JPH10294483A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents

光電変換装置の製造方法

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JPH10294483A
JPH10294483A JP9104128A JP10412897A JPH10294483A JP H10294483 A JPH10294483 A JP H10294483A JP 9104128 A JP9104128 A JP 9104128A JP 10412897 A JP10412897 A JP 10412897A JP H10294483 A JPH10294483 A JP H10294483A
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JP
Japan
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electrode layer
temperature
layer
silver
aluminum
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JP9104128A
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English (en)
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Katsuhito Wada
雄人 和田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

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Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁性基板上に、下部電極層、半導体層、上部
電極層を積層した光電変換装置において、高付着強度
と、低抵抗とを両立させた下部電極層をもつ光電変換装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】絶縁性基板12上に、DCスパッタ法によ
り、アルミニウム電極層13を形成した後、基板温度3
50℃で、高温銀電極層14a、基板温度200で低温
銀電極層14bを堆積する。高温成膜により、絶縁性基
板12との付着強度を確保し、低温成膜により、低抵
抗、高反射率を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性基板上に、
光電変換層とそれを挟む電極層が積層されてなる太陽電
池等の光電変換層装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽電池はクリーンなエネルギーとして
注目されており、その技術の進歩はめざましいものがあ
る。特に、アモルファス(非晶質)シリコンを主材料と
した光電変換層は大面積の成膜が容易で低価格であるた
め、それを用いた薄膜太陽電池に対する期待は大きい。
従来の薄膜太陽電池にはガラス基板が用いられていた
が、厚型で重く、割れやすい欠点があり、また、屋外の
屋根などへの適用時の作業性の改善等のため、薄型、軽
量化の要望が強くなっている。これらの要望に対して可
撓性のあるプラスチックフィルムあるいは箔状金属フィ
ルムを基板に用いた可撓性薄膜太陽電池の実用化が進み
つつある。
【0003】図5はそのような薄膜太陽電池1の断面構
造図を概念的に示し、フィルム基板2上に、下部電極層
として、例えばアルミニウム電極層3と、銀電極層4を
形成する。次に、光電変換層となるアモルファスシリコ
ンなどの半導体層5を形成した後、インジウム錫酸化物
(ITO)など上部電極層となる透明電極層6を積層す
る。ここで、アルミニウム電極層3は、表面での光の散
乱を高めてその散乱光を利用して高効率化を図るため
に、表面に細かい凹凸をもつテクスチャー構造としてい
る。また、下部電極層がアルミニウム電極層3だけでは
抵抗が高く、反射率の低いものになるため、その上に、
アルミニウムより抵抗が約1/2で、反射率も10〜2
0%高い銀電極層4を重ねて、電気抵抗を下げるととも
に反射率を高めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような薄膜太陽
電池において、下部電極層として望ましい性質として
は、光を吸収しやすくするための凹凸があること、表面
層の反射率が高いこと、そして抵抗が低いことがあげら
れる。銀は高反射率、低抵抗の金属材料であり、下部電
極層に適する材料として用いられてきた。しかし、プラ
スチックの絶縁性基板を用いる場合、銀電極層を直接形
成して、基板との強い付着力を得、なおかつ成膜時の凝
集を利用して凹凸を作るためには、成膜時の基板温度を
高くする必要がある。一方、成膜温度を高くすると抵抗
の増加と反射率の低下、そして熱応力や歪みの問題が生
じやすく、良好な構造を得ることが難しい。
【0005】これを解決する方法の一つとして、図5の
ように下部電極層として、アルミニウムと銀との二層に
する方法が考えられた。図6は、下部電極層の拡大断面
図である。絶縁性基板2上に、アルミニウム電極層3が
形成され、その上に銀電極層4が形成されている。アル
ミニウム電極層3の表面には、成膜時の凝集によるテク
スチャー構造の高さ数10nm、間隔が300nm程度
の凹凸が見られる。このように、低融点であるアルミニ
ウムは、凹凸は作りやすい反面、前述のように反射率、
抵抗の点で劣っている。そのため、図6のようにアルミ
ニウム電極層4で凹凸を作り、その上に銀電極層5を製
膜して、高い反射率と低抵抗を同時に実現しようとして
いる。しかし、この場合にも次のような問題がある。
【0006】図3は、アルミニウムと銀との二層膜をア
ルミニウム、銀の順に成膜した際の、銀の成膜時の基板
温度を変えて調べた、その界面の付着強度の基板温度依
存性を示す特性図である。この図に見られるように、銀
電極層の成膜時の基板温度が高い程、アルミニウムと銀
との付着強度が大きい。逆に、成膜時の温度が低いと、
付着強度が小さく、剥離が生じ易いことになる。
【0007】また、図4は、図3の場合と同様に作製し
た試料の、シート抵抗の成膜時温度基板依存性を示す特
性図である。この図に見られるように、銀電極層の成膜
時の基板温度が高いと、特に250℃を越えると高抵抗
化している。これは、アルミニウムと銀とが合金化した
ためと考えられる。また、この250℃を越えた領域で
は、低反射率化していることもわかった。これは、合金
化だけでなく、アルミニウムが再結晶化することによ
り、表面の凹凸の構造が失われている可能性もある。
【0008】図3、図4から、従来の製造方法ではアル
ミニウム電極層上に銀電極層を有する光電変換装置にお
いて、大きな付着強度と低抵抗とを同時に成立させるこ
とは困難なことがわかる。以上の問題に鑑み本発明の目
的は、良好なテクスチャー構造を保ち、強い付着強度
と、高い反射率と、低い抵抗とを同時に実現した電極を
もつ太陽電池の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、絶縁性基板の一面上に、下部電極層、光電
変換層である半導体層および上部電極層を順に成膜する
工程を備えた光電変換装置の製造方法において、下部電
極層の形成を、高温で成膜する第一段階と、それより低
温で成膜する第二段階との少なくとも二段階によりおこ
なうものとする。例えば、少なくとも下部電極層の一部
が銀であり、第一段階を300℃〜400℃の基板温度
でおこない、第二段階を250℃以下の基板温度でおこ
なうものである。
【0010】そのようにすれば、第一段階の高温成膜
で、付着強度が強くしかも散乱が大きい電極が得られ、
第二段階の低温成膜で、高い反射率と低抵抗の電極が得
られる。特に、下部電極層の基板側にアルミニウム層を
設けることがよい。アルミニウムは低融点金属なので、
銀より低温で凝集による良好なテクスチャー構造が形成
できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、実施例をもとに本発明の実
施の形態について説明する。 [実施例1]図1は、本発明にかかる実施例の薄膜太陽
電池11の部分断面図である。厚さ50μmのポリイミ
ド樹脂を可撓性の絶縁性基板12とした。その絶縁性基
板12上に、DCスパッタリング法により、アルミニウ
ム電極層13を厚さ80nm成膜した。DCスパッタリ
ングの条件としては、基板温度は350℃、アルゴン添
加の減圧状態(0.5Pa)、電力は3kWとした。こ
の第一電極層3の形成時に良好なテクスチャー構造を形
成できた。
【0012】次に、同じくDCスパッタリング法によ
り、先ず、基板温度350℃、電力は1kWで、高温銀
電極層14aを50nm成膜した後、基板温度を200
℃に下げ、電力2kWで、低温銀電極層14bを200
nm成膜した。この後、光電変換層となる半導体層15
を形成した。本実施例では通常のグロー放電分解法によ
り堆積される水素化アモルファスシリコン(a−Si:
H)系の材料を用いてn−i−p接合を形成した。その
上に上部電極層である透明電極層16を形成する。本実
施例ではスパッタ法によるITOの例を示した。ZnO
などの酸化物導電膜を用いることもできる。
【0013】このような製造方法によった結果、アルミ
ニウム電極層13と銀電極層14との間の付着強度は、
30MPa以上であり、規格の18MPaを十分に満足
した。また、低温銀電極層14bの成膜温度は200℃
としたので、合金化は抑制され、抵抗の増大は観察され
ず、高い反射率の銀電極層14が実現できた。例えば、
反射光を積分した散乱光反射率で、約20%の向上が見
られた。これは、アルミニウムの再結晶も無く、アルミ
ニウム電極層13表面のテクスチャー構造も良く保たれ
たことも意味している。
【0014】この例では、絶縁性基板12としてはポリ
イミド樹脂フィルムを用いたが、アラミド、ポリエーテ
ルサルフォン(PES)、ポリエチレンナフタレート
(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、
ポリアミドなどのプラスチックフィルムを用いてもよ
い。膜厚は実施例では50μmとしたが、この厚さに限
定されるものではない。また、ガラス等の非可とう性の
絶縁性基板に用いることも出来る。更に、DCスパッタ
リング法で成膜したが、RFスパッタリング法を用いる
こともできる。
【0015】[実施例2]図2は、本発明にかかる別の
実施例の薄膜太陽電池21の部分断面図である。実施例
1と同じく、厚さ50μmのポリイミド樹脂を可撓性の
絶縁性基板22とした。その絶縁性基板22上に、DC
スパッタリング法により、先ず、高温銀電極層24aを
厚さ150nm成膜した。DCスパッタリングの条件と
しては、基板温度は350℃、アルゴン添加の減圧状態
(0.5Pa)、電力は2kWとした。
【0016】次に、基板温度を200℃に下げ、電力1
kWで、低温銀電極層24bを厚さ50nm成膜した。
この後、光電変換層となる半導体層25を形成し、その
上にスパッタ法により上部電極層であるITOの透明電
極層26を形成した。このような製造方法によった結
果、高温銀電極層24aの形成時に良好なテクスチャー
構造を形成すると同時に、絶縁性基板22との付着強度
を確保した。付着強度は、40MPa以上であり、規格
の20MPaを十分に満足した。また、成膜温度が20
0℃の低温銀電極層24bの形成によって、銀電極層2
4全体の低抵抗化を図り、反射率の高い表面が得られ
た。表面のテクスチャー構造も良く保たれていた。
【0017】すなわち、絶縁性基板22上に直接銀電極
層24を設けた場合でも、付着強度の大きい、しかも低
抵抗で反射率の高い下部電極層が実現できた。絶縁性基
板としては、先に述べた各種のプラスチックフィルムや
ガラス等を用いることができる。また、スパッタ法もR
Fスパッタ法でもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、絶
縁性基板上に積層された光電変換装置の製造方法におい
て、下部電極層の形成を、高温で成膜する第一段階と、
それより低温で成膜する第二段階との少なくとも二段階
によりおこなうことによって、強い付着強度と、高い反
射率と、低い抵抗とを同時に実現し、しかも良好なテク
スチャー構造を保った電極をもつ光電変換装置とした。
これにより、光電変換装置の高効率化、高信頼化を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の薄膜太陽電池の部分斜視図
【図2】本発明の別の実施例の薄膜太陽電池の部分斜視
【図3】アルミニウム層と銀層間の付着強度の成膜時基
板温度依存性を示す特性図
【図4】アルミニウム層と銀層とを積層した層の抵抗の
成膜時基板温度依存性を示す特性図
【図5】従来の薄膜太陽電池の部分断面図
【図6】薄膜太陽電池の下部電極層付近の拡大断面図
【符号の説明】
1、11、21 薄膜太陽電池 2、12、22 絶縁性基板 3、13 アルミニウム電極層 4、14、24 銀電極層 5、15、25 半導体層 6、16、26 透明電極層 14a、24a 高温銀電極層 14b、24b 低温銀電極層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基板の一面上に、下部電極層、光電
    変換層である半導体層および上部電極層を順に成膜する
    工程を備えた光電変換装置の製造方法において、 下部電極層の形成を、高温で成膜する第一段階と、それ
    より低温で成膜する第二段階との少なくとも二段階によ
    りおこなうことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  2. 【請求項2】少なくとも下部電極層の一部が銀であり、
    第一段階を300℃〜400℃の基板温度でおこない、
    第二段階を250℃以下の基板温度でおこなうことを特
    徴とする請求項1記載の光電変換装置の製造方法。
  3. 【請求項3】下部電極層の基板側にアルミニウム層を設
    けることを特徴とする請求項1または2に記載の光電変
    換装置の製造方法。
JP9104128A 1997-04-22 1997-04-22 光電変換装置の製造方法 Pending JPH10294483A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007080997A1 (ja) * 2006-01-11 2007-07-19 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. 銀導電膜およびその製造法
WO2011077963A1 (ja) * 2009-12-25 2011-06-30 三菱電機株式会社 太陽電池およびその製造方法
JP2011210941A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Toppan Forms Co Ltd 太陽電池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20040302