JP5093503B2 - 薄膜太陽電池及び薄膜太陽電池用表面電極 - Google Patents
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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下記数1の式(1)〜(4)より算出された膜厚d1のTiをドープした酸化インジウム膜、膜厚150〜250nmのAl及びGaをドープした酸化亜鉛膜の順に設けられた積層体で、前記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。
<記>
図1において、1は透光性基板、2は表面電極、表面電極2はTiがドープされた酸化インジウム膜21とAl及びGaがドープされた酸化亜鉛膜22から構成される。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が積層された層である。4は裏面電極で、本発明薄膜太陽電池10は、これらを順次積層した構造を有する。この薄膜太陽電池10に対しては、光電変換されるべき光は、白抜き矢印に示すように透光性基板1側から入射される。
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する。
用いるプラズマ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、酸化インジウム[Ti]膜21と、酸化亜鉛[Al,Ga]膜22からなる表面電極2を形成する。この酸化インジウム[Ti]膜21は、酸化インジウムに酸化チタンを1質量%ドープした膜を用い、酸化亜鉛[Al,Ga]膜には酸化亜鉛に酸化ガリウム0.6質量%、酸化アルミニウム0.3質量%をドープした膜を用いた。
この表面電極2を、スパッタリング法により、下地温度を300℃に設定し、導入ガスとしてArガスを用い、酸化インジウム〔Ti〕膜21を膜厚138nm、酸化亜鉛[Al,Ga]膜22を膜厚456nmで形成した。
このようにして得られた薄膜太陽電池10に、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8.4%であった。
Tiをドープした酸化インジウム膜21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22に代えて、Gaのみを酸化ガリウムとして6質量%ドープしたGZO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。
得られた薄膜太陽電池に、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8.0%であった。
2 表面電極
10 薄膜太陽電池
21 酸化インジウム[Ti]膜
22 酸化亜鉛[Al,Ga]膜
22a 表面凹凸構造
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
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