JPH04107882A - Solar cell - Google Patents

Solar cell

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JPH04107882A
JPH04107882A JP2224211A JP22421190A JPH04107882A JP H04107882 A JPH04107882 A JP H04107882A JP 2224211 A JP2224211 A JP 2224211A JP 22421190 A JP22421190 A JP 22421190A JP H04107882 A JPH04107882 A JP H04107882A
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光行 丹羽
Keishi Saito
恵志 斉藤
Toshimitsu Kariya
俊光 狩谷
Tatsuyuki Aoike
達行 青池
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Abstract

PURPOSE:To scatter incident light and more effectively use the light by sandwiching small mass at a boundary between a protecting film and a transpar ent electrode or a collecting electrode. CONSTITUTION:A reflecting conductive layer 202 made of Ag is formed by sputtering method on a stainless steel base 201 which is previously polished, and a ZnO layer as a buffer layer 203 is formed by the sputtering method on the reflecting conductive layer 202 so as to smooth the surface of a substrate 101. A PIN type amorphous silicon solar cell photoelectric transfer layer 102 is formed by RFCVD method on the substrate 101 formed by such method, and a transparent electrode 103 and a collecting electrode 104 are formed on the layer 102 by heat deposition. When attaching an ethylene fluoride copolymer film to the solar cell, glass head 105 are sandwiched between the adhering planes. The average grain diameter of the glass head 105 is within the range of 0.2-3mum and the glass sphere works well for the short-circuit current. As a result, the transfer efficiency is remarkably improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、太陽電池に関し、更に詳述すれば入射光を散
乱せしめることにより変換効率を高めた太陽電池に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a solar cell, and more specifically to a solar cell that improves conversion efficiency by scattering incident light.

[従来の技術] 光反射性基板を用いた太陽電池において、その光反射面
を凹凸のある粗面として形成し、とりわけ吸収係数の小
さい長波長光の光電変換層中での光路長を増大すること
により光電変換効率を高める方法は、例えば、USP4
,126,150号公報(出願人RCA)第7カラム3
行目〜8行目に示唆され、特開昭56−152276号
公報(音大)においても述べられている。
[Prior art] In a solar cell using a light-reflecting substrate, the light-reflecting surface is formed as a rough surface with unevenness to increase the optical path length in the photoelectric conversion layer, especially for long-wavelength light with a small absorption coefficient. For example, a method of increasing photoelectric conversion efficiency by
, No. 126,150 (Applicant RCA) No. 7 Column 3
This is suggested in lines 8 to 8, and is also described in Japanese Patent Application Laid-open No. 152276/1983 (Ongdai).

更に特開昭59−104185号公報(エクソン・リサ
ーチ・アンド・エンジニアリング・カンパニー)におい
て、粗面化基板の光学的効果が詳述されている。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-104185 (Exxon Research and Engineering Company), the optical effects of a roughened substrate are detailed.

これらの先行技術によって、太陽電池に入射する光をよ
り多く吸収、活用することが可能となり、その結果、太
陽電池の出力特性を改善することが可能となった。
These prior art techniques have made it possible to absorb and utilize more light incident on solar cells, and as a result, it has become possible to improve the output characteristics of solar cells.

しかしながら、前述の先行技術では未だ不十分な点が残
されていた。
However, the above-mentioned prior art still leaves unsatisfactory points.

即ち、光反射性基板の表面に凹凸構造を形成し、該基板
に達した光を乱反射させることによる光閉じこめ効果に
よって長波長光を有効に利用する場合は、該光反射性基
板表面の凹凸構造の高低差が大きい程効果があるが、こ
のことは逆に、光電変換層における短絡の増大を招き、
その結果として該太陽電池が動作不良を起こす原因にな
るという欠点があった。
That is, when forming an uneven structure on the surface of a light-reflective substrate and effectively utilizing long-wavelength light by the light confinement effect by diffusely reflecting the light that reaches the substrate, the uneven structure on the surface of the light-reflective substrate is used. The larger the height difference between
As a result, there is a drawback that the solar cell may malfunction.

一方、この短絡による動作不良を防ぐために基板と光電
変換層との間に透明導電膜を設けた場合でも、短絡を防
ぎ得る程の厚さで該透明導電膜を介在させると今度は直
列抵抗の増大をもたらし、太陽電池の特性を悪化させる
という問題があった。
On the other hand, even if a transparent conductive film is provided between the substrate and the photoelectric conversion layer to prevent malfunctions due to short circuits, if the transparent conductive film is thick enough to prevent short circuits, the series resistance will increase. There was a problem in that this caused an increase in the solar cell characteristics and deteriorated the characteristics of the solar cell.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、入射
した光を散乱させ、とりわけ吸収係数の小さな長波長の
光をより有効に活用することにより出力特性を向上させ
た太陽電池を、歩留まりを低下させることな(提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a solar cell with improved output characteristics by scattering incident light and making more effective use of long wavelength light with a small absorption coefficient. The purpose is to provide a method that does not reduce yield.

[課題を解決するための手段] 前述の目的を達成するために、本発明は光反射性基板上
に光電変換層と、透明電極と、必要により集電電極と、
及び透光性保護フィルムとを上記順序で設けてなる太陽
電池において、前記透光性保護フィルムと前記透明電極
又は集電電極との境界に小塊を挟持するように構成する
もので、前記小塊は、例えば平均粒径が0.2〜3μm
の樹脂又はガラス製等よりなるものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a photoelectric conversion layer, a transparent electrode, and, if necessary, a current collecting electrode, on a light reflective substrate.
and a transparent protective film in the above order, the solar cell is configured such that a small lump is sandwiched between the transparent protective film and the transparent electrode or the current collecting electrode, and the small lump is The lumps have an average particle size of 0.2 to 3 μm, for example.
It is made of resin or glass.

以下、本発明につき図面を参照して説明する。Hereinafter, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第2図は、本発明を適用可能な従来のPIN型アモルフ
ァスシリコン太陽電池を、第1図は同太陽電池に本発明
を適用した場合の概念を示した模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a conventional PIN type amorphous silicon solar cell to which the present invention can be applied, and FIG. 1 is a schematic diagram showing the concept of applying the present invention to the same solar cell.

第2図中201は太陽電池の基体で、その材料としては
モリブデン、タングステン、チタン、コバルト、クロム
、鉄、銅、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、アルミニ
ウム金属又はそれらの合金での可撓性を有する板状体、
フィルム体が挙げられる。なかでもステンレス鋼、ニッ
ケルクロム合金及びニッケル、タンタル、ニオブ、ジル
コニウム、チタン金属及び/又は合金は、耐蝕性の点か
ら特に好ましい。また、これらの金属及び/又は合金を
、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セ
ルローズアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル
、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド等の
合成樹脂にフィルム又はシート上に積層したものも使用
可能である。
In Fig. 2, 201 is the base of the solar cell, and its material is a flexible plate made of molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, chromium, iron, copper, tantalum, niobium, zirconium, aluminum metal, or an alloy thereof. body,
A film body is mentioned. Among these, stainless steel, nickel-chromium alloys, and nickel, tantalum, niobium, zirconium, titanium metals and/or alloys are particularly preferred from the viewpoint of corrosion resistance. It is also possible to use films or sheets in which these metals and/or alloys are laminated onto synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, and polyamide. be.

また、前記基体201の厚さとしては、太陽電池製造、
実使用に際して必要とされる強度を有する範囲内であれ
ば、コスト、収納スペース等を考慮して可能な限り薄い
方が望ましい。具体的には、好ましくは0.01mm乃
至5mm、より好ましくは0.02mm乃至2mm、最
適には0.05mm乃至1mmであることが望ましいが
、金属等の薄板を用いる場合、厚さを比較的薄くしても
所望の強度が得られやすい。
Further, the thickness of the base body 201 is determined according to solar cell manufacturing,
As long as it has the strength required for actual use, it is desirable to be as thin as possible in consideration of cost, storage space, etc. Specifically, the thickness is preferably 0.01 mm to 5 mm, more preferably 0.02 mm to 2 mm, and optimally 0.05 mm to 1 mm. However, when using a thin plate of metal, etc., the thickness should be relatively Even if it is made thinner, the desired strength can be easily obtained.

該基体201上には反射性の導電層202が設けられて
いる。本発明に適用可能な反射性導電層202の材料と
しては、金、銀、銅、アルミニウム等の光学的反射能の
大きい金属が挙げられる。
A reflective conductive layer 202 is provided on the base 201 . Examples of the material for the reflective conductive layer 202 that can be applied to the present invention include metals with high optical reflectivity such as gold, silver, copper, and aluminum.

また、該反射性導電層の厚みを太き(とることによって
、前記基体201を省く構造とすることも可能である。
Further, by increasing the thickness of the reflective conductive layer, it is also possible to create a structure in which the base body 201 is omitted.

また、基体材質と後述する大VA電池の光電変換層を構
成する機能性堆積膜との間での構成元素の相互拡散を防
止したり短終防止用のB衝層とする等の目的で、航記反
射性導電層202の表面に透光性かつ導電性の金属酸化
物、弗化物、窒化物等を緩衝層203として設けること
も可能である。
In addition, for the purpose of preventing mutual diffusion of constituent elements between the base material and the functional deposited film constituting the photoelectric conversion layer of the large VA battery described later, and as a B barrier layer for short termination prevention, etc. It is also possible to provide a light-transmitting and conductive metal oxide, fluoride, nitride, or the like on the surface of the reflective conductive layer 202 as the buffer layer 203 .

該緩衝層203の材質として好適に用いられるものとし
て、ZnO,MgFz等が挙げられる。
Suitable materials for the buffer layer 203 include ZnO, MgFz, and the like.

また、前記反射性導電層202の表面における光の反射
を乱反射とし、とりわけ長波長光の光電変換層中での光
路長の増大をもたらし、結果として太V:J電池の変換
効率を向−卜させるために、該表面に凹凸構造を設ける
ことも可能である。後述の実験例で明らかになるように
、一般には該凹凸構造が顕著なものになるほど光の在勤
利用が図れるが、反面、光電変換層の短絡が起こり易く
なり、その結果として太陽電池の歩留まりを低下させる
という状況があった。しかし、本発明の太陽電池の場合
、該凹凸構造による大VijMi池の短絡を起こすおそ
れのない程度のものでも十分に光の有効利用が可能であ
る。この場合の前記反射性導電層202の表面の凹凸形
状は球状、円錐状、角錐状等であって、中心線平均粗さ
(Ra)は10μm以下、好ましくは5μm以下、かつ
その最大高さ(R,、、)は0.5μm以下、好ましく
は0.3μm以下とする。
In addition, the reflection of light on the surface of the reflective conductive layer 202 is diffused, which increases the optical path length of long-wavelength light in the photoelectric conversion layer, and as a result improves the conversion efficiency of large V:J batteries. It is also possible to provide an uneven structure on the surface in order to make the surface smoother. As will become clear in the experimental examples below, in general, the more conspicuous the uneven structure, the better the utilization of light, but on the other hand, short circuits in the photoelectric conversion layer are more likely to occur, and as a result, the yield of solar cells is reduced. There was a situation that caused it to decline. However, in the case of the solar cell of the present invention, light can be used effectively even if the uneven structure does not cause short circuit of the large VijMi pond. In this case, the uneven shape of the surface of the reflective conductive layer 202 is spherical, conical, pyramidal, etc., and the center line average roughness (Ra) is 10 μm or less, preferably 5 μm or less, and the maximum height ( ) is 0.5 μm or less, preferably 0.3 μm or less.

また、該反射性導電層202の表面の凹凸形状は、該反
射性導電層202、あるいは前記緩衝層203を形成す
る際の基板温度等の条件を変えることにより制御が可能
である。なお、一般に前記凹凸構造形成時の基板温度が
高ければ高いほど該凹凸構造を構成する金属の粒界が粗
くなるという事実が知られている。
Further, the uneven shape of the surface of the reflective conductive layer 202 can be controlled by changing conditions such as the substrate temperature when forming the reflective conductive layer 202 or the buffer layer 203. It is generally known that the higher the substrate temperature during formation of the uneven structure, the coarser the grain boundaries of the metal forming the uneven structure.

緩衝層203には順次p型(n型)半導体層204 (
206)、n型半導体層205、n型(p型)半導体層
206 (204)が積層され、これらにより、後述す
る第1図に示す、光電変換層102が形成される。
A p-type (n-type) semiconductor layer 204 (
206), an n-type semiconductor layer 205, and an n-type (p-type) semiconductor layer 206 (204), which form a photoelectric conversion layer 102 shown in FIG. 1, which will be described later.

太陽電池において好適に用いられるn型半導体層205
を構成する半導体材料としては、a −Si :H,a
−Si :F、 a−5i :H:Fa−3iC:l(
、a−SiC:F、a:sic:H:F、a−5iGe
:H,a−5iGe:F。
N-type semiconductor layer 205 suitably used in solar cells
The semiconductor material constituting is a-Si:H,a
-Si:F, a-5i:H:Fa-3iC:l(
, a-SiC:F, a:sic:H:F, a-5iGe
:H, a-5iGe:F.

a−3iGe:H:F、多結晶1(Si:H1多結晶質
Si:F、多結晶質Si :H:F等いわゆる■族及び
■族合金系半導体材料のほか、It−Vl族及びm−v
族のいわゆる化合物半導体材料等が挙げられる。
a-3iGe:H:F, polycrystalline 1 (Si:H1), polycrystalline Si:F, polycrystalline Si:H:F, etc., so-called group II and group II alloy semiconductor materials, as well as It-Vl group and m -v
Examples include so-called compound semiconductor materials of the group.

P型半導体層(204又は206)及びn型半導体層(
206又は204)を構成する半導体材料としては、前
述したn型半導体層を構成する半導体材料に価電子側m
剤をドーピングすることによって得られる。
P-type semiconductor layer (204 or 206) and n-type semiconductor layer (
206 or 204), the semiconductor material constituting the n-type semiconductor layer described above has a valence electron side m
obtained by doping with an agent.

前記光電変換層すなわち機能性堆積膜の形成手段として
、マイクロ波プラズマCVD法、RFプラズマCVD法
、スパッタリング法及び反応性スパッタリング法、イオ
ンブレーティング法、光CVD法、熱CVD法、MOC
VD法、MBE法モしてHR−CVD法等、いわゆる機
能性堆81I膜形成用に用いられる方法を実現するため
の手段を挙げることができ、所望の太陽電池作製のため
適宜手段が選択される。
As a means for forming the photoelectric conversion layer, that is, a functional deposited film, microwave plasma CVD method, RF plasma CVD method, sputtering method, reactive sputtering method, ion blasting method, photo CVD method, thermal CVD method, MOC
Means for realizing a method used for forming a so-called functional deposit 81I film, such as a VD method, an MBE method, and an HR-CVD method, can be mentioned, and an appropriate method can be selected to produce a desired solar cell. Ru.

太陽電池においては、前記p型、i型、n型半導体層よ
りなる光電変換層102の上に透明電極207を形成す
るもので、透明電極207としては、太陽や白色蛍光灯
等からの光を半導体層内に効率よ(吸収させるために光
の透過率が大きいことが望ましく、更に、電気的には太
陽電池の出力に対して抵抗成分とならぬようにシート抵
抗値は100Ω以下であることが望ましい。このような
特性を備えた材料としてSnO2,Ins On 。
In a solar cell, a transparent electrode 207 is formed on the photoelectric conversion layer 102 made of the p-type, i-type, and n-type semiconductor layers. It is desirable that the light transmittance be high in order to efficiently absorb light within the semiconductor layer, and furthermore, the sheet resistance value should be 100Ω or less so that it does not become a resistance component to the output of the solar cell electrically. Materials with such characteristics include SnO2 and Ins On.

ZnO,CdO,Cds  S n O4,I T。ZnO, CdO, Cds S n O4, IT.

(I ni Os +Snow )等の金属酸化物や、
Au、Al、Cu等の金属を極めて薄く半透明状に成膜
した金属薄膜等が挙げられる。これらの作製方法として
は、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタ
リング法、スプレー法等を用いることができ所望に応じ
て適宜選択される。
Metal oxides such as (I ni Os +Snow),
Examples include metal thin films made of extremely thin, translucent metals such as Au, Al, and Cu. As a method for producing these, a resistance heating evaporation method, an electron beam heating evaporation method, a sputtering method, a spray method, etc. can be used, and the method is appropriately selected depending on the need.

集電電極208は、透明電極207の表面抵抗値を低減
させる目的で透明電極207上に設けられる。電極材料
としてはAg + Cr + N 1 。
The current collecting electrode 208 is provided on the transparent electrode 207 for the purpose of reducing the surface resistance value of the transparent electrode 207. The electrode material is Ag + Cr + N 1 .

AI、Ag、Au、Ti、Pt、Cu、Mo、W等の金
属又はこれらの合金の薄膜が挙げられる。
Examples include thin films of metals such as AI, Ag, Au, Ti, Pt, Cu, Mo, and W, or alloys thereof.

これらの薄膜は積層させて用いることができる。These thin films can be used in a stacked manner.

また、半導体層への光入射光量が十分に確保されるよう
、その形状及び面積が適宜設計される。例えば、その形
状は太陽電池の受光面に対して一様に広がり、かつ受光
面積に対してその面積は好ましくは15%以下、より好
ましくは10%以下であることが望ましい。
Further, the shape and area of the semiconductor layer are appropriately designed so that a sufficient amount of light incident on the semiconductor layer is ensured. For example, it is desirable that the shape spreads uniformly over the light-receiving surface of the solar cell, and that its area is preferably 15% or less, more preferably 10% or less of the light-receiving area.

前記基体201、反射性導電層202、緩衝層20$を
まとめて第1図に示すように基板101と呼ぶものとす
る。
The base body 201, the reflective conductive layer 202, and the buffer layer 20 are collectively referred to as a substrate 101 as shown in FIG.

本発明において前記基板101上に形成される光電変換
層102を構成するp型、i型、n型半導体層等の機能
性堆積膜としては非晶質、結晶質を問わず、Si、Ge
、C等いわゆる■族半導体薄膜、5iGe、SiC,5
iSn等いわゆる■族合金半導体薄膜、GaAs、Ga
P。
In the present invention, functional deposited films such as p-type, i-type, and n-type semiconductor layers constituting the photoelectric conversion layer 102 formed on the substrate 101 may be Si, Ge, etc., regardless of whether they are amorphous or crystalline.
, C, etc., so-called group III semiconductor thin films, 5iGe, SiC, 5
So-called group II alloy semiconductor thin films such as iSn, GaAs, Ga
P.

GaSb、InP、InAs等いわゆるm−v族化合物
半導体薄膜、及びZn5e、ZnS。
So-called m-v group compound semiconductor thin films such as GaSb, InP, and InAs, and Zn5e and ZnS.

ZnTe、CdS、CdSe、CdTe等いわゆるII
−Vl族化合物半導体薄膜等が挙げられる。
So-called II such as ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, etc.
-Vl group compound semiconductor thin films and the like.

また、前記機能性堆積膜は価電子制御及び禁制帯幅制御
を行うことができる。具体的には前記機能性堆積膜を成
膜する際に価電子制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素
を含む原料化合物を単独で、又は前記堆積膜形成用原料
ガス又は前記希釈ガスに混合して成膜空間内に導入する
ことにより、制御を行うことができる。
Furthermore, the functional deposited film can control valence electrons and forbidden band width. Specifically, when forming the functional deposited film, a raw material compound containing an element that becomes a valence electron control agent or a forbidden band width control agent is used alone or mixed with the raw material gas for forming the deposited film or the diluent gas. Control can be achieved by introducing the film into the film forming space.

本発明においては、上述した第2図に示す従来の太陽電
池の構成例と同様の構成、すなわち第1図に示すように
基板101上に順次光電変換層102、透明電極103
、及び集電電極104を積層し、更にその上に保護フィ
ルム106を積層すると共に、前記透明電極103又は
集電電極104と保護フィルム106との間に小塊10
5を挟持させて、太陽電池を構成するものである。
In the present invention, the structure is similar to the structure of the conventional solar cell shown in FIG. 2 described above, that is, as shown in FIG.
, and a current collecting electrode 104 are laminated, and a protective film 106 is further laminated thereon, and a small lump 10 is formed between the transparent electrode 103 or the current collecting electrode 104 and the protective film 106.
5 are sandwiched together to form a solar cell.

本発明の太陽電池において好適に用いられる保護フィル
ム106の性質として、少なくとも透光性、及び好まし
くは可撓性が求、ぬられる、もちろん保護フィルムとし
て用いられるためには光及び機械的、化学的ストレスに
対する高い耐久性を有するものでなければならない。こ
のような性質を有する保護フィルムの材質として、ポリ
フッ化ビニリデン(VDF) 、4フツ化エチレン共重
合体(ETFE) 、4フッ化エチレン−6−フッ化プ
ロピレン共重合体(FEP)、4フッ化エチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、
ポリクロロトリフルオロエチレン(CTFE)等が挙げ
られる。これらの保護フィルムの材質の中から所望の太
陽電池の使用法、及び構造を勘案して適宜選択する。一
般に、上記保護フィルム106の屈折率が大きい方が光
を有効に散乱させるために望ましい、しかし後述のよう
に保護フィルムの貼り合わせ面に接着剤を充填する場合
には、上記接着剤の硬化後に屈折率とできるだけ異なる
屈折率を有する材質であることが光を有効に散乱させる
ために望ましい。したがって、そのような場合にはてき
るだけ小さな屈折率を有する材質が選ばれることもある
The properties of the protective film 106 suitably used in the solar cell of the present invention are at least translucency and preferably flexibility. It must have high durability against stress. Materials for protective films with such properties include polyvinylidene fluoride (VDF), tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-6-fluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene copolymer (FEP). ethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA),
Examples include polychlorotrifluoroethylene (CTFE). The material for the protective film is appropriately selected from among these materials in consideration of the desired usage and structure of the solar cell. Generally, it is desirable for the protective film 106 to have a large refractive index in order to effectively scatter light. However, when filling the bonding surface of the protective film with an adhesive as described later, after the adhesive has hardened, In order to effectively scatter light, it is desirable that the material has a refractive index as different as possible from the refractive index. Therefore, in such cases, a material having the lowest possible refractive index may be selected.

本発明の太陽電池において好適に用いられる前記小塊1
05の材質としては、適度な硬度を有し、かつ前記透明
導電層103や集電電極104を傷つけるおそれが無い
ものであり、透光性であることが望ましい。このような
材質としては、石英ガラス、ソーダガラス等のガラス材
料、シリコン樹脂、前記のフッ素樹脂等のプラスチック
材料等が挙げられる。前記の保護フィルム106の材質
と同様に、貼り合わせ面に接着剤を充填する場合には接
着剤の屈折率とできるだけ異なる屈折甲を有する材質で
あることが望ましい。
The small lump 1 preferably used in the solar cell of the present invention
The material of 05 is desirably one that has appropriate hardness, has no risk of damaging the transparent conductive layer 103 or current collecting electrode 104, and is transparent. Examples of such materials include glass materials such as quartz glass and soda glass, silicone resins, and plastic materials such as the above-mentioned fluororesin. Similar to the material of the protective film 106 described above, when the bonding surface is filled with adhesive, it is desirable that the material has a refractive index as different as possible from the refractive index of the adhesive.

また、上記小塊105は2種類以上の材質のものを混合
して用いてもよい。
Further, the small lump 105 may be made of a mixture of two or more types of materials.

上記小塊105の形状としては球状であることが取扱の
容易さ及び均一性の保持の点で望ましいしが、これらの
用件が満だされる範囲ならば他の形状であってもよい6 また、前記小塊105の平均粒径は、使用される保護フ
ィルムの材質等によって適宜決定されるが、入射した光
を有効に利用するという点で平均粒径が0.2μmから
3μmの間にあることが望ましい。
It is desirable that the shape of the small lump 105 is spherical in terms of ease of handling and maintenance of uniformity, but other shapes may be used as long as these requirements are met6. The average particle size of the small lumps 105 is appropriately determined depending on the material of the protective film used, etc., but in order to effectively utilize the incident light, the average particle size is between 0.2 μm and 3 μm. It is desirable that there be.

前記小塊105を散布する方法としては、ノズル等を用
いてガスと共に吹き付ける方法や、アルコール、アセト
ン等の有機溶剤と共にスプレーした後で乾燥させる方法
、等が挙げられる。
Examples of methods for dispersing the small lumps 105 include a method of spraying together with gas using a nozzle or the like, a method of spraying together with an organic solvent such as alcohol or acetone, and then drying.

また、小塊105の分布は一様であることが太陽電池特
性のばらつきを小さくするために望ましく、その密度は
、ある小塊に対して最も接近した他の小塊の距離の平均
値を上記小塊の平均的な大きさにで割った値が1から1
0であることが好ましく、更に好ましくは1から7であ
る。
In addition, it is desirable that the distribution of the nodules 105 be uniform in order to reduce variations in the solar cell characteristics, and the density is determined by the average distance of the other nodules that are closest to a given nozzle. The average size of the nodules divided by 1 to 1
It is preferably 0, more preferably 1 to 7.

前記保護フィルム106を貼り付ける方法としては、ま
ず前記小塊105を前述の方法で貼り合わせ面に散布し
た後、フィルムを載せ、ローラー等で押し付けながら貼
り合わせ面の周縁部を例えば熱融着すればよい。好まし
くは、接着面の空気をより完全に抜くために真空装置中
で前記小塊を接着面に散布した後、これらのフィルムを
載せ、周縁部を接着密封する。
The method of pasting the protective film 106 is as follows: First, the small lumps 105 are spread on the bonding surface using the method described above, and then the film is placed on the bonding surface, and while being pressed with a roller or the like, the periphery of the bonding surface is, for example, heat-sealed. Bye. Preferably, these films are applied and the periphery is adhesively sealed after the blobs have been sprinkled onto the adhesive surface in a vacuum apparatus in order to more completely evacuate the adhesive surface.

また、これらのフィルムの貼り合わせ面に接着剤を充填
する場合には、上記接着剤に予め前記小塊を混合してお
けばよい。この場合に好適に用いられる接着剤として、
エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、シリコン樹
脂等が挙げられるが、前記保護フィルム106や前記樹
脂又はガラス製の小塊105に対して屈折率の異なるも
のが適宜選択され用いられる。
Furthermore, when filling the bonding surfaces of these films with an adhesive, the small lumps may be mixed in the adhesive in advance. Adhesives suitable for use in this case include:
Examples include ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), silicone resin, etc., and those having a different refractive index with respect to the protective film 106 and the resin or glass lumps 105 are appropriately selected and used.

以下、木発明者らか本発明を完成させるにあたり行った
実験例を用いて本発明を更に説明する。
The present invention will be further explained below using experimental examples conducted by the inventors in completing the present invention.

(実験例1) 本実験においては、太陽電池の構成は第1図及び第2図
とほぼ同様に構成しているので、同図の参照番号を引用
して説明するが、予め研磨を施したスデンレス鋼製の基
体201上にAgからなる反射性導電層202をスパッ
タ法により形成し、そのFに緩衝層203としてZnO
層をスパッタ法にて基板101表面が平滑になる条件で
形成した。このようにして得られた基板101上に通常
のRFCVD法によりPIN型アモルファスシリコン太
陽電池光電変換層102を形成し、その上に前記透明電
極103及び集電電極104をそれぞれ加熱蓋1法にて
形成した。該透明電tLi103の材質としてITOを
、該集電電極105の材質としてAgを用いた。
(Experiment Example 1) In this experiment, the configuration of the solar cell is almost the same as that shown in Figures 1 and 2, so the reference numbers in the same figure will be cited for explanation. A reflective conductive layer 202 made of Ag is formed on a substrate 201 made of stainless steel by sputtering, and a buffer layer 203 of ZnO is formed on the F layer.
The layer was formed by sputtering under conditions such that the surface of the substrate 101 was smooth. A PIN type amorphous silicon solar cell photoelectric conversion layer 102 is formed on the substrate 101 obtained in this manner by the usual RFCVD method, and the transparent electrode 103 and the current collecting electrode 104 are respectively formed thereon by the heating lid 1 method. Formed. ITO was used as the material for the transparent electrode tLi 103, and Ag was used as the material for the current collecting electrode 105.

このようにして作製した太陽電池を用いて、次のような
実験を行った。
The following experiment was conducted using the solar cell produced in this way.

上記の太陽電池上に4フツ化エチレン共重合体のフィル
ムを貼り付ける際に貼り合わせ面に何も挟まない太陽電
池(A)(比較界)と、直径0.1μm乃至10μmの
ガラス球を挟み込んだ太陽電池(Bl〜B15)(本発
明品)を作製し、それらの出力特性を測定した。太陽電
池(Bl〜B15)の短絡電流と変換効率の測定結果を
太陽電池(A)の値を1として第6図に示す。なお測定
はソーラーシミュレータ(Y S S −150山王電
装製、AMl、5,100mW/cm”)を用いて行っ
た。
When attaching a film of tetrafluoroethylene copolymer to the above solar cell, a solar cell (A) (comparative field) in which nothing is sandwiched between the bonding surfaces and a glass bulb with a diameter of 0.1 μm to 10 μm is sandwiched. Solar cells (B1 to B15) (products of the present invention) were produced and their output characteristics were measured. The measurement results of the short-circuit current and conversion efficiency of the solar cells (B1 to B15) are shown in FIG. 6, with the value of the solar cell (A) set to 1. Note that the measurement was performed using a solar simulator (YSS-150 manufactured by Sanno Denso, AMl, 5,100 mW/cm'').

これらの測定結果からも明らがなように、本発明の太陽
電池は、特にガラス球の平均粒径が0.2〜3μmの範
囲てその短終電流において優れており、その結果として
変換効率が大きく向上していることかわかる。
As is clear from these measurement results, the solar cell of the present invention is particularly excellent in short final current when the average particle size of the glass spheres is in the range of 0.2 to 3 μm, and as a result, the conversion efficiency is high. It can be seen that there has been a significant improvement.

(実験例2) 実験例1て使用した基板の反射性導電層202形成時の
基体温度を調節することにより表面に様々な程度の凹凸
構造を形成した基板を用いて太陽電池(Al〜A8)を
作製し、その特性と歩留まり率を調べた結果を第7図に
示す。この図から明らかなように、基板表面に凹凸構造
を形成することにより入射した光を散乱させるという従
来技術を用いた方法では、基板表面の凹凸構造の程度を
強くすれば変換効率を向上させることができるが、同時
に凹凸構造による短絡の増加が起こり、このことが歩留
まりの低下、ひいては太陽電池製造コストの上昇につな
がっている。
(Experimental Example 2) Solar cells (Al to A8) were prepared using the substrates used in Experimental Example 1, on which uneven structures of various degrees were formed on the surface by adjusting the substrate temperature at the time of forming the reflective conductive layer 202. FIG. 7 shows the results of fabricating the device and examining its characteristics and yield rate. As is clear from this figure, in the conventional method of scattering incident light by forming an uneven structure on the substrate surface, the conversion efficiency can be improved by increasing the degree of the uneven structure on the substrate surface. However, at the same time, the uneven structure causes an increase in short circuits, which leads to a decrease in yield and an increase in the manufacturing cost of solar cells.

(実 施 例) 以下、本発明の太陽電池の具体的実施例を示すが、本発
明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではな
い。
(Examples) Specific examples of the solar cell of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples in any way.

(実施例1) 第3図は本実施例の太陽電池の断面の構造を概念的に示
した模式図である。本実施例では、反射性の平滑表面を
有する基板301上にPIN型アモルファスシリコン太
陽電池光電変換層302を形成し、その上に透明電極3
03、集電電極304を順次形成したものを用い、この
上に直径0.6μm(7)シリコン樹脂球305を介在
させポリクロロトリフルオロエチレンのフィルム30.
6を熱融着法により貼り付けた。
(Example 1) FIG. 3 is a schematic diagram conceptually showing the cross-sectional structure of the solar cell of this example. In this example, a PIN type amorphous silicon solar cell photoelectric conversion layer 302 is formed on a substrate 301 having a reflective smooth surface, and a transparent electrode 3
03. Using a current collecting electrode 304 formed one after another, a polychlorotrifluoroethylene film 30. with a silicone resin sphere 305 of 0.6 μm in diameter (7) interposed thereon.
6 was attached by a heat fusion method.

このようにして作製した太陽電池にAMl、5,100
mW/cm”の光を図中矢印Aの方向から照射して測定
した短絡電流、変換効率及び歩留まり率は前記シリコン
樹脂球305を介在させないで作製した太陽電池の値を
1とすると、それぞれ1.20,1.18及び1.0で
t)った。
AML of 5,100% was added to the solar cell thus prepared.
The short-circuit current, conversion efficiency, and yield rate measured by irradiating light of "mW/cm" from the direction of arrow A in the figure are each 1, assuming that the value of the solar cell manufactured without the silicone resin sphere 305 is 1. t) at .20, 1.18 and 1.0.

(実施例2) 第4図は本実施例の太陽電池の断面の構造を概念的に示
した模式図である。本実施例では、反射性の平滑表面を
有する基板401上にPIN型アモルファスシリコン太
陽電池光電変換層402を形成し、その上に透明電極4
03、集電電極404を順次形成したものを用い、この
上に直径2.2μmのガラス球405を介在させてポリ
フッ化ビニリデンのフィルムを真空装置中に真空に引き
なから熱融着法により貼り付けた。
(Example 2) FIG. 4 is a schematic diagram conceptually showing the cross-sectional structure of the solar cell of this example. In this example, a PIN-type amorphous silicon solar cell photoelectric conversion layer 402 is formed on a substrate 401 having a reflective smooth surface, and a transparent electrode 4 is formed on it.
03. Using a current collector electrode 404 formed in sequence, a glass bulb 405 with a diameter of 2.2 μm is interposed thereon, and a polyvinylidene fluoride film is pasted in a vacuum apparatus by heat fusion method without drawing a vacuum. I attached it.

このようにして作製した太陽電池にAMl、5.100
mW/cm”の光を図中矢印Aの方向から照射して測定
した短絡電流、変換効率及び歩留まり率は、前記ガラス
球405を介在させないで作製した太陽電池の値を1と
すると、それぞれ1.22,1.21及び1.0であっ
た。
AML of 5.100 was applied to the solar cell thus prepared.
The short-circuit current, conversion efficiency, and yield rate measured by irradiating light of "mW/cm" from the direction of arrow A in the figure are each 1, assuming that the value of the solar cell manufactured without the glass bulb 405 is 1. .22, 1.21 and 1.0.

(実施例3) 第5図は本実施例の太陽電池の断面の構造を概念的にに
示した模式図である。本実施例では、表面に凹凸構造を
有する基板501上にPIN型アモルファスシリコン太
陽電池光電変換層502を形成し、その上に透明電極5
03、集電電極504を順次形成したものを用い、この
上に直径1.2μmのガラス球505及び接着剤として
エチレン−酢酸ビニル共重合体508を介在させて4フ
ッ化エチレン−6フツ化プロピレン共重合体のフィルム
506を接着した。
(Example 3) FIG. 5 is a schematic diagram conceptually showing the cross-sectional structure of the solar cell of this example. In this example, a PIN type amorphous silicon solar cell photoelectric conversion layer 502 is formed on a substrate 501 having an uneven structure on the surface, and a transparent electrode 502 is formed on the PIN type amorphous silicon solar cell photoelectric conversion layer 502.
03. Using a current collector electrode 504 formed in sequence, a glass bulb 505 with a diameter of 1.2 μm and an ethylene-vinyl acetate copolymer 508 as an adhesive are interposed thereon to form a mixture of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. A copolymer film 506 was adhered.

このようにして作製した太陽電池にAMl、5,100
mW/cm’の光を図中矢印Aの方向から照射して測定
した短絡電流、変換効率及び歩留まり率は前記ガラス球
505を介在させないで作製した太陽電池の値を1とす
ると、それぞれ1.15,1.16及び1.0であった
AML of 5,100% was added to the solar cell thus prepared.
The short circuit current, conversion efficiency, and yield rate measured by irradiating light of mW/cm' from the direction of arrow A in the figure are 1.1, respectively, assuming that the value of the solar cell manufactured without the glass bulb 505 is 1. 15, 1.16 and 1.0.

[発明の効果] 本発明は、基板上に光電変換層と、透明電極と、必要に
より集電電極と、及び透光性保護フィルムをこの順序で
設けてなる太陽電池において、前記保護フィルムと前記
透明電極又は集電電極との境界に小塊を挟持することに
よって、入射した光を散乱し、より有効に利用すること
が可能となった。その結果として、特に長波長側の光線
の領域においても出力特性が太き(改善された太陽電池
を、前記従来技術において存在した欠点である短絡等に
よる歩留まりの低下、ひいてはコストアップを招くこと
な(提供することが可能となった。
[Effects of the Invention] The present invention provides a solar cell in which a photoelectric conversion layer, a transparent electrode, if necessary a current collecting electrode, and a transparent protective film are provided on a substrate in this order. By sandwiching the small lump at the boundary with the transparent electrode or the current collecting electrode, it has become possible to scatter the incident light and use it more effectively. As a result, the output characteristics are thicker, especially in the region of light rays on the long wavelength side. (Now available.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の太陽電池の構造を示した模式図、第
2図は、本発明の太陽電池に応用可能なPIN型アモル
ファスシリコン太陽電池の一般的構造を示した模式図、
第3図は、実施例1の太陽電池の断面構造を示した模式
図、第4図は、実施例2の太陽電池の断面構造を示した
模式図、第5図は、実施例3の太陽電池の断面構造を示
した模式図、第6図は、保護フィルムの貼り合わせ面に
、直径0.1μm乃至10μmのガラス球を挟んだ太陽
電池(Bl〜B15)の出力特性を、ガラス球を挟まな
い太陽電池(A)の値を1として示したグラフ、第7図
は、基板表面に凹凸構造を形成した太陽電池(Al〜A
8)の凹凸の程度と変換効率、歩留まりの関係を示した
グラフである。 101.301,401,501−・・基板、102.
302,402,502・・・光電変換層105.30
5,405.505・・・小塊、106.306.40
6,506−・・保護フィルム201−・・基体、  
   202・・・反射性導電層、203−・・緩衝層
、 204.206・・・p型半導体層又はn型半導体層2
05−・・i型半導体層、A−光の照射方向。 特許出願人  キャノン株式会社 代 理 人  弁理士 若株 忠
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the solar cell of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the general structure of a PIN type amorphous silicon solar cell applicable to the solar cell of the present invention,
3 is a schematic diagram showing the cross-sectional structure of the solar cell of Example 1, FIG. 4 is a schematic diagram showing the cross-sectional structure of the solar cell of Example 2, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the cross-sectional structure of the solar cell of Example 3. Figure 6, which is a schematic diagram showing the cross-sectional structure of a battery, shows the output characteristics of solar cells (B1 to B15) in which glass bulbs with a diameter of 0.1 μm to 10 μm are sandwiched between the bonded surface of a protective film. The graph shown in FIG. 7 shows the value of the solar cell (A) without sandwiching as 1. The graph shown in FIG.
8) is a graph showing the relationship between the degree of unevenness, conversion efficiency, and yield. 101.301, 401, 501--Substrate, 102.
302,402,502...Photoelectric conversion layer 105.30
5,405.505...small lump, 106.306.40
6,506--Protective film 201--Substrate,
202...Reflective conductive layer, 203-...Buffer layer, 204.206...P-type semiconductor layer or n-type semiconductor layer 2
05--i-type semiconductor layer, A-light irradiation direction. Patent applicant Canon Co., Ltd. Representative Patent attorney Tadashi Wakabu

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光反射性基板上に光電変換層と、透明電極と、必要
により集電電極と、及び透光性保護フィルムとを上記順
序で設けてなる太陽電池において、前記透光性保護フィ
ルムと前記透明電極又は集電電極との境界に小塊を挟持
することを特徴とする太陽電池。 2、小塊が樹脂又はガラス製で、その平均粒径が0.2
〜3μmである請求項1記載の太陽電池。
[Scope of Claims] 1. A solar cell in which a photoelectric conversion layer, a transparent electrode, if necessary a current collecting electrode, and a transparent protective film are provided in the above order on a light reflective substrate, wherein the transparent A solar cell characterized in that a small lump is sandwiched between a photoprotective film and the transparent electrode or current collecting electrode. 2. The small lumps are made of resin or glass, and the average particle size is 0.2.
2. The solar cell according to claim 1, which has a thickness of 3 μm.
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