JPH0583199B2 - - Google Patents

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JPH0583199B2
JPH0583199B2 JP63318553A JP31855388A JPH0583199B2 JP H0583199 B2 JPH0583199 B2 JP H0583199B2 JP 63318553 A JP63318553 A JP 63318553A JP 31855388 A JP31855388 A JP 31855388A JP H0583199 B2 JPH0583199 B2 JP H0583199B2
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solar cell
amorphous silicon
glass substrate
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patterned metal
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Shinichi Muramatsu
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Juichi Shimada
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/545Microcrystalline silicon PV cells
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電変換効率の高いアモルフアスシリ
コン太陽電池に関する。
〔従来の技術〕
従来の高効率アモルフアスシリコン太陽電池は
特開昭61−251177号公報に記載のように、ガラス
基板の上に膜厚の厚い凹凸の大きな透明電極(酸
化錫)を形成しこの上に、p型a−SiC:H、i
型a−Si:H、n型μc(微結晶)−Si:H、金属電
極を順次形成した構造となつている。この構造で
は入射した光が凹凸状透明電極と金属電極の間に
閉じ込められ、有効に光生成キヤリアに変換でき
るという特長を有す。
これに対し、透明電極を凹凸代する代りに、ガ
ラス基板表面に凹凸を形成し太陽電池基板に用い
たものが特開昭57−49275号公報にある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術前者では、表面凹凸化のため透明
電極が8000〜9000Å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。従つて、該
透明電極での光透過率(75〜85%)が低いという
問題があつた。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、凹凸の形状が不規則であり再現性に乏し
いという問題があつた。
さらに、上記従来技術は両者とも透明電極とア
モルフアスシリコン膜との間に反応があり、該反
応がアモルフアスシリコン太陽電池の高効率化を
制限しているという問題があつた。特に上記従来
技術後者では透明電極にITO(酸化インジウム錫)
を用いているため上記反応による太陽電池の特性
低下の問題は大きかつた。
従つて本発明の目的は、上記問題点を解決し、
光電変換効率の高いアモルフアシリコン太陽電池
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、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としての役割
を凹凸ガラス基板とパターン状金属電極に役割分
担させたものである。
上記目的を達成するため表面に凹凸を形成した
ガラス基板(凹凸ガラス基板と略す)を凹凸表面
上にパターン状金属電極を形成し、この上にpin
型アモルフアスシリコン太陽電池を形成したもの
である。
さらに、上記目的を達成するため、凹凸ガラス
基板上に、屈折率1.7〜2.5の絶縁光透過膜、パタ
ーン状金属電極、p型微結晶シリコン、iおよび
n型アモルフアスシリコン系材料層を順次形成し
アモルフアスシリコン太陽電池としたものであ
る。
また、上記目的を達成するために、凹凸ガラス
基板上に、パターン状金属電極と膜厚4000Å以下
あるいはシート抵抗30Ω/□以上の透明電極を形
成し、さらに、p、i、n型アモルフアスシリコ
ン系材料層を順次形成しアモルフアスシリコン太
陽電池としたものである。
〔作用〕 ガラス基板表面の凹凸化は、機械加工や型押し
あるいはフオトレジストによるパターニングと化
学エツチング等により実現可能なため、透明電極
の凹凸化に比べ制御性・均質性が非常に高い。従
つて、該凹凸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金属電
極のみあるいは高抵抗薄膜透明電極との組み合わ
せを用いることにより光吸収損およびアモルフア
スシリコンとの反応を低減することができ、アモ
ルフアスシリコン太陽電池の高効率化が実現でき
る。従来型太陽電池用の凹凸透明電極は、膜厚
8000〜9000Å、シート抵抗5〜15Ω/□、光透過
75〜85%のSnO2であつた。シート抵抗と光透過
率の間には第5図に示す関係があり、シート抵抗
を30Ω/□以上とすることにより光透過率を90%
以上とすることができる。このとき膜厚は4000Å
以下となる。パターン状金属電極のみを用いる場
合には、ガラス基板の屈折率1.45とアモルフアス
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、即ち1.7〜25の光透
過膜を形成することにより光学マツチングを改善
し、入射光の界面反射損を低減させることができ
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ア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、太陽光照射下ので直列抵抗による
特性低下を低減し、高効率化を実現することでき
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例 1 第1図と第2図を用いて説明する。
ガラス基板1の一表面に機械研削法を用い、山
形の溝を形成した。ここで山の頂間距離を50μ
m、山の高さを40μmとした。該凹凸面上に、パ
ターン状Cr電極2を形成した。この電極パター
ンの一例を第2図に示す。次に、p型半導体層3
として、Bをドーパントとして含む150Å膜圧の
微結晶SiC:H膜を、マイクロ波プラズマCVD法
により形成した。続いて、i型半導体層4として
5000ÅのアモルフアスSi:Hを、さらに、n型半
導体層5としてPをドーパントとして含む300Å
の微結晶Si:HをRFプラズマCVD法により形成
した。その後裏面電極6としてAl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型アモルフアスSiC:Hを形成した
従来型太陽電池に比べ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SiC: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電変換効率は
上記従来型太陽電池の1/4以下の非常に悪い値で
あつた。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、従つて高効率太陽電
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。
実施例1のガラス基板1とCr電極2の間に光
透過膜31として600Å厚のTiO膜を熱CVD法に
より形成し、他は実施例1と全く同じ構造の第3
図に示す太陽電池を作成した。該太陽電池では、
ガラス、TiO、p型微結晶SiC:Hの屈折率がそ
れぞれ1.45、2.2、3.6であるため、TiOを設ける
ことにより屈折率のマツチングが良くなり光の界
面反射損が低減した結果太陽電池の短絡電流密度
が上記従来型に比べ10%以上高い値を示した。
なお、光透過膜31としては上記のTiO以外に
SiO、Ta2O5、MgO、a−Si3N4、a−Si0.5C0.5
を用いてもよい。
実施例 3 実施例2におけるSiOを膜厚3000Å、シート抵
抗150Ω/□のSnO2膜に、p型微結晶SiC:Hを
p型アモルフアスSiC:Hに変更し、他は実施例
2と同じ構造の太陽電池を作成した。高シート抵
抗の薄膜SnO2の使用により光透過率が増したた
め、該太陽電池の短絡電流密度は上記従来型に比
べ10%以上高い値を示した。
実施例 4 第4図を用いて説明する。
上記実施例1〜4の太陽電池素子を直列接続す
る場合、ガラス基板1の素子部表面は凹凸化し、
素子間接続部は平坦なままとした。該ガラス基板
上に実施例2と同じ構造の太陽電池素子を形成し
た。即ち、TiO31、パターン状Cr電極2、p
型半導体層3、i型半導体層4、n型半導体層5
を順次形成した。次にこれら半導体層をレーザー
光によりパターニングし、この上にAl電極6を
マスク蒸着した。素子間接続部の基板表面を平坦
なままにすることにより半導体層のパターニング
が非常に容易となつた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、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
透明電極との組合わせを用いることによりアモル
フアスシリコン系材料との反応を低減させること
ができるため、短絡電流密度の高い、したがつて
高効率のアモルフアス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。
また、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、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により一層の高効
率化を達成することが可能である。
さらに、本発明を集積化アモルフアス太陽電池
に適用する場合、素子間接合部のガラス表面を平
坦なまま、あるいはなめらかにすることにより、
集積型太陽電池の作製を容易にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1を示す縦断面図、第
2図は本発明の実施例1のCr電極パターン図で
ある。第3図は本発明の実施例2を示す縦断面
図、第4図は本発明の実施例4を示す縦断面図で
ある。第5図は酸化錫透明電極のシート抵抗と光
透過率の関係を示す図である。 1……ガラス基板、2……パターン状金属電
極、3……p型半導体層、4……i型半導体層、
5……n型半導体層、6……金属電極、31……
光透過膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 表面に凹凸が形成されたガラス基板と、該ガ
    ラス基板の凹凸表面上にアモルフアスシリコン系
    材料で構成された太陽電池素子が集積型に形成さ
    れたアモルフアスシリコン太陽電池において、上
    記太陽電池素子間の接合部の上記ガラス基板表面
    の凹凸は上記太陽電池素子形成部よりも全体的に
    ゆるやかであることを特徴とするアモルフアスシ
    リコン太陽電池。 2 上記太陽電池素子の上記ガラス基板側の電極
    としてパターン状金属電極を有する請求項1記載
    のアモルフアスシリコン太陽電池。 3 上記パターン状金属電極の上記ガラス基板側
    および反対側の少なくとも一方に接して屈折率が
    1.7〜2.5の光透過膜が形成されている請求項2記
    載のアモルフアスシリコン太陽電池。 4 上記パターン状金属電極の上記ガラス基板側
    および反対側の少なくとも一方にシート抵抗が30
    Ω/□以上の透明電極が形成されている請求項2
    又は3記載のアモルフアスシリコン太陽電池。 5 上記太陽電池素子を構成するアモルフアスシ
    リコン系材料のうち上記パターン状金属電極に最
    も近接したp型またはn型のアモルフアスシリコ
    ン系材料は、微結晶シリコンまたは微結晶シリコ
    ン合金である請求項2乃至4のいずれか一項に記
    載のアモルフアスシリコン太陽電池。
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