JPH03205879A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH03205879A JPH03205879A JP2000661A JP66190A JPH03205879A JP H03205879 A JPH03205879 A JP H03205879A JP 2000661 A JP2000661 A JP 2000661A JP 66190 A JP66190 A JP 66190A JP H03205879 A JPH03205879 A JP H03205879A
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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
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- 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
[産業上の利用分野】
本発明は、短絡電流密度の高い高効率アモルファス太陽
電池に関する。
電池に関する。
従来の高効率アモルファスシリコン太陽電池は、特開昭
61−25117号公報に記載のように、ガラス基板上
に厚膜で凹凸の大きな透明電極(酸化錫)を形成しこの
上に、p型a − S i C : H、i型a−S
i : H. n型微結晶Si:H.金属電極を順次形
成した構造となっている。 これに対し,透明電極を凹凸化する代わりに、ガラス基
板表面を凹凸化し太陽電池基板に用いたものが特開昭5
7−49275号公報に記載されている。 [発明が解決しようする課題】 上記従来技術では,表面凹凸化のため透明電極が800
0〜9000Aと厚く形成され、かつ低抵抗化のため不
純物添加がなされている。従って、該透明電極での光透
過率(75〜85%)が低いという問題があった。また
、透明電極の凹凸化は、透明電極形成時の化学反応によ
りなされるため制御性が悪く,凹凸形状が不規則であり
再現性に乏しいという問題があった。 さらに、上記従来技術で用いられた透明電極の代わりに
、パターン状金属電極を用いた場合、該パターン状金属
電極部での光遮蔽は太陽電池の短絡電流の低下をひきお
こす。従って該パターン状金属電極部の面積は出来る限
り狭くし、その分膜厚を厚くすることで電極の断面積を
広くし抵抗によるパワー損失が生じないようにする必要
があった。しかし、単に膜厚を厚くしたのでは、該電極
のエッジで半導体膜が段差切れを起こすという問題があ
った。 従って本発明の目的は,上記問題点を解決し、光電変換
効率の高いアモルファスシリコン太陽電池を提供するこ
とにある。
61−25117号公報に記載のように、ガラス基板上
に厚膜で凹凸の大きな透明電極(酸化錫)を形成しこの
上に、p型a − S i C : H、i型a−S
i : H. n型微結晶Si:H.金属電極を順次形
成した構造となっている。 これに対し,透明電極を凹凸化する代わりに、ガラス基
板表面を凹凸化し太陽電池基板に用いたものが特開昭5
7−49275号公報に記載されている。 [発明が解決しようする課題】 上記従来技術では,表面凹凸化のため透明電極が800
0〜9000Aと厚く形成され、かつ低抵抗化のため不
純物添加がなされている。従って、該透明電極での光透
過率(75〜85%)が低いという問題があった。また
、透明電極の凹凸化は、透明電極形成時の化学反応によ
りなされるため制御性が悪く,凹凸形状が不規則であり
再現性に乏しいという問題があった。 さらに、上記従来技術で用いられた透明電極の代わりに
、パターン状金属電極を用いた場合、該パターン状金属
電極部での光遮蔽は太陽電池の短絡電流の低下をひきお
こす。従って該パターン状金属電極部の面積は出来る限
り狭くし、その分膜厚を厚くすることで電極の断面積を
広くし抵抗によるパワー損失が生じないようにする必要
があった。しかし、単に膜厚を厚くしたのでは、該電極
のエッジで半導体膜が段差切れを起こすという問題があ
った。 従って本発明の目的は,上記問題点を解決し、光電変換
効率の高いアモルファスシリコン太陽電池を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために本発明においては、パターン
状金属電極の遮光面積を狭くするためにパターン幅を狭
くし、その分、膜厚を厚くし、該パターン金属電極部で
の抵抗によるパワー損失を小さくする。かつ、該パター
ン電極をガラス表面に埋め込むことで、ガラス表面と電
極表面の段差を小さくし、該電極のエッジで半導体膜が
段差切れを起こさないようにする。また、該パターン状
金属電極を用いることにより、従来の太陽電池において
凹凸透明電極が兼ね備えていた光有効利用のための凹凸
形状と電流取り出し電極の役割を凹凸ガラス基板とパタ
ーン状金属電極に役割分担させるものである。 [作用】 パターン状金属電極をガラス基板に形成する場合、ガラ
ス面に溝を形成した後この溝を埋めるように電極を形成
することにより、電極パターンの断面積を広くし、かつ
遮光面積を狭くする事ができる。従って、直列抵抗を小
さくしたまま短絡電流を高く、したがって、太陽電池の
光電変換効率を高くする事が出来る。第1図に示すパタ
ーン電極を考えると、該パターン電極の抵抗によるパワ
ー損失を1%以下にするには,Cr電極を用いる場合.
Cr膜厚= 0 . 6 p m、電極間隔b=100
μmとすると電極幅aは4μm以上なければならない。 すなわち、該パターン電極による遮光面積は4%となる
。ガラス面に溝を形成した後この溝を埋めるよう番こ膜
厚2,4μm以上のCr電極を形成すれば電極幅は1μ
m以下でよく、パターン電極による遮光面積は1%以下
となる。遮光面積が減少した分だけ短絡電流がます。 ガラス基板表面の凹凸化は、機械加工や型押しあるいは
フォトレジストによるパターニングと化学エッチング等
により実現可能であるため、透明電極の凹凸化に比べ制
御性、均質性が非常に高い。 従って、該凹凸ガラス基板は太陽電池の大面積化に適し
ている。さらに、光入射側電極にパターン状電極のみあ
るいは高抵抗薄膜透明電極との組合せを用いることによ
り光吸収損およびアモルファスシリコンとの反応を低減
することができ、アモルファスシリコン太陽電池の高効
率化が実現できる。パターン状電極のみを用いる場合に
は,ガラス基板の屈折率1.45とアモルファスシリコ
ン系材料の屈折率3.5〜4.0の差が大きいため、両
者間に屈折率2.1前後、すなわち1.7〜2.5の光
透過膜を形成することにより光学マッチングを改善し、
入射光の界面反射損を低減させることが出来る。もちろ
ん多層構造とすることにより、反射損失をより低減する
ことが出来る。 また、パターン状金属電極あるいは高抵抗薄膜透明電極
側のアモルファスシリコン系材料を微結晶化することに
より、太陽電池の直列抵抗を下げることができ、太陽光
照射下での直列抵抗による特性低下を実現することがで
きる。 [実施例】 以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1 第2図を用いて説明する。 ガラス基板21の一表面に化学エッチング法により1μ
m幅、3μm深さの溝を形成した。該溝入りガラス上に
Crを蒸着後平坦部のCrを除去しパターン状Cr電極
22を形或した。次に、膜厚800Aの酸化錫透明電#
@23を形成し、この上に、p型半導体層4として,B
をドーパントとして含む150A膜厚のa − S i
C : H膜24を,続いて,i型Si:H膜25を
、さらに,n型半導体層として、Pをドーパントとして
含む300A(7)微結晶Si :H膜26をRFプラ
ズマCvD法により形或した。その後裏面電極としてA
127を蒸着し太陽電池とした。該太陽電池の短絡電流
密度は、厚膜の凹凸透明電極上を用いた従来太陽電池に
比べ5%高い値を示た。以上の如く、本実施例によれば
、短絡電流密度を高くでき、従って高効率太陽電池を得
ることができる。 実施例2 第3図を用いて説明する。 ガラス基板31の一表面に機械研削法を用い,山形の溝
を形成した。ここで山の頂間の距離を50μm、山の高
さを40μmとした。該凹凸面上に、化学エッチング法
により1μm幅、3μm深さの溝を形成した。該溝部に
選択的にCrを形成し,パターン状Cr電極32を形成
した。次に、p型半導体層として,Bをドーパントとし
て含む150A膜厚の微結晶SiC:H膜33を、マイ
クロ波プラズマCVD法により形成した。続いて,i型
Si :H膜34を、さらに,n型半導体層として、P
をドーパントして含む300Aの微結晶SI :H膜3
5をRFプラズマCVD法により形成した。その後裏面
電極としてA136を蒸着し太陽電池とした。該太陽電
池の短絡電流密度は、凹凸透明電極上にp型a−SiC
:Hを形成した従来太陽電池に比べ5%高い値を示し,
かつp型半導体層に微結晶層を用いたため開放電圧が5
%大きい値を示した。なお,凹凸透明電極にp型微結晶
S i C : Hを直接形成した太陽電池では,透明
電極とp型層の反応等のためその光変換効率は上記従来
太陽電池の1/4以下の非常に悪い値であった。以上の
如く、本実施例によれば、短絡電流密度と開放電圧を高
くでき、従って高効率太陽電池を得ることができる。 実施例3 第4図を用いて説明する。 実施例2と同様にガラス面を凹凸化し、パターン状Cr
電極42を形成した。次に、屈折率2.2のTiO膜4
3を形成した,この上に,実施例2と同様に、p型微結
晶S i C : H膜44、i型Si:H膜45、n
型微結晶Si :H膜46を形成した。その後裏面電極
としてAl膜47を蒸着し太陽電池とした。該太陽電池
の短絡電流密度は、凹凸透明電極上にp型a − S
i C : Hを形成した従来太陽電池に比べ15%高
い値を示し、かつP型半導体層に微結晶層を用いたため
開放電圧が5%大きい値を示した。本実施例によれば、
短絡電流密度と開放電圧を高くでき、従って高効率太陽
電池を得ることができる。
状金属電極の遮光面積を狭くするためにパターン幅を狭
くし、その分、膜厚を厚くし、該パターン金属電極部で
の抵抗によるパワー損失を小さくする。かつ、該パター
ン電極をガラス表面に埋め込むことで、ガラス表面と電
極表面の段差を小さくし、該電極のエッジで半導体膜が
段差切れを起こさないようにする。また、該パターン状
金属電極を用いることにより、従来の太陽電池において
凹凸透明電極が兼ね備えていた光有効利用のための凹凸
形状と電流取り出し電極の役割を凹凸ガラス基板とパタ
ーン状金属電極に役割分担させるものである。 [作用】 パターン状金属電極をガラス基板に形成する場合、ガラ
ス面に溝を形成した後この溝を埋めるように電極を形成
することにより、電極パターンの断面積を広くし、かつ
遮光面積を狭くする事ができる。従って、直列抵抗を小
さくしたまま短絡電流を高く、したがって、太陽電池の
光電変換効率を高くする事が出来る。第1図に示すパタ
ーン電極を考えると、該パターン電極の抵抗によるパワ
ー損失を1%以下にするには,Cr電極を用いる場合.
Cr膜厚= 0 . 6 p m、電極間隔b=100
μmとすると電極幅aは4μm以上なければならない。 すなわち、該パターン電極による遮光面積は4%となる
。ガラス面に溝を形成した後この溝を埋めるよう番こ膜
厚2,4μm以上のCr電極を形成すれば電極幅は1μ
m以下でよく、パターン電極による遮光面積は1%以下
となる。遮光面積が減少した分だけ短絡電流がます。 ガラス基板表面の凹凸化は、機械加工や型押しあるいは
フォトレジストによるパターニングと化学エッチング等
により実現可能であるため、透明電極の凹凸化に比べ制
御性、均質性が非常に高い。 従って、該凹凸ガラス基板は太陽電池の大面積化に適し
ている。さらに、光入射側電極にパターン状電極のみあ
るいは高抵抗薄膜透明電極との組合せを用いることによ
り光吸収損およびアモルファスシリコンとの反応を低減
することができ、アモルファスシリコン太陽電池の高効
率化が実現できる。パターン状電極のみを用いる場合に
は,ガラス基板の屈折率1.45とアモルファスシリコ
ン系材料の屈折率3.5〜4.0の差が大きいため、両
者間に屈折率2.1前後、すなわち1.7〜2.5の光
透過膜を形成することにより光学マッチングを改善し、
入射光の界面反射損を低減させることが出来る。もちろ
ん多層構造とすることにより、反射損失をより低減する
ことが出来る。 また、パターン状金属電極あるいは高抵抗薄膜透明電極
側のアモルファスシリコン系材料を微結晶化することに
より、太陽電池の直列抵抗を下げることができ、太陽光
照射下での直列抵抗による特性低下を実現することがで
きる。 [実施例】 以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1 第2図を用いて説明する。 ガラス基板21の一表面に化学エッチング法により1μ
m幅、3μm深さの溝を形成した。該溝入りガラス上に
Crを蒸着後平坦部のCrを除去しパターン状Cr電極
22を形或した。次に、膜厚800Aの酸化錫透明電#
@23を形成し、この上に、p型半導体層4として,B
をドーパントとして含む150A膜厚のa − S i
C : H膜24を,続いて,i型Si:H膜25を
、さらに,n型半導体層として、Pをドーパントとして
含む300A(7)微結晶Si :H膜26をRFプラ
ズマCvD法により形或した。その後裏面電極としてA
127を蒸着し太陽電池とした。該太陽電池の短絡電流
密度は、厚膜の凹凸透明電極上を用いた従来太陽電池に
比べ5%高い値を示た。以上の如く、本実施例によれば
、短絡電流密度を高くでき、従って高効率太陽電池を得
ることができる。 実施例2 第3図を用いて説明する。 ガラス基板31の一表面に機械研削法を用い,山形の溝
を形成した。ここで山の頂間の距離を50μm、山の高
さを40μmとした。該凹凸面上に、化学エッチング法
により1μm幅、3μm深さの溝を形成した。該溝部に
選択的にCrを形成し,パターン状Cr電極32を形成
した。次に、p型半導体層として,Bをドーパントとし
て含む150A膜厚の微結晶SiC:H膜33を、マイ
クロ波プラズマCVD法により形成した。続いて,i型
Si :H膜34を、さらに,n型半導体層として、P
をドーパントして含む300Aの微結晶SI :H膜3
5をRFプラズマCVD法により形成した。その後裏面
電極としてA136を蒸着し太陽電池とした。該太陽電
池の短絡電流密度は、凹凸透明電極上にp型a−SiC
:Hを形成した従来太陽電池に比べ5%高い値を示し,
かつp型半導体層に微結晶層を用いたため開放電圧が5
%大きい値を示した。なお,凹凸透明電極にp型微結晶
S i C : Hを直接形成した太陽電池では,透明
電極とp型層の反応等のためその光変換効率は上記従来
太陽電池の1/4以下の非常に悪い値であった。以上の
如く、本実施例によれば、短絡電流密度と開放電圧を高
くでき、従って高効率太陽電池を得ることができる。 実施例3 第4図を用いて説明する。 実施例2と同様にガラス面を凹凸化し、パターン状Cr
電極42を形成した。次に、屈折率2.2のTiO膜4
3を形成した,この上に,実施例2と同様に、p型微結
晶S i C : H膜44、i型Si:H膜45、n
型微結晶Si :H膜46を形成した。その後裏面電極
としてAl膜47を蒸着し太陽電池とした。該太陽電池
の短絡電流密度は、凹凸透明電極上にp型a − S
i C : Hを形成した従来太陽電池に比べ15%高
い値を示し、かつP型半導体層に微結晶層を用いたため
開放電圧が5%大きい値を示した。本実施例によれば、
短絡電流密度と開放電圧を高くでき、従って高効率太陽
電池を得ることができる。
本発明によれば、パターン状金属電極をガラス基板に埋
め込むことにより、該パターン状金属電極による抵抗損
を増さずに遮光面積を狭くする事が出来る。従って、短
絡電流密度の高い、高効率太陽電池を得ることができる
。 また、凹凸ガラス基板を用いることにより入射光の有効
利用ができ、低抵抗透明電極の代わりにパターン状金属
電極のみあるいは高抵抗透明電極との組合せを用いるこ
とによりアモルファスシリコン系材料との反応を低減さ
せることが出来るため,高効率のアモルファスシリコン
太陽電池を得ることができる。 また、パターン状金属電極と屈折率1.7〜2,5の光
透過膜を組み合わせることにより、短絡電流密度のさら
に高い太陽電池を得ることができる。光入射側のp型あ
るいはn型半導体層を微結晶シリコンあるいは微結晶シ
リコン合金とすることにより、また多層化により高い開
放電圧が得られる。上記高い短絡電流密度とあわせるこ
と■こより一層の高効率化を達成することが可能である
。
め込むことにより、該パターン状金属電極による抵抗損
を増さずに遮光面積を狭くする事が出来る。従って、短
絡電流密度の高い、高効率太陽電池を得ることができる
。 また、凹凸ガラス基板を用いることにより入射光の有効
利用ができ、低抵抗透明電極の代わりにパターン状金属
電極のみあるいは高抵抗透明電極との組合せを用いるこ
とによりアモルファスシリコン系材料との反応を低減さ
せることが出来るため,高効率のアモルファスシリコン
太陽電池を得ることができる。 また、パターン状金属電極と屈折率1.7〜2,5の光
透過膜を組み合わせることにより、短絡電流密度のさら
に高い太陽電池を得ることができる。光入射側のp型あ
るいはn型半導体層を微結晶シリコンあるいは微結晶シ
リコン合金とすることにより、また多層化により高い開
放電圧が得られる。上記高い短絡電流密度とあわせるこ
と■こより一層の高効率化を達成することが可能である
。
第l図は本発明の一実施例のパターン状金属電極の平面
図、第2図ないし第4図は本発明の実施例の太陽電池を
示す縦断面図である。 符号の説明 21,31、41・・・ガラス基板 22、32、42・・・パターン状金属電極23・・・
透明電極 24・・・p型水素化アモルファスSiC43・・・透
明膜 33,44・・・p型水素化微結晶SiC25.34、
45・・・i型水素化アモルファスSi26、35、4
6・・・n型水素化微結晶Si名 図 第 2 団 告
図、第2図ないし第4図は本発明の実施例の太陽電池を
示す縦断面図である。 符号の説明 21,31、41・・・ガラス基板 22、32、42・・・パターン状金属電極23・・・
透明電極 24・・・p型水素化アモルファスSiC43・・・透
明膜 33,44・・・p型水素化微結晶SiC25.34、
45・・・i型水素化アモルファスSi26、35、4
6・・・n型水素化微結晶Si名 図 第 2 団 告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ガラス基板を有する太陽電池において、ガラス基板
側のパターン状金属電極がガラス基板に埋め込まれてい
ることを特徴とする太陽電池。 2、特許請求の範囲第1項記載の太陽電池において、太
陽電池が、アモルファスシリコン、アモルファスシリコ
ン合金、微結晶シリコン、微結晶シリコン合金等、アモ
ルファスシリコン系材料の積層からなることを特徴とす
る太陽電池。 3、特許請求の範囲第1項もしくは第2項記載の太陽電
池において、ガラス基板表面に凹凸が形成されているこ
とを特徴とする太陽電池。 4、特許請求の範囲第1項、第2項および第3項のいず
れかに記載の太陽電池において、パターン状金属電極と
アモルファスシリコン系材料の間の少なくとも一部分に
屈折率1.7〜2.5の光透過膜を形成したことを特徴
とする太陽電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000661A JPH03205879A (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000661A JPH03205879A (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03205879A true JPH03205879A (ja) | 1991-09-09 |
Family
ID=11479912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000661A Pending JPH03205879A (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03205879A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6072117A (en) * | 1996-02-27 | 2000-06-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device provided with an opaque substrate having a specific irregular surface structure |
WO2009108800A3 (en) * | 2008-02-28 | 2009-11-05 | Sunlight Photonics Inc. | Method and appartus for fabricating composite substrates for thin film electro-optical devices |
CN109860324A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-06-07 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 背面全钝化接触太阳能电池及其制备方法 |
-
1990
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