JP2004031648A - Photoelectric conversion element having optical confinement layer, photoelectric conversion device and solar battery having the device - Google Patents

Photoelectric conversion element having optical confinement layer, photoelectric conversion device and solar battery having the device Download PDF

Info

Publication number
JP2004031648A
JP2004031648A JP2002185901A JP2002185901A JP2004031648A JP 2004031648 A JP2004031648 A JP 2004031648A JP 2002185901 A JP2002185901 A JP 2002185901A JP 2002185901 A JP2002185901 A JP 2002185901A JP 2004031648 A JP2004031648 A JP 2004031648A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
layer
confinement layer
conversion device
substrate
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.)
Withdrawn
Application number
JP2002185901A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Maekawa
前川 欣之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2002185901A priority Critical patent/JP2004031648A/en
Publication of JP2004031648A publication Critical patent/JP2004031648A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element which is suitably used for a thin film type solar battery or the like and has an optical confinement layer which can efficiently confine an incident light in a substrate, a photoelectric conversion device and a solar battery having the device. <P>SOLUTION: In the optical confinement layer 2 which is used for a photoelectric conversion device and has unevenness of a prescribed shape, an optical confinement layer wherein a cell constituted of lattice-shaped unevenness is made a structural unit is arranged on a substrate 1 along almost the whole surface. The photoelectric conversion element having the optical confinement layer, the photoelectric conversion device and the solar battery having the device are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜型太陽電池などに使用される入射光を効率よく基板内に閉じこめることができる光閉じ込め層を持つ光電変換素子と光電変換装置およびこの装置を備える太陽電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
光電変換素子は、ガラス表面に酸化錫やITO(インジウムスズ酸化物)などの透明導電層を形成した透明導電層が基板として用いられる。光電変換素子の一つである薄膜型太陽電池は、ガラス表面に酸化錫層を形成させた透明導電体が広く使用されている。薄膜シリコンを光電変換材料とした薄膜型太陽電池は、その製造に係るエネルギーコストが小さいことから、非常に注目されている。
【0003】
一般的な薄膜シリコン太陽電池の構成は、ガラス板表面に下地層、透明導電層、薄膜シリコン、金属層を順次形成したものである。
【0004】
上記透明導電層としては、化学蒸着(CVD)法など原料の熱分解酸化反応を伴う方法で形成された酸化錫層が多用されている。下地層は、ガラス板に含まれるナトリウムなどのアルカリ成分が透明導電層中に拡散し、透明導電層の電気抵抗特性を低下させる(抵抗値が高くなる)ことを防止するために設けられる。下地層としては、酸化珪素層などの透明薄層が用いられる。
【0005】
薄膜太陽電池用の透明導電層には、透過率が高いこと(光電変換層により多くの光を入れる)、抵抗が低いこと(発生した電流を取り出す際のロスを少なくする)が求められる。また、透明導電層の表面に適当な凹凸を付与すると、透明導電層表面で入射光が散乱し、光電変換層での光閉じ込めに効果があることが知られている。
【0006】
凹凸形状の好ましい例として、例えば、特開昭61−288473号公報には、高低差約1000〜5000オングストローム、凸部と凸部との間隔約2000〜10000オングストロームの凹凸形状が記載されている。
【0007】
また、例えば、特表平2−503615号公報には、直径が0.1μm〜0.3μmであり、高さ/直径の比が0.7〜1.2である凹凸形状が記載されている。
【0008】
さらにまた、例えば、特開平4−133360号公報には、高さが1000〜3000オングストロームの角錐台もしくは角錐の形状の凸部で、その稜線と基板の法線のなす角度が30〜50度である凹凸形状が記載されている。
【0009】
従来、上記光閉じこめの効果を増大させるため、入射光の散乱成分をできるだけ増大させることが好ましいと言われてきた。そのため、ヘイズ率が10%を越えるような基板が好ましいとされてきた。例えば、特表平2−503615号公報にはヘイズ率が8〜30%である基板が開示されている。
【0010】
透明導電層表面をこのような凹凸形状として、ヘイズ率の高い基板とし、その表面に非晶質(アモルファス)シリコンを堆積させて得られる太陽電池は、その特性が向上することが知られている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、透明導電層の凹凸形状は、薄膜太陽電池等の性能に直結する特性であり、さらに改善することが求められている。また、従来の凹凸形状は、電子顕微鏡で観察された形状であり、上記形状を確認するためには、観察倍率を大きくする必要があり、自ずと狭い領域(約1〜2μm角)での観察結果とならざるを得なかったため、必ずしも最適な凹凸形状を提供するのではなかった。
【0012】
また、凸部の高さや間隔、稜線の角度などの範囲が、上記に引用した特許公報等に記載されていたが、現実問題として、全ての凹凸形状が前記範囲内に入った透明導電層を形成することは困難で、凹凸の大きさや形状はある程度の分布をもって形成される。特に、凹凸形状が不揃いで、粒径が大きい凸部が多く存在する表面凹凸形状を有する透明導電層を薄膜太陽電池基板に使用すると、電池性能が低下することが知られているが、従来の観察方法ではこの凹凸形状の分布に関して議論するには観察面積が狭く、何ら言及されていなかった。
【0013】
ここで、凹凸形状が不揃いで、周囲に比べて粒径が大きい凸部が多く存在する表面凹凸形状を有する透明導電層を、薄膜太陽電池基板に使用すると、電池性能が低下する理由は明らかにはされてはいない。しかしながら、周囲に比べて粒径が大きい凸部が存在する透明導電層上に、非晶質(アモルファス)シリコン等の光電変換層を成膜すると、透明導電層へのステップカバレージ性の低下、非晶質(アモルファス)シリコンの膜質低下を生じ、その結果として、透明導電層と光電変換層との界面で、入射光が多く吸収されるにようになり、光電変換層への光の入射量低下を招くと考えられる。また、透明導電層と光電変換層との接合が不良となり、抵抗が大きくなり、発生した電流を取り出す際のロスが大きくなると考えられる。
【0014】
そこで、本発明は、上記の技術課題を解決するためになされたもので、薄膜型太陽電池などに好適に使用される、入射光を効率よく基板内に閉じこめることができる光閉じ込め層を持つ光電変換素子と光電変換装置およびこの装置を備えた太陽電池を提供することを目的とする。
【0015】
【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に係る発明は、光電変換装置に用いられる所定形状の凹凸を有する光閉じ込め層において、
格子状の凹凸からなるセルを構成単位とする光閉じ込め層が、基板上のほぼ全面に渡って配置された構成であることを特徴とする光閉じ込め層を持つ光電変換素子である。
【0016】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の光閉じ込め層を持つ光電変換素子において、前記光閉じ込め層を形成するセル構成単位に曲線の格子状の凹凸からなるセルを含むことを特徴とする。
【0017】
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の光閉じ込め層を持つ光電変換素子において、前記格子ピッチが5〜500μm、凹凸の高さが0.5〜2μmの範囲内にあることを特徴とする。
【0018】
請求項4に係る発明は、基板上に形成された第1電極層と半導体光電変換層と第2電極層とをこの順序で含み、この基板と半導体光電変換層との間に、前記光閉じ込め層が配置されていることを特徴とする光電変換装置である。
【0019】
請求項5に係る発明は、請求項4記載の光電変換装置を有する太陽電池であって、
太陽電池は、向きを変えずに地面に固定された構造であり、光電変換装置に含む前記光閉じ込め層を形成するセルは、季節もしくは時間に伴う太陽軌道に対応して選択されて配置された構成であることを特徴とする太陽電池である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面の基づいて説明する。
なお、図面の明瞭化のために寸法関係が適宜に変更されており、実際の寸法関係を反映してはいないが、本発明を不明確とするものではない。
【0021】
図1は、本発明の一実施例としての光電変換装置を示した模式断面図である。図1に示すように、基板1の上に光拡散を生じさせるための凹凸層2の微細凹凸パターンが、電子ビーム露光装置を用い、かつコンピュータ制御により、平面状の基板が載置されたX―Yステージを移動させて作製される。
【0022】
本発明において、微細凹凸パターンは特に限定されず、断面が三角形状や円形状からなるプリズム状パターン、又はピラミッド形状や半球状の単位を配備したレンズアレー状パターン、及びその他不規則的形状などの凹凸パターンが挙げられ、これらは規則的又は不規則的であっても良い。また、凹凸パターンのサイズも特に限定されず、例えば、高さ、ピッチがそれぞれ0.5μm程度〜数百μm程度から選ばれる。太陽電池基板として用いる場合は、高さ0.3μm〜2μm、ピッチ0.5μm〜3μm程度のものが好適で、このような微細パターンを有する凹凸層を使用することにより、光閉じ込め効果によって光吸収の増大をはかり効率変換を向上させる。
【0023】
また、本発明における凹凸パターンは凹凸層内での光散乱を可能とすることに加え、入射光の特性に対応した凹凸形状に加工することも出来る。例えば、太陽電池においての入射光である太陽の太陽軌道(図2を参照)に対応し、図3の(a)、(b)に示すように、半円周状に凹凸層を加工し、その中心を南方に向け設置することにより、日の出から日の入りまでを効率良く光散乱させることが可能である。
【0024】
また、これらの凹凸を、図4に示すように、幅方向:5μm〜500μm、高さ:0.5μm〜2μmのサイズでセル構造にすることにより、凹凸層面内全体での均等な光散乱作用を得られる。
【0025】
また、上記したセル構造内の凹凸形状の高低、ピッチ、形状を変更することにより、光散乱を制御することも可能である。
【0026】
上記セル構造を持つ凹凸層において、一つのセル構造を電子ビーム露光装置を用いて上記と同様に作成し、その凹凸層を用いてエンボスなどの簡便な工程により複製し、複製された凹凸層を多面付けすることにより、一面の凹凸層として光電変換素子を作成することもでき得る。
【0027】
凹凸層が形成された後は、従来の光電変換装置におけると同様の周知の方法によって、他の層として、透明導電層3、半導体光電変換層4、透明導電層5、金属電極層6が順次積層される。
【0028】
凹凸層2上には、酸化錫やITOなどからなる透明電極層3が形成されている。
透明電極層3上には、半導体光電変換層4として、たとえば非晶質シリコン(a−Si)層が堆積されている。a−Si層5は、たとえば順次に積層されたp型サブ層、i型サブ層、およびn型サブ層(図示せず)を含み得る。a−Si層4上には、裏面反射金属電極層6が積層されている。
【0029】
a−Si層4上には、好ましくはZnOの透明層5を介在させて、裏面反射金属電極層6が積層されている。ZnO層5は、金属電極層6からa−Si層4内に金属原子が拡散することを防止するように作用する。また、裏面電極の一部としても作用し得る。
【0030】
なお、図1に示した光電変換装置においては、光は透光性の基板1側から入射させられることは言うまでもない。透光性基板1としては、ポリエステルフィルムのような電気絶縁性樹脂フィルムを用いることができる。樹脂フィルムの基板1が用いられる場合、光電変換装置は軽量化されてその取扱いも簡便になり、さらにその製造コストも低減され得る。なお、樹脂フィルム基板1の材料としては、ポリエステルに限られず、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、またはフッ素樹脂なども好ましく用いられ得る。また、基板1として、樹脂フィルムの代わりにガラス板を用いてもよい。
【0031】
また、本発明による光電変換装置のa−Si層4はpin型のa−Si系光半導体素子を複数積層したタンデムセルやトリプルセル構造にしてもよい。
【0032】
図5は、本発明の別の一実施例としての光電変換装置を示した模式断面図である。この光電変換装置においては、光拡散を生じさせるために本発明による凹凸層2が上記した凹凸の作製と同様な方法で基板1の上に形成されている。また、これら微細凹凸パターン、サイズは上記した凹凸と同様に特に限定されない。その凹凸層に真空蒸着法やスパッタリング法などでAlなどの金属層7を堆積してありこれらを裏面反射層とよぶ。裏面反射層の金属層上には、酸化錫やITOなどからなる透明電極層3が形成されている。
【0033】
透明電極層3上には、順次に積層されたn型サブ層、i型サブ層、およびp型サブ層(図示せず)を含むa−Si光電変換層4が形成されている。Aa−Si光電変換層4上には、ITOなどからなる透明電極層5と、Agなどからなる櫛形の集電金属電極層8とが積層されている。なお、図2に示されているような光電変換装置においては、光は櫛形金属電極層7と透明電極層3を介して光電変換層4内に入射されることは言うまでもない。
【0034】
上記で得られる光電変換装置は、太陽電池のみならず、光スイッチや光センサなどの他の種々の用途にも用いられ得ることは言うまでもない。
【0035】
【発明の効果】
本発明により、表面反射を低く抑えて、より多くの光を基板内に入射させることができ、入射した光を効率よく基板内に閉じこめることができる光閉じ込め層を持つ光電変換素子と光電変換装置およびこの装置を備える光電変換効率の高い太陽電池を提供できる。
本発明における光閉じ込め層は、既存の電子ビーム露光装置を用いて光閉じ込め層を構成する凹凸からなるセル構造を作成することから、入射光の特性に対応して、凹凸の高低、ピッチ、形状等を任意に、かつ容易に加工することができる。また、エンボス複製技術により、基板一面に光閉じ込め層を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としての光電変換装置を示す模式断面図である。
【図2】各季節による太陽軌道を説明する説明図である。
【図3】太陽軌道に対応した凹凸層を示す模式斜視図である。
【図4】微小セル構造を説明する説明図である。
【図5】本発明の別の実施例としての光電変換装置を示す模式断面図である。
【符号の説明】
1 基板
2 凹凸層
3 透明導電層
4 半導体光電変換層
5 透明導電層
6 金属電極層
7 櫛形金属電極
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photoelectric conversion element and a photoelectric conversion device having a light confinement layer capable of efficiently trapping incident light used in a thin-film solar cell or the like in a substrate, and a solar cell including the device.
[0002]
[Prior art]
The photoelectric conversion element uses a transparent conductive layer in which a transparent conductive layer such as tin oxide or ITO (indium tin oxide) is formed on a glass surface as a substrate. 2. Description of the Related Art In a thin film solar cell which is one of photoelectric conversion elements, a transparent conductor having a tin oxide layer formed on a glass surface is widely used. A thin-film solar cell using thin-film silicon as a photoelectric conversion material has attracted much attention because of its low energy cost.
[0003]
In a general configuration of a thin-film silicon solar cell, an underlayer, a transparent conductive layer, thin-film silicon, and a metal layer are sequentially formed on the surface of a glass plate.
[0004]
As the transparent conductive layer, a tin oxide layer formed by a method involving a thermal decomposition oxidation reaction of a raw material such as a chemical vapor deposition (CVD) method is often used. The base layer is provided in order to prevent an alkali component such as sodium contained in the glass plate from diffusing into the transparent conductive layer and lowering the electric resistance characteristics (increase in resistance) of the transparent conductive layer. A transparent thin layer such as a silicon oxide layer is used as the underlayer.
[0005]
A transparent conductive layer for a thin-film solar cell is required to have a high transmittance (more light is input to the photoelectric conversion layer) and a low resistance (to reduce a loss when taking out generated current). Further, it is known that when appropriate irregularities are provided on the surface of the transparent conductive layer, incident light is scattered on the surface of the transparent conductive layer, which is effective in confining light in the photoelectric conversion layer.
[0006]
As a preferable example of the uneven shape, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Sho 61-288473 describes an uneven shape having a height difference of about 1000 to 5000 angstroms and an interval between the convex portions of about 2000 to 10000 angstroms.
[0007]
Further, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 2-503615 describes an uneven shape having a diameter of 0.1 μm to 0.3 μm and a height / diameter ratio of 0.7 to 1.2. .
[0008]
Furthermore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-133360 discloses that a projection having a truncated pyramid shape or a pyramid shape having a height of 1000 to 3000 Angstroms has an angle between its ridge line and the normal line of the substrate of 30 to 50 degrees. Certain irregularities are described.
[0009]
Conventionally, it has been said that it is preferable to increase the scattering component of incident light as much as possible in order to increase the effect of the light confinement. Therefore, a substrate having a haze ratio of more than 10% has been considered preferable. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-503615 discloses a substrate having a haze ratio of 8 to 30%.
[0010]
It is known that the characteristics of a solar cell obtained by forming the surface of a transparent conductive layer into such a concavo-convex shape to form a substrate having a high haze ratio and depositing amorphous silicon on the surface thereof are improved. .
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the uneven shape of the transparent conductive layer is a property directly related to the performance of a thin-film solar cell or the like, and further improvement is required. In addition, the conventional concavo-convex shape is a shape observed with an electron microscope. In order to confirm the shape, it is necessary to increase the observation magnification, and the observation result in a narrow area (about 1 to 2 μm square) is naturally obtained. Therefore, it was not always possible to provide an optimum uneven shape.
[0012]
In addition, the range of the height and interval of the convex portion, the angle of the ridge line, and the like are described in the patent publications cited above, but as a practical problem, the transparent conductive layer in which all the irregularities are within the range is described. It is difficult to form, and the size and shape of the unevenness are formed with a certain distribution. In particular, it is known that the use of a transparent conductive layer having a surface irregularity in which irregularities are uneven and a large number of convexes having a large particle diameter are present in a thin-film solar cell substrate deteriorates battery performance. In the observation method, the observation area was too small to discuss the distribution of the uneven shape, and nothing was mentioned.
[0013]
Here, the reason why the performance of the battery deteriorates when a transparent conductive layer having a surface irregularity in which irregularities are irregular and the number of convexes having a larger particle diameter than the surroundings are present is used for a thin-film solar cell substrate is obvious. Has not been. However, when a photoelectric conversion layer such as amorphous silicon is formed on a transparent conductive layer having a projection having a larger particle size than the surrounding area, a decrease in step coverage to the transparent conductive layer can be prevented. As a result, the quality of amorphous silicon film deteriorates, and as a result, a large amount of incident light is absorbed at the interface between the transparent conductive layer and the photoelectric conversion layer, and the amount of light incident on the photoelectric conversion layer decreases. It is thought to invite. In addition, it is considered that the bonding between the transparent conductive layer and the photoelectric conversion layer becomes poor, the resistance increases, and the loss when extracting the generated current increases.
[0014]
Therefore, the present invention has been made to solve the above technical problem, and has a photoelectric confinement layer that is preferably used for a thin-film solar cell or the like and has a light confinement layer capable of efficiently confining incident light in a substrate. An object is to provide a conversion element, a photoelectric conversion device, and a solar cell including the device.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a light confinement layer having irregularities of a predetermined shape used in a photoelectric conversion device,
A photoelectric conversion element having a light confinement layer, characterized in that a light confinement layer having a cell composed of lattice-like irregularities as a constituent unit is arranged over substantially the entire surface of a substrate.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element having the optical confinement layer according to the first aspect, the cell constitutive unit forming the optical confinement layer includes a cell having a curved lattice-like unevenness. .
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element having the light confinement layer according to the first or second aspect, the lattice pitch is in a range of 5 to 500 μm and the height of the unevenness is in a range of 0.5 to 2 μm. It is characterized by.
[0018]
The invention according to claim 4 includes, in this order, a first electrode layer, a semiconductor photoelectric conversion layer, and a second electrode layer formed on a substrate, and the light confinement is provided between the substrate and the semiconductor photoelectric conversion layer. A photoelectric conversion device, wherein layers are arranged.
[0019]
The invention according to claim 5 is a solar cell having the photoelectric conversion device according to claim 4,
The solar cell has a structure fixed to the ground without changing its direction, and the cells forming the light confinement layer included in the photoelectric conversion device are selected and arranged corresponding to the solar orbit with season or time. A solar cell having a configuration.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the dimensional relationships are appropriately changed for clarity of the drawings and do not reflect the actual dimensional relationships, but do not obscure the present invention.
[0021]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a photoelectric conversion device as one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a fine uneven pattern of an uneven layer 2 for causing light diffusion on a substrate 1 is formed by using an electron beam exposure apparatus and controlling the computer to control X on which a planar substrate is placed. -Made by moving the Y stage.
[0022]
In the present invention, the fine concavo-convex pattern is not particularly limited, such as a prism-shaped pattern having a triangular or circular cross section, or a lens array-shaped pattern provided with pyramid-shaped or hemispherical units, and other irregular shapes. An uneven pattern may be mentioned, which may be regular or irregular. Also, the size of the concavo-convex pattern is not particularly limited, and, for example, the height and the pitch are each selected from about 0.5 μm to about several hundred μm. When used as a solar cell substrate, those having a height of about 0.3 μm to 2 μm and a pitch of about 0.5 μm to 3 μm are preferable. By using such a concavo-convex layer having a fine pattern, light absorption due to the light confinement effect is achieved. To increase efficiency conversion.
[0023]
In addition, in addition to enabling light scattering within the concavo-convex layer, the concavo-convex pattern in the present invention can be processed into a concavo-convex shape corresponding to the characteristics of incident light. For example, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), corresponding to the solar orbit of the sun which is incident light in the solar cell (see FIG. 2), the uneven layer is processed into a semicircular shape, By setting the center to the south, light can be efficiently scattered from sunrise to sunset.
[0024]
In addition, as shown in FIG. 4, by forming these irregularities in a cell structure with a width direction: 5 μm to 500 μm and a height: 0.5 μm to 2 μm, a uniform light scattering action over the entire surface of the irregularity layer. Can be obtained.
[0025]
Light scattering can also be controlled by changing the height, pitch, and shape of the irregularities in the cell structure described above.
[0026]
In the concavo-convex layer having the above-mentioned cell structure, one cell structure is created in the same manner as described above using an electron beam exposure apparatus, and the obtained concavo-convex layer is copied by a simple process such as embossing using the concavo-convex layer. By providing multiple surfaces, a photoelectric conversion element can be formed as one surface of the uneven layer.
[0027]
After the concavo-convex layer is formed, the transparent conductive layer 3, the semiconductor photoelectric conversion layer 4, the transparent conductive layer 5, and the metal electrode layer 6 are sequentially formed as other layers by the same known method as in the conventional photoelectric conversion device. It is laminated.
[0028]
On the uneven layer 2, a transparent electrode layer 3 made of tin oxide, ITO or the like is formed.
On the transparent electrode layer 3, for example, an amorphous silicon (a-Si) layer is deposited as the semiconductor photoelectric conversion layer 4. The a-Si layer 5 may include, for example, a sequentially stacked p-type sub-layer, i-type sub-layer, and n-type sub-layer (not shown). On the a-Si layer 4, the back surface reflective metal electrode layer 6 is laminated.
[0029]
On the a-Si layer 4, a backside reflective metal electrode layer 6 is laminated with a transparent layer 5 of ZnO preferably interposed. The ZnO layer 5 acts to prevent metal atoms from diffusing from the metal electrode layer 6 into the a-Si layer 4. Further, it can function as a part of the back electrode.
[0030]
It is needless to say that in the photoelectric conversion device shown in FIG. 1, light is incident from the light-transmitting substrate 1 side. As the translucent substrate 1, an electrically insulating resin film such as a polyester film can be used. When the resin film substrate 1 is used, the photoelectric conversion device can be reduced in weight, its handling can be simplified, and its manufacturing cost can be reduced. The material of the resin film substrate 1 is not limited to polyester, and polyimide, polycarbonate, polyethersulfone (PES) resin, fluororesin, or the like may be preferably used. Further, as the substrate 1, a glass plate may be used instead of the resin film.
[0031]
Further, the a-Si layer 4 of the photoelectric conversion device according to the present invention may have a tandem cell or triple cell structure in which a plurality of pin-type a-Si optical semiconductor elements are stacked.
[0032]
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a photoelectric conversion device as another embodiment of the present invention. In this photoelectric conversion device, an uneven layer 2 according to the present invention is formed on a substrate 1 in a manner similar to the above-described method of forming unevenness in order to cause light diffusion. Further, these fine uneven patterns and sizes are not particularly limited as in the case of the above-described unevenness. A metal layer 7 of Al or the like is deposited on the uneven layer by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and these are referred to as a back reflection layer. A transparent electrode layer 3 made of tin oxide, ITO, or the like is formed on the metal layer of the back reflection layer.
[0033]
On the transparent electrode layer 3, an a-Si photoelectric conversion layer 4 including an n-type sub-layer, an i-type sub-layer, and a p-type sub-layer (not shown) sequentially formed is formed. On the Aa-Si photoelectric conversion layer 4, a transparent electrode layer 5 made of ITO or the like and a comb-shaped current collecting metal electrode layer 8 made of Ag or the like are laminated. It is needless to say that in the photoelectric conversion device as shown in FIG. 2, light enters the photoelectric conversion layer 4 via the comb-shaped metal electrode layer 7 and the transparent electrode layer 3.
[0034]
It goes without saying that the photoelectric conversion device obtained above can be used not only for solar cells but also for various other uses such as optical switches and optical sensors.
[0035]
【The invention's effect】
Advantageous Effects of Invention According to the present invention, a photoelectric conversion element and a photoelectric conversion device having a light confinement layer that can suppress more surface reflection, allow more light to enter the substrate, and efficiently confine the incident light within the substrate And a solar cell having high photoelectric conversion efficiency provided with the device.
The light confinement layer in the present invention uses an existing electron beam exposure apparatus to create a cell structure composed of the concavities and convexities that constitute the light confinement layer. Etc. can be arbitrarily and easily processed. Further, it is also possible to form a light confinement layer on one surface of the substrate by emboss replication technology.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a photoelectric conversion device as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a solar orbit in each season.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an uneven layer corresponding to a solar orbit.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a minute cell structure.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a photoelectric conversion device as another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Uneven layer 3 Transparent conductive layer 4 Semiconductor photoelectric conversion layer 5 Transparent conductive layer 6 Metal electrode layer 7 Comb-shaped metal electrode

Claims (5)

光電変換装置に用いられる所定形状の凹凸を有する光閉じ込め層において、
格子状の凹凸からなるセルを構成単位とする光閉じ込め層が、基板上のほぼ全面に渡って配置された構成であることを特徴とする光閉じ込め層を持つ光電変換素子。
In a light confinement layer having irregularities of a predetermined shape used for a photoelectric conversion device,
A photoelectric conversion element having a light confinement layer, wherein a light confinement layer having a cell composed of lattice-like irregularities as a constituent unit is arranged over substantially the entire surface of a substrate.
前記光閉じ込め層を形成するセル構成単位に曲線の格子状の凹凸からなるセルを含むことを特徴とする請求項1記載の光閉じ込め層を持つ光電変換素子。2. The photoelectric conversion device having a light confinement layer according to claim 1, wherein the cell constituent unit forming the light confinement layer includes a cell having a curved lattice-like unevenness. 前記格子ピッチが5〜500μm、凹凸の高さが0.5〜2μmの範囲内にあることを特徴とする請求項1または2に記載の光閉じ込め層を持つ光電変換素子。The photoelectric conversion element having a light confinement layer according to claim 1, wherein the grating pitch is in a range of 5 to 500 μm, and the height of the unevenness is in a range of 0.5 to 2 μm. 基板上に形成された第1電極層と半導体光電変換層と第2電極層とをこの順序で含み、この基板と半導体光電変換層との間に、前記光閉じ込め層が配置されていることを特徴とする光電変換装置。A first electrode layer, a semiconductor photoelectric conversion layer, and a second electrode layer formed on a substrate are included in this order, and the light confinement layer is disposed between the substrate and the semiconductor photoelectric conversion layer. Characteristic photoelectric conversion device. 請求項4記載の光電変換装置を有する太陽電池であって、
太陽電池は、向きを変えずに地面に固定された構造であり、光電変換装置に含む前記光閉じ込め層を形成するセルは、季節もしくは時間に伴う太陽軌道に対応して選択されて配置された構成であることを特徴とする太陽電池。
A solar cell having the photoelectric conversion device according to claim 4,
The solar cell has a structure fixed to the ground without changing its direction, and the cells forming the light confinement layer included in the photoelectric conversion device are selected and arranged corresponding to the solar orbit with season or time. A solar cell having a configuration.
JP2002185901A 2002-06-26 2002-06-26 Photoelectric conversion element having optical confinement layer, photoelectric conversion device and solar battery having the device Withdrawn JP2004031648A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002185901A JP2004031648A (en) 2002-06-26 2002-06-26 Photoelectric conversion element having optical confinement layer, photoelectric conversion device and solar battery having the device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002185901A JP2004031648A (en) 2002-06-26 2002-06-26 Photoelectric conversion element having optical confinement layer, photoelectric conversion device and solar battery having the device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004031648A true JP2004031648A (en) 2004-01-29

Family

ID=31181400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002185901A Withdrawn JP2004031648A (en) 2002-06-26 2002-06-26 Photoelectric conversion element having optical confinement layer, photoelectric conversion device and solar battery having the device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004031648A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009041659A1 (en) 2007-09-28 2009-04-02 Fujifilm Corporation Solar cell
WO2010079723A1 (en) * 2009-01-08 2010-07-15 旭硝子株式会社 Method for producing surface treated fluororesin film
JP2011524638A (en) * 2008-06-11 2011-09-01 インテバック・インコーポレイテッド Semiconductor device and solar cell manufacturing method
CN102272944A (en) * 2009-05-06 2011-12-07 薄膜硅公司 Photovoltaic cells and methods to enhance light trapping in semiconductor layer stacks
US8997688B2 (en) 2009-06-23 2015-04-07 Intevac, Inc. Ion implant system having grid assembly
US9318332B2 (en) 2012-12-19 2016-04-19 Intevac, Inc. Grid for plasma ion implant
US9324598B2 (en) 2011-11-08 2016-04-26 Intevac, Inc. Substrate processing system and method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009041659A1 (en) 2007-09-28 2009-04-02 Fujifilm Corporation Solar cell
JP2011524638A (en) * 2008-06-11 2011-09-01 インテバック・インコーポレイテッド Semiconductor device and solar cell manufacturing method
WO2010079723A1 (en) * 2009-01-08 2010-07-15 旭硝子株式会社 Method for producing surface treated fluororesin film
CN102272944A (en) * 2009-05-06 2011-12-07 薄膜硅公司 Photovoltaic cells and methods to enhance light trapping in semiconductor layer stacks
US8997688B2 (en) 2009-06-23 2015-04-07 Intevac, Inc. Ion implant system having grid assembly
US9303314B2 (en) 2009-06-23 2016-04-05 Intevac, Inc. Ion implant system having grid assembly
US9741894B2 (en) 2009-06-23 2017-08-22 Intevac, Inc. Ion implant system having grid assembly
US9324598B2 (en) 2011-11-08 2016-04-26 Intevac, Inc. Substrate processing system and method
US9875922B2 (en) 2011-11-08 2018-01-23 Intevac, Inc. Substrate processing system and method
US9318332B2 (en) 2012-12-19 2016-04-19 Intevac, Inc. Grid for plasma ion implant
US9583661B2 (en) 2012-12-19 2017-02-28 Intevac, Inc. Grid for plasma ion implant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100116332A1 (en) Transparent substrate provided with an improved electrode layer
TW201001729A (en) Photovoltaic cell and methods for producing a photovoltaic cell
JPS59104185A (en) Photovoltaic semiconductor device spaced with reflector
US20120073641A1 (en) Solar cell apparatus having the transparent conducting layer with the structure as a plurality of nano-level well-arranged arrays
WO2012024793A1 (en) Apparatus for manipulating plasmons
JPH07122764A (en) Manufacture of solar battery substrate
TW201135949A (en) Holey electrode grids for photovoltaic cells with subwavelength and superwavelength feature sizes
JP4903314B2 (en) Thin film crystalline Si solar cell
KR20130098986A (en) Substrate comprising a transparent conductive oxide film and its manufacturing process
US20100126583A1 (en) Thin film solar cell and method of manufacturing the same
JP2003188394A (en) Film for solar cell and solar cell module
JP5894379B2 (en) Photoelectric conversion device
JP2012510722A (en) SOLAR CELL MODULE HAVING TRANSPARENT CONDUCTIVE ELECTRODE HAVING VARIABLE THICKNESS, AND ITS MANUFACTURING METHOD
JP2004031648A (en) Photoelectric conversion element having optical confinement layer, photoelectric conversion device and solar battery having the device
JP2000124485A (en) Photoelectric conversion device and its manufacture
CN110112228B (en) Barrier CIGS solar cell and preparation method thereof
JP2010199418A (en) Substrate for thin film solar cell and thin film solar cell using the same
JP5266375B2 (en) Thin film solar cell and manufacturing method thereof
JP2005347444A (en) Photovoltaic element
WO2020237696A1 (en) Manufacturing method for thin-film photovoltaic cell and thin-film photovoltaic cell
JP2012204646A (en) Manufacturing method of substrate for thin film photoelectric conversion device and manufacturing method of thin film photoelectric conversion device
US20110247692A1 (en) Thin Film Type Solar Cell and Method for Manufacturing the Same
JP2011096730A (en) Thin-film solar cell and method of manufacturing the same
WO2015148637A1 (en) Thin film solar cells with metallic grid contacts
JP2012164712A (en) Multi-junction type thin film solar cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050324

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070802