JP2771921B2 - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JP2771921B2 JP2771921B2 JP4070190A JP7019092A JP2771921B2 JP 2771921 B2 JP2771921 B2 JP 2771921B2 JP 4070190 A JP4070190 A JP 4070190A JP 7019092 A JP7019092 A JP 7019092A JP 2771921 B2 JP2771921 B2 JP 2771921B2
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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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光起電力装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光起電力装置としては、例えば
ガラス等の絶縁性基板と、この基板上に順に積層された
裏面電極と、ｎ−ｉ−ｐの順に積層した非晶質半導体
と、透明電極とを有するものが知られている。
ガラス等の絶縁性基板と、この基板上に順に積層された
裏面電極と、ｎ−ｉ−ｐの順に積層した非晶質半導体
と、透明電極とを有するものが知られている。
【０００３】裏面電極としては光反射率の高い銀等が主
流を占めており、ｎ−ｉ−ｐ又はｐ−ｉ−ｎの順に積層
した非晶質半導体としては、アモルファスシリコン、ア
モルファスシリコンカーバイド、アモルファスシリコン
ゲルマニウム等が用いられる。また、透明電極として
は、酸化錫（ＳｎＯ3 ）、酸化インジウム（Ｉｎ2
Ｏ5）、イットリウムタングステンオキサイド（ＩＴ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が用いられる。
流を占めており、ｎ−ｉ−ｐ又はｐ−ｉ−ｎの順に積層
した非晶質半導体としては、アモルファスシリコン、ア
モルファスシリコンカーバイド、アモルファスシリコン
ゲルマニウム等が用いられる。また、透明電極として
は、酸化錫（ＳｎＯ3 ）、酸化インジウム（Ｉｎ2
Ｏ5）、イットリウムタングステンオキサイド（ＩＴ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が用いられる。
【０００４】この従来の光起電力装置においては、変換
効率を高めるため、裏面電極を例えば、蒸着、スパッタ
リング等によって形成することにより、裏面電極の表面
を微細な凹凸を有する凹凸面、いわゆるテクスチャー構
造に形成して裏面電極の表面で光を散乱させ、非晶質半
導体を透過する裏面電極の反射光の光路長を長くするよ
うにして、いわゆる光閉じ込め効果を利用している。
効率を高めるため、裏面電極を例えば、蒸着、スパッタ
リング等によって形成することにより、裏面電極の表面
を微細な凹凸を有する凹凸面、いわゆるテクスチャー構
造に形成して裏面電極の表面で光を散乱させ、非晶質半
導体を透過する裏面電極の反射光の光路長を長くするよ
うにして、いわゆる光閉じ込め効果を利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この裏面電極の凹凸の
大きさが小さすぎる場合には、裏面電極の表面での散乱
光が少なくなり、光閉じ込めの効果が低下し過ぎるので
好ましくない。逆に裏面電極の大きさが大きすぎる場合
には、裏面電極の全反射率が低くなり過ぎ、かえって出
力が低下するので好ましくない。
大きさが小さすぎる場合には、裏面電極の表面での散乱
光が少なくなり、光閉じ込めの効果が低下し過ぎるので
好ましくない。逆に裏面電極の大きさが大きすぎる場合
には、裏面電極の全反射率が低くなり過ぎ、かえって出
力が低下するので好ましくない。
【０００６】また、凹凸の形状としては、適度の全反射
率が得られるとともに、均等な散乱がえられる半球形が
最も好ましい。
率が得られるとともに、均等な散乱がえられる半球形が
最も好ましい。
【０００７】しかしながら、従来の裏面電極の形成方法
において、例えばスパッタリング温度等のパラメータを
制御することよって裏面電極の表面の凹凸の大きさを制
御したり、表面の凹凸の形状を半球形に形成したりする
ことは極めて困難である。この発明の目的は、裏面電極
の表面に最適の大きさの半球状の凹凸が形成された光起
電力装置を提供することを目的とするものである。
において、例えばスパッタリング温度等のパラメータを
制御することよって裏面電極の表面の凹凸の大きさを制
御したり、表面の凹凸の形状を半球形に形成したりする
ことは極めて困難である。この発明の目的は、裏面電極
の表面に最適の大きさの半球状の凹凸が形成された光起
電力装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、絶縁性基板
と、この基板上に積層された裏面電極部と、ｎ−ｉ−ｐ
型の非晶質半導体と、透明電極とを有する光起電力装置
において、裏面電極が、ｎ型ドーパントが添加されたア
モルファスゲルマニウム（以下、ａ−Ｇｅと略記す
る。）を固相成長させた後、エッチング処理した多結晶
ゲルマニウム層（以下、ｐｏｌｙ−Ｇｅ層と略記す
る。）と、このｐｏｌｙ−Ｇｅ層上に形成した金属層
と、からなることを特徴とする。
と、この基板上に積層された裏面電極部と、ｎ−ｉ−ｐ
型の非晶質半導体と、透明電極とを有する光起電力装置
において、裏面電極が、ｎ型ドーパントが添加されたア
モルファスゲルマニウム（以下、ａ−Ｇｅと略記す
る。）を固相成長させた後、エッチング処理した多結晶
ゲルマニウム層（以下、ｐｏｌｙ−Ｇｅ層と略記す
る。）と、このｐｏｌｙ−Ｇｅ層上に形成した金属層
と、からなることを特徴とする。
【０００９】前記金属層として、銀層を用いるとよい。
【００１０】
【作用】ｎ型ドーパントが添加されたａ−Ｇｅをアニー
リングして固相成長させると、ｐｏｌｙ−Ｇｅ層が得ら
れる。
リングして固相成長させると、ｐｏｌｙ−Ｇｅ層が得ら
れる。
【００１１】このｐｏｌｙ−Ｇｅ層は酸性液を用いてエ
ッチング処理すると、表面に半球状の微細な凹凸が緻密
に形成される。
ッチング処理すると、表面に半球状の微細な凹凸が緻密
に形成される。
【００１２】この凹凸の大きさは、ａ−Ｇｅを形成する
時の処理条件、例えば形成温度と、エッチング処理の条
件、例えば温度、時間等とに依存して任意の大きさに制
御できる。
時の処理条件、例えば形成温度と、エッチング処理の条
件、例えば温度、時間等とに依存して任意の大きさに制
御できる。
【００１３】このｐｏｌｙ−Ｇｅ層上に金属層を形成す
ることで、基板と反対側から光が入射する構造の光起電
力装置において、裏面電極部の表面に最適な大きさの半
球状の凹凸が形成された光起電力装置が得られる。
ることで、基板と反対側から光が入射する構造の光起電
力装置において、裏面電極部の表面に最適な大きさの半
球状の凹凸が形成された光起電力装置が得られる。
【００１４】
【実施例】この発明の実施例に係る光起電力装置を図面
に基づき具体的に説明すれば、以下の通りである。
に基づき具体的に説明すれば、以下の通りである。
【００１５】図１の模式図に示すように、この光起電力
装置は、ガラス（商品名：コーニング７０５９）からな
る基板１、その上に順に積層された裏面電極部２、ｎ型
非晶質半導体層３、ｉ型非晶質半導体層４、ｐ型非晶質
半導体層５及び透明電極６及び集電用金属電極７を備え
ている。
装置は、ガラス（商品名：コーニング７０５９）からな
る基板１、その上に順に積層された裏面電極部２、ｎ型
非晶質半導体層３、ｉ型非晶質半導体層４、ｐ型非晶質
半導体層５及び透明電極６及び集電用金属電極７を備え
ている。
【００１６】裏面電極部２は、図２の模式図に示すよう
に、プラズマＣＶＤ法により、９倍程度の水素希釈条件
のもとで厚さ約５０００Åのａ−Ｇｅ層２0を形成した
後、アニーリングしてアモルファス層を多結晶化させる
いわゆる固相成長を行い、更にその後、酸性液中に浸漬
してエッチングし、その上にスパッタリング法にて銀
（Ａｇ）層を設けることにより形成される。
に、プラズマＣＶＤ法により、９倍程度の水素希釈条件
のもとで厚さ約５０００Åのａ−Ｇｅ層２0を形成した
後、アニーリングしてアモルファス層を多結晶化させる
いわゆる固相成長を行い、更にその後、酸性液中に浸漬
してエッチングし、その上にスパッタリング法にて銀
（Ａｇ）層を設けることにより形成される。
【００１７】プラズマＣＶＤ法によるａ−Ｇｅ層２0の
形成条件は表１の通りである。
形成条件は表１の通りである。
【００１８】
【表１】ａ−Ｇｅ形成条件 ┌────────────────┬─────────┐ │ 基板温度（℃） │２９０〜３５００ │ ├────────────────┼─────────┤ │ 反応圧力（Ｐａ） │ ２０ │ ├────────────────┼─────────┤ │ ＲＦパワー（ｍＷ／ｃｍ2 ） │ ３０ │ ├────────────────┼─────────┤ │ガス流量(SCCM) ＧｅＨ4 │ ４ │ │ Ｈ2 │ ３６ │ │ １％ＰＨ3 ／Ｈ2 │ ４ │ └────────────────┴─────────┘
【００１９】基板温度は、実施例ａでは２９０℃、実施
例ｂでは３１０℃、実施例ｃでは３３０℃、実施例ｄで
は３５０℃とした。
例ｂでは３１０℃、実施例ｃでは３３０℃、実施例ｄで
は３５０℃とした。
【００２０】また、反応ガスにホスフィン（ＰＨ3 ）を
添加するのは、固相成長を促進させる効果のためであ
る。
添加するのは、固相成長を促進させる効果のためであ
る。
【００２１】また、アニーリングの処理条件は表２に示
すように、アニール温度を３５０℃とし、アニール雰囲
気を窒素（Ｎ2 ）雰囲気とし、アニール時間を２時間と
した。
すように、アニール温度を３５０℃とし、アニール雰囲
気を窒素（Ｎ2 ）雰囲気とし、アニール時間を２時間と
した。
【００２２】
【表２】アニール条件 ┌────────────┬────────┐ │アニール温度 （℃） │ ３５０ │ ├────────────┼────────┤ │アニール雰囲気 │ Ｎ2 │ ├────────────┼────────┤ │アニール時間（hours) │ ２ │ └────────────┴────────┘
【００２３】エッチングは、０．１５mol クロム酸カリ
水溶液（Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 ／Ｈ2 Ｏ）と４９％フッ化水素
水溶液（ＨＦ／Ｈ2 Ｏ）との混合液を用いて行った。こ
のエッチングにより、ｐｏｌｙ−Ｇｅ層表面に図３に示
すような半球状の凹凸２ａが緻密に形成される。
水溶液（Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7 ／Ｈ2 Ｏ）と４９％フッ化水素
水溶液（ＨＦ／Ｈ2 Ｏ）との混合液を用いて行った。こ
のエッチングにより、ｐｏｌｙ−Ｇｅ層表面に図３に示
すような半球状の凹凸２ａが緻密に形成される。
【００２４】エッチングの処理時間は各実施例ａ〜ｄと
も０．５秒と１．０秒との２通りにした。
も０．５秒と１．０秒との２通りにした。
【００２５】図４の特性図に示すように、半球状凹凸２
ａの直径はａ−Ｇｅの形成温度を３３０℃にした時に最
大の約１０００Åあるいは約３０００Åとなり、それよ
りも低温ではａ−Ｇｅの形成温度の増加に対応して増加
し、高温ではａ−Ｇｅの形成温度の増加に対応して減少
する。また、エッチング処理時間が１秒以下では、エッ
チング処理時間の長い方が半球状凹凸２ａの直径が大き
くなる。
ａの直径はａ−Ｇｅの形成温度を３３０℃にした時に最
大の約１０００Åあるいは約３０００Åとなり、それよ
りも低温ではａ−Ｇｅの形成温度の増加に対応して増加
し、高温ではａ−Ｇｅの形成温度の増加に対応して減少
する。また、エッチング処理時間が１秒以下では、エッ
チング処理時間の長い方が半球状凹凸２ａの直径が大き
くなる。
【００２６】なお、処理時間を１秒以上に増やしても全
体の厚膜が薄くなるだけで、その表面の凹凸２ａの粒径
は１秒の場合とほとんど変わらなかった。
体の厚膜が薄くなるだけで、その表面の凹凸２ａの粒径
は１秒の場合とほとんど変わらなかった。
【００２７】次に、上記裏面電極部２として、図４の特
性図のｃに示すものと同様にして形成されたｐｏｌｙ−
Ｇｅ層と、その上にスパッタリング法にて形成された厚
さ約５００Åの銀（Ａｇ）層とで構成し、この上にｎ型
非晶質半導体層３、ｉ型非晶質半導体層４及びｐ型非晶
質半導体層５は公知のプラズマＣＶＤ法により形成さ
れ、透明電極６はスパッタリング法により形成され、集
電用金属電極７は真空蒸着法により形成され、光起電力
装置が得られる。この実施例ｃ／Ａｇの太陽電池特性を
求めたところ表３に示す結果が得られた。
性図のｃに示すものと同様にして形成されたｐｏｌｙ−
Ｇｅ層と、その上にスパッタリング法にて形成された厚
さ約５００Åの銀（Ａｇ）層とで構成し、この上にｎ型
非晶質半導体層３、ｉ型非晶質半導体層４及びｐ型非晶
質半導体層５は公知のプラズマＣＶＤ法により形成さ
れ、透明電極６はスパッタリング法により形成され、集
電用金属電極７は真空蒸着法により形成され、光起電力
装置が得られる。この実施例ｃ／Ａｇの太陽電池特性を
求めたところ表３に示す結果が得られた。
【００２８】比較例として、ステンレス上に基板温度３
５０℃で蒸着により形成された膜厚３５０Åの第１銀層
と、この後、基板温度を１５０℃に下げて蒸着により形
成された膜厚５００Åの第２の銀層とで裏面電極が構成
され、その他の構成が実施例ｃ／Ａｇと同じものを用い
た。
５０℃で蒸着により形成された膜厚３５０Åの第１銀層
と、この後、基板温度を１５０℃に下げて蒸着により形
成された膜厚５００Åの第２の銀層とで裏面電極が構成
され、その他の構成が実施例ｃ／Ａｇと同じものを用い
た。
【００２９】この比較例の太陽電池特性は表３の凹凸Ａ
ｇ欄に示す。
ｇ欄に示す。
【００３０】
【表３】太陽電池特性（AM-1.5、100mW/cm2 光照射、セ
ル面積１cm角） ┌────┬───────┬──────┬─────┬───────┐ │ │ Ｖoc （Ｖ）│Isc (mA/cm2)│ Ｆ．Ｆ．│Ｅｆｆ（％) │ ├────┼───────┼──────┼─────┼───────┤ │ｃ／Ａｇ│ ０．９０１ │ １８．５ │０．６９０│ １１．５ │ ├────┼───────┼──────┼─────┼───────┤ │凹凸Ａｇ│ ０．８８０ │ １７．６ │０．６７１│ １０．４ │ └────┴───────┴──────┴─────┴───────┘
ル面積１cm角） ┌────┬───────┬──────┬─────┬───────┐ │ │ Ｖoc （Ｖ）│Isc (mA/cm2)│ Ｆ．Ｆ．│Ｅｆｆ（％) │ ├────┼───────┼──────┼─────┼───────┤ │ｃ／Ａｇ│ ０．９０１ │ １８．５ │０．６９０│ １１．５ │ ├────┼───────┼──────┼─────┼───────┤ │凹凸Ａｇ│ ０．８８０ │ １７．６ │０．６７１│ １０．４ │ └────┴───────┴──────┴─────┴───────┘
【００３１】表３より、この発明の実施例にかかる光起
電力装置は、開放電圧Ｖｏｃ、出力電流Ｉｓｃ、Ｆ．
Ｆ．、効率Ｅｆｆ等何れの特性においても比較例よりも
高性能であることが分かる。
電力装置は、開放電圧Ｖｏｃ、出力電流Ｉｓｃ、Ｆ．
Ｆ．、効率Ｅｆｆ等何れの特性においても比較例よりも
高性能であることが分かる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、裏面電極の表面を半球状の凹凸がある凹凸面に形成
でき、しかも、ａ−Ｇｅの形成条件、エッチング条件等
を制御することによりその凹凸の大きさを精密に制御す
ることができる。
ば、裏面電極の表面を半球状の凹凸がある凹凸面に形成
でき、しかも、ａ−Ｇｅの形成条件、エッチング条件等
を制御することによりその凹凸の大きさを精密に制御す
ることができる。
【００３３】これにより、最適の形状と大きさを有する
凹凸を形成して、従来よりも高性能の光起電力装置を得
ることができる。
凹凸を形成して、従来よりも高性能の光起電力装置を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の模式図である。
【図２】ａ−Ｇｅの形成状態を示す模式図である。
【図３】エッチング処理後のｐｏｌｙ−Ｇｅ層の状態を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図４】ａ−Ｇｅ形成温度と半球状凹凸の直径との関係
のエッチング処理時間依存性を示す特性図である。
のエッチング処理時間依存性を示す特性図である。
１ 基板 ２ 裏面電極部 ３ ｎ型非晶質半導体層 ４ ｉ型非晶質半導体層 ５ ｐ型非晶質半導体層 ６ 透明電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−45079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−102276（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性基板と、この基板上に積層された
裏面電極部と、ｎ−ｉ−ｐの順に積層した非晶質半導体
と、透明電極とを有する光起電力装置において、前記裏
面電極部が、前記基板上にｎ型ドーパントが添加された
アモルファスゲルマニウムを固相成長させた後、エッチ
ング処理した多結晶ゲルマニウム層と、この多結晶ゲル
マニウム層上に形成された金属層と、からなることを特
徴とする光起電力装置。 - 【請求項２】 前記金属層は、銀層からなることを特徴
とする請求項１に記載の光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070190A JP2771921B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070190A JP2771921B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235389A JPH05235389A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2771921B2 true JP2771921B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=13424361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4070190A Expired - Fee Related JP2771921B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2771921B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9012256B2 (en) | 2010-10-06 | 2015-04-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Process for producing photovoltaic device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4307074A1 (de) * | 1993-03-06 | 1994-09-08 | Peddinghaus Rolf | Anlage für die Bearbeitung von Stahlbau-Profilträgern durch Sägen und Bohren |
| WO2011055600A1 (ja) * | 2009-11-05 | 2011-05-12 | 三菱電機株式会社 | 光起電力装置およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4070190A patent/JP2771921B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9012256B2 (en) | 2010-10-06 | 2015-04-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Process for producing photovoltaic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05235389A (ja) | 1993-09-10 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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