を反射させずに有効に取り込むために、
図５および図７に示すような凹凸構造１ｂにする。この
凹凸構造１ｂは、例えば真空引きされたチャンバー内に
ガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバー内に設
けられた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発
生させ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用
により基板表面をエッチングして形成する。
【００２８】この方法は反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法と呼ばれ、図２又は図３のように示される。図２
及び図３において、２ａはマスフローコントローラ、２
ｂは処理基板、２ｃはＲＦ電極、２ｄは圧力調整器、２
ｅは真空ポンプ、２ｆはＲＦ電源、２ｇはガス導入口で
ある。
Ｅ）法と呼ばれ、図２又は図３のように示される。図２
及び図３において、２ａはマスフローコントローラ、２
ｂは処理基板、２ｃはＲＦ電極、２ｄは圧力調整器、２
ｅは真空ポンプ、２ｆはＲＦ電源、２ｇはガス導入口で
ある。
【００２９】発生した活性種のうち、イオンがエッチン
グに作用する効果を大きくした方法を反応性イオンエッ
チング法と呼んでいる。似た方法にプラズマエッチング
法などがあるが、プラズマ発生の原理は基本的に同様で
あり、基板２ｂに作用する活性種の種類の分布をチャン
バー構造あるいは電極２ｃの構造により変化させたもの
である。そのため、本発明は反応性イオンエッチング法
に限らず、広くプラズマエッチング法全般に対して有効
である。本発明では例えば３分間エッチングを行えばよ
い。これにより基板１ａ（２ｂ）の表面には凹凸構造１
ｂが形成される。
グに作用する効果を大きくした方法を反応性イオンエッ
チング法と呼んでいる。似た方法にプラズマエッチング
法などがあるが、プラズマ発生の原理は基本的に同様で
あり、基板２ｂに作用する活性種の種類の分布をチャン
バー構造あるいは電極２ｃの構造により変化させたもの
である。そのため、本発明は反応性イオンエッチング法
に限らず、広くプラズマエッチング法全般に対して有効
である。本発明では例えば３分間エッチングを行えばよ
い。これにより基板１ａ（２ｂ）の表面には凹凸構造１
ｂが形成される。
【００３０】ＲＩＥ法を用いて凹凸構造１ｂを形成する
と、高速に形成できるとともに、凹凸形状の制御が非常
に容易になり、太陽電池の低コスト化が可能となる。ま
た、室温で基板表面の凹凸構造１ｂを形成でき、常圧Ｃ
ＶＤ法で凹凸形状のＳｎＯ2膜を形成する場合のように
５００℃程度の高温を必要としないため、強化ガラス上
でも凹凸形状に形成でき、低コスト化を図ることが可能
となる。また、ステンレス基板等の金属基板を用いる場
合にも、凹凸を室温で形成することにより、基板の昇
温、降温にかかる時間を節約でき、基板の反りといった
問題もなくなる。また、金属基板では、通常、歩留向上
のために基板表面の研磨処理が必要であるが、ＲＩＥ法
では、凹凸の形成と同時に基板全体の傷が平滑化される
ので、金属基板の表面に凹凸形状を形成する処理が非常
に効率的となり、従来よりも低コストで形成することが
可能になる。また、従来のサンドブラスト法による凹凸
形状の形成処理では、凹凸の形成時に基板に与える衝撃
が大きいために、サンドブラスト処理で発生した欠陥層
をエッチングで除去する必要があったが、ＲＩＥ法では
上記のような欠陥層の発生を回避でき、欠陥層のエッチ
ング工程を不要とできる。さらに、従来のサンドブラス
ト法で形成した凹凸は、その谷部の形状を緩やかにする
ためにＳｉＯ2を谷部に形成する必要があったが、ＲＩ
Ｅ法を用いると、凹凸形状が滑らかになり、その谷部を
埋める処理が必要なくなる。
と、高速に形成できるとともに、凹凸形状の制御が非常
に容易になり、太陽電池の低コスト化が可能となる。ま
た、室温で基板表面の凹凸構造１ｂを形成でき、常圧Ｃ
ＶＤ法で凹凸形状のＳｎＯ2膜を形成する場合のように
５００℃程度の高温を必要としないため、強化ガラス上
でも凹凸形状に形成でき、低コスト化を図ることが可能
となる。また、ステンレス基板等の金属基板を用いる場
合にも、凹凸を室温で形成することにより、基板の昇
温、降温にかかる時間を節約でき、基板の反りといった
問題もなくなる。また、金属基板では、通常、歩留向上
のために基板表面の研磨処理が必要であるが、ＲＩＥ法
では、凹凸の形成と同時に基板全体の傷が平滑化される
ので、金属基板の表面に凹凸形状を形成する処理が非常
に効率的となり、従来よりも低コストで形成することが
可能になる。また、従来のサンドブラスト法による凹凸
形状の形成処理では、凹凸の形成時に基板に与える衝撃
が大きいために、サンドブラスト処理で発生した欠陥層
をエッチングで除去する必要があったが、ＲＩＥ法では
上記のような欠陥層の発生を回避でき、欠陥層のエッチ
ング工程を不要とできる。さらに、従来のサンドブラス
ト法で形成した凹凸は、その谷部の形状を緩やかにする
ためにＳｉＯ2を谷部に形成する必要があったが、ＲＩ
Ｅ法を用いると、凹凸形状が滑らかになり、その谷部を
埋める処理が必要なくなる。
【００３１】この凹凸構造１ｂはすそのがなだらかに湾
曲する円錐形もしくはそれが連なったような形状を呈
し、ＲＩＥ法でガス濃度もしくはエッチング時間を制御
することにより、その大きさを変化させることができ
る。この凹凸構造１ｂは、隣接する凸部頂点との頂点間
距離が０．０１〜５μｍで、且つ隣接する凸部頂点間を
結ぶ湾曲した曲線の最下部と頂点間の高低差が０．０１
〜１μｍであることが望ましい。なお、ここで頂点間距
離および高低差とは図６に示すとおりである。
曲する円錐形もしくはそれが連なったような形状を呈
し、ＲＩＥ法でガス濃度もしくはエッチング時間を制御
することにより、その大きさを変化させることができ
る。この凹凸構造１ｂは、隣接する凸部頂点との頂点間
距離が０．０１〜５μｍで、且つ隣接する凸部頂点間を
結ぶ湾曲した曲線の最下部と頂点間の高低差が０．０１
〜１μｍであることが望ましい。なお、ここで頂点間距
離および高低差とは図６に示すとおりである。
【００３２】この隣接する凸部頂点との頂点間距離が５
μｍ以上では膜厚に対して実質的に平坦に近い形状とみ
なせるため充分な光散乱効果が得られにくい。また、隣
接する凸部頂点との頂点間距離が０．０１μｍ以下で
は、この基板表面の凹凸形状がその上に形成される金属
膜の表面形状にほとんど反映されなくなるため充分な光
散乱効果が得られにくい。一方、隣接する凸部頂点間を
結ぶ湾曲した曲線の最下部と頂点間の高低差が１μｍ以
上の場合、リーク電流が発生しやすくなり特性が低下す
る。また、隣接する凸部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最
下部と頂点間の高低差が０．０１μｍ以下では実質的に
平坦に近い形状とみなせるため充分な光散乱効果が得ら
れにくい。
μｍ以上では膜厚に対して実質的に平坦に近い形状とみ
なせるため充分な光散乱効果が得られにくい。また、隣
接する凸部頂点との頂点間距離が０．０１μｍ以下で
は、この基板表面の凹凸形状がその上に形成される金属
膜の表面形状にほとんど反映されなくなるため充分な光
散乱効果が得られにくい。一方、隣接する凸部頂点間を
結ぶ湾曲した曲線の最下部と頂点間の高低差が１μｍ以
上の場合、リーク電流が発生しやすくなり特性が低下す
る。また、隣接する凸部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最
下部と頂点間の高低差が０．０１μｍ以下では実質的に
平坦に近い形状とみなせるため充分な光散乱効果が得ら
れにくい。
【００３３】このようにして基板１ａ上に凹凸構造１ｂ
を形成した上に、裏電極１ｃとなる金属層をスパッタリ
ング法等によって厚さ０．１〜２μｍ程度に形成する。
なお、必要に応じてこの金属層上に透明導電膜を形成す
ることで、裏面電極側の実効的反射率の向上を図ること
もできる。この場合、透明導電膜材料としては例えば酸
化亜鉛などを用いることができ、膜厚は１０〜３００ｎ
ｍ程度とすればよい。
を形成した上に、裏電極１ｃとなる金属層をスパッタリ
ング法等によって厚さ０．１〜２μｍ程度に形成する。
なお、必要に応じてこの金属層上に透明導電膜を形成す
ることで、裏面電極側の実効的反射率の向上を図ること
もできる。この場合、透明導電膜材料としては例えば酸
化亜鉛などを用いることができ、膜厚は１０〜３００ｎ
ｍ程度とすればよい。
【００３４】次に、裏電極１ｃ上に、ＢＳＦ層となるｐ
+型シリコン層１ｅをプラズマＣＶＤ法等で厚さ２０〜
１０００ｎｍ程度に形成する。ｐ型不純物原子としてボ
ロン等を高濃度にドープする。
+型シリコン層１ｅをプラズマＣＶＤ法等で厚さ２０〜
１０００ｎｍ程度に形成する。ｐ型不純物原子としてボ
ロン等を高濃度にドープする。
【００３５】次に、ｐ+型シリコン層１ｅ上に、光活性
層となるｐ型もしくは実質的にｉ型の結晶質を含むシリ
コン層１ｆを触媒ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法等で厚
さ０．５〜２０μｍ程度に形成する。このシリコン層１
ｆの表面は、図７、図８および図９に示すように、基板
１ａの凹凸構造１ｂに対応したピッチの湾曲した凸形状
の凹凸構造になっており、且つ高低差がシリコン層１ｆ
の表面の凹凸構造の高低差よりも小さく、ピッチがシリ
コン層１ｆの表面の凹凸構造のピッチより小さい微細な
凹凸形状になっている。
層となるｐ型もしくは実質的にｉ型の結晶質を含むシリ
コン層１ｆを触媒ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法等で厚
さ０．５〜２０μｍ程度に形成する。このシリコン層１
ｆの表面は、図７、図８および図９に示すように、基板
１ａの凹凸構造１ｂに対応したピッチの湾曲した凸形状
の凹凸構造になっており、且つ高低差がシリコン層１ｆ
の表面の凹凸構造の高低差よりも小さく、ピッチがシリ
コン層１ｆの表面の凹凸構造のピッチより小さい微細な
凹凸形状になっている。
【００３６】このような形状を有するシリコン層１ｆ
は、例えば触媒ＣＶＤ法で形成することができる。製膜
時の反応ガスとしては、モノシランガス５〜５０ｓｃｃ
ｍ、水素ガス５００ｓｃｃｍ、ジボランガス（水素によ
り１００ｐｐｍに希釈）０．１〜５ｓｃｃｍとする。製
膜圧力は１０〜１００Ｐａ、製膜温度は２００〜５００
℃、直径０．３〜０．７ｍｍのタングステン触媒体の温
度を１６００〜１９００℃、触媒体−基板間距離を３〜
１５ｃｍとする。
は、例えば触媒ＣＶＤ法で形成することができる。製膜
時の反応ガスとしては、モノシランガス５〜５０ｓｃｃ
ｍ、水素ガス５００ｓｃｃｍ、ジボランガス（水素によ
り１００ｐｐｍに希釈）０．１〜５ｓｃｃｍとする。製
膜圧力は１０〜１００Ｐａ、製膜温度は２００〜５００
℃、直径０．３〜０．７ｍｍのタングステン触媒体の温
度を１６００〜１９００℃、触媒体−基板間距離を３〜
１５ｃｍとする。
【００３７】基板１ａの凹凸構造１ｂに対応したピッチ
の湾曲した凸形状の凹凸構造とすることにより後に形成
されるｎ型シリコン層１ｇとの接合が良好になり、短絡
等による特性低下を極力低減できる。また、高低差がシ
リコン層１ｆの表面の凹凸構造の高低差よりも小さく、
ピッチがシリコン層１ｆの表面の凹凸構造のピッチより
小さい微細な凹凸形状により、光閉じ込め効果が増大し
短絡電流密度の改善を図ることができる。
の湾曲した凸形状の凹凸構造とすることにより後に形成
されるｎ型シリコン層１ｇとの接合が良好になり、短絡
等による特性低下を極力低減できる。また、高低差がシ
リコン層１ｆの表面の凹凸構造の高低差よりも小さく、
ピッチがシリコン層１ｆの表面の凹凸構造のピッチより
小さい微細な凹凸形状により、光閉じ込め効果が増大し
短絡電流密度の改善を図ることができる。
【００３８】次に、光活性層１ｆ上に、ｎ型シリコン層
１ｇをプラズマＣＶＤ法等で厚さ５〜１０００ｎｍ程度
に形成する。ｎ型不純物原子としてリン等を高濃度にド
ープする。なお、接合品質をより改善する必要がある場
合には、前記光活性層１ｆと前記ｎ型シリコン層１ｇと
の間にｉ型のシリコン膜、好ましくは水素化アモルファ
スシリコン膜を膜厚１〜２０ｎｍ程度に形成すればよ
い。
１ｇをプラズマＣＶＤ法等で厚さ５〜１０００ｎｍ程度
に形成する。ｎ型不純物原子としてリン等を高濃度にド
ープする。なお、接合品質をより改善する必要がある場
合には、前記光活性層１ｆと前記ｎ型シリコン層１ｇと
の間にｉ型のシリコン膜、好ましくは水素化アモルファ
スシリコン膜を膜厚１〜２０ｎｍ程度に形成すればよ
い。
【００３９】次に、ｎ型シリコン層１ｇ上に、ＩＴＯ等
の透明導電膜１ｈをスパッタリング法等によって厚さ６
０〜１００ｎｍ程度に形成する。さらに、透明導電膜１
ｈ上に、Ａｇ等から成る櫛形状の表金属集電極１ｉおよ
び裏面グリッド電極１ｄを蒸着法やプリント法等によっ
て形成する。以上によって、薄膜多結晶シリコン光電変
換装置が得られる。
の透明導電膜１ｈをスパッタリング法等によって厚さ６
０〜１００ｎｍ程度に形成する。さらに、透明導電膜１
ｈ上に、Ａｇ等から成る櫛形状の表金属集電極１ｉおよ
び裏面グリッド電極１ｄを蒸着法やプリント法等によっ
て形成する。以上によって、薄膜多結晶シリコン光電変
換装置が得られる。
【００４０】基板１ａとしてはガラスに限らず、有機フ
ィルム、ステンレス、グラファイト、アルミナ、または
アルミニウムのうちのいずれでもよい。
ィルム、ステンレス、グラファイト、アルミナ、または
アルミニウムのうちのいずれでもよい。
【００４１】図４は、請求項４に係る発明の一実施形態
を示す図である。尚、凹凸形状については模式的に表し
たものであり、詳細は後に説明する。図４において、４
ａは透光性基板、４ｂは凹凸構造、４ｃは透明導電膜、
４ｄはｎ型シリコン層、４ｅは光電変換層、４ｆはｐ+
型シリコン層、４ｇは裏電極を示している。
を示す図である。尚、凹凸形状については模式的に表し
たものであり、詳細は後に説明する。図４において、４
ａは透光性基板、４ｂは凹凸構造、４ｃは透明導電膜、
４ｄはｎ型シリコン層、４ｅは光電変換層、４ｆはｐ+
型シリコン層、４ｇは裏電極を示している。
【００４２】ガラス等の低コストな透光性基板４ａの表
面側には、入射した光を反射させずに有効に取り込むた
めに、図５に示すような凹凸構造を形成する。これは上
述した方法と同様に、真空引きされたチャンバー内にガ
スを導入し、一定圧力に保持して、チャンバー内に設け
られた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生
させ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用に
より基板表面をエッチングして形成するものである。す
なわち、反応性イオンエッチング法やプラズマエッチン
グ法で、基板４ａの表面には凹凸構造４ｂを形成する。
面側には、入射した光を反射させずに有効に取り込むた
めに、図５に示すような凹凸構造を形成する。これは上
述した方法と同様に、真空引きされたチャンバー内にガ
スを導入し、一定圧力に保持して、チャンバー内に設け
られた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生
させ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用に
より基板表面をエッチングして形成するものである。す
なわち、反応性イオンエッチング法やプラズマエッチン
グ法で、基板４ａの表面には凹凸構造４ｂを形成する。
【００４３】この凹凸構造４ｂは、すそのがなだらかに
湾曲した円錐形もしくはそれが連なったような形状を呈
し、ＲＩＥ法でガス濃度もしくはエッチング時間を制御
することにより、その大きさを変化させることができ
る。この凹凸構造４ｂは、凸部の頂点が鋭角形状を有
し、凸部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した凹形状に形成され
る。その隣接する凸部頂点との頂点間距離が０．０１〜
５μｍで、隣接する凸部の頂点間を結ぶ湾曲した曲線の
最下部と頂点間の高低差が０．０１〜１μｍであること
が望ましい。なお、ここで隣接する凸部頂点との頂点間
距離および隣接する凸部の頂点間を結ぶ湾曲した曲線の
最下部と頂点間の高低差とは図６に示すとおりである。
湾曲した円錐形もしくはそれが連なったような形状を呈
し、ＲＩＥ法でガス濃度もしくはエッチング時間を制御
することにより、その大きさを変化させることができ
る。この凹凸構造４ｂは、凸部の頂点が鋭角形状を有
し、凸部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した凹形状に形成され
る。その隣接する凸部頂点との頂点間距離が０．０１〜
５μｍで、隣接する凸部の頂点間を結ぶ湾曲した曲線の
最下部と頂点間の高低差が０．０１〜１μｍであること
が望ましい。なお、ここで隣接する凸部頂点との頂点間
距離および隣接する凸部の頂点間を結ぶ湾曲した曲線の
最下部と頂点間の高低差とは図６に示すとおりである。
【００４４】この隣接する凸部頂点との頂点間距離が５
μｍ以上では膜厚に対して実質的に平坦に近い形状とみ
なせるため充分な光散乱効果が得られにくい。また、隣
接する凸部頂点との頂点間距離が０．０１μｍ以下で
は、この基板表面の凹凸形状がその上に形成される金属
膜の表面形状にほとんど反映されなくなるため充分な光
散乱効果が得られにくい。一方、隣接する凸部の頂点間
を結ぶ湾曲した曲線の最下部と頂点間の高低差が１μｍ
以上の場合、リーク電流が発生しやすくなり、特性が低
下する。また、隣接する凸部の頂点間を結ぶ湾曲した曲
線の最下部と頂点間の高低差が０．０１μｍ以下では実
質的に平坦に近い形状とみなせるため充分な光散乱効果
が得られにくい。
μｍ以上では膜厚に対して実質的に平坦に近い形状とみ
なせるため充分な光散乱効果が得られにくい。また、隣
接する凸部頂点との頂点間距離が０．０１μｍ以下で
は、この基板表面の凹凸形状がその上に形成される金属
膜の表面形状にほとんど反映されなくなるため充分な光
散乱効果が得られにくい。一方、隣接する凸部の頂点間
を結ぶ湾曲した曲線の最下部と頂点間の高低差が１μｍ
以上の場合、リーク電流が発生しやすくなり、特性が低
下する。また、隣接する凸部の頂点間を結ぶ湾曲した曲
線の最下部と頂点間の高低差が０．０１μｍ以下では実
質的に平坦に近い形状とみなせるため充分な光散乱効果
が得られにくい。
【００４５】このようにして基板４ａ上に凹凸構造４ｂ
を形成した上に、ＩＴＯ等の透明導電膜４ｃをスパッタ
リング法等によって厚さ１０〜３００ｎｍ程度に形成す
る。透明導電膜４ｃの膜厚は、従来は凹凸形状を大きく
するために約１μｍと厚くする必要があったが、基板４
ａに凹凸構造４ｂが形成されているため厚くする必要が
ない。即ち、従来の１／４〜１／５の膜厚でよい。さら
に、透明導電膜４ｃの膜厚を薄くできることにより、透
明導電膜４ｃでの光吸収が少なくなり、太陽電池の特性
が向上する。なお、このとき、例えば櫛形形状にパター
ニングされた金属膜を透明導電膜形成前に基板上に形成
してこれを集電極とすれば、より低いシート抵抗の表面
電極を得ることができる。
を形成した上に、ＩＴＯ等の透明導電膜４ｃをスパッタ
リング法等によって厚さ１０〜３００ｎｍ程度に形成す
る。透明導電膜４ｃの膜厚は、従来は凹凸形状を大きく
するために約１μｍと厚くする必要があったが、基板４
ａに凹凸構造４ｂが形成されているため厚くする必要が
ない。即ち、従来の１／４〜１／５の膜厚でよい。さら
に、透明導電膜４ｃの膜厚を薄くできることにより、透
明導電膜４ｃでの光吸収が少なくなり、太陽電池の特性
が向上する。なお、このとき、例えば櫛形形状にパター
ニングされた金属膜を透明導電膜形成前に基板上に形成
してこれを集電極とすれば、より低いシート抵抗の表面
電極を得ることができる。
【００４６】次に、透明導電膜４ｃ上にｎ型シリコン層
４ｄをプラズマＣＶＤ法等で厚さ５〜１０００ｎｍ程度
に形成する。ｎ型不純物原子としてリン等を高濃度にド
ープする。
４ｄをプラズマＣＶＤ法等で厚さ５〜１０００ｎｍ程度
に形成する。ｎ型不純物原子としてリン等を高濃度にド
ープする。
【００４７】次に、ｎ型シリコン層４ｄ上に光活性層と
なるｐ型もしくは実質的にｉ型の結晶質を含むシリコン
層４ｅを触媒ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法等で厚さ
０．５〜２０μｍ程度に形成する。このシリコン層４ｅ
の表面は、透光性基板４ａの凹凸構造４ｂに対応したピ
ッチの湾曲した凸形状の凹凸構造になっており、且つ高
低差がシリコン層４ｅの表面の凹凸構造の高低差よりも
小さく、ピッチがシリコン層４ｅの表面の凹凸構造のピ
ッチより小さい微細な凹凸形状になっている。
なるｐ型もしくは実質的にｉ型の結晶質を含むシリコン
層４ｅを触媒ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法等で厚さ
０．５〜２０μｍ程度に形成する。このシリコン層４ｅ
の表面は、透光性基板４ａの凹凸構造４ｂに対応したピ
ッチの湾曲した凸形状の凹凸構造になっており、且つ高
低差がシリコン層４ｅの表面の凹凸構造の高低差よりも
小さく、ピッチがシリコン層４ｅの表面の凹凸構造のピ
ッチより小さい微細な凹凸形状になっている。
【００４８】このシリコン層４ｅは、具体的には、例え
ば触媒ＣＶＤ法により形成することができる。製膜時の
反応ガスとしては、モノシランガス５〜５０ｓｃｃｍ、
水素ガス５００ｓｃｃｍ、ジボランガス（水素により１
００ｐｐｍに希釈）０．１〜５ｓｃｃｍとする。製膜圧
力は１０〜１００Ｐａ、製膜温度は２００〜５００℃、
直径０．３〜０．７ｍｍのタングステン触媒体の温度を
１６００〜１９００℃、触媒体−基板間距離を３〜１５
ｃｍとする。
ば触媒ＣＶＤ法により形成することができる。製膜時の
反応ガスとしては、モノシランガス５〜５０ｓｃｃｍ、
水素ガス５００ｓｃｃｍ、ジボランガス（水素により１
００ｐｐｍに希釈）０．１〜５ｓｃｃｍとする。製膜圧
力は１０〜１００Ｐａ、製膜温度は２００〜５００℃、
直径０．３〜０．７ｍｍのタングステン触媒体の温度を
１６００〜１９００℃、触媒体−基板間距離を３〜１５
ｃｍとする。
【００４９】なお、接合品質をより改善する必要がある
場合には、前記ｎ型シリコン層４ｄと前記光活性層４ｅ
との間にｉ型のシリコン膜、好ましくは水素化アモルフ
ァスシリコン膜を膜厚１〜２０ｎｍ程度に形成すればよ
い。
場合には、前記ｎ型シリコン層４ｄと前記光活性層４ｅ
との間にｉ型のシリコン膜、好ましくは水素化アモルフ
ァスシリコン膜を膜厚１〜２０ｎｍ程度に形成すればよ
い。
【００５０】次に、光活性層４ｅ上にＢＳＦ層となるｐ
+型シリコン層４ｆをプラズマＣＶＤ法等で厚さ２０〜
１０００ｎｍ程度に形成する。ｐ型不純物原子としてボ
ロン等を高濃度にドープする。
+型シリコン層４ｆをプラズマＣＶＤ法等で厚さ２０〜
１０００ｎｍ程度に形成する。ｐ型不純物原子としてボ
ロン等を高濃度にドープする。
【００５１】次に、ｐ+型シリコン層４ｆ上に裏電極４
ｇとなる金属層をスパッタリング法等で厚さ０．１〜２
μｍ程度に形成する。なお、必要に応じてｐ+型シリコ
ン層４ｆと裏電極４ｇの間に透明導電膜を形成すること
で、裏面電極側の実効的反射率の向上を図ることもでき
る。この場合、透明導電膜材料としては例えば酸化亜鉛
などを用いることができ、膜厚は１０〜３００ｎｍ程度
とすればよい。以上によって、薄膜多結晶シリコン光電
変換装置が得られる。
ｇとなる金属層をスパッタリング法等で厚さ０．１〜２
μｍ程度に形成する。なお、必要に応じてｐ+型シリコ
ン層４ｆと裏電極４ｇの間に透明導電膜を形成すること
で、裏面電極側の実効的反射率の向上を図ることもでき
る。この場合、透明導電膜材料としては例えば酸化亜鉛
などを用いることができ、膜厚は１０〜３００ｎｍ程度
とすればよい。以上によって、薄膜多結晶シリコン光電
変換装置が得られる。
【００５２】透光性基板４ａとしてはガラスに限らず、
有機フィルムでもよい。
有機フィルムでもよい。
【００５３】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る薄膜結晶
質シリコン系太陽電池によれば、シリコン系半導体膜を
形成する側の基板表面が凹凸構造となっており、その凸
部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した凹形状となっており、シ
リコン系半導体膜の光入射側表面が基板表面の凹凸構造
に対応したピッチの凹凸構造になっており、且つこのシ
リコン系半導体膜表面が、高低差が凹凸構造の高低差よ
りも小さく、ピッチが凹凸構造のピッチより小さい微細
な凹凸形状になっていることから、凹凸による短絡等に
よる特性低下を起こさずに光閉じ込め効果による短絡電
流密度の改善を図ることができる。太陽電池用基板に対
して室温で凹凸構造を形成できるため、基板の反りの低
減、昇温・降温に係る時間の短縮を図ることができる。
質シリコン系太陽電池によれば、シリコン系半導体膜を
形成する側の基板表面が凹凸構造となっており、その凸
部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した凹形状となっており、シ
リコン系半導体膜の光入射側表面が基板表面の凹凸構造
に対応したピッチの凹凸構造になっており、且つこのシ
リコン系半導体膜表面が、高低差が凹凸構造の高低差よ
りも小さく、ピッチが凹凸構造のピッチより小さい微細
な凹凸形状になっていることから、凹凸による短絡等に
よる特性低下を起こさずに光閉じ込め効果による短絡電
流密度の改善を図ることができる。太陽電池用基板に対
して室温で凹凸構造を形成できるため、基板の反りの低
減、昇温・降温に係る時間の短縮を図ることができる。
【００５４】また、請求項４に係る薄膜結晶質シリコン
系太陽電池でも、請求項１に係る薄膜結晶質シリコン系
太陽電池と同様の効果を奏することができる。
系太陽電池でも、請求項１に係る薄膜結晶質シリコン系
太陽電池と同様の効果を奏することができる。
【図１】請求項１に係る薄膜結晶シリコン太陽電池の一
実施形態を示す図である。
実施形態を示す図である。
【図２】請求項１に係る薄膜結晶シリコン太陽電池を製
造するための反応性イオンエッチング装置の一例を示す
図である。
造するための反応性イオンエッチング装置の一例を示す
図である。
【図３】請求項１に係る薄膜結晶シリコン太陽電池を製
造するため反応性イオンエッチング装置の他の例を示す
図である。
造するため反応性イオンエッチング装置の他の例を示す
図である。
【図４】請求項４に係る薄膜結晶シリコン太陽電池の一
実施形態を示す図である。
実施形態を示す図である。
【図５】本発明により形成したガラス基板の凹凸構造の
ＳＥＭ像である。
ＳＥＭ像である。
【図６】隣接する凸部頂点との頂点間距離と隣接する凸
部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最下部と頂点間の高低差
を説明する図である。
部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最下部と頂点間の高低差
を説明する図である。
【図７】本発明により形成した太陽電池素子の断面模式
図である。
図である。
【図８】本発明により形成した太陽電池素子の断面ＴＥ
Ｍ像である。
Ｍ像である。
【図９】本発明により形成した太陽電池素子のシリコン
膜表面部の断面ＴＥＭ像である。
膜表面部の断面ＴＥＭ像である。
１ａ、４ａ……基板 １ｂ、４ｂ……凹凸構造 １ｃ、４ｇ……裏面電極 １ｄ……裏面グリッド電極 １ｅ、４ｆ……ｐ+型シリコン層 １ｆ、４ｅ……光活性層（光電変換層） １ｇ、４ｄ……ｎ型シリコン層 １ｈ、４ｃ……透明導電膜 １ｉ……表金属集電極 １ｉ……微細な凹凸構造
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新楽 浩一郎 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６ 京セラ株式会社滋賀工場八日市ブロック 内 (72)発明者 奥井 宏樹 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６ 京セラ株式会社滋賀工場八日市ブロック 内 Ｆターム(参考） 5F051 AA03 CB12 FA04 GA02 GA03 GA15 HA07
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上に、裏電極となる一方の電極層、
少なくとも光活性層部分を結晶質シリコンとした半導体
接合を有するシリコン系半導体膜、および表電極となる
他方の電極層とを積層して設けた薄膜結晶質シリコン系
太陽電池において、前記シリコン系半導体膜を形成する
側の基板表面が凹凸構造となっており、その凸部頂点間
を結ぶ曲線が湾曲した凹形状となっており、前記シリコ
ン系半導体膜の光入射側表面が前記基板表面の凹凸構造
に対応したピッチの凹凸構造になっており、且つこのシ
リコン系半導体膜表面が、高低差が前記凹凸構造の高低
差よりも小さく、ピッチが前記凹凸構造のピッチより小
さい微細な凹凸形状になっていることを特徴とする薄膜
結晶質シリコン系太陽電池。 - 【請求項２】 前記基板の凹凸構造の凸部頂点と隣接す
る凸部頂点との頂点間距離が０．０１〜５μｍであり、
且つ隣接する凸部頂点間を結ぶ湾曲した曲線の最下部と
凸部頂点との高低差が０．０１〜１μｍであることを特
徴とする請求項１に記載の薄膜結晶質シリコン系太陽電
池。 - 【請求項３】 前記基板がガラス、有機フィルム、ステ
ンレス、グラファイト、アルミナ、またはアルミニウム
のうちのいずれかから成ることを特徴とする請求項１に
記載の薄膜結晶質シリコン系太陽電池。 - 【請求項４】 透光性基板上に、表電極となる透明導電
膜または集電極となる金属膜パターン上に形成された透
明導電膜、少なくとも光活性層部分を結晶質シリコンと
した半導体接合を有するシリコン系半導体膜、および裏
電極となる電極層とを積層して設けた薄膜結晶質シリコ
ン系太陽電池において、前記シリコン系半導体膜を形成
する側の透光性基板表面が凹凸構造となっており、その
凸部頂点間を結ぶ曲線が湾曲した凹形状となっており、
前記シリコン系半導体膜の光入射側とは反対側表面が前
記透光性基板表面の凹凸構造に対応したピッチの凹凸構
造になっており、且つこのシリコン系半導体膜表面が、
高低差が前記凹凸構造の高低差よりも小さく、ピッチが
前記凹凸構造のピッチより小さい微細な凹凸形状になっ
ていることを特徴とする薄膜結晶質シリコン系太陽電
池。 - 【請求項５】 前記透光性基板表面の凹凸構造の凸部頂
点と隣接する凸部頂点との頂点間距離が０．０１〜５μ
ｍであり、且つ隣接する凸部頂点間を結ぶ湾曲した曲線
の最下部と凸部頂点との高低差が０．０１〜１μｍであ
ることを特徴とする請求項４に記載の薄膜結晶質シリコ
ン系太陽電池。 - 【請求項６】 前記透明導電膜の膜厚が１０〜３００ｎ
ｍであることを特徴とする請求項４に記載の薄膜結晶質
シリコン系太陽電池。 - 【請求項７】 前記透光性基板がガラス、有機フィルム
のうちのいずれかから成ることを特徴とする請求項４に
記載の薄膜結晶質シリコン系太陽電池。 - 【請求項８】 前記光活性層部分となる結晶質シリコン
膜の厚さが０．５〜２０μｍであることを特徴とする請
求項１または請求項４に記載の薄膜結晶質シリコン系太
陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000396715A JP2002198549A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 薄膜結晶質シリコン系太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000396715A JP2002198549A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 薄膜結晶質シリコン系太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002198549A true JP2002198549A (ja) | 2002-07-12 |
Family
ID=18861958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000396715A Pending JP2002198549A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 薄膜結晶質シリコン系太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002198549A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008524863A (ja) * | 2004-12-21 | 2008-07-10 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | マイクロ結晶シリコンを有する薄膜太陽電池及び積層体を製造する方法 |
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| JP2014075416A (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-24 | Tokyo Institute Of Technology | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-12-27 JP JP2000396715A patent/JP2002198549A/ja active Pending
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