JPH01225373A - 太陽電池用基板 - Google Patents
太陽電池用基板Info
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- JPH01225373A JPH01225373A JP63051332A JP5133288A JPH01225373A JP H01225373 A JPH01225373 A JP H01225373A JP 63051332 A JP63051332 A JP 63051332A JP 5133288 A JP5133288 A JP 5133288A JP H01225373 A JPH01225373 A JP H01225373A
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は太陽電池用基板に係り、特に太陽光のエネルギ
ー変換効率が著しく高い太陽電池用基板に関する。
ー変換効率が著しく高い太陽電池用基板に関する。
［従来の技術］
太陽光線の放射エネルギーを電気エネルギーに変える太
陽電池は、各種産業分野において、更には一般家庭用と
しても既に幅広い分野で採用されている。
陽電池は、各種産業分野において、更には一般家庭用と
しても既に幅広い分野で採用されている。
太陽電池は通常第４図（ａ）〜（Ｃ）に示す如く、ガラ
ス基板１に透明電極２％アそルファスシリコン（以下、
ａ−５ｔと記載することがある。）ＩＥｉ３及び裏面電
極４等が積層されて構成されている。このような薄膜型
太陽電池、特にａ−Ｓｔ太陽電池に使用される透明電極
としては、従来より酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫
を主成分とした金属酸化物薄膜（Ｔ、Ｃ，０）が採用さ
れている。
ス基板１に透明電極２％アそルファスシリコン（以下、
ａ−５ｔと記載することがある。）ＩＥｉ３及び裏面電
極４等が積層されて構成されている。このような薄膜型
太陽電池、特にａ−Ｓｔ太陽電池に使用される透明電極
としては、従来より酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫
を主成分とした金属酸化物薄膜（Ｔ、Ｃ，０）が採用さ
れている。
近年、このような薄膜型太陽電池のエネルギー効率の向
上に対する数多くの研究がなされ、透明電極に対しても
光透過率を向上させたり、電気抵抗を低下させる等の研
究が行われてきた。
上に対する数多くの研究がなされ、透明電極に対しても
光透過率を向上させたり、電気抵抗を低下させる等の研
究が行われてきた。
更に最近になって、透明電極基板の表面を凹凸化したり
、Ｔ、Ｃ，Ｏの結晶の粒径を拡大して、入射する光を散
乱させ、入射した光を太陽電池内に閉じ込めて有効に利
用しようとする、いわゆる“光の閉じ込め効果“を得る
方法が提案されている。即ち、通常の場合、ガラス１か
らガラス１面に垂直に入射した光１は、第４図（ａ）に
示す如く、透明電極２及びａ−Ｓｔ膜３を透過し、ａ−
Ｓｔ膜３と裏面電極４との境界面で反射して再びガラス
１外へ放出される。しかしながら、ａ−Ｓｉ膜３と透明
電極２との境界に凹凸等を設けることによって、第４図
（ｂ）に示す如く、光１はａ−Ｓｉ膜３で屈折して光路
長が大きくなり、ａ−Ｓｔ膜３において、光が有効に活
用されるようになる。このような場合、屈折光を特定の
角度で反射させると、第４図（Ｃ）に示す如く、光ａは
ａ−Ｓｔ膜膜内内散乱し、ａ−３ｉ膜３内に閉じ込めら
れる。このような、いわゆる光の閉じ込め作用により、
太陽光有効利用率が高められ、エネルギー変換効率は大
幅に増大する。
、Ｔ、Ｃ，Ｏの結晶の粒径を拡大して、入射する光を散
乱させ、入射した光を太陽電池内に閉じ込めて有効に利
用しようとする、いわゆる“光の閉じ込め効果“を得る
方法が提案されている。即ち、通常の場合、ガラス１か
らガラス１面に垂直に入射した光１は、第４図（ａ）に
示す如く、透明電極２及びａ−Ｓｔ膜３を透過し、ａ−
Ｓｔ膜３と裏面電極４との境界面で反射して再びガラス
１外へ放出される。しかしながら、ａ−Ｓｉ膜３と透明
電極２との境界に凹凸等を設けることによって、第４図
（ｂ）に示す如く、光１はａ−Ｓｉ膜３で屈折して光路
長が大きくなり、ａ−Ｓｔ膜３において、光が有効に活
用されるようになる。このような場合、屈折光を特定の
角度で反射させると、第４図（Ｃ）に示す如く、光ａは
ａ−Ｓｔ膜膜内内散乱し、ａ−３ｉ膜３内に閉じ込めら
れる。このような、いわゆる光の閉じ込め作用により、
太陽光有効利用率が高められ、エネルギー変換効率は大
幅に増大する。
［発明が解決しようとする課題］
この様な、透明電極基板の表面を凹凸化する具体的な手
法については、後述のとおり ■ 透明電極の構成物質の結晶粒径を変化させる。
法については、後述のとおり ■ 透明電極の構成物質の結晶粒径を変化させる。
■ 透明電極の表面に微細な凹凸加工を施す。
等の方法が提案されている。このうち、■の方法では膜
付は時の条件を変更することで実現できるとされてきた
が、実際には良い特性を得るためには膜が厚くなり、生
産性や透過特性の点で問題があった。また、■の方法で
は透明電極の特性とは独立に多彩な表面形状が得られる
ものの、ａ −３ｉ太陽電池にとって好ましい凹凸形状
の規定が不明瞭であるという難点があった。
付は時の条件を変更することで実現できるとされてきた
が、実際には良い特性を得るためには膜が厚くなり、生
産性や透過特性の点で問題があった。また、■の方法で
は透明電極の特性とは独立に多彩な表面形状が得られる
ものの、ａ −３ｉ太陽電池にとって好ましい凹凸形状
の規定が不明瞭であるという難点があった。
更に、従来、透明電極による光の散乱度合は、全透過光
量に対する拡散透過光量の割合、いわゆる“ＨＡＺＥ率
（ヘイズ率）”や、凹凸形状の粒径等の間接的な方法で
表現されており、太陽電池を構成した場合の諸特性との
対応が悪かった。
量に対する拡散透過光量の割合、いわゆる“ＨＡＺＥ率
（ヘイズ率）”や、凹凸形状の粒径等の間接的な方法で
表現されており、太陽電池を構成した場合の諸特性との
対応が悪かった。
そして、どのような特性を有する透明電極が光の閉じ込
め効果を発揮し、太陽電池の諸特性を向上させるかにつ
いてが明確に解明されていないために、エネルギー変換
効率の高い太陽電池を容易に実現することができなかっ
た。
め効果を発揮し、太陽電池の諸特性を向上させるかにつ
いてが明確に解明されていないために、エネルギー変換
効率の高い太陽電池を容易に実現することができなかっ
た。
本発明は上記従来の問題点を解決し、透明電極を通して
太陽電池内に入射する光を良好に散乱させ、いわゆる“
光の閉じ込め効果”を得ることによって、太陽電池層内
で有効に利用して電池のエネルギー変換効率を大幅に向
上させる太陽電池用基板を提供することを目的とする。
太陽電池内に入射する光を良好に散乱させ、いわゆる“
光の閉じ込め効果”を得ることによって、太陽電池層内
で有効に利用して電池のエネルギー変換効率を大幅に向
上させる太陽電池用基板を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明の太陽電池用基板は、下記［Ｉ］式で算出される
透過光干渉強度Ｔｗが４．０以下である透明電極を備え
てなることを特徴とする。
透過光干渉強度Ｔｗが４．０以下である透明電極を備え
てなることを特徴とする。
・−［Ｉ ］
従来より一般に透明電極として用いられている５ｎ０２
膜の分光透過率曲線は、第５図に示す如く、波長の変化
に従って高低を繰り返す波状形状を有する。このような
現象は、第６図に示すようにガラス１ （０，５ｍｍ〜
ｌ Ｏｍｍ厚さ）及び透明電極’２ （１００〜１２０
０ｎｍ厚さのＴ、Ｃ，Ｏ）を透過する光の大部分が直進
光ｌであることから、透明電極即ちＴ、Ｃ，Ｏを透過す
る光と、Ｔ、Ｃ，Ｏ内で反射した光とで干渉がおこり、
この干渉により生じるものである。
膜の分光透過率曲線は、第５図に示す如く、波長の変化
に従って高低を繰り返す波状形状を有する。このような
現象は、第６図に示すようにガラス１ （０，５ｍｍ〜
ｌ Ｏｍｍ厚さ）及び透明電極’２ （１００〜１２０
０ｎｍ厚さのＴ、Ｃ，Ｏ）を透過する光の大部分が直進
光ｌであることから、透明電極即ちＴ、Ｃ，Ｏを透過す
る光と、Ｔ、Ｃ，Ｏ内で反射した光とで干渉がおこり、
この干渉により生じるものである。
本発明者らは、この干渉の程度を表すパラメータとして
、前記［１１式で算出される透過光干渉強度Ｔｗを求め
、良好な光の閉じ込め効果を得るには、透明電極の透過
光干渉強度Ｔｗが小さい方が良い、特にＴｗ≦４である
ことが良いことを見出し、本発明を完成させた。
、前記［１１式で算出される透過光干渉強度Ｔｗを求め
、良好な光の閉じ込め効果を得るには、透明電極の透過
光干渉強度Ｔｗが小さい方が良い、特にＴｗ≦４である
ことが良いことを見出し、本発明を完成させた。
なお、［１］式中、直進光透過率曲線の極値の個数はＴ
、Ｃ，Ｏの屈折率と膜厚により自動的に定まる値である
。
、Ｃ，Ｏの屈折率と膜厚により自動的に定まる値である
。
まず、透過光干渉強度Ｔｗの算出方法について説明する
。
。
具体例として、第１図に示す分光透過率曲線よりＴｗを
算出してみると、Ｔｗは下記式により求められる。
算出してみると、Ｔｗは下記式により求められる。
−／−
透明電極が透過する光を散乱した場合、分光透過率曲線
は第２図に示すようになり、Ｔｗは小さくなる。即ち、
第２図の場合Ｔ■、Ｔ■が消失し、Ｔｗは下記式により
求められる。
は第２図に示すようになり、Ｔｗは小さくなる。即ち、
第２図の場合Ｔ■、Ｔ■が消失し、Ｔｗは下記式により
求められる。
本発明においては、このようにして分光透過率曲線から
算出される透明電極の透過光干渉強度Ｔｗを４以下とす
る。Ｔｗが４を超えると良好な光の閉じ込め効°果が得
られず、高いエネルギー変換効率が得られない。
算出される透明電極の透過光干渉強度Ｔｗを４以下とす
る。Ｔｗが４を超えると良好な光の閉じ込め効°果が得
られず、高いエネルギー変換効率が得られない。
本発明で用いる透過光干渉強度Ｔｗは、光の散乱度と深
い関係にあるが、従来、光の散乱度を表現するのに用い
られてきたヘイズ率とは独立した因子である。
い関係にあるが、従来、光の散乱度を表現するのに用い
られてきたヘイズ率とは独立した因子である。
ところで、本発明において、透明電極の透過光干渉強度
Ｔｗを下げ、４以下とする手段は特に限定されないが、
例えば次のような方法が考えられる。
Ｔｗを下げ、４以下とする手段は特に限定されないが、
例えば次のような方法が考えられる。
■ 透明電極の構成物質の結晶粒径を変化させる。具体
的には、ガラス基板上に吹き付ける調合原料ＭＢＴＣ（
Ｃ４Ｉ＠５ｎＣｊ！ａ ）、フロン１５２−ａ （ＣＦ
ｓ＋ ＨＣＨｓ ）、酸素（０２）、窒素（Ｎ２）、水
（Ｎ２０）の中でＮ２０の割合を変化させたり、膜厚を
変化させることで粒径を変化させ、０．１〜１μｍ程度
とする。
的には、ガラス基板上に吹き付ける調合原料ＭＢＴＣ（
Ｃ４Ｉ＠５ｎＣｊ！ａ ）、フロン１５２−ａ （ＣＦ
ｓ＋ ＨＣＨｓ ）、酸素（０２）、窒素（Ｎ２）、水
（Ｎ２０）の中でＮ２０の割合を変化させたり、膜厚を
変化させることで粒径を変化させ、０．１〜１μｍ程度
とする。
■ 透明電極の表面に微細な凹凸加工を施す。
具体的には、ガラス基板の表面を弗酸処理法、サンドブ
ラスト法により機械的に凹凸状態にするか、酸化珪素被
膜等を基板上に付着させることにより、山谷の差が０．
０５〜０．５μｍ程度の微細な凹凸を形成する。
ラスト法により機械的に凹凸状態にするか、酸化珪素被
膜等を基板上に付着させることにより、山谷の差が０．
０５〜０．５μｍ程度の微細な凹凸を形成する。
本発明の太陽電池用基板は、上記■、■等の方法により
、透過光干渉強度Ｔｗを４以下とさせた透明電極を用い
ること以外は、従来と同様の手法にて容易に製造される
。透明電極の厚みは、０．８μｍ以下が生産性や透過率
の点から望ましい。
、透過光干渉強度Ｔｗを４以下とさせた透明電極を用い
ること以外は、従来と同様の手法にて容易に製造される
。透明電極の厚みは、０．８μｍ以下が生産性や透過率
の点から望ましい。
［作用］
前記［１１式で算出される透明電極の透過光干渉強度Ｔ
ｗが小さく４以下であると、透明電極を通し太陽電池層
に入射した光が透明電極と太陽電池層間で拡散され、光
路が延び、その一部が太陽電池層内に全反射される、い
わゆる光の閉じ込め効果が得られるようになる。このた
め、光の有効利用率が高められ、短絡電流が増大し、エ
ネルギー変換効率は大幅に高められる。
ｗが小さく４以下であると、透明電極を通し太陽電池層
に入射した光が透明電極と太陽電池層間で拡散され、光
路が延び、その一部が太陽電池層内に全反射される、い
わゆる光の閉じ込め効果が得られるようになる。このた
め、光の有効利用率が高められ、短絡電流が増大し、エ
ネルギー変換効率は大幅に高められる。
［実施例］
以下実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。
実施例１、比較例１
第１表に示すＴｗ値及び物性の透明電極を用いて太陽電
池を作成し、その諸物件を調べた。結果を第１表に示す
。特性はＴｗ−６，３５の透明電極を用いたものを基準
（＝１）として、これに対する比の値で表わした。
池を作成し、その諸物件を調べた。結果を第１表に示す
。特性はＴｗ−６，３５の透明電極を用いたものを基準
（＝１）として、これに対する比の値で表わした。
なお、実施例１及び比較例１における透明電極の分光透
過率曲線は第３図に示す通りである。
過率曲線は第３図に示す通りである。
第１表
※ Ｖｏｃ：開放電圧
Ｉｓｃ：短絡電流
ＦＦ： フィルファクター
ＥＦＦ ：変換効率
ＶｏｃｘＩｓｃｘＦＦ＝ＥＦＦ
実施例２．３．比較例２．３
実施例１及び比較例１と同様にして第２表に示すＴｗ値
及び物性の透明電極を用いた太陽電池につき、その諸特
性を調べ、Ｔｗ＝５．２６のものを基準（＝１）として
第２表に結果を記した。
及び物性の透明電極を用いた太陽電池につき、その諸特
性を調べ、Ｔｗ＝５．２６のものを基準（＝１）として
第２表に結果を記した。
第２表
※ 第１表と同様
第１表及び第２表より、本発明の太陽電池用基板によれ
ばエネルギーの変換効率が著しく改善されることが明ら
かである。この場合、実施例と比較例とではＣ光透過率
やヘイズ率はほぼ同程度であるが、Ｔｗ値の相違により
、即ち、Ｔｗ値が４以下であることにより、良好な結果
が得られていることが明らかである。
ばエネルギーの変換効率が著しく改善されることが明ら
かである。この場合、実施例と比較例とではＣ光透過率
やヘイズ率はほぼ同程度であるが、Ｔｗ値の相違により
、即ち、Ｔｗ値が４以下であることにより、良好な結果
が得られていることが明らかである。
［発明の効果］
以上詳述した通り、本発明の太陽電池用基板によれば、
良好な光の閉じ込め効果が得られ、太陽光の有効利用率
は大幅に高められることによって、エネルギー変換効率
が著しく増大される。
良好な光の閉じ込め効果が得られ、太陽光の有効利用率
は大幅に高められることによって、エネルギー変換効率
が著しく増大される。
従って、本発明によれば、極めて電気発生効率の良い太
陽電池が提供される。
陽電池が提供される。
第１図及び第２図は、各々、透過光干渉強度Ｔｗの算出
方法を説明するための分光透過率曲線を示すグラフ、第
３図は実施例１及び比較例１で用いた透明電極の分光透
過率曲線を示すグラフ、第４図（ａ）〜（Ｃ）は、各々
、太陽電池の光の反射及び散乱を示す説明図、第５図は
従来の透明電極の分光透過率曲線を示すグラフ、第６図
は透明電極における光の干渉を示す説明図である。 １・・・ガラス、 ２・・・透明電極、３・・・
ａ−３ｔ膜、 ４・・・裏面電極。 代 理 人 弁理士 重 野 剛 手続補正書 昭和６３年４月２５日 ｌ 事件の表示 昭和６３年特許願第５１３３２号 ２ 発明の名称 太陽電池用基板 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 （４００）日本板硝子株式会社４ 代理
人 住 所 東京都港区虎ノ門１丁目１５番７号〒１０
５ ＴＧ１１５ビル８階 ７ 補正の内容 （１） 明細書の第７頁を別紙のものに改める。 別紙 透明電極が透過する光を散乱した場合、分光透過率曲線
は第２図に示すようになり、Ｔｗは小さくなる。即ち、
第２図の場合Ｔ■、Ｔ■が消失し、Ｔｗは下記式により
求められる。 本発明においては、このようにして分光透過率曲線から
算出される透明電極の透過光干渉強度Ｔｗを４以下とす
る。ＴＷが４を超えると良好な光の閉じ込め効果が得ら
れず、高いエネルギー変換効率が得られない。 本発明で用いる透過光干渉強度Ｔｗは、光の散乱度と深
い関係にあるが、従来、光の散乱度を表現するのに用い
られてきたヘイズ率とは独立した因子である。
方法を説明するための分光透過率曲線を示すグラフ、第
３図は実施例１及び比較例１で用いた透明電極の分光透
過率曲線を示すグラフ、第４図（ａ）〜（Ｃ）は、各々
、太陽電池の光の反射及び散乱を示す説明図、第５図は
従来の透明電極の分光透過率曲線を示すグラフ、第６図
は透明電極における光の干渉を示す説明図である。 １・・・ガラス、 ２・・・透明電極、３・・・
ａ−３ｔ膜、 ４・・・裏面電極。 代 理 人 弁理士 重 野 剛 手続補正書 昭和６３年４月２５日 ｌ 事件の表示 昭和６３年特許願第５１３３２号 ２ 発明の名称 太陽電池用基板 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 （４００）日本板硝子株式会社４ 代理
人 住 所 東京都港区虎ノ門１丁目１５番７号〒１０
５ ＴＧ１１５ビル８階 ７ 補正の内容 （１） 明細書の第７頁を別紙のものに改める。 別紙 透明電極が透過する光を散乱した場合、分光透過率曲線
は第２図に示すようになり、Ｔｗは小さくなる。即ち、
第２図の場合Ｔ■、Ｔ■が消失し、Ｔｗは下記式により
求められる。 本発明においては、このようにして分光透過率曲線から
算出される透明電極の透過光干渉強度Ｔｗを４以下とす
る。ＴＷが４を超えると良好な光の閉じ込め効果が得ら
れず、高いエネルギー変換効率が得られない。 本発明で用いる透過光干渉強度Ｔｗは、光の散乱度と深
い関係にあるが、従来、光の散乱度を表現するのに用い
られてきたヘイズ率とは独立した因子である。
Claims (1)
- （１）下記式で算出される透過光干渉強度Ｔｗが４．０
以下である透明電極を備えてなることを特徴とする太陽
電池用基板。 Ｔｗ＝［｛λ＿４＿０＿０＿ｎ＿ｍ＿〜＿７＿３＿０＿
ｎ＿ｍでの透過率曲線の極大値の和｝−｛λ＿４＿０＿
０＿ｎ＿ｍ＿〜＿７＿３＿０＿ｎ＿ｍでの透過率曲線の
極小値の和｝］／｛λ＿４＿０＿０＿ｎ＿ｍ＿〜＿７＿
３＿０＿ｎ＿ｍでの直進光透過率曲線の極値の個数｝−
１
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051332A JPH01225373A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 太陽電池用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051332A JPH01225373A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 太陽電池用基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01225373A true JPH01225373A (ja) | 1989-09-08 |
Family
ID=12883967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63051332A Pending JPH01225373A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 太陽電池用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01225373A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5857756A (ja) * | 1981-10-01 | 1983-04-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 非晶質太陽電池 |
| JPS6144476A (ja) * | 1984-08-08 | 1986-03-04 | Hitachi Maxell Ltd | 半導体光電変換装置 |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP63051332A patent/JPH01225373A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5857756A (ja) * | 1981-10-01 | 1983-04-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 非晶質太陽電池 |
| JPS6144476A (ja) * | 1984-08-08 | 1986-03-04 | Hitachi Maxell Ltd | 半導体光電変換装置 |
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