JP2002261301A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JP2002261301A
JP2002261301A JP2001053288A JP2001053288A JP2002261301A JP 2002261301 A JP2002261301 A JP 2002261301A JP 2001053288 A JP2001053288 A JP 2001053288A JP 2001053288 A JP2001053288 A JP 2001053288A JP 2002261301 A JP2002261301 A JP 2002261301A
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semiconductor
substrate
photoelectric conversion
granular crystal
granular
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JP2001053288A
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Makoto Sugawara
信 菅原
Takeshi Kyoda
豪 京田
Nobuyuki Kitahara
暢之 北原
Hisao Arimune
久雄 有宗
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の結晶質半導体粒子を用いた光電変換装
置は低変換効率、低信頼性、低生産性であった。 【解決手段】 基板1上に多数の粒状結晶半導体2を配
設し、この粒状結晶半導体の上部側と底部に電極を形成
した光電変換装置であって、上記粒状結晶半導体2表面
を粗面とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光電変換装置に関
し、特に多数の半導体粒子を用いた光電変換装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から提案されている結晶半導体粒子
を用いた光電変換素子を図4および図5に示す。
【0003】図4に示すように、特開2000−221
84号公報によれば、球状または棒状の複数の半導体結
晶2を、周期的な凹凸構造を持つ第1の基板13上に配
置された構造を持たせ、この第1の基板13に構成され
た周期的な凹凸構造上に第1の導電層12を配置し、こ
の第1の導電層12に対し、上記球状または棒状の半導
体結晶2の一部を電気的に接触させ、この第1の導電層
12と接触した、球状又は棒状の半導体結晶2の一部と
は異なる部分の半導体結晶の一部に電気的に接触した第
2の導電層9を配置した太陽電池が開示されている。図
4において、8は高反射膜、10はスピンオンガラスS
OG1、11はスピンオンガラスSOG2を示す。
【0004】図5に示すように、米国特許第54197
82号公報によれば、第1のアルミニウム箔14に開口
を形成し、その開口にp形の上にn形表皮部16を持つ
p形シリコン球15を結合し、球の裏側のn形表皮部1
6を除去し、アルミニウム上に酸化物17をコーティン
グし、球裏側の酸化物を除去し、第2のアルミニウム箔
18と接合し、透明なコーティング19を表面に設け、
このコーティング19が最下点でV字状に急激に変化す
る形状を有することでp形シリコン球15の無い位置に
入射した光をp形シリコン球15に導いて変換効率を向
上させた光電変換装置が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示す特開2000−22184号公報の光電変換装置で
は、基板の凹凸面に合わせて球状半導体結晶2を並べる
ために、絶縁物11(例えばスピンオンガラスSOG
2)を基板13の凹凸面に沿って形成する必要があり、
一般の印刷法では形成できないために生産性に欠けると
いう問題点があった。また、基板13の凹凸一つ一つに
球状半導体結晶2を配置する構造であるため、球状半導
体結晶を小さくするとアッセンブルが困難になり、原料
となる半導体の使用量を少なくするために、球状半導体
結晶を小さくすることができなくなり、低生産性・高コ
ストになるという問題点があった。
【0006】また、図5に示す米国特許第541978
2号公報の光電変換装置では、最下点でV字状に急激に
変化する形状を持つコーティング19によって変換効率
を向上させるとあるが、最下点でV字状に急激に変化す
る形状を形成することは技術的に難しいために、生産性
が悪く、また長期に渡って太陽光にさらされる場合はコ
ーティング材料19に劣化が生じて徐々に変換効率が低
下するという問題があった。
【0007】本発明はこのような従来技術の課題に鑑み
てなされたものであり、その目的は高効率且つ高信頼性
且つ高生産性の光電変換装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る光電変換装置によれば、基板上に多
数の粒状結晶半導体を配設し、この粒状結晶半導体の上
部側と底部側に電極を設けた光電変換装置において、前
記粒状結晶半導体表面を粗面にしたことを特徴とする。
【0009】上記光電変換装置では、前記粒状結晶半導
体表面の算術平均粗さが0.01以上且つ5以下である
ことが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図1において、基板1は導電
性をもつものであればよく、下部電極を兼ねてもよい
が、下部電極を兼ねないときにセラミックや樹脂等の絶
縁物質を基板として用いる場合はその表面に導電層を形
成して下部電極としてもよい。
【0011】第1導電形半導体粒子2は、Si、Ge等
にp形を呈するB、Al、Ga等又はn形を呈するP、
As、Sb等が微量元素含まれているものである。半導
体粒子2の表面は粗面とする。半導体粒子2の表面を粗
面化することで、半導体粒子2へ入射した光が半導体粒
子2内へ入りやすくなり、更に反射した光も散乱される
ため隣接する半導体粒子2へ導かれることで変換効率が
向上し、また基板との密着性を向上させる効果がある。
半導体粒子2表面を粗面化する方法として、水酸化ナト
リウム等の薬液によるエッチング、CF4等のプラズマ
中に半導体粒子をさらすケミカルドライエッチング、サ
ンドブラスト法等がある。
【0012】半導体粒子2の表面の算術平均粗さは0.
01以上5以下が好適である。算術平均粗さが0.01
以下のときは光の吸収効果と散乱効果が小さいために変
換効率の向上効果が見られず、また密着性の向上も見ら
れないため好ましくない。算術平均粗さが5以上のとき
は、pn接合が均一に形成することができなかったり、
pn接合品質の低下によって変換効率が低下するため好
ましくない。更に半導体粒子2の表面の算術平均粗さが
0.05以上1以下であるとき、変換効率向上効果が特
に大きく、より好ましい。
【0013】また、半導体粒子2の形状としては多角形
を持つもの、曲面を持つもの等がある。粒径分布として
は均一、不均一を問わないが、均一の場合は粒径を揃え
るための工程が必要になるため、コスト的には不均一の
場合が有利である。更に凸曲面を持つことによって光の
光線角度の依存性も小さい。
【0014】半導体粒子2の配列方法の一例を次に示
す。箱型の治具に半導体粒子2の粒径より小さな穴を設
計した配列に形成し、箱形の治具内部をポンプで減圧
し、粒径より小さな穴に半導体粒子2を吸着させる。基
板1上へ前記治具を搬送した後、治具内部の圧力を上げ
て半導体粒子2を基板1上に並べる。このような配列方
法によると、箱型治具に形成した穴の配列を設計するこ
とで容易に半導体粒子2を適当な配列に並べることがで
きる。その他、超音波等の振動を与えて半導体粒子2を
配列する方法もある。
【0015】絶縁体4は、正極負極の分離を行うための
絶縁材料からなる。例えばSiO2、Al23、Pb
O、B23、ZnO等を任意な成分とするガラススラリ
−を用いた絶縁物質、ポリカーボネート、エポキシ等の
樹脂絶縁物質等がある。
【0016】第2導電形半導体部5は、気相成長法、熱
拡散法、イオン注入法、プラズマドーピング法等で形成
され、気相成長法の一例はシラン化合物の気相にn形を
呈するリン系化合物の気相を微量導入して形成する。な
お、第2導電形半導体部5は、単結晶質、多結晶質、微
結晶質、非晶質であればよい。第2導電形半導体部5中
の微量元素の濃度は、例えば1×1016〜1022atm
/cm3程度であればよい。第2導電形半導体部5は上
部電極を兼ねてもよい。また、第2導電形半導体部5と
保護膜6の間に酸化錫、酸化亜鉛等の上部電極を形成し
てもよい。図1において、第2導電形半導体部5を気相
成長法等により第2導電形半導体層として形成し、その
上に保護膜6を形成した例を示す。また、図2におい
て、第2導電形半導体部5をイオン注入法等により半導
体粒子内に形成し、その上に上部電極として透明導電層
7を形成し、更にその上に保護膜6を形成した例を示
す。
【0017】保護膜6は透明誘電体の特性を持つものが
よく、CVD法やPVD法等で例えば酸化珪素、酸化セ
シウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化チタン、S
iO 2−TiO2、酸化タンタル、酸化イットリウム等を
単一組成又は複数組成で単層又は組み合わせて第2導電
形半導体層5上に形成する。この保護層6を適当な膜厚
に合わせることによって反射防止効果を持たせると更に
好適である。
【0018】また、抵抗を下げるために適宜フィンガ
ー、バスバー等の補助電極をスクリーン印刷法や蒸着法
で任意のパターンで形成してもよい。
【0019】
【実施例1】次に、本発明の光電変換装置の実施例を説
明する。まず、基板1上に絶縁体層4を形成する。基板
1はアルミニウムを用いた下部電極を兼用するものとし
た。絶縁体層4はガラスペーストを用いてこの基板上に
100μmの厚みに形成した。ガラスペーストに用いた
ガラスは酸化燐系の軟化温度480℃のものを使用し
た。次に、その上に平均直径400μmで表面が粗面で
ある粒状p形シリコン2を配置し、基板1に接触するま
で押し込んだ。この粒状p形シリコン2は水酸化ナトリ
ウム溶液に浸けることで表面を粗面化した。粒状p形シ
リコン表面の算術平均粗さを変化させて変換効率と密着
性を評価した結果を表1に示す。比較例として、図3に
示すような粗面化処理を行わなかった算術平均粗さ0.
004の例も同時に評価した。算術平均粗さの評価はJ
ISに準じて行い、密着性の評価は85℃95%RH環
境で1000時間後に基板1とp形シリコン粒子2との
間のクラックの有無で評価した。全くクラックが見られ
なかったものを○、一部で見られたものを△、クラック
が半数以上に起こっていたものを×とした。次に、加熱
してガラスペーストを焼成した。次に、前記シリコン粒
子2と前記絶縁物質層4の上にn形シリコン層5を上部
電極層も兼ねて400nm形成した。更に、保護膜6と
して窒化珪素を80nm形成した。
【0020】
【表1】
【0021】上記結果から、粗面化した表面の方が高い
特性を示す。また、算術平均粗さが0.01以上5以下
のときに好ましい。算術平均粗さが0.01未満のとき
は変換効率向上効果が小さく、密着性が悪いために好ま
しくない。算術平均粗さが5より大きいとき、変換効率
が低下するために好ましくない。更に好適には算術平均
粗さが0.05以上1以下である。
【0022】
【実施例2】基板1をアルミニウム・クロム合金とし、
基板1上に絶縁体層4を形成した。絶縁体層4はガラス
ペーストを用いてこの基板1上に200μmの厚みに形
成した。ガラスペーストに用いたガラスは酸化ホウ素系
の軟化温度560℃のものを使用した。次に、その上に
平均直径700μmで表面が粗面である粒状p形シリコ
ン2を配置した。このp形粒状シリコン2はサンドブラ
スト法で表面を粗面化した。
【0023】粒状p形シリコン2の表面の算術平均粗さ
を変化させ変換効率と密着性を評価した結果を表2に示
す。
【0024】次に、加熱してガラスペーストを焼成し
た。次に、ホスフィンと水素をチャンバへ導入し、RF
電力を加えてプラズマ化し、リンを粒状p形シリコン表
面へ拡散させてn形シリコン部を30nm形成した。次
に、酸化錫の上部電極7を150nm形成した。次に、
保護膜6として窒化珪素を200nm形成した。
【0025】
【表2】
【0026】上記結果から、粗面化した表面の方が高い
特性を示す。また、算術平均粗さが0.01以上5以下
のときに好ましい。算術平均粗さが0.01未満のとき
は変換効率向上効果が小さく、密着性が悪いために好ま
しくない。算術平均粗さが5より大きいときは、変換効
率が低下するために好ましくない。更に好適には算術平
均粗さが0.05以上1以下である。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る光電変換装
置によれば、基板上に多数の粒状結晶半導体を配設し、
この粒状結晶半導体の上部側と底部側に電極を設けた光
電変換装置において、上記粒状結晶半導体表面を粗面に
したことにより、この粒状結晶半導体に入射した光を内
部へ入りやすくし、更に反射光も散乱されて隣接する粒
状結晶半導体へ導かれるため変換効率が向上するととも
に、基板との密着性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図3】本発明の比較例を示す断面図である。
【図4】従来例1の光電変換素子の例を示す断面図であ
る。
【図5】従来例2の光電変換素子の例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・・基板 2・・・・第1導電形半導体粒子 3・・・・下部電極の粗面化した表面 4・・・・透光性絶縁体層 5・・・・第2導電形半導体部 6・・・・保護層 7・・・・透明導電層 8・・・・高反射膜 9・・・・p電極 10・・スピンオンガラスSOG1 11・・スピンオンガラスSOG2 12・・透明電極 13・・第1の基板(透明ガラス) 14・・第1アルミニウム箔 15・・p形シリコン球 16・・n形表皮部 17・・酸化物コーティング 18・・第2アルミニウム箔 19・・透明コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有宗 久雄 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八日市工場内 Fターム(参考) 5F051 AA02 CB20 CB29 DA03 DA20 FA03 GA02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に多数の粒状結晶半導体を配設
    し、この粒状結晶半導体の上部側と底部側に電極を設け
    た光電変換装置において、前記粒状結晶半導体表面を粗
    面にしたことを特徴とする光電変換装置
  2. 【請求項2】 前記粒状結晶半導体表面の算術平均粗さ
    が0.01以上且つ5以下であることを特徴とする請求
    項1に記載の光電変換装置
JP2001053288A 2001-02-28 2001-02-28 光電変換装置 Pending JP2002261301A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7402747B2 (en) 2003-02-18 2008-07-22 Kyocera Corporation Photoelectric conversion device and method of manufacturing the device
JP2010258279A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Kyocera Corp 光電変換セルおよび光電変換モジュール
JP2012234854A (ja) * 2011-04-28 2012-11-29 Ulvac Japan Ltd シリコン球状体用の加工電極装置及び加工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0273671A (ja) * 1988-09-08 1990-03-13 Fuji Electric Co Ltd 光電変換素子の製造方法
JPH0548126A (ja) * 1991-08-09 1993-02-26 Sharp Corp 光電変換素子およびその製造方法
JPH06163953A (ja) * 1992-11-27 1994-06-10 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子及びその製造方法
JPH10275921A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Kyocera Corp 光電変換装置
WO1999010935A1 (en) * 1997-08-27 1999-03-04 Josuke Nakata Spheric semiconductor device, method for manufacturing the same, and spheric semiconductor device material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0273671A (ja) * 1988-09-08 1990-03-13 Fuji Electric Co Ltd 光電変換素子の製造方法
JPH0548126A (ja) * 1991-08-09 1993-02-26 Sharp Corp 光電変換素子およびその製造方法
JPH06163953A (ja) * 1992-11-27 1994-06-10 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子及びその製造方法
JPH10275921A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Kyocera Corp 光電変換装置
WO1999010935A1 (en) * 1997-08-27 1999-03-04 Josuke Nakata Spheric semiconductor device, method for manufacturing the same, and spheric semiconductor device material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7402747B2 (en) 2003-02-18 2008-07-22 Kyocera Corporation Photoelectric conversion device and method of manufacturing the device
JP2010258279A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Kyocera Corp 光電変換セルおよび光電変換モジュール
JP2012234854A (ja) * 2011-04-28 2012-11-29 Ulvac Japan Ltd シリコン球状体用の加工電極装置及び加工方法

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