JPH0575156A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH0575156A JPH0575156A JP3263281A JP26328191A JPH0575156A JP H0575156 A JPH0575156 A JP H0575156A JP 3263281 A JP3263281 A JP 3263281A JP 26328191 A JP26328191 A JP 26328191A JP H0575156 A JPH0575156 A JP H0575156A
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- solar cell
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- 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
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩＴＯ膜を反射防止膜しとて用い太陽電池に
おいて、反射防止効果が増大し、外部に取り出される電
流値が増大した太陽電池を得る。 【構成】 Ｐ型微結晶シリコン層上に酸化ゲルマニウム
を含有して屈折率が２．２に高められたＩＴＯ膜を設
け、更に、その上層に屈折率が１．３８のＭｇＦ2 膜を
設ける。
おいて、反射防止効果が増大し、外部に取り出される電
流値が増大した太陽電池を得る。 【構成】 Ｐ型微結晶シリコン層上に酸化ゲルマニウム
を含有して屈折率が２．２に高められたＩＴＯ膜を設
け、更に、その上層に屈折率が１．３８のＭｇＦ2 膜を
設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、太陽電池に関し、特
に、酸化錫をドープした酸化インジウム膜（以下、ＩＴ
Ｏ膜と称す）を反射防止膜として設けた太陽電池の改良
に関するものである。
に、酸化錫をドープした酸化インジウム膜（以下、ＩＴ
Ｏ膜と称す）を反射防止膜として設けた太陽電池の改良
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、入射太陽光に対する反射防止
膜を受光面に設けた太陽電池が知られており、図５は、
Solar Cells,27(1989)p.307-p.320 に示された表面に３
種の反射防止膜がコーティングされたＩｎＰ太陽電池の
反射スペクトルを示している。図において、縦軸は反射
率、横軸は受光面への入射光の波長を示しており、図中
曲線１，２及び３はそれぞれＩＴＯ膜（膜厚６０ｎｍ）
単層を反射防止膜としたＩｎＰ太陽電池の反射スペクト
ル，ＭｇＦ2 （膜厚９９ｎｍ）／ＩＴＯ（６０ｎｍ）の
２層反射防止膜が施されたＩｎＰ太陽電池の反射スペク
トル，ＭｇＦ2 （膜厚１０３ｎｍ）／ＺｎＳ（膜厚５６
ｎｍ）の２層反射防止膜が施されたＩｎＰ太陽電池の反
射スペクトルを示している。
膜を受光面に設けた太陽電池が知られており、図５は、
Solar Cells,27(1989)p.307-p.320 に示された表面に３
種の反射防止膜がコーティングされたＩｎＰ太陽電池の
反射スペクトルを示している。図において、縦軸は反射
率、横軸は受光面への入射光の波長を示しており、図中
曲線１，２及び３はそれぞれＩＴＯ膜（膜厚６０ｎｍ）
単層を反射防止膜としたＩｎＰ太陽電池の反射スペクト
ル，ＭｇＦ2 （膜厚９９ｎｍ）／ＩＴＯ（６０ｎｍ）の
２層反射防止膜が施されたＩｎＰ太陽電池の反射スペク
トル，ＭｇＦ2 （膜厚１０３ｎｍ）／ＺｎＳ（膜厚５６
ｎｍ）の２層反射防止膜が施されたＩｎＰ太陽電池の反
射スペクトルを示している。
【０００３】次に、反射防止膜の働きを上記図５に示し
た太陽電池を用いて説明する。ＩｎＰ太陽電池の屈折率
は３．４で、太陽光が入射する大気の屈折率１．０に比
べ大きく、この屈折率差のために入射太陽光の多くは太
陽電池表面で反射されてしまう。そこで、この反射損を
減少させるために、一般に太陽電池表面に屈折率が１．
０〜３．４の間にある薄膜をコートして、太陽電池と大
気との屈折率差を減少させている。図中１で示したＩＴ
Ｏ膜を単層コートしたＩｎＰ太陽電池の場合は、ＩＴＯ
膜の屈折率が１．７５〜１．９のため、図に示すように
波長約６００ｎｍ付近で反射率が最小となる反射スペク
トルを得ることができ、また、図中２で示したＭｇＦ2
（膜厚９９ｎｍ）／ＩＴＯ（６０ｎｍ）の２層反射防止
膜を施したＩｎＰ太陽電池の場合は、反射防止効果を向
上させるために異なる反射率の薄膜、即ち、ＩＴＯ膜と
屈折率が１．３８のＭｇＦ2 膜を重ねて、大気とＩＴＯ
膜（１．７５〜１．９０）との間の屈折率差を低減して
おり、５００ｎｍ以下の短波長側、及び約７５０ｎｍ以
上の長波長側での反射率を減少させている。また、図中
３に示した太陽電池は上記のＭｇＦ2膜とＩＴＯ膜の２
層反射防止膜を設けた太陽電池のＩＴＯ膜を、屈折率が
２．３のＺｎＳ膜に置き換えて、ＭｇＦ2 膜とＩｎＰ太
陽電池の間の屈折率差の低減を図ったもので、波長４５
０〜９５０ｎｍの全域にわたって反射率を０．０５％以
下に減少させている。
た太陽電池を用いて説明する。ＩｎＰ太陽電池の屈折率
は３．４で、太陽光が入射する大気の屈折率１．０に比
べ大きく、この屈折率差のために入射太陽光の多くは太
陽電池表面で反射されてしまう。そこで、この反射損を
減少させるために、一般に太陽電池表面に屈折率が１．
０〜３．４の間にある薄膜をコートして、太陽電池と大
気との屈折率差を減少させている。図中１で示したＩＴ
Ｏ膜を単層コートしたＩｎＰ太陽電池の場合は、ＩＴＯ
膜の屈折率が１．７５〜１．９のため、図に示すように
波長約６００ｎｍ付近で反射率が最小となる反射スペク
トルを得ることができ、また、図中２で示したＭｇＦ2
（膜厚９９ｎｍ）／ＩＴＯ（６０ｎｍ）の２層反射防止
膜を施したＩｎＰ太陽電池の場合は、反射防止効果を向
上させるために異なる反射率の薄膜、即ち、ＩＴＯ膜と
屈折率が１．３８のＭｇＦ2 膜を重ねて、大気とＩＴＯ
膜（１．７５〜１．９０）との間の屈折率差を低減して
おり、５００ｎｍ以下の短波長側、及び約７５０ｎｍ以
上の長波長側での反射率を減少させている。また、図中
３に示した太陽電池は上記のＭｇＦ2膜とＩＴＯ膜の２
層反射防止膜を設けた太陽電池のＩＴＯ膜を、屈折率が
２．３のＺｎＳ膜に置き換えて、ＭｇＦ2 膜とＩｎＰ太
陽電池の間の屈折率差の低減を図ったもので、波長４５
０〜９５０ｎｍの全域にわたって反射率を０．０５％以
下に減少させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の反射
防止膜はＩｎＰ太陽電池と屈折率が近似するシリコン系
太陽電池（屈折率が３．４４）にも適用することができ
る。しかしながら、アモルファスＳｉ太陽電池や微結晶
Ｓｉ太陽電池はＰ型層の抵抗率（ρ）が高く（１０-1〜
１０2 Ω・ｃｍ）、電池内部で変換された電流を効率よ
く外部に取り出すためには、Ｐ型層に接合する反射防止
膜が抵抗率の低い膜（導電性の高い膜）でなければなら
ない。このため、上記図５中の３に示したＭｇＦ2 膜と
ＺｎＳ膜との２層からなる反射防止膜をアモルファスＳ
ｉ太陽電池や微結晶Ｓｉ太陽電池等の受光面側に位置す
る半導体層が高い抵抗率を有する太陽電池に用いた場
合、太陽光に対する反射防止効果は高いものの、ＺｎＳ
膜の抵抗率が高いために電池内部での電流損失が大き
く、外部に取り出される電流を十分に増大させることが
できないという問題点があった。
防止膜はＩｎＰ太陽電池と屈折率が近似するシリコン系
太陽電池（屈折率が３．４４）にも適用することができ
る。しかしながら、アモルファスＳｉ太陽電池や微結晶
Ｓｉ太陽電池はＰ型層の抵抗率（ρ）が高く（１０-1〜
１０2 Ω・ｃｍ）、電池内部で変換された電流を効率よ
く外部に取り出すためには、Ｐ型層に接合する反射防止
膜が抵抗率の低い膜（導電性の高い膜）でなければなら
ない。このため、上記図５中の３に示したＭｇＦ2 膜と
ＺｎＳ膜との２層からなる反射防止膜をアモルファスＳ
ｉ太陽電池や微結晶Ｓｉ太陽電池等の受光面側に位置す
る半導体層が高い抵抗率を有する太陽電池に用いた場
合、太陽光に対する反射防止効果は高いものの、ＺｎＳ
膜の抵抗率が高いために電池内部での電流損失が大き
く、外部に取り出される電流を十分に増大させることが
できないという問題点があった。
【０００５】また、従来のＩＴＯ膜を半導体層との接合
に設けた太陽電池では、上記のような電池内部での電流
損失という問題は軽減できるものの、ＺｎＳ膜のように
屈折率が高くないため、未だ反射防止効果が小さく、太
陽光を十分に太陽電池内に導くことができないという問
題点があった。
に設けた太陽電池では、上記のような電池内部での電流
損失という問題は軽減できるものの、ＺｎＳ膜のように
屈折率が高くないため、未だ反射防止効果が小さく、太
陽光を十分に太陽電池内に導くことができないという問
題点があった。
【０００６】この発明はかかる問題点を解消するために
なされたもので、太陽光に対する反射防止効果が優れる
とともに、電池内部での電流損失が軽減し、外部に取り
出される電流値が増大した太陽電池を得ることを目的と
する。
なされたもので、太陽光に対する反射防止効果が優れる
とともに、電池内部での電流損失が軽減し、外部に取り
出される電流値が増大した太陽電池を得ることを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる太陽電
池は、特定の金属酸化物を含有し屈折率が向上したＩＴ
Ｏ膜を反射防止膜として用いたものである。
池は、特定の金属酸化物を含有し屈折率が向上したＩＴ
Ｏ膜を反射防止膜として用いたものである。
【０００８】
【作用】この発明にかかる太陽電池では、反射防止膜を
構成するＩＴＯ膜の屈折率が膜中に含有された特定の金
属酸化物によって高められているため、ほぼ全波長領域
の入射光に対して反射率を減少させることができる。
構成するＩＴＯ膜の屈折率が膜中に含有された特定の金
属酸化物によって高められているため、ほぼ全波長領域
の入射光に対して反射率を減少させることができる。
【０００９】
【実施例】以下この発明の一実施例を図について説明す
る。図１は、この発明の一実施例による太陽電池の層構
成を示す断面図であり、図において、１２はｎ型結晶シ
リコン層（５０００〜７０００オングストーム）であ
り、このｎ型結晶シリコン層１２上にはｐ型微結晶シリ
コン層（膜厚：２００オングストローム、抵抗率：１０
-1Ω・ｃｍ）１１が配設し、更に、このｐ型微結晶シリ
コン層１１上にＧｅＯ2 を含有し、屈折率が高められた
ＩＴＯ膜（抵抗率２．５×１０-4Ω・ｃｍ）１０が配設
し、このＩＴＯ膜１０上にＰ電極２０，上記ｎ型結晶シ
リコン層１２の裏面にｎ電極３０が設けられた構成から
なっている。
る。図１は、この発明の一実施例による太陽電池の層構
成を示す断面図であり、図において、１２はｎ型結晶シ
リコン層（５０００〜７０００オングストーム）であ
り、このｎ型結晶シリコン層１２上にはｐ型微結晶シリ
コン層（膜厚：２００オングストローム、抵抗率：１０
-1Ω・ｃｍ）１１が配設し、更に、このｐ型微結晶シリ
コン層１１上にＧｅＯ2 を含有し、屈折率が高められた
ＩＴＯ膜（抵抗率２．５×１０-4Ω・ｃｍ）１０が配設
し、このＩＴＯ膜１０上にＰ電極２０，上記ｎ型結晶シ
リコン層１２の裏面にｎ電極３０が設けられた構成から
なっている。
【００１０】次に、上記太陽電池の動作を説明する。Ｐ
型微結晶シリコン層１０の表面に設けられたＩＴＯ膜１
０からなる反射防止膜に入射した太陽光は、この反射防
止膜１０を透過して（一部の光を反射しながら）、Ｐ型
微結晶シリコン層１１とｎ型結晶シリコン層１２内に到
達する。そして、この入射光によりｐ型微結晶シリコン
層１１，ｎ型結晶シリコン層１２内で電子と正孔が発生
し、この電子と正孔はＰ型微結晶シリコン層１１とｎ型
結晶シリコン層１２とのｐｎ接合の空乏領域内の内部電
界によって分けられ、ｐ電極２０とｎ電極３０を通して
図示しない外部回路に流れ出す。この時、ｐ電極２０へ
の正孔の移動はＩＴＯ膜１０が導電性（抵抗率：２．５
×１０-4Ω・ｃｍ）であるため、スムーズに移動でき
る。
型微結晶シリコン層１０の表面に設けられたＩＴＯ膜１
０からなる反射防止膜に入射した太陽光は、この反射防
止膜１０を透過して（一部の光を反射しながら）、Ｐ型
微結晶シリコン層１１とｎ型結晶シリコン層１２内に到
達する。そして、この入射光によりｐ型微結晶シリコン
層１１，ｎ型結晶シリコン層１２内で電子と正孔が発生
し、この電子と正孔はＰ型微結晶シリコン層１１とｎ型
結晶シリコン層１２とのｐｎ接合の空乏領域内の内部電
界によって分けられ、ｐ電極２０とｎ電極３０を通して
図示しない外部回路に流れ出す。この時、ｐ電極２０へ
の正孔の移動はＩＴＯ膜１０が導電性（抵抗率：２．５
×１０-4Ω・ｃｍ）であるため、スムーズに移動でき
る。
【００１１】図３は、反射防止膜の屈折率と外部に取り
出される電流値との関係を示した図であり、各屈折率の
ＩＴＯ膜に対して最適膜厚と、入射太陽光から変換して
外部に取り出される電流を計算機シミュレーションによ
って求め、ＩＴＯ膜の屈折率と電流値との関係をしめし
た図である。尚、この計算機シュミレーションは多層反
射防止膜の反射率計算に従来より用いられているマトリ
クス法を採用して行った。以下、簡単にこの方法を説明
すると、重なり合う各薄膜毎の界面における光の反射係
数，透過係数を示す行列式を界面順（空気層／反射防止
膜，反射防止膜／半導体層）の順に積を求める方法で、
ここでは、各界面毎に各薄膜の屈折率，消衰係数，膜厚
の各値を用い、全波長領域において反射率を最も少なく
する屈折率，各層の膜厚を求め、Ｓｉ太陽電池の感度域
約３００〜１１００ｎｍの波長領域において、波長２０
ｎｍ毎に平均反射率、入射太陽光フォトン数から電流値
を計算，積分して全電流値を算出した。尚、ここで電流
値は太陽電池内での電流損失が無いものとして計算して
いる。
出される電流値との関係を示した図であり、各屈折率の
ＩＴＯ膜に対して最適膜厚と、入射太陽光から変換して
外部に取り出される電流を計算機シミュレーションによ
って求め、ＩＴＯ膜の屈折率と電流値との関係をしめし
た図である。尚、この計算機シュミレーションは多層反
射防止膜の反射率計算に従来より用いられているマトリ
クス法を採用して行った。以下、簡単にこの方法を説明
すると、重なり合う各薄膜毎の界面における光の反射係
数，透過係数を示す行列式を界面順（空気層／反射防止
膜，反射防止膜／半導体層）の順に積を求める方法で、
ここでは、各界面毎に各薄膜の屈折率，消衰係数，膜厚
の各値を用い、全波長領域において反射率を最も少なく
する屈折率，各層の膜厚を求め、Ｓｉ太陽電池の感度域
約３００〜１１００ｎｍの波長領域において、波長２０
ｎｍ毎に平均反射率、入射太陽光フォトン数から電流値
を計算，積分して全電流値を算出した。尚、ここで電流
値は太陽電池内での電流損失が無いものとして計算して
いる。
【００１２】図中の曲線７は上記構成からなる太陽電池
の特性曲線であり、ＩＴＯ膜へのＧｅＯ2 の含有量を調
整して屈折率を変更し、各屈折率に対する最適膜厚を求
めて、入射太陽光から変換して外部に取り出される電流
値を測定した時のものである。この曲線からＩＴＯ膜の
屈折率を２．０〜２．４の範囲に高めたときに従来（屈
折率〜１．９）より電流値が増大し、反射防止効果が向
上していることが確認できた。そして、この時のＩＴＯ
膜の膜厚は何れの屈折率においても約５００オングスト
ローム前後が適当であることがわかった。
の特性曲線であり、ＩＴＯ膜へのＧｅＯ2 の含有量を調
整して屈折率を変更し、各屈折率に対する最適膜厚を求
めて、入射太陽光から変換して外部に取り出される電流
値を測定した時のものである。この曲線からＩＴＯ膜の
屈折率を２．０〜２．４の範囲に高めたときに従来（屈
折率〜１．９）より電流値が増大し、反射防止効果が向
上していることが確認できた。そして、この時のＩＴＯ
膜の膜厚は何れの屈折率においても約５００オングスト
ローム前後が適当であることがわかった。
【００１３】ここで、上記ＧｅＯ2 を含有するＩＴＯ膜
について説明すると、このＩＴＯ膜はＩｎ2 Ｏ3 −Ｓｎ
Ｏ2 −ＧｅＯ2 系焼結体、或いはＩｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2
−ＧｅＯ2 −Ｇｅ系焼結体で構成されており、この焼結
体を常法により短形平板状に成形してスパッタリングタ
ーゲットとし、一般的なスパッタリング装置を用いて太
陽電池の表面に膜形成するか、或いは、この焼結体を常
法によってペレット状に成形し、電子ビーム蒸着等の蒸
着法を用いて太陽電池表面に膜形成したものである。そ
して、上記焼結体の原料としてはＩｎ2 Ｏ3 ，Ｓｎ
Ｏ2 ，ＧｅＯ2 のそれぞれの酸化物やＩｎ，Ｓｎ，Ｇｅ
のそれぞれの水酸化物，塩化物等が用いられ、Ｉｎ2 Ｏ
3 とＳｎＯ2 は通常のＩＴＯ膜を形成する場合の配合割
合（例えば、Ｉｎ１モルに対してＳｎが０．００１〜
０．３モル）で用いられ、ＧｅＯ2 は焼結体全体当たり
５〜２０重量％の含有割合となるように焼結体中に配合
される。これは、含有量が５重量％未満のものは屈折率
を２．０以上に高めることができず、また、含有量が２
０重量％を越えると屈折率はさほど変わらなくなり、焼
結性が悪化したり、抵抗率が上昇して導電性が低下する
傾向を示すためである。
について説明すると、このＩＴＯ膜はＩｎ2 Ｏ3 −Ｓｎ
Ｏ2 −ＧｅＯ2 系焼結体、或いはＩｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2
−ＧｅＯ2 −Ｇｅ系焼結体で構成されており、この焼結
体を常法により短形平板状に成形してスパッタリングタ
ーゲットとし、一般的なスパッタリング装置を用いて太
陽電池の表面に膜形成するか、或いは、この焼結体を常
法によってペレット状に成形し、電子ビーム蒸着等の蒸
着法を用いて太陽電池表面に膜形成したものである。そ
して、上記焼結体の原料としてはＩｎ2 Ｏ3 ，Ｓｎ
Ｏ2 ，ＧｅＯ2 のそれぞれの酸化物やＩｎ，Ｓｎ，Ｇｅ
のそれぞれの水酸化物，塩化物等が用いられ、Ｉｎ2 Ｏ
3 とＳｎＯ2 は通常のＩＴＯ膜を形成する場合の配合割
合（例えば、Ｉｎ１モルに対してＳｎが０．００１〜
０．３モル）で用いられ、ＧｅＯ2 は焼結体全体当たり
５〜２０重量％の含有割合となるように焼結体中に配合
される。これは、含有量が５重量％未満のものは屈折率
を２．０以上に高めることができず、また、含有量が２
０重量％を越えると屈折率はさほど変わらなくなり、焼
結性が悪化したり、抵抗率が上昇して導電性が低下する
傾向を示すためである。
【００１４】このような本実施例の太陽電池では、Ｐ型
の微結晶シリコン層上にＧｅＯ2 を含有して屈折率が向
上したＩＴＯ膜（屈折率２．０〜２．４）を反射防止膜
として設けたので、反射防止効果が向上し、太陽電池内
部に取り込まれる太陽光が増大して、外部に取り出され
る電流値が増大する。
の微結晶シリコン層上にＧｅＯ2 を含有して屈折率が向
上したＩＴＯ膜（屈折率２．０〜２．４）を反射防止膜
として設けたので、反射防止効果が向上し、太陽電池内
部に取り込まれる太陽光が増大して、外部に取り出され
る電流値が増大する。
【００１５】図２は、本発明の第２の実施例による太陽
電池の層構成を示す断面図であり、図において、図１と
同一符号は同一または相当する部分を示しており、本実
施例の太陽電池は、図１で示す太陽電池のＩＴＯ膜１０
上に更に屈折率が１．３８のＭｇＦ2 からなる透明薄膜
（膜厚：１０００オングストローム）１３を設けたもの
である。また、この太陽電池の動作は図１と基本的に同
様であり、太陽光がＭｇＦ2 １３とＩＴＯ膜１０の２層
を介してｐ型微結晶シリコン層１１，ｎ型結晶シリコン
層１２上に到達する以外は同じである。
電池の層構成を示す断面図であり、図において、図１と
同一符号は同一または相当する部分を示しており、本実
施例の太陽電池は、図１で示す太陽電池のＩＴＯ膜１０
上に更に屈折率が１．３８のＭｇＦ2 からなる透明薄膜
（膜厚：１０００オングストローム）１３を設けたもの
である。また、この太陽電池の動作は図１と基本的に同
様であり、太陽光がＭｇＦ2 １３とＩＴＯ膜１０の２層
を介してｐ型微結晶シリコン層１１，ｎ型結晶シリコン
層１２上に到達する以外は同じである。
【００１６】図４は、上記構成からなる太陽電池におい
て、Ｐ型微結晶シリコン層上にＧｅＯ2 を含有して屈折
率を２．２に高めたＩＴＯ膜を形成した太陽電池、反射
防止膜が設けられていない微結晶シリコンのＰ型層を有
する太陽電池、及び従来の屈折率が小さいＩＴＯ膜（屈
折率１．７５〜１．９）のみを反射防止膜としてＰ型微
結晶シリコン層上に設けた太陽電池の各波長領域の入射
光に対する反射スペクトルを示した図である。図より、
屈折率が１．３８のＭｇＦ2 膜と屈折率が２．２に高め
られたＩＴＯ膜との２層膜からなる反射防止膜を設けた
本実施例の太陽電池の入射光に対する反射率は、各波長
領域において、反射防止膜を設けない場合や、従来の屈
折率が小さいＩＴＯ膜を反射防止膜として設けた場合に
比べて明らかに減少し、反射防止効果が高まっているこ
とがわかる。更に、図５との比較により、ＭｇＦ2 膜と
ＺｎＳ膜からなる２層膜の反射防止膜を設けた従来の太
陽電池と同等或いはそれ以上に反射率が減少し、反射防
止効果が高められていることがわかる。
て、Ｐ型微結晶シリコン層上にＧｅＯ2 を含有して屈折
率を２．２に高めたＩＴＯ膜を形成した太陽電池、反射
防止膜が設けられていない微結晶シリコンのＰ型層を有
する太陽電池、及び従来の屈折率が小さいＩＴＯ膜（屈
折率１．７５〜１．９）のみを反射防止膜としてＰ型微
結晶シリコン層上に設けた太陽電池の各波長領域の入射
光に対する反射スペクトルを示した図である。図より、
屈折率が１．３８のＭｇＦ2 膜と屈折率が２．２に高め
られたＩＴＯ膜との２層膜からなる反射防止膜を設けた
本実施例の太陽電池の入射光に対する反射率は、各波長
領域において、反射防止膜を設けない場合や、従来の屈
折率が小さいＩＴＯ膜を反射防止膜として設けた場合に
比べて明らかに減少し、反射防止効果が高まっているこ
とがわかる。更に、図５との比較により、ＭｇＦ2 膜と
ＺｎＳ膜からなる２層膜の反射防止膜を設けた従来の太
陽電池と同等或いはそれ以上に反射率が減少し、反射防
止効果が高められていることがわかる。
【００１７】一方、前述した図２中の曲線８は本実施例
の層構成からなる太陽電池において、上記実施例と同様
の手法により〔尚、ここでは反射防止膜が２層膜で形成
されているので、行列式は界面順（空気層／第１反射防
止膜，第１反射防止膜／第２反射防止膜，第２反射防止
膜／半導体層）の順に積を求めている〕、ＩＴＯ膜中に
含有させるＧｅＯ2 の含有量を変更して屈折率を変え、
最適膜厚にＩＴＯ膜を形成した場合のＩＴＯ膜の屈折率
と電流値との関係を示す特性曲線であり、この曲線よ
り、屈折率が１．３８のＭｇＦ2 とＩＴＯ膜の２層膜を
反射防止膜として用いる場合は、ＩＴＯ膜の屈折率が
２．０〜２．８の時に従来のＩＴＯ膜単層（屈折率〜
１．９）を設けた太陽電池に比べて電流値が高くなり、
反射防止効果を向上できることがわかる。
の層構成からなる太陽電池において、上記実施例と同様
の手法により〔尚、ここでは反射防止膜が２層膜で形成
されているので、行列式は界面順（空気層／第１反射防
止膜，第１反射防止膜／第２反射防止膜，第２反射防止
膜／半導体層）の順に積を求めている〕、ＩＴＯ膜中に
含有させるＧｅＯ2 の含有量を変更して屈折率を変え、
最適膜厚にＩＴＯ膜を形成した場合のＩＴＯ膜の屈折率
と電流値との関係を示す特性曲線であり、この曲線よ
り、屈折率が１．３８のＭｇＦ2 とＩＴＯ膜の２層膜を
反射防止膜として用いる場合は、ＩＴＯ膜の屈折率が
２．０〜２．８の時に従来のＩＴＯ膜単層（屈折率〜
１．９）を設けた太陽電池に比べて電流値が高くなり、
反射防止効果を向上できることがわかる。
【００１８】尚、本実施例によるＩＴＯ膜を上記実施例
と同様にして半導体層上に形成され、ＩＴＯ膜中にＧｅ
Ｏ2 を多量に含有させてもＩＴＯ膜の屈折率は２．８よ
り大きくならず、前述したようにＧｅＯ2 は焼結体全体
当たり５〜２０重量％の範囲から最適な含有量が選択さ
れる。また、本実施例では上記ＭｇＦ2 の代わりに、屈
折率が１．５以下の他の透明性薄膜を使用することもで
きる。
と同様にして半導体層上に形成され、ＩＴＯ膜中にＧｅ
Ｏ2 を多量に含有させてもＩＴＯ膜の屈折率は２．８よ
り大きくならず、前述したようにＧｅＯ2 は焼結体全体
当たり５〜２０重量％の範囲から最適な含有量が選択さ
れる。また、本実施例では上記ＭｇＦ2 の代わりに、屈
折率が１．５以下の他の透明性薄膜を使用することもで
きる。
【００１９】このような本実施例の太陽電池では、Ｐ型
微結晶シリコン層との接合面にＧｅＯ2 が含有して屈折
率が高められたＩＴＯ膜（屈折率２．０〜２．８）を設
け、更にその上に屈折率が１．３８のＭｇＦ2 膜を設け
ているため、大気とＩＴＯ膜との屈折率差及びＭｇＦ2
膜と太陽電池との屈折率差が小さく、４５０〜９５０ｎ
ｍの全波長域の光に対して反射率が小さくなり、更に、
半導体層（Ｐ型微結晶シリコン層）との接合面には導電
性の高いＩＴＯ膜が設けられているために、電池内部に
おいて電流損失を生ずることなく、外部に電流を取り出
すことかでき、外部に取り出される電流は従来に比べて
大幅に増大することができる。
微結晶シリコン層との接合面にＧｅＯ2 が含有して屈折
率が高められたＩＴＯ膜（屈折率２．０〜２．８）を設
け、更にその上に屈折率が１．３８のＭｇＦ2 膜を設け
ているため、大気とＩＴＯ膜との屈折率差及びＭｇＦ2
膜と太陽電池との屈折率差が小さく、４５０〜９５０ｎ
ｍの全波長域の光に対して反射率が小さくなり、更に、
半導体層（Ｐ型微結晶シリコン層）との接合面には導電
性の高いＩＴＯ膜が設けられているために、電池内部に
おいて電流損失を生ずることなく、外部に電流を取り出
すことかでき、外部に取り出される電流は従来に比べて
大幅に増大することができる。
【００２０】尚、上記何れの実施例においても、ＩＴＯ
膜の屈折率を高めるための金属酸化物としてＧｅＯ2 を
使用したが、他にＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｐ
2 Ｏ5 等を使用することもでき、また、これは２種類以
上を混合して用いることもでき、これらの含有量も上記
実施例で説明したＧｅＯ2 の配合割合に対応して用いら
れる。
膜の屈折率を高めるための金属酸化物としてＧｅＯ2 を
使用したが、他にＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｐ
2 Ｏ5 等を使用することもでき、また、これは２種類以
上を混合して用いることもでき、これらの含有量も上記
実施例で説明したＧｅＯ2 の配合割合に対応して用いら
れる。
【００２１】また、上記実施例は何れも微結晶シリコン
をＰ型層として用いた太陽電池であるが、本発明はＰ型
アモルファスシリコン層，Ｉ型アモルファスシリコン
層，Ｎ型アモルファスシリコン層からなるアモルファス
シリコン太陽電池に特に好適であり、ＩｎＰ系太陽電池
等の他の材料からなる太陽電池にも適用できることは言
うまでもない。
をＰ型層として用いた太陽電池であるが、本発明はＰ型
アモルファスシリコン層，Ｉ型アモルファスシリコン
層，Ｎ型アモルファスシリコン層からなるアモルファス
シリコン太陽電池に特に好適であり、ＩｎＰ系太陽電池
等の他の材料からなる太陽電池にも適用できることは言
うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、特定
の金属酸化物を含有し、屈折率が高められたＩＴＯ膜を
反射防止膜として用いたので、従来のＩＴＯ膜を使用し
た太陽電池に比べ、外部に取り出される電流値を増大す
ることができる効果がある。
の金属酸化物を含有し、屈折率が高められたＩＴＯ膜を
反射防止膜として用いたので、従来のＩＴＯ膜を使用し
た太陽電池に比べ、外部に取り出される電流値を増大す
ることができる効果がある。
【図１】本発明の一実施例による太陽電池の層構成を示
す断面図。
す断面図。
【図２】本発明の他の実施例による太陽電池の層構成を
示す断面図。
示す断面図。
【図３】本発明の太陽電池のＩＴＯ膜の屈折率と電池外
部に取り出される電流値との関係を示す図。
部に取り出される電流値との関係を示す図。
【図４】本発明の太陽電池の反射防止膜と従来の太陽電
池の反射防止膜の各波長域の光に対する反射率を示す
図。
池の反射防止膜の各波長域の光に対する反射率を示す
図。
【図５】従来の太陽電池における反射防止膜の各波長域
の光に対する反射率を示す図。
の光に対する反射率を示す図。
１ 従来のＩＴＯ単層を反射防止膜として用いたＩｎＰ
太陽電池における入射光の波長と反射スペクトルとの関
係を示す特性曲線 ２ 従来のＭｇＦ2 膜とＩＴＯ膜との２層膜を反射防止
膜として用いたＩｎＰ太陽電池における入射光の波長と
反射スペクトルとの関係を示す特性曲線 ３ 従来のＭｇＦ2 膜とＺｎＳ2 膜の２層膜を反射防止
膜として用いたＩｎＰ太陽電池における入射光の波長と
反射スペクトルとの関係を示す特性曲線 ４ 反射防止膜のないＰ型微結晶シリコンを有する太陽
電池の入射光の波長と反射スペクトルとの関係を示す特
性曲線 ５ 従来のＩＴＯ膜（屈折率１．７５〜１．９）を反射
防止膜として用いたＰ型微結晶シリコンを有する太陽電
池における入射光の波長と反射スペクトルとの関係を示
す特性曲線 ６ 本発明のＭｇＦ2 膜と酸化ゲルマニウムを含有し、
屈折率が２．２に高められたＩＴＯ膜の２層膜を反射防
止膜として用いたＰ型微結晶シリコンを有する太陽電池
における入射光の波長と反射スペクトルとの関係を示す
特性曲線 ７ ＩＴＯ膜単層を反射防止膜として用いたＰ型微結晶
シリコンを有する太陽電池におけるＩＴＯ膜の屈折率と
電流値との関係を示す特性曲線 ８ ＭｇＦ2 膜とＩＴＯ膜との２層膜を反射防止膜とし
て用いたＰ型微結晶シリコンを有する太陽電池における
ＩＴＯ膜の屈折率と電流値との関係を示す特性曲線 １０ ＧｅＯ2 を含有するＩＴＯ膜 １１ Ｐ型微結晶シリコン層 １２ Ｎ型結晶シリコン層 １３ ＭｇＦ2 膜 ２０ Ｐ電極 ３０ Ｎ電極
太陽電池における入射光の波長と反射スペクトルとの関
係を示す特性曲線 ２ 従来のＭｇＦ2 膜とＩＴＯ膜との２層膜を反射防止
膜として用いたＩｎＰ太陽電池における入射光の波長と
反射スペクトルとの関係を示す特性曲線 ３ 従来のＭｇＦ2 膜とＺｎＳ2 膜の２層膜を反射防止
膜として用いたＩｎＰ太陽電池における入射光の波長と
反射スペクトルとの関係を示す特性曲線 ４ 反射防止膜のないＰ型微結晶シリコンを有する太陽
電池の入射光の波長と反射スペクトルとの関係を示す特
性曲線 ５ 従来のＩＴＯ膜（屈折率１．７５〜１．９）を反射
防止膜として用いたＰ型微結晶シリコンを有する太陽電
池における入射光の波長と反射スペクトルとの関係を示
す特性曲線 ６ 本発明のＭｇＦ2 膜と酸化ゲルマニウムを含有し、
屈折率が２．２に高められたＩＴＯ膜の２層膜を反射防
止膜として用いたＰ型微結晶シリコンを有する太陽電池
における入射光の波長と反射スペクトルとの関係を示す
特性曲線 ７ ＩＴＯ膜単層を反射防止膜として用いたＰ型微結晶
シリコンを有する太陽電池におけるＩＴＯ膜の屈折率と
電流値との関係を示す特性曲線 ８ ＭｇＦ2 膜とＩＴＯ膜との２層膜を反射防止膜とし
て用いたＰ型微結晶シリコンを有する太陽電池における
ＩＴＯ膜の屈折率と電流値との関係を示す特性曲線 １０ ＧｅＯ2 を含有するＩＴＯ膜 １１ Ｐ型微結晶シリコン層 １２ Ｎ型結晶シリコン層 １３ ＭｇＦ2 膜 ２０ Ｐ電極 ３０ Ｎ電極
Claims (2)
- 【請求項１】 ＩＴＯ膜単層を反射防止膜として受光部
に配設した太陽電池において、 上記ＩＴＯ膜がＧｅＯ2 ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔｉ
Ｏ2 ，Ｐ2 Ｏ5 の内の少なくとも１種の金属酸化物を含
有し、屈折率が２．０〜２．４であることを特徴とする
太陽電池。 - 【請求項２】 受光面側に位置する屈折率が１．５以下
の透明性薄膜と、半導体層との接合面側に位置するＩＴ
Ｏ膜とからなる２層膜を反射防止膜として受光部に配設
した太陽電池において、 上記ＩＴＯ膜がＧｅＯ2 ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔｉ
Ｏ2 ，Ｐ2 Ｏ5 の内の少なくとも１種の金属酸化物を含
有し、屈折率が２．０〜２．８であることを特徴とする
太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3263281A JPH0575156A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3263281A JPH0575156A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575156A true JPH0575156A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17387290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3263281A Pending JPH0575156A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0575156A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013175690A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Yamagata Univ | 積層基板の製造支援方法、積層基板の製造方法、故障原因特定方法、積層基板の製造支援プログラム及び積層基板 |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP3263281A patent/JPH0575156A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013175690A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Yamagata Univ | 積層基板の製造支援方法、積層基板の製造方法、故障原因特定方法、積層基板の製造支援プログラム及び積層基板 |
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