JP5056651B2 - 薄膜太陽電池及び薄膜太陽電池用表面電極 - Google Patents
薄膜太陽電池及び薄膜太陽電池用表面電極 Download PDFInfo
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Description
この薄膜太陽電池では、光電変換作用が主としてこのi型半導体層内で生じるため、i型半導体層が薄いと光吸収係数が小さい長波長領域の光が十分に吸収されないため、光電変換量は本質的にi型半導体層の膜厚によって制約を受ける。そこで、i型半導体層を含む光電変換半導体層に入射した光をより有効に利用するために、光入射側の表面電極に表面凹凸構造を設けて光を光電変換半導体層内へ散乱させ、さらに裏面電極で反射した光を乱反射させる工夫がなされている。
前記透明導電膜が、前記透光性基板側からAl及びGaがドープされた第一の酸化亜鉛膜、Tiがドープされた酸化インジウム膜、Al及びGaがドープされた第二の酸化亜鉛膜の順に設けられた積層体で、前記第一の酸化亜鉛膜の膜厚が150〜250nm、前記第二の酸化亜鉛膜の膜厚が5〜20nm、前記酸化インジウム膜の膜厚が下記数1の式(1)〜(4)より算出されたd2で、前記第一の酸化亜鉛膜の前記酸化インジウム膜側の膜面が凹凸構造であり、かつ前記第二の酸化亜鉛膜の光電変換半導体層側の膜面が凹凸構造であることを特徴とするものである。
<記>
図1において、1は透光性基板、2は表面電極、この表面電極2は、Al及びGaがドープされた第一の酸化亜鉛膜(以下、第一の酸化亜鉛膜と称す)21、Tiがドープされた酸化インジウム膜(以下、酸化インジウム[Ti]膜と称す)22、Al及びGaがドープされた第二の酸化亜鉛膜(以下、第二の酸化亜鉛膜と称す)23から構成される透明導電膜で、3は光電変換半導体層で、p型半導体層31、i型半導体層32、n型半導体層33が順に積層されたものである。4は裏面電極で、本発明薄膜太陽電池10は、これらが順次積層された構造である。この薄膜太陽電池10に対して、光電変換されるべき光は、白抜き矢印に示されるように透光性基板1側から入射される。
そこで、第一の酸化亜鉛膜21、T酸化インジウム[Ti]膜22、第2の酸化亜鉛膜23の順に積層された透明導電膜が表面電極2として用いられる。その表面電極2の膜厚は、シート抵抗が10Ω/□以下となるように調節される。
使用するプラズマCVD法は、一般によく知られている平行平板型のRFプラズマCVDを用いてもよいし、周波数150MHz以下のRF帯からVHF帯までの高周波電源を利用するプラズマCVD法でも良い。
この透明導電性酸化膜41は、必ずしも必要としないが、n型半導体層33と光反射性金属電極42との付着性を高めることで、光反射性金属電極42の反射効率を高め、且つn型半導体層33に対する化学変化を防止する機能を有している。
(実施例1)
以下の作製法により図1の構造のシリコン系薄膜太陽電池を作製した。
先ず、透光性基板1としてガラス基板を用い、このガラス基板(透光性基板1)上に、表面電極2として、AlとGaをドープした第一の酸化亜鉛膜21、Tiをドープした酸化インジウム膜22、AlとGaをドープした第二の酸化亜鉛膜23を積層した透明導電膜を形成した。この酸化インジウム[Ti]膜22は、酸化インジウムに酸化チタン1質量%をドープした膜で、第一及び第二の酸化亜鉛膜21、23には酸化亜鉛に酸化ガリウム0.6質量%、且つ酸化アルミニウム0.3質量%をドープした膜を用いた。
この第一の酸化亜鉛膜21を成膜した後、その膜面をケミカルエッチングして、表面凹凸構造21aを形成した。表面凹凸の高低差は、平均粗さ(Ra)で76nmになるように、1%HCl溶液に5秒浸漬するケミカルエッチングを行った。
透明導電性酸化膜41は、酸化亜鉛に酸化ガリウム2.3重量%、酸化アルミニウム1.2重量%をドープした膜である。
このようにして得られた薄膜太陽電池10を、AM(エアマス)1.5の光を100mW/cm2の光量で照射して、25℃で特性を測定したところ、光電変換効率は8.3%であった。
Tiをドープした酸化インジウム膜に代えて、酸化錫を10質量%ドープしたITO膜を用いたこと、AlとGaをドープした酸化亜鉛膜に代えて、Alのみを酸化アルミニウムとして2質量%ドープしたAZO膜を用いた以外は、実施例1と同様にして薄膜太陽電池を作製した。このようにして得られた薄膜太陽電池を、AM(エアマス)1.5の光を100mW/cm2の光量で照射して、25℃で特性を測定したところ、光電変換効率は7.9%であった。
2 表面電極(透明導電膜)
10 薄膜太陽電池
21 第一の酸化亜鉛膜
21a 表面凹凸構造
22 Tiをドープした酸化インジウム膜(酸化インジウム[Ti]膜)
23 第二の酸化亜鉛膜
3 光電変換半導体層
31 p型半導体層
32 i型半導体層
33 n型半導体層
4 裏面電極
41 透明導電性酸化物
42 光反射性金属電極
Claims (2)
- 透光性基板上に、透明導電膜からなる表面電極と、p型半導体層、i型半導体層、n型半導体層の順に積層された光電変換半導体層と、少なくとも光反射性金属電極を備える裏面電極とを順次形成した薄膜太陽電池において、
前記透明導電膜が、前記透光性基板側からAl及びGaがドープされた第一の酸化亜鉛膜、Tiがドープされた酸化インジウム膜、Al及びGaがドープされた第二の酸化亜鉛膜の順に設けられた積層体で、前記第一の酸化亜鉛膜の膜厚が150〜250nm、前記第二の酸化亜鉛膜の膜厚が5〜20nm、前記酸化インジウム膜の膜厚が下記数1の式(1)〜(4)より算出されたd2で、前記第一の酸化亜鉛膜の前記酸化インジウム膜側の膜面が凹凸構造であり、かつ前記第二の酸化亜鉛膜の光電変換半導体層側の膜面が凹凸構造であることを特徴とする薄膜太陽電池。
<記>
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