JPH05343715A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
- Publication number
- JPH05343715A JPH05343715A JP4145521A JP14552192A JPH05343715A JP H05343715 A JPH05343715 A JP H05343715A JP 4145521 A JP4145521 A JP 4145521A JP 14552192 A JP14552192 A JP 14552192A JP H05343715 A JPH05343715 A JP H05343715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- uneven layer
- thin film
- uneven
- photoelectric conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電変換層の裏面の反射層の凹凸を大きく
し、光を散乱させ薄膜太陽電池の光電変換効率を改善す
る。 【構成】 基板１の表面に第１の凹凸層２と第２の凹凸
層３を形成する。第２の凹凸層のＲａは第１の凹凸層の
Ｒａよりも大きい。第２の凹凸層３を形成するとき蒸着
速度をたとえば５０Å／秒以上とする。
し、光を散乱させ薄膜太陽電池の光電変換効率を改善す
る。 【構成】 基板１の表面に第１の凹凸層２と第２の凹凸
層３を形成する。第２の凹凸層のＲａは第１の凹凸層の
Ｒａよりも大きい。第２の凹凸層３を形成するとき蒸着
速度をたとえば５０Å／秒以上とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜太陽電池に関し、
特にその反射層の改良により光電変換効率の改善を図る
ものである。
特にその反射層の改良により光電変換効率の改善を図る
ものである。
【０００２】
【従来の技術】薄膜太陽電池では、入射した光が完全に
は半導体層に吸収されないから、高反射率をもつ金属層
を設け、透過した光を反射させ、光の有効利用を図って
いる。
は半導体層に吸収されないから、高反射率をもつ金属層
を設け、透過した光を反射させ、光の有効利用を図って
いる。
【０００３】近年、この金属層に凹凸をつけることによ
り光を散乱させ、半導体層内での吸収量を増加させるよ
うにされている。この凹凸は、平滑なガラス，ステンレ
ス等の基板上に、たとえば電子線加熱による真空蒸着に
より作製される。この場合、凹凸の程度は基板温度，蒸
着速度等のパラメータを調節することにより行なわれ
る。真空蒸着以外に、スパッタリング，熱ＣＶＤ法など
により作製することもでき、また、研摩，エッチングな
どによって基板そのものに凹凸をつけることもできる。
り光を散乱させ、半導体層内での吸収量を増加させるよ
うにされている。この凹凸は、平滑なガラス，ステンレ
ス等の基板上に、たとえば電子線加熱による真空蒸着に
より作製される。この場合、凹凸の程度は基板温度，蒸
着速度等のパラメータを調節することにより行なわれ
る。真空蒸着以外に、スパッタリング，熱ＣＶＤ法など
により作製することもでき、また、研摩，エッチングな
どによって基板そのものに凹凸をつけることもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】基板表面の凹凸は、前
記のような方法で形成することが可能であるが、その凹
凸は、スパッタリング法などの場合、その中心線平均粗
さ（Ｒａ：ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２参照）が４０
ｎｍ以下であり、研摩等による方法では、中心線平均粗
さは最低でも１μｍ程度と大きくなり過ぎてしまう。
記のような方法で形成することが可能であるが、その凹
凸は、スパッタリング法などの場合、その中心線平均粗
さ（Ｒａ：ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２参照）が４０
ｎｍ以下であり、研摩等による方法では、中心線平均粗
さは最低でも１μｍ程度と大きくなり過ぎてしまう。
【０００５】薄膜太陽電池の裏面反射層として考える場
合、凹凸のＲａが４０ｎｍ以下のときは、光の散乱が不
十分であり、Ｒａを４０ｎｍ以上とすることによって光
をより多く散乱させることが必要である。しかし、前述
の基板温度，蒸着速度等のパラメータの調節では、Ｒａ
が４０ｎｍ以上の凹凸を持ち、かつ、薄膜太陽電池の裏
面反射層として適するような凹凸層を得ることは困難で
ある。また、Ｒａが１μｍ程度になると、半導体層の膜
厚分布が大きくなったり、短絡したりして逆に特性が低
下してしまう。したがって、１μｍ以下にする必要があ
る。
合、凹凸のＲａが４０ｎｍ以下のときは、光の散乱が不
十分であり、Ｒａを４０ｎｍ以上とすることによって光
をより多く散乱させることが必要である。しかし、前述
の基板温度，蒸着速度等のパラメータの調節では、Ｒａ
が４０ｎｍ以上の凹凸を持ち、かつ、薄膜太陽電池の裏
面反射層として適するような凹凸層を得ることは困難で
ある。また、Ｒａが１μｍ程度になると、半導体層の膜
厚分布が大きくなったり、短絡したりして逆に特性が低
下してしまう。したがって、１μｍ以下にする必要があ
る。
【０００６】本発明の目的は、反射層のＲａを４０ｎｍ
以上とし、光をより多く散乱させ、半導体薄膜中の光の
光路長を大きくし、光電変換効率が改善された薄膜太陽
電池を歩留まりよく提供することにある。
以上とし、光をより多く散乱させ、半導体薄膜中の光の
光路長を大きくし、光電変換効率が改善された薄膜太陽
電池を歩留まりよく提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜太陽電池
は、基板の表面に形成された第１の凹凸層と、反射層と
なる第２の凹凸層と、第２の凹凸層の表面に形成された
光電変換層とよりなり、第２の凹凸層の中心線平均粗さ
（Ｒａ）は４０ｎｍ以上１μｍ以下であり、第１の凹凸
層のＲａは第２の凹凸層のＲａより小さくした。
は、基板の表面に形成された第１の凹凸層と、反射層と
なる第２の凹凸層と、第２の凹凸層の表面に形成された
光電変換層とよりなり、第２の凹凸層の中心線平均粗さ
（Ｒａ）は４０ｎｍ以上１μｍ以下であり、第１の凹凸
層のＲａは第２の凹凸層のＲａより小さくした。
【０００８】なお、反射層となる第２の凹凸層は、蒸着
速度５０Å／秒以上の真空蒸着法により第１の凹凸層の
表面に形成する。
速度５０Å／秒以上の真空蒸着法により第１の凹凸層の
表面に形成する。
【０００９】
【作用】本発明によれば、基板の表面に予め凹凸層を設
け、さらにその上により大きな凹凸度を有する反射層と
設けることにより、反射層のＲａが４０ｎｍ以上たとえ
ば７０ｎｍの良質な高反射層を得ることができる。この
ようにして得られた基板は、光をより多く散乱させる能
力を持ち、光電変換層内の光路長が長くなるので、効率
よく薄膜半導体層内で吸収される。したがって光電変換
効率が改善される。
け、さらにその上により大きな凹凸度を有する反射層と
設けることにより、反射層のＲａが４０ｎｍ以上たとえ
ば７０ｎｍの良質な高反射層を得ることができる。この
ようにして得られた基板は、光をより多く散乱させる能
力を持ち、光電変換層内の光路長が長くなるので、効率
よく薄膜半導体層内で吸収される。したがって光電変換
効率が改善される。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例による薄膜太陽電
池の略断面図である。ガラス，ステンレス，セラミック
などの基板１上に、銀などの金属または酸化すず（Ｓｎ
Ｏ 2 ）などで形成した第１の凹凸層２が形成されてい
る。その上に形成される反射層となる第２の凹凸層３
は、第１の凹凸層２のＲａよりも大きなＲａをもつ。そ
の材料として銀のような高反射性金属が使用される。第
２の凹凸層３の表面には、光電変換層となるアモルファ
スシリコンなどの半導体薄膜４が形成されている。半導
体薄膜４の上には、透明導電膜５，集電電極６が形成さ
れている。
池の略断面図である。ガラス，ステンレス，セラミック
などの基板１上に、銀などの金属または酸化すず（Ｓｎ
Ｏ 2 ）などで形成した第１の凹凸層２が形成されてい
る。その上に形成される反射層となる第２の凹凸層３
は、第１の凹凸層２のＲａよりも大きなＲａをもつ。そ
の材料として銀のような高反射性金属が使用される。第
２の凹凸層３の表面には、光電変換層となるアモルファ
スシリコンなどの半導体薄膜４が形成されている。半導
体薄膜４の上には、透明導電膜５，集電電極６が形成さ
れている。
【００１１】以下により具体的な例について説明する。
透明導電膜（ＳｎＯ2 ）を第１の凹凸層２とするガラス
基板が基板１として用いられた。この透明導電膜のＲａ
は、約２０ｎｍであった。反射層となる第２の凹凸層３
は、Ａｇの電子線加熱による真空蒸着によって形成され
た。半導体薄膜４として、アモルファスシリコンゲルマ
ニウム層（ｉ層の膜厚２５００Å）が用いられた。
透明導電膜（ＳｎＯ2 ）を第１の凹凸層２とするガラス
基板が基板１として用いられた。この透明導電膜のＲａ
は、約２０ｎｍであった。反射層となる第２の凹凸層３
は、Ａｇの電子線加熱による真空蒸着によって形成され
た。半導体薄膜４として、アモルファスシリコンゲルマ
ニウム層（ｉ層の膜厚２５００Å）が用いられた。
【００１２】第２の凹凸層３の作製条件例を下記の表１
に示す。
に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】アモルファスシリコンゲルゲルマニウム層
による半導体薄膜４の作製条件例を下記の表２に示す。
による半導体薄膜４の作製条件例を下記の表２に示す。
【００１５】
【表２】
【００１６】このように、ある程度（たとえばＲａが２
０ｎｍ程度）の凹凸度を有する表面に、蒸着速度５０Å
／秒以上の速度で、高反射性金属を蒸着することによ
り、第２の凹凸層３のＲａは７０ｎｍ以上となる。仮
に、蒸着速度１０Å／秒程度で蒸着すると、その表面の
凹凸度は、下にある層の凹凸度と大差はない。また、平
坦な表面を持つ基板に蒸着速度５０Å以上で蒸着し、膜
厚を変化させてもＲａが４０ｎｍ以下の基板しか得られ
ない。
０ｎｍ程度）の凹凸度を有する表面に、蒸着速度５０Å
／秒以上の速度で、高反射性金属を蒸着することによ
り、第２の凹凸層３のＲａは７０ｎｍ以上となる。仮
に、蒸着速度１０Å／秒程度で蒸着すると、その表面の
凹凸度は、下にある層の凹凸度と大差はない。また、平
坦な表面を持つ基板に蒸着速度５０Å以上で蒸着し、膜
厚を変化させてもＲａが４０ｎｍ以下の基板しか得られ
ない。
【００１７】以下の表３は、本発明により作製されたア
モルファス太陽電池（太陽電池Ａ）と、透明導電膜付き
ガラス基板上の厚さ約２５００Åの第２の凹凸層３を、
表４に示す遅い蒸着速度条件で作製したアモルファス太
陽電池（太陽電池Ｂ）の特性値の比較を示すものであ
る。
モルファス太陽電池（太陽電池Ａ）と、透明導電膜付き
ガラス基板上の厚さ約２５００Åの第２の凹凸層３を、
表４に示す遅い蒸着速度条件で作製したアモルファス太
陽電池（太陽電池Ｂ）の特性値の比較を示すものであ
る。
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】表３から明らかなように、本発明による太
陽電池Ａは、開放電圧を除く他のすべてのセル特性にお
いて、太陽電池Ｂより優れており、特に光電変換効率は
２１％も改善されていることが分かる。太陽電池Ｂは、
第２の凹凸層３の蒸着速度が１０Å／秒であるからその
表面の凹凸度はその下方の透明導電膜と大差なく、従来
技術によるセルの特性値と見なすことができる。
陽電池Ａは、開放電圧を除く他のすべてのセル特性にお
いて、太陽電池Ｂより優れており、特に光電変換効率は
２１％も改善されていることが分かる。太陽電池Ｂは、
第２の凹凸層３の蒸着速度が１０Å／秒であるからその
表面の凹凸度はその下方の透明導電膜と大差なく、従来
技術によるセルの特性値と見なすことができる。
【００２１】なお、上述の実施例では透明導電膜層であ
る第１の凹凸層２の上に直接銀による第２の凹凸層を積
層したが、その間の接着強度を上げるためにＴｉなどの
金属を挿入しても、本発明が有効であることはいうまで
もない。
る第１の凹凸層２の上に直接銀による第２の凹凸層を積
層したが、その間の接着強度を上げるためにＴｉなどの
金属を挿入しても、本発明が有効であることはいうまで
もない。
【００２２】また、本実施例ではアモルファス太陽電池
を取上げたが、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｕＩｎＳｅ2 等の
化合物を用いた薄膜太陽電池にも、もちろん適用可能で
ある。
を取上げたが、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｕＩｎＳｅ2 等の
化合物を用いた薄膜太陽電池にも、もちろん適用可能で
ある。
【００２３】さらに、本実施例では平坦な基板表面にＳ
ｎＯ2 膜を形成し、凹凸を有する第１の層としたが、基
板表面自体が同程度の凹凸を有していてもよい。
ｎＯ2 膜を形成し、凹凸を有する第１の層としたが、基
板表面自体が同程度の凹凸を有していてもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、基板上に形成された中
心線平均粗さが４０ｎｍ以上たとえば７０ｎｍの凹凸表
面を有する高反射性の金属層により、光が効果的に散乱
される。この散乱された光が薄膜半導体層内の光電変換
に寄与するので、光電変換効率の改善された薄膜太陽電
池を得ることができる。
心線平均粗さが４０ｎｍ以上たとえば７０ｎｍの凹凸表
面を有する高反射性の金属層により、光が効果的に散乱
される。この散乱された光が薄膜半導体層内の光電変換
に寄与するので、光電変換効率の改善された薄膜太陽電
池を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例の略断面図である。
１ 基板 ２ 第１の凹凸層 ３ 第２の凹凸層 ４ 半導体薄膜 ５ 透明導電膜 ６ 集電電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 行彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 基板の表面に形成された第１の凹凸層
と、反射層となる第２の凹凸層と、第２の凹凸層の表面
に形成された光電変換層とよりなり、第２の凹凸層の中
心線平均粗さ（Ｒａ）は４０ｎｍ以上１μｍ以下であ
り、第１の凹凸層のＲａは第２の凹凸層のＲａより小で
あることを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項２】 反射層となる第２の凹凸層は、蒸着速度
５０Å／秒以上の真空蒸着法により第１の凹凸層の表面
に形成されることを特徴とする請求項１記載の薄膜太陽
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4145521A JPH05343715A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4145521A JPH05343715A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343715A true JPH05343715A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15387152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4145521A Pending JPH05343715A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05343715A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5589403A (en) * | 1992-02-05 | 1996-12-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing photovoltaic device |
| JP2001189473A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子及びその製造方法 |
| US6930025B2 (en) | 2001-02-01 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Transparent conductive film formation process, photovoltaic device production process, transparent conductive film, and photovoltaic device |
| US7750423B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-07-06 | Fujifilm Corporation | Photoelectric conversion device, solid-state imaging device and manufacturing method of solid-state imaging device |
| WO2014089080A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Thinsilicon Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device having an undulating reflective surface of an electrode |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP4145521A patent/JPH05343715A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5589403A (en) * | 1992-02-05 | 1996-12-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing photovoltaic device |
| JP2001189473A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子及びその製造方法 |
| US6930025B2 (en) | 2001-02-01 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Transparent conductive film formation process, photovoltaic device production process, transparent conductive film, and photovoltaic device |
| US7750423B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-07-06 | Fujifilm Corporation | Photoelectric conversion device, solid-state imaging device and manufacturing method of solid-state imaging device |
| WO2014089080A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Thinsilicon Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device having an undulating reflective surface of an electrode |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000822 |