JP2003115599A - 太陽電池 - Google Patents
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- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】安価かつ高透過率で、しかも低抵抗な透明導電
膜を有し、もって大きな短絡電流が得られ、光電変換効
率が著しく向上することを課題とする。 【解決手段】透明基板の片面に第１の透明導電膜、ＩＶ
族半導体導電層、第２の透明導電膜及び電極を順次積層
して形成した太陽電池において、前記第１の透明導電膜
の表面は凹凸面であり、かつその材料は酸化亜鉛、もし
くは酸化亜鉛にアルミニウム、ホウ素、ガリウム、イン
ジウム、イットリウム、シリコンのうち１種もしくは２
種以上を添加したものであることを特徴とする太陽電
池。
膜を有し、もって大きな短絡電流が得られ、光電変換効
率が著しく向上することを課題とする。 【解決手段】透明基板の片面に第１の透明導電膜、ＩＶ
族半導体導電層、第２の透明導電膜及び電極を順次積層
して形成した太陽電池において、前記第１の透明導電膜
の表面は凹凸面であり、かつその材料は酸化亜鉛、もし
くは酸化亜鉛にアルミニウム、ホウ素、ガリウム、イン
ジウム、イットリウム、シリコンのうち１種もしくは２
種以上を添加したものであることを特徴とする太陽電
池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、片面が凹凸形状を
有した透明導電膜を有した太陽電池に関する。
有した透明導電膜を有した太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、例えばアモルファスシリコン（以
下、ａ−Ｓｉと呼ぶ）太陽電池の電極として、透明導電
膜が用いられている。図１はａ−Ｓｉ太陽電池の一例を
示す。図中の符番１はガラス基板を示し、該ガラス基板
１上に表面透明電極として酸化錫(ＳｎＯ２)もしくはイ
ンジウム・錫複合酸化物（ＩＴＯ）からなる第１の透明
導電膜２が形成されている。前記透明導電膜２の一部上
には、ａ−Ｓｉ層３、裏面透明電極膜としてのＩＴＯか
らなる第２の透明導電膜４、アルミニウム電極膜５が順
次積層されている。
下、ａ−Ｓｉと呼ぶ）太陽電池の電極として、透明導電
膜が用いられている。図１はａ−Ｓｉ太陽電池の一例を
示す。図中の符番１はガラス基板を示し、該ガラス基板
１上に表面透明電極として酸化錫(ＳｎＯ２)もしくはイ
ンジウム・錫複合酸化物（ＩＴＯ）からなる第１の透明
導電膜２が形成されている。前記透明導電膜２の一部上
には、ａ−Ｓｉ層３、裏面透明電極膜としてのＩＴＯか
らなる第２の透明導電膜４、アルミニウム電極膜５が順
次積層されている。
【０００３】ここで、前記第１の透明導電膜２は、公知
の蒸着法、熱化学的蒸着法により形成され、その厚みは
約１μｍである。また、前記透明導電膜２の表面には、
中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０７μｍ以下の凹凸が形成
されている。前記ａ−Ｓｉ層３は、プラズマＣＶＤ法で
順次積層されたｐ型半導体層３ａ，光電変換層であるｉ
型半導体層３ｂ及びｎ型半導体層３ｃから構成され、何
れの半導体層もａ−Ｓｉからなる。
の蒸着法、熱化学的蒸着法により形成され、その厚みは
約１μｍである。また、前記透明導電膜２の表面には、
中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０７μｍ以下の凹凸が形成
されている。前記ａ−Ｓｉ層３は、プラズマＣＶＤ法で
順次積層されたｐ型半導体層３ａ，光電変換層であるｉ
型半導体層３ｂ及びｎ型半導体層３ｃから構成され、何
れの半導体層もａ−Ｓｉからなる。
【０００４】こうした構成の太陽電池においては、ガラ
ス基板１、第１の透明導電膜２を通じてａ−Ｓｉ層３に
入射する光７によって光起電力を発生する。また、第１
の透明導電膜２の凹凸は、光起電力の増大つまり発電効
率向上に大きく貢献する。この理由の一つは、ガラス基
板１の側から入射した光は第１の透明導電膜２、ａ−Ｓ
ｉ層３界面での凹凸により反射され難くなり、ａ−Ｓｉ
層３中に有効に取り込まれるということが挙げられる。
二つとしては、第２の透明導電膜４とアルミニウム電極
膜５との界面で反射された光は第１の透明導電膜２、ａ
−Ｓｉ層３界面へ戻されるが、その際の入射角が大きく
なるので、全反射され外へ行かない割合が増加すること
である。
ス基板１、第１の透明導電膜２を通じてａ−Ｓｉ層３に
入射する光７によって光起電力を発生する。また、第１
の透明導電膜２の凹凸は、光起電力の増大つまり発電効
率向上に大きく貢献する。この理由の一つは、ガラス基
板１の側から入射した光は第１の透明導電膜２、ａ−Ｓ
ｉ層３界面での凹凸により反射され難くなり、ａ−Ｓｉ
層３中に有効に取り込まれるということが挙げられる。
二つとしては、第２の透明導電膜４とアルミニウム電極
膜５との界面で反射された光は第１の透明導電膜２、ａ
−Ｓｉ層３界面へ戻されるが、その際の入射角が大きく
なるので、全反射され外へ行かない割合が増加すること
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記第２の
透明導電膜２の材料としてはＩＴＯやＳｎＯ２があり、
夫々熱化学的蒸着法、真空蒸着法等から形成されている
が、次のような問題がある。 １）ＩＴＯからなる透明導電膜の場合は、その表面に凹
凸形状を作成することが困難であるとともに、高価であ
る。 ２）ＳｎＯ２からなる透明導電膜の場合は、凹凸形状を
作成することは可能であるが、凹凸化を強くすると先鋭
化し、ａ−Ｓｉ膜の成長を阻害するとともに、高価であ
る。
透明導電膜２の材料としてはＩＴＯやＳｎＯ２があり、
夫々熱化学的蒸着法、真空蒸着法等から形成されている
が、次のような問題がある。 １）ＩＴＯからなる透明導電膜の場合は、その表面に凹
凸形状を作成することが困難であるとともに、高価であ
る。 ２）ＳｎＯ２からなる透明導電膜の場合は、凹凸形状を
作成することは可能であるが、凹凸化を強くすると先鋭
化し、ａ−Ｓｉ膜の成長を阻害するとともに、高価であ
る。
【０００６】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、透明基板の片面に形成された第１の透明導電膜の表
面を凹凸面とし、かつその材料を酸化亜鉛、もしくは酸
化亜鉛にアルミニウム、ホウ素、ガリウム、インジウ
ム、イットリウム、シリコンのうち１種もしくは２種以
上を添加した構成にすることにより、安価かつ高透過率
で、しかも低抵抗な透明導電膜を有した太陽電池を提供
することを目的とする。
で、透明基板の片面に形成された第１の透明導電膜の表
面を凹凸面とし、かつその材料を酸化亜鉛、もしくは酸
化亜鉛にアルミニウム、ホウ素、ガリウム、インジウ
ム、イットリウム、シリコンのうち１種もしくは２種以
上を添加した構成にすることにより、安価かつ高透過率
で、しかも低抵抗な透明導電膜を有した太陽電池を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板の片
面に第１の透明導電膜、ＩＶ族半導体導電層、第２の透
明導電膜及び電極を順次積層して形成した太陽電池にお
いて、前記第１の透明導電膜の表面は凹凸面であり、か
つその材料は酸化亜鉛、もしくは酸化亜鉛にアルミニウ
ム、ホウ素、ガリウム、インジウム、イットリウム、シ
リコンのうち１種もしくは２種以上を添加したものであ
ることを特徴とする太陽電池である。
面に第１の透明導電膜、ＩＶ族半導体導電層、第２の透
明導電膜及び電極を順次積層して形成した太陽電池にお
いて、前記第１の透明導電膜の表面は凹凸面であり、か
つその材料は酸化亜鉛、もしくは酸化亜鉛にアルミニウ
ム、ホウ素、ガリウム、インジウム、イットリウム、シ
リコンのうち１種もしくは２種以上を添加したものであ
ることを特徴とする太陽電池である。
【０００８】本発明において、前記第１の透明導電膜の
凹凸面は、塩酸，硝酸，硫酸，酢酸，王水の少なくとも
１種類以上の酸溶液を用いてエッチングすることが好ま
しいが、他の酸溶液を用いてもよい。ここで、使用する
酸溶液の濃度、浸漬時間は、第１の透明導電膜の凹凸面
の粗さに応じて適宜設定することが好ましい。
凹凸面は、塩酸，硝酸，硫酸，酢酸，王水の少なくとも
１種類以上の酸溶液を用いてエッチングすることが好ま
しいが、他の酸溶液を用いてもよい。ここで、使用する
酸溶液の濃度、浸漬時間は、第１の透明導電膜の凹凸面
の粗さに応じて適宜設定することが好ましい。
【０００９】本発明において、前記第１の透明導電膜の
表面の凹凸面は、表面粗さが中心線平均粗さＲａ、０．
１〜２μｍであることが好ましい。ここで、中心線平均
粗さＲａが、２μｍを超えると、ａ−Ｓｉ層の成長が阻
害されて目的とする膜質が得られない。また、中心平均
粗さＲａが０．１μｍ未満では、凹凸面が光学的に平坦
面に近づき、光閉じ込め効果が小さくなるからである。
表面の凹凸面は、表面粗さが中心線平均粗さＲａ、０．
１〜２μｍであることが好ましい。ここで、中心線平均
粗さＲａが、２μｍを超えると、ａ−Ｓｉ層の成長が阻
害されて目的とする膜質が得られない。また、中心平均
粗さＲａが０．１μｍ未満では、凹凸面が光学的に平坦
面に近づき、光閉じ込め効果が小さくなるからである。
【００１０】本発明において、第１の透明導電膜の凹凸
面は、塩酸，硝酸，硫酸，酢酸，王水の少なくとも１種
類以上含む酸溶液を用いてエッチングすることにより得
られ、尚且つ表面粗さ中心線平均粗さＲａ、０．１〜２
μｍであることが好ましい。
面は、塩酸，硝酸，硫酸，酢酸，王水の少なくとも１種
類以上含む酸溶液を用いてエッチングすることにより得
られ、尚且つ表面粗さ中心線平均粗さＲａ、０．１〜２
μｍであることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の種々の好ましい実
施の形態について説明する。 （第１の実施形態）図２は、本発明の第１の実施形態に
係る透明導電膜の製造に用いた装置の概略構成図を示
す。この第１の実施形態ではスパッタリング装置１０を
用いてＺｎＯ透明導電膜をガラス基板上に成膜する。ス
パッタリング装置１０は、図示されない真空排気装置に
よって排気される真空容器１１を備えている。スパッタ
源１２は、Ａｌを添加したＺｎＯから構成されるターゲ
ット１３と、磁場発生用磁石１４ａ，１４ｂと、水冷機
能を備えたターゲットホルダ電極１５と、シールド１６
と、真空シール機能を備えた絶縁体１７とから構成され
ている。
施の形態について説明する。 （第１の実施形態）図２は、本発明の第１の実施形態に
係る透明導電膜の製造に用いた装置の概略構成図を示
す。この第１の実施形態ではスパッタリング装置１０を
用いてＺｎＯ透明導電膜をガラス基板上に成膜する。ス
パッタリング装置１０は、図示されない真空排気装置に
よって排気される真空容器１１を備えている。スパッタ
源１２は、Ａｌを添加したＺｎＯから構成されるターゲ
ット１３と、磁場発生用磁石１４ａ，１４ｂと、水冷機
能を備えたターゲットホルダ電極１５と、シールド１６
と、真空シール機能を備えた絶縁体１７とから構成され
ている。
【００１２】前記ターゲットホルダ電極１５には、整合
器１８を介して高周波電源１９が接続されている。前記
ターゲット１３の対向部にはヒーター２１を備えた基板
ホルダ電極２２が設置され、その下面部に基板２０が取
り付け保持されるようになっている。また、前記ターゲ
ット１３近傍には図示しないガス流量制御装置に連通す
るガス供給管２５が配置されている．なお、図中の符番
２５ａはガス供給管２５のガス導入口を示し、符番２６
は排気口を示す。
器１８を介して高周波電源１９が接続されている。前記
ターゲット１３の対向部にはヒーター２１を備えた基板
ホルダ電極２２が設置され、その下面部に基板２０が取
り付け保持されるようになっている。また、前記ターゲ
ット１３近傍には図示しないガス流量制御装置に連通す
るガス供給管２５が配置されている．なお、図中の符番
２５ａはガス供給管２５のガス導入口を示し、符番２６
は排気口を示す。
【００１３】上記の構成装置において、まず、無アルカ
リガラス等の基板２０を有機溶剤（例えばアセトン）で
超音波洗浄を施した後、真空容器１１内の基板ホルダ電
極２２に取り付け、２×１０−６Ｔｏｒｒ以下に予備排
気する。また、ヒーター２１により基板２０を約１５０
℃に加熱する。
リガラス等の基板２０を有機溶剤（例えばアセトン）で
超音波洗浄を施した後、真空容器１１内の基板ホルダ電
極２２に取り付け、２×１０−６Ｔｏｒｒ以下に予備排
気する。また、ヒーター２１により基板２０を約１５０
℃に加熱する。
【００１４】さらに、真空容器１１内にガス導入管２５
を介してプロセスガスを導入する。このプロセスガス
は、アルゴンガス（Ａｒ）である。真空ポンプによる排
気量とガス供給装置によるガス導入量とを制御し、真空
容器１１の内圧を５×１０−３Ｔｏｒｒに調整する。
を介してプロセスガスを導入する。このプロセスガス
は、アルゴンガス（Ａｒ）である。真空ポンプによる排
気量とガス供給装置によるガス導入量とを制御し、真空
容器１１の内圧を５×１０−３Ｔｏｒｒに調整する。
【００１５】次に、整合器１８を介して、高周波電源１
９より高周波をターゲットホルダ電極１５に印加する
と、両電極１５，２２間に放電が発生し、放電により生
成されたアルゴンイオンがターゲット１３の表面に衝突
し、これからスパッタ粒子が基板２０に向かって飛び出
す。これによりＺｎＯスパッタ粒子が基板２０上に堆積
し、ＺｎＯ膜２４が形成される。ここで、得られたＺｎ
Ｏ膜２４は、膜厚５０〜１０００ｎｍ（０．０５〜１μ
ｍ）の範囲にあり、その抵抗率は５×１０−４Ω・ｃｍ
であった。この抵抗率の値は従来法で成膜されたものと
実質的に同等である。
９より高周波をターゲットホルダ電極１５に印加する
と、両電極１５，２２間に放電が発生し、放電により生
成されたアルゴンイオンがターゲット１３の表面に衝突
し、これからスパッタ粒子が基板２０に向かって飛び出
す。これによりＺｎＯスパッタ粒子が基板２０上に堆積
し、ＺｎＯ膜２４が形成される。ここで、得られたＺｎ
Ｏ膜２４は、膜厚５０〜１０００ｎｍ（０．０５〜１μ
ｍ）の範囲にあり、その抵抗率は５×１０−４Ω・ｃｍ
であった。この抵抗率の値は従来法で成膜されたものと
実質的に同等である。
【００１６】こうして作成したＺｎＯ膜をエッチングに
よりテクスチャー化する。使用する酸溶液は０．５％塩
酸とした。この溶液に６０秒浸漬し、エッチングを行っ
た。
よりテクスチャー化する。使用する酸溶液は０．５％塩
酸とした。この溶液に６０秒浸漬し、エッチングを行っ
た。
【００１７】図３（Ａ）は上述したように形成した本発
明の第１の実施形態に係る透明導電膜を原子間顕微鏡
（ＡＦＭ）により観察し撮影した顕微鏡写真である。図
３（Ａ）より、三角形状の結晶粒が多数形成され、透明
導電膜の表面は凹凸形状を呈していることが判明した。
明の第１の実施形態に係る透明導電膜を原子間顕微鏡
（ＡＦＭ）により観察し撮影した顕微鏡写真である。図
３（Ａ）より、三角形状の結晶粒が多数形成され、透明
導電膜の表面は凹凸形状を呈していることが判明した。
【００１８】これにより、図３（Ｂ）はエッチングを行
っていない透明導電膜をＡＦＭにより観察し撮影した顕
微鏡写真を示す。このように従来の膜の表面は平滑であ
り凹凸形状は呈していない。両者の比較から、エッチン
グにより、透明導電膜の表面が凹凸形状となり、ここで
入射光が全反射されて外へ行かない割合が増加するの
で、結果として発電効率が向上することが判明した。
っていない透明導電膜をＡＦＭにより観察し撮影した顕
微鏡写真を示す。このように従来の膜の表面は平滑であ
り凹凸形状は呈していない。両者の比較から、エッチン
グにより、透明導電膜の表面が凹凸形状となり、ここで
入射光が全反射されて外へ行かない割合が増加するの
で、結果として発電効率が向上することが判明した。
【００１９】この場合に、エッチング時間を変えること
で、表面の凹凸構造は、表面粗さが中心線平均粗さＲ
ａ、０．１〜２μｍに変化させることができる。また、
ＺｎＯへの添加物は、ホウ素、ガリウム、インジウム、
シリコンにおいても同等な効果が得られる。
で、表面の凹凸構造は、表面粗さが中心線平均粗さＲ
ａ、０．１〜２μｍに変化させることができる。また、
ＺｎＯへの添加物は、ホウ素、ガリウム、インジウム、
シリコンにおいても同等な効果が得られる。
【００２０】図４は、上記の第１の実施形態による透明
導電膜を備える太陽電池の短絡電流の比較を示すグラフ
である。太陽電池の構成は図１に示す通りとした。比較
例としてのＳｎＯ２からなる透明導電膜を１とすると、
第１の実施形態による透明導電膜を用いた太陽電池の短
絡電流Ｉscは１．５０と大幅に増加しており、大きな光
電変換効率を有していることが判明した。
導電膜を備える太陽電池の短絡電流の比較を示すグラフ
である。太陽電池の構成は図１に示す通りとした。比較
例としてのＳｎＯ２からなる透明導電膜を１とすると、
第１の実施形態による透明導電膜を用いた太陽電池の短
絡電流Ｉscは１．５０と大幅に増加しており、大きな光
電変換効率を有していることが判明した。
【００２１】（第２の実施形態）図５は、本発明の第２
の実施形態に係る透明導電膜の製造に用いた装置の概略
構成図を示す。この第２の実施形態では真空蒸着装置３
０を用いてＺｎＯ透明導電膜をガラス基板上に成膜す
る。真空蒸着装置３０は、図示されない真空排気装置に
よって排気される真空容器３１を備えている。蒸着源３
２には、Ｇａを添加したＺｎＯから構成される蒸発材料
３３が配置されている。ここで、蒸着源３２は電子ビー
ム加熱方式、抵抗加熱方式、レーザ加熱方式など何れの
加熱方式のものであってもよい。
の実施形態に係る透明導電膜の製造に用いた装置の概略
構成図を示す。この第２の実施形態では真空蒸着装置３
０を用いてＺｎＯ透明導電膜をガラス基板上に成膜す
る。真空蒸着装置３０は、図示されない真空排気装置に
よって排気される真空容器３１を備えている。蒸着源３
２には、Ｇａを添加したＺｎＯから構成される蒸発材料
３３が配置されている。ここで、蒸着源３２は電子ビー
ム加熱方式、抵抗加熱方式、レーザ加熱方式など何れの
加熱方式のものであってもよい。
【００２２】真空容器３１の側壁には、ガス導入管３８
がそのガス導入口３８ａが真空容器３１内に開口するよ
うに設けられている。前記ガス導入管３８は、プロセス
ガス供給源を備えるガス流量制御装置（図示せず）に連
通している。蒸発源３２の上方には放電生成用の高周波
コイル３４が、真空シール機能を備えた絶縁体３５を通
じて固定されている。高周波コイル３４には整合器３６
を介して高周波電源３７が接続されている。さらに、高
周波コイル３４の上方には、ヒータ４０を備えた基板ホ
ルダ電極３９が設けられている。基板ホルダ電極３９の
下面部には基板４１が取り付け保持されている。なお、
図５中の符番４６は排気口を示す。
がそのガス導入口３８ａが真空容器３１内に開口するよ
うに設けられている。前記ガス導入管３８は、プロセス
ガス供給源を備えるガス流量制御装置（図示せず）に連
通している。蒸発源３２の上方には放電生成用の高周波
コイル３４が、真空シール機能を備えた絶縁体３５を通
じて固定されている。高周波コイル３４には整合器３６
を介して高周波電源３７が接続されている。さらに、高
周波コイル３４の上方には、ヒータ４０を備えた基板ホ
ルダ電極３９が設けられている。基板ホルダ電極３９の
下面部には基板４１が取り付け保持されている。なお、
図５中の符番４６は排気口を示す。
【００２３】上記の構成装置において、まず、無アルカ
リガラス等の基板４１の有機溶剤（例えばアセトン）で
超音波洗浄した後、真空容器３１内の基板ホルダ電極３
９に取り付け、２×１０−６Ｔｏｒｒ以下に予備排気す
る。また、ヒーター４０により基板４１を約１５０℃に
加熱する。
リガラス等の基板４１の有機溶剤（例えばアセトン）で
超音波洗浄した後、真空容器３１内の基板ホルダ電極３
９に取り付け、２×１０−６Ｔｏｒｒ以下に予備排気す
る。また、ヒーター４０により基板４１を約１５０℃に
加熱する。
【００２４】さらに、真空容器３１内にガス導入管３８
を介してプロセスガスを導入する。このプロセスガス
は、１００体積％の酸素ガス（Ｏ２）である。真空ポン
プによる排気量とガス供給装置によるガス導入量とを制
御し、真空容器３１の内圧を８×１０−４Ｔｏｒｒに調
整する。
を介してプロセスガスを導入する。このプロセスガス
は、１００体積％の酸素ガス（Ｏ２）である。真空ポン
プによる排気量とガス供給装置によるガス導入量とを制
御し、真空容器３１の内圧を８×１０−４Ｔｏｒｒに調
整する。
【００２５】次に、蒸発源３２によりＺｎＯから構成さ
れる蒸発材料３３を加熱し、蒸発させ、それと同時に整
合器３６を介して高周波電源３７より高周波をコイル３
４に印加し、放電プラズマ４３を生成させ、成膜成分を
基板４１上に堆積させる。これにより透明導電膜として
のＺｎＯ膜４２が基板４１上に形成される。ここで、得
られたＺｎＯ膜４２は、膜厚５０〜１０００ｎｍ（０．
０５〜１μｍ）の範囲にあり、その抵抗率は６×１０
−４Ω・ｃｍであった。この抵抗率の値は従来法で成膜
されたものと実質的に同等である。
れる蒸発材料３３を加熱し、蒸発させ、それと同時に整
合器３６を介して高周波電源３７より高周波をコイル３
４に印加し、放電プラズマ４３を生成させ、成膜成分を
基板４１上に堆積させる。これにより透明導電膜として
のＺｎＯ膜４２が基板４１上に形成される。ここで、得
られたＺｎＯ膜４２は、膜厚５０〜１０００ｎｍ（０．
０５〜１μｍ）の範囲にあり、その抵抗率は６×１０
−４Ω・ｃｍであった。この抵抗率の値は従来法で成膜
されたものと実質的に同等である。
【００２６】こうして作成したＺｎＯ膜をエッチングに
よりテクスチャー化する。使用する酸溶液は１％酢酸と
した。この溶液に６０秒浸漬し、エッチングを行った。
よりテクスチャー化する。使用する酸溶液は１％酢酸と
した。この溶液に６０秒浸漬し、エッチングを行った。
【００２７】図６（Ａ）は上述したように形成した本発
明の第１の実施形態に係る透明導電膜を原子間顕微鏡
（ＡＦＭ）により観察し撮影した顕微鏡写真である。図
６（Ａ）より、三角形状の結晶粒が多数形成され、透明
導電膜の表面は凹凸形状を呈していることが判明した。
明の第１の実施形態に係る透明導電膜を原子間顕微鏡
（ＡＦＭ）により観察し撮影した顕微鏡写真である。図
６（Ａ）より、三角形状の結晶粒が多数形成され、透明
導電膜の表面は凹凸形状を呈していることが判明した。
【００２８】これにより、図６（Ｂ）はエッチングを行
っていない透明導電膜をＡＦＭにより観察し撮影した顕
微鏡写真を示す。このように従来の膜の表面は平滑であ
り凹凸形状は呈していない。両者の比較から、エッチン
グにより、透明導電膜の表面が凹凸形状となり、ここで
入射光が全反射されて外へ行かない割合が増加するの
で、結果として発電効率が向上することが判明した。
っていない透明導電膜をＡＦＭにより観察し撮影した顕
微鏡写真を示す。このように従来の膜の表面は平滑であ
り凹凸形状は呈していない。両者の比較から、エッチン
グにより、透明導電膜の表面が凹凸形状となり、ここで
入射光が全反射されて外へ行かない割合が増加するの
で、結果として発電効率が向上することが判明した。
【００２９】この場合に、エッチング時間を変えること
で、表面の凹凸構造は、表面粗さが中心線平均粗さＲ
ａ、０．１〜２μｍに変化させることができる。また、
ＺｎＯへの添加物は、ホウ素、ガリウム、インジウム、
シリコンにおいても同等な効果が得られる。
で、表面の凹凸構造は、表面粗さが中心線平均粗さＲ
ａ、０．１〜２μｍに変化させることができる。また、
ＺｎＯへの添加物は、ホウ素、ガリウム、インジウム、
シリコンにおいても同等な効果が得られる。
【００３０】図７は、上記の第２の実施形態による透明
導電膜を備える太陽電池の短絡電流の比較を示すグラフ
である。太陽電池の構成は図１に示す通りとした。比較
例としてのＳｎＯ２からなる透明導電膜を１とすると、
第１の実施形態による透明導電膜を用いた太陽電池の短
絡電流Ｉscは１．４５と大幅に増加しており、大きな光
電変換効率を有していることが判明した。
導電膜を備える太陽電池の短絡電流の比較を示すグラフ
である。太陽電池の構成は図１に示す通りとした。比較
例としてのＳｎＯ２からなる透明導電膜を１とすると、
第１の実施形態による透明導電膜を用いた太陽電池の短
絡電流Ｉscは１．４５と大幅に増加しており、大きな光
電変換効率を有していることが判明した。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、透
明基板の片面に形成された第１の透明導電膜の表面を凹
凸面とし、かつその材料を酸化亜鉛、もしくは酸化亜鉛
にアルミニウム、ホウ素、ガリウム、インジウム、イッ
トリウム、シリコンのうち１種もしくは２種以上を添加
した構成にすることにより、安価かつ高透過率で、しか
も低抵抗な透明導電膜を有し、もって大きな短絡電流が
得られ、光電変換効率が著しく向上しえる太陽電池を提
供できる。
明基板の片面に形成された第１の透明導電膜の表面を凹
凸面とし、かつその材料を酸化亜鉛、もしくは酸化亜鉛
にアルミニウム、ホウ素、ガリウム、インジウム、イッ
トリウム、シリコンのうち１種もしくは２種以上を添加
した構成にすることにより、安価かつ高透過率で、しか
も低抵抗な透明導電膜を有し、もって大きな短絡電流が
得られ、光電変換効率が著しく向上しえる太陽電池を提
供できる。
【図１】アモルファスシリコン太陽電池の構造の一例を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る透明導電膜の製
造に用いられるスパッタリング装置を示す概略構成図。
造に用いられるスパッタリング装置を示す概略構成図。
【図３】第１の実施形態に係る透明導電膜及び従来の透
明導電膜の顕微鏡写真。
明導電膜の顕微鏡写真。
【図４】第１の実施形態に係る透明導電膜を有した太陽
電池及び従来の透明導電膜を有した太陽電池に短絡電流
を比較して示すグラフ。
電池及び従来の透明導電膜を有した太陽電池に短絡電流
を比較して示すグラフ。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る透明導電膜の製
造に用いられる真空蒸着装置を示す概略構成図。
造に用いられる真空蒸着装置を示す概略構成図。
【図６】第２の実施形態に係る透明導電膜及び従来の透
明導電膜の顕微鏡写真。
明導電膜の顕微鏡写真。
【図７】第２の実施形態に係る透明導電膜を有した太陽
電池及び従来の透明導電膜を有した太陽電池に短絡電流
を比較して示すグラフ。
電池及び従来の透明導電膜を有した太陽電池に短絡電流
を比較して示すグラフ。
１，２０，４１…基板、２，４…透明導電膜、３…ＩＶ
族半導体発電層（ａ−Ｓｉ層）、５…アルミニウム電極
膜、６…アルミニウム電極（集電電極）、１０…スパッ
タリング装置、１１，３１…真空容器、１２…スパッタ
源、１３…ターゲット、１４ａ，１４ｂ…磁石、１５…
ターゲットホルダ電極、１６…シールド、１７，２３，
３５…絶縁体、１８、３６…整合器、１９，３７…高周
波電源、２１，４０…ヒータ、２２…基板ホルダ電極、
２４，４２…ＺｎＯ膜、２５，３８…ガス供給管、３０
…真空蒸着装置、３２…蒸発源、３３…蒸発材料、３４
…高周波コイル、４３…プラズマ、２６，４６…排気
口。
族半導体発電層（ａ−Ｓｉ層）、５…アルミニウム電極
膜、６…アルミニウム電極（集電電極）、１０…スパッ
タリング装置、１１，３１…真空容器、１２…スパッタ
源、１３…ターゲット、１４ａ，１４ｂ…磁石、１５…
ターゲットホルダ電極、１６…シールド、１７，２３，
３５…絶縁体、１８、３６…整合器、１９，３７…高周
波電源、２１，４０…ヒータ、２２…基板ホルダ電極、
２４，４２…ＺｎＯ膜、２５，３８…ガス供給管、３０
…真空蒸着装置、３２…蒸発源、３３…蒸発材料、３４
…高周波コイル、４３…プラズマ、２６，４６…排気
口。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 近藤 勝彦
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 AA05 CB15 CB21 CB27 DA04
FA02 FA08 FA19
Claims (4)
- 【請求項１】 透明基板の片面に第１の透明導電膜、Ｉ
Ｖ族半導体導電層、第２の透明導電膜及び電極を順次積
層して形成した太陽電池において、 前記第１の透明導電膜の表面は凹凸面であり、かつその
材料は酸化亜鉛、もしくは酸化亜鉛にアルミニウム、ホ
ウ素、ガリウム、インジウム、イットリウム、シリコン
のうち１種もしくは２種以上を添加したものであること
を特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 前記第１の透明導電膜の凹凸面は、塩
酸，硝酸，硫酸，酢酸，王水の少なくとも１種類以上の
酸溶液を用いてエッチングすることにより得られること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池。 - 【請求項３】 前記第１の透明導電膜の凹凸面の表面粗
さは、中心線平均粗さＲａ、０．１〜２μｍであること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池。 - 【請求項４】 前記第１の透明導電膜の凹凸面は、塩
酸，硝酸，硫酸，酢酸，王水の少なくとも１種類以上を
含む酸溶液を用いてエッチングすることにより得られ、
尚且つ表面粗さ中心線平均粗さＲａ、０．１〜２μｍで
あることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
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| JP2001307629A Expired - Fee Related JP3697190B2 (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 太陽電池 |
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| US10475939B2 (en) | 2015-06-26 | 2019-11-12 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Transparent conductive oxide film, photoelectric conversion element, and method for producing photoelectric conversion element |
-
2001
- 2001-10-03 JP JP2001307629A patent/JP3697190B2/ja not_active Expired - Fee Related
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