JPH07326780A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
- Publication number
- JPH07326780A JPH07326780A JP6117148A JP11714894A JPH07326780A JP H07326780 A JPH07326780 A JP H07326780A JP 6117148 A JP6117148 A JP 6117148A JP 11714894 A JP11714894 A JP 11714894A JP H07326780 A JPH07326780 A JP H07326780A
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- conductive film
- transparent conductive
- film
- metal
- photovoltaic device
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- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 入射光量を低下させることなく、光電流の収
集効率を向上させることができ、良好な出力特性を示す
光起電力装置を得る。 【構成】 基板１上に形成した透明導電膜２の上に網状
金属膜３を形成したことを特徴としている。
集効率を向上させることができ、良好な出力特性を示す
光起電力装置を得る。 【構成】 基板１上に形成した透明導電膜２の上に網状
金属膜３を形成したことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光などの光エネル
ギーを電気エネルギーに直接変換する光起電力装置に関
するものである。
ギーを電気エネルギーに直接変換する光起電力装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、アモルファスシリコン太陽電
池などの薄膜半導体光起電力装置においては、光エネル
ギーを電気エネルギーに変換する光電変換効率の向上が
要望されている。光電変換層における光路長を長くし、
光の収集効率を高めるため、光起電力装置を構成する薄
膜の界面に凹凸形状を付与することが一般に行われてい
る。透光性基板を用い基板側から光が入射するタイプの
光起電力装置においては、基板上に凹凸形状を有するよ
うにテクスチャー化した透明導電膜を形成した薄膜半導
体光起電力装置が知られている。
池などの薄膜半導体光起電力装置においては、光エネル
ギーを電気エネルギーに変換する光電変換効率の向上が
要望されている。光電変換層における光路長を長くし、
光の収集効率を高めるため、光起電力装置を構成する薄
膜の界面に凹凸形状を付与することが一般に行われてい
る。透光性基板を用い基板側から光が入射するタイプの
光起電力装置においては、基板上に凹凸形状を有するよ
うにテクスチャー化した透明導電膜を形成した薄膜半導
体光起電力装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな凹凸形状を有するテクスチャー化した透明導電膜の
表面は、表面が平坦な透明導電膜に比べ導電性が低く、
このため光電変換層で発生した光電流を効率良く取り出
すことができないという問題があった。
うな凹凸形状を有するテクスチャー化した透明導電膜の
表面は、表面が平坦な透明導電膜に比べ導電性が低く、
このため光電変換層で発生した光電流を効率良く取り出
すことができないという問題があった。
【０００４】このような問題を解消するため、透明導電
膜の上に金属集電極を形成し、透明導電膜表面での集電
能力を高める試みもなされているが、このような集電極
は金属薄膜を形成した後パターニングすることにより形
成されるものであるため、製造工程が複雑となり、また
集電極の線幅が比較的大きなものであるため、入射光量
が低下し、光電変換性能が低下してしまうという問題が
あった。
膜の上に金属集電極を形成し、透明導電膜表面での集電
能力を高める試みもなされているが、このような集電極
は金属薄膜を形成した後パターニングすることにより形
成されるものであるため、製造工程が複雑となり、また
集電極の線幅が比較的大きなものであるため、入射光量
が低下し、光電変換性能が低下してしまうという問題が
あった。
【０００５】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解消し、入射光量を低下させることなく、光電流の収
集効率を向上させることができ、良好な出力特性を得る
ことができる光起電力装置を提供することにある。
を解消し、入射光量を低下させることなく、光電流の収
集効率を向上させることができ、良好な出力特性を得る
ことができる光起電力装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光起電力装置
は、透明導電膜上に網状金属膜を形成したことを特徴と
している。このような網状金属膜は、透明導電膜上で熱
アニールにより金属を樹状成長させることにより形成す
ることができる。
は、透明導電膜上に網状金属膜を形成したことを特徴と
している。このような網状金属膜は、透明導電膜上で熱
アニールにより金属を樹状成長させることにより形成す
ることができる。
【０００７】本発明に従う好ましい１つの実施態様で
は、基板と、基板上に形成される透明導電膜と、熱アニ
ールにより金属を樹状成長させて透明導電膜上に形成さ
れる網状金属膜と、網状金属膜上に形成される光電変換
層と、光電変換層上に設けられる電極層とを備えてい
る。熱アニールは外部から加熱して行ってもよいし、透
明導電膜に電圧を印加して加熱させてもよい。
は、基板と、基板上に形成される透明導電膜と、熱アニ
ールにより金属を樹状成長させて透明導電膜上に形成さ
れる網状金属膜と、網状金属膜上に形成される光電変換
層と、光電変換層上に設けられる電極層とを備えてい
る。熱アニールは外部から加熱して行ってもよいし、透
明導電膜に電圧を印加して加熱させてもよい。
【０００８】網状金属膜は、上述のように透明導電膜上
で金属を樹状成長させて形成することができるものであ
るが、具体的には、透明導電膜上に金属粒を点在させ、
あるいは金属薄膜を形成し、これらの金属粒または金属
薄膜から金属を樹状成長させる。このような金属粒の粒
径は１０〜１００μｍ程度が好ましい。粒径が大きすぎ
たり、小さすぎたりすると、適切な網状金属を形成する
ことができない。すなわち、大きすぎると、成長しきら
ずに粒が残留したり、入射光側に形成すると網目が小さ
くなって、光が遮られ光の有効利用を妨げる。一方、小
さすぎると、網形成ができず、導電性に対する効果が不
充分となる。
で金属を樹状成長させて形成することができるものであ
るが、具体的には、透明導電膜上に金属粒を点在させ、
あるいは金属薄膜を形成し、これらの金属粒または金属
薄膜から金属を樹状成長させる。このような金属粒の粒
径は１０〜１００μｍ程度が好ましい。粒径が大きすぎ
たり、小さすぎたりすると、適切な網状金属を形成する
ことができない。すなわち、大きすぎると、成長しきら
ずに粒が残留したり、入射光側に形成すると網目が小さ
くなって、光が遮られ光の有効利用を妨げる。一方、小
さすぎると、網形成ができず、導電性に対する効果が不
充分となる。
【０００９】また金属薄膜の厚みは１〜１０μｍ程度が
好ましい。この金属薄膜の膜厚についても、その厚みが
厚すぎたり薄すぎたりすると、上述した金属粒の大小と
同様の現象が生じてしまう。
好ましい。この金属薄膜の膜厚についても、その厚みが
厚すぎたり薄すぎたりすると、上述した金属粒の大小と
同様の現象が生じてしまう。
【００１０】このような金属粒や金属薄膜からの樹状拡
散は例えば、Ｊ．Appl. Phys. 71.(1992) 2238 に開示
されている。この文献においては、ＳｎＯ2 などの金属
酸化物上において、金属粒や金属薄膜から樹状拡散成長
が起こることが説明されている。拡散した金属は微細な
糸状に、母体金属から放射状に拡散する。本発明者ら
は、このような原理に基づき、適当な大きさの金属粒や
適当な厚みの金属膜を出発材料として用い、またこれら
の出発材料を透明導電膜上に適当な状態で配置し処理す
ることにより、拡散樹状成長させて網状の金属膜が形成
されることを見出し、このような網状金属膜を透明導電
膜上に形成することにより、透明導電膜表面での導電特
性を改善することができ、半導体層との接合界面特性を
改善できることを見出した。
散は例えば、Ｊ．Appl. Phys. 71.(1992) 2238 に開示
されている。この文献においては、ＳｎＯ2 などの金属
酸化物上において、金属粒や金属薄膜から樹状拡散成長
が起こることが説明されている。拡散した金属は微細な
糸状に、母体金属から放射状に拡散する。本発明者ら
は、このような原理に基づき、適当な大きさの金属粒や
適当な厚みの金属膜を出発材料として用い、またこれら
の出発材料を透明導電膜上に適当な状態で配置し処理す
ることにより、拡散樹状成長させて網状の金属膜が形成
されることを見出し、このような網状金属膜を透明導電
膜上に形成することにより、透明導電膜表面での導電特
性を改善することができ、半導体層との接合界面特性を
改善できることを見出した。
【００１１】また、本発明においては、透明導電膜の上
に網状金属膜を形成した後、この網状金属膜の上にさら
に第２の透明導電膜を形成し、この第２の透明導電膜の
上に光電変換層を形成してもよい。
に網状金属膜を形成した後、この網状金属膜の上にさら
に第２の透明導電膜を形成し、この第２の透明導電膜の
上に光電変換層を形成してもよい。
【００１２】
【作用】本発明の光起電力装置では、透明導電膜上に網
状金属膜を形成することにより、光電変換層で発生した
光電流の収集効率を高めている。また光電変換層と透明
導電膜の間の界面におけるオーミック接合性も高められ
るので、光起電力装置の特性向上を大幅に図ることがで
きる。
状金属膜を形成することにより、光電変換層で発生した
光電流の収集効率を高めている。また光電変換層と透明
導電膜の間の界面におけるオーミック接合性も高められ
るので、光起電力装置の特性向上を大幅に図ることがで
きる。
【００１３】また、本発明に従えば、金属集電極の形成
のようなパターニング工程を必要としないので、簡易な
工程で形成することができる。また網状金属膜であるの
で、その線幅を非常に小さくすることができ、入射光量
の低減を非常に少なくすることができる。
のようなパターニング工程を必要としないので、簡易な
工程で形成することができる。また網状金属膜であるの
で、その線幅を非常に小さくすることができ、入射光量
の低減を非常に少なくすることができる。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明に従う一実施例を示す断面図
である。図１を参照して、ガラスや石英などの透光性の
絶縁性基板１の上に、化学的気相成長法などによりテク
スチャー化された透明導電膜２が形成されている。本実
施例では、化学的気相成長法により基板温度５００℃
で、ＳｎＣｌ4 、ＨＦ、Ｈ2 Ｏ及びＯ2 ガスを原料ガス
として用い、テクスチャー化したＳｎＯ2 膜を形成し
た。これにより、凹凸形状を有するヘイズ率２０％のテ
クスチャー化された透明導電膜２を有する基板１を得
た。
である。図１を参照して、ガラスや石英などの透光性の
絶縁性基板１の上に、化学的気相成長法などによりテク
スチャー化された透明導電膜２が形成されている。本実
施例では、化学的気相成長法により基板温度５００℃
で、ＳｎＣｌ4 、ＨＦ、Ｈ2 Ｏ及びＯ2 ガスを原料ガス
として用い、テクスチャー化したＳｎＯ2 膜を形成し
た。これにより、凹凸形状を有するヘイズ率２０％のテ
クスチャー化された透明導電膜２を有する基板１を得
た。
【００１５】透明導電膜２の上には、網状金属膜３が形
成されている。このような網状金属膜３は透明導電膜２
の上に金属粒を付着し、この金属粒から樹状拡散成長さ
せることにより形成した。平均粒径１００μｍ以下のＡ
ｇ粉末を適当な有機溶剤中にコロイド状に分散させ、こ
の分散液中に透明導電膜２を備えた基板１を浸した後取
り出し、乾燥させた。その結果、図２に示すように、金
属粒１３がテクチスャー化した透明導電膜２上に点在し
付着した状態のものが得られた。金属粒１３の点在する
間隔は、本実施例では１００μｍ程度であった。金属粒
を付着させる際の点在させる間隔は、特に限定されるも
のではないが、１０〜１００μｍ程度が好ましい。また
本実施例ではＡｇ粉末を用いているが、金属粒の種類は
特に限定されるものではなく、透明導電膜とオーミック
接触性の良好な金属または合金であればよい。また、本
実施例では、金属粒のコロイド溶液を用い金属粒を付着
形成させているが、イオンクラスタービームなどの蒸着
法により金属粒を付着形成させてもよい。
成されている。このような網状金属膜３は透明導電膜２
の上に金属粒を付着し、この金属粒から樹状拡散成長さ
せることにより形成した。平均粒径１００μｍ以下のＡ
ｇ粉末を適当な有機溶剤中にコロイド状に分散させ、こ
の分散液中に透明導電膜２を備えた基板１を浸した後取
り出し、乾燥させた。その結果、図２に示すように、金
属粒１３がテクチスャー化した透明導電膜２上に点在し
付着した状態のものが得られた。金属粒１３の点在する
間隔は、本実施例では１００μｍ程度であった。金属粒
を付着させる際の点在させる間隔は、特に限定されるも
のではないが、１０〜１００μｍ程度が好ましい。また
本実施例ではＡｇ粉末を用いているが、金属粒の種類は
特に限定されるものではなく、透明導電膜とオーミック
接触性の良好な金属または合金であればよい。また、本
実施例では、金属粒のコロイド溶液を用い金属粒を付着
形成させているが、イオンクラスタービームなどの蒸着
法により金属粒を付着形成させてもよい。
【００１６】以上のようにしてＡｇ粒子を透明導電膜２
上に付着させた後、基板をアニール炉中に入れ、４００
℃で３０分加熱した後、アニール炉から取り出し室温ま
で除冷した。このような熱アニールにより、金属粒から
金属拡散が生じ、樹状成長する。隣接する金属粒から枝
状に拡散し、この樹状拡散金属が接し合うことにより網
目状態の金属膜が形成される。図３は、このようにして
形成される網状金属膜を示している。網状部分以外の網
目部分には、ほとんど金属成分が存在しておらず、集電
の役割を果たすのに適当な状態で形成される。
上に付着させた後、基板をアニール炉中に入れ、４００
℃で３０分加熱した後、アニール炉から取り出し室温ま
で除冷した。このような熱アニールにより、金属粒から
金属拡散が生じ、樹状成長する。隣接する金属粒から枝
状に拡散し、この樹状拡散金属が接し合うことにより網
目状態の金属膜が形成される。図３は、このようにして
形成される網状金属膜を示している。網状部分以外の網
目部分には、ほとんど金属成分が存在しておらず、集電
の役割を果たすのに適当な状態で形成される。
【００１７】本実施例では、金属粒から樹状拡散成長を
させているが、金属薄膜を用いた場合にも、同様に樹状
成長させることができる。金属薄膜を用いた場合には、
透明導電膜上で金属の凝集が生じ、このような金属の凝
集の後樹状成長が起こり、網目状金属膜が得られる。こ
のような金属薄膜の形成方法は特に限定されるものでは
ないが、例えば蒸着法により形成することができる。
させているが、金属薄膜を用いた場合にも、同様に樹状
成長させることができる。金属薄膜を用いた場合には、
透明導電膜上で金属の凝集が生じ、このような金属の凝
集の後樹状成長が起こり、網目状金属膜が得られる。こ
のような金属薄膜の形成方法は特に限定されるものでは
ないが、例えば蒸着法により形成することができる。
【００１８】図１を参照して、以上のようにして網状金
属膜３を形成した後、この網状金属膜３の上にａ−Ｓｉ
Ｃからなるｐ型薄膜半導体層４、ａ−Ｓｉからなるｉ型
薄膜半導体層５、ａ−Ｓｉからなるｎ型薄膜半導体層６
をプラズマＣＶＤ法により積層して形成する。次に、こ
の上に、Ａｌ膜を真空中で抵抗加熱蒸着し、Ａｌからな
る裏面電極７を形成する。
属膜３を形成した後、この網状金属膜３の上にａ−Ｓｉ
Ｃからなるｐ型薄膜半導体層４、ａ−Ｓｉからなるｉ型
薄膜半導体層５、ａ−Ｓｉからなるｎ型薄膜半導体層６
をプラズマＣＶＤ法により積層して形成する。次に、こ
の上に、Ａｌ膜を真空中で抵抗加熱蒸着し、Ａｌからな
る裏面電極７を形成する。
【００１９】以上のようにして得られた薄膜半導体光起
電力装置について出力特性を評価した。なお、比較とし
て、網状金属膜３を形成しない以外は、図１に示す実施
例と同様にして作製した比較例の薄膜半導体光起電力装
置についても出力特性を評価した。図４は、この比較例
の薄膜半導体光起電力装置を示す断面図である。図４に
おいて、図１と同様の構成については、同一の参照番号
を付している。
電力装置について出力特性を評価した。なお、比較とし
て、網状金属膜３を形成しない以外は、図１に示す実施
例と同様にして作製した比較例の薄膜半導体光起電力装
置についても出力特性を評価した。図４は、この比較例
の薄膜半導体光起電力装置を示す断面図である。図４に
おいて、図１と同様の構成については、同一の参照番号
を付している。
【００２０】得られた結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１に示されるように、本発明に従う実施
例の光起電力装置は、開放電圧、短絡電流、フィルファ
クターのそれぞれにおいて改善されており、比較例の光
起電力装置に比べ高い変換効率を示し、良好な出力特性
を示している。これは、網状金属膜により集電効果が向
上し、透明導電膜と光電変換層との間のオーミック接合
性が改善されたためと考えられる。
例の光起電力装置は、開放電圧、短絡電流、フィルファ
クターのそれぞれにおいて改善されており、比較例の光
起電力装置に比べ高い変換効率を示し、良好な出力特性
を示している。これは、網状金属膜により集電効果が向
上し、透明導電膜と光電変換層との間のオーミック接合
性が改善されたためと考えられる。
【００２３】上記実施例では、透明導電膜として酸化ス
ズ薄膜を示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば、インジウムスズ酸化膜（ＩＴＯ）など、
その他の透明導電膜にも適用され得るものである。
ズ薄膜を示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば、インジウムスズ酸化膜（ＩＴＯ）など、
その他の透明導電膜にも適用され得るものである。
【００２４】
【発明の効果】本発明に従い、透明導電膜上に網状金属
膜を形成することにより、透明導電膜表面の導電特性が
改善され、光起電力装置の出力特性が向上する。
膜を形成することにより、透明導電膜表面の導電特性が
改善され、光起電力装置の出力特性が向上する。
【図１】本発明に従う一実施例の光起電力装置を示す断
面図。
面図。
【図２】本発明に従う一実施例において透明導電膜上に
金属粒を付着させた状態を示す断面図。
金属粒を付着させた状態を示す断面図。
【図３】本発明に従う一実施例における網状導電膜を示
す平面図。
す平面図。
【図４】比較の光起電力装置を示す断面図。
１…基板 ２…透明導電膜 ３…網状金属膜 ４…ｐ型非晶質シリコン半導体薄膜 ５…ｉ型非晶質シリコン半導体薄膜 ６…ｎ型非晶質シリコン半導体薄膜 ７…裏面電極 １３…金属粒
Claims (7)
- 【請求項１】 透明導電膜を有する光起電力装置におい
て、 前記透明導電膜上に網状金属膜を形成したことを特徴と
する光起電力装置。 - 【請求項２】 基板と、 前記基板上に形成される透明導電膜と、 熱アニールにより金属を樹状成長させて前記透明導電膜
上に形成される網状金属膜と、 前記網状金属膜上に形成される光電変換層と、 前記光電変換層上に設けられる電極層とを備える光起電
力装置。 - 【請求項３】 前記基板が透光性基板である請求項２に
記載の光起電力装置。 - 【請求項４】 前記透明導電膜が、テクスチャー化され
た透明導電膜である請求項１〜３のいずれか１項に記載
の光起電力装置。 - 【請求項５】 前記網状金属膜の上にさらに第２の透明
導電膜を設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の光起電力装置。 - 【請求項６】 前記網状金属膜が、前記透明導電膜上に
点在させた金属粒を熱アニールすることにより形成され
る請求項１〜５のいずれか１項に記載の光起電力装置。 - 【請求項７】 前記網状金属膜が、前記透明導電膜上に
形成された金属薄膜を熱アニールすることにより形成さ
れる請求項１〜５のいずれか１項に記載の光起電力装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11714894A JP3253449B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 光起電力装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11714894A JP3253449B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326780A true JPH07326780A (ja) | 1995-12-12 |
| JP3253449B2 JP3253449B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=14704656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11714894A Expired - Fee Related JP3253449B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3253449B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011013719A1 (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | 旭硝子株式会社 | 太陽電池用透明導電性基板および太陽電池 |
| WO2014087586A1 (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | パナソニック株式会社 | 光電変換素子 |
-
1994
- 1994-05-30 JP JP11714894A patent/JP3253449B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011013719A1 (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | 旭硝子株式会社 | 太陽電池用透明導電性基板および太陽電池 |
| WO2014087586A1 (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | パナソニック株式会社 | 光電変換素子 |
| CN104854721A (zh) * | 2012-12-07 | 2015-08-19 | 松下知识产权经营株式会社 | 光电转换元件 |
| JPWO2014087586A1 (ja) * | 2012-12-07 | 2017-01-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 光電変換素子 |
| US9853174B2 (en) | 2012-12-07 | 2017-12-26 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photoelectric conversion element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3253449B2 (ja) | 2002-02-04 |
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