JPH1070293A - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその製造方法Info
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- JPH1070293A JPH1070293A JP8223477A JP22347796A JPH1070293A JP H1070293 A JPH1070293 A JP H1070293A JP 8223477 A JP8223477 A JP 8223477A JP 22347796 A JP22347796 A JP 22347796A JP H1070293 A JPH1070293 A JP H1070293A
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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】
【課題】 半導体層において、入射側面とその反対側面
の凹凸のピッチおよび高低差を異ならしめ、入射光およ
び反射光を散乱させて光の光路長を増加させることによ
り光電変換効率を向上させる。 【解決手段】 透光性絶縁基板１に透明導電膜２を積層
する。光の入射方向に対する透明導電膜２の反対側面２
ａに入射光を散乱させるため凹凸を形成する。透明導電
膜２に順次ｐ層４、ｉ層５、ｎ層６を積層して非晶質半
導体層３とする。ｎ層６の反対側面６ｂに、その入射側
面６ａの凹凸のピッチおよび高低差が異なる凹凸を形成
する。ｎ層６に透明導電膜７、金属薄膜裏面電極８を順
次積層する。
の凹凸のピッチおよび高低差を異ならしめ、入射光およ
び反射光を散乱させて光の光路長を増加させることによ
り光電変換効率を向上させる。 【解決手段】 透光性絶縁基板１に透明導電膜２を積層
する。光の入射方向に対する透明導電膜２の反対側面２
ａに入射光を散乱させるため凹凸を形成する。透明導電
膜２に順次ｐ層４、ｉ層５、ｎ層６を積層して非晶質半
導体層３とする。ｎ層６の反対側面６ｂに、その入射側
面６ａの凹凸のピッチおよび高低差が異なる凹凸を形成
する。ｎ層６に透明導電膜７、金属薄膜裏面電極８を順
次積層する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光の照射によ
る光を吸収して光電変換することによって起電力を得る
太陽電池に関する。
る光を吸収して光電変換することによって起電力を得る
太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な薄膜太陽電池（以下、太陽電池
と称す。）は、光電変換活性層に光が入射されると光電
効果により起電力が発生するものであり、（１）ガラス
等の透光性絶縁基板上に透明導電膜が形成され、その上
に非晶質半導体層（光電変換活性層）のｐ層、ｉ層、ｎ
層が順次積層され、さらにその上に金属薄膜裏面電極が
形成されたものと、（２）基板上に金属薄膜裏面電極が
形成され、その上に非晶質半導体層のｎ層、ｉ層、ｐ層
が順次積層され、さらにその上に透明導電膜が形成され
たものとの２種類がある。
と称す。）は、光電変換活性層に光が入射されると光電
効果により起電力が発生するものであり、（１）ガラス
等の透光性絶縁基板上に透明導電膜が形成され、その上
に非晶質半導体層（光電変換活性層）のｐ層、ｉ層、ｎ
層が順次積層され、さらにその上に金属薄膜裏面電極が
形成されたものと、（２）基板上に金属薄膜裏面電極が
形成され、その上に非晶質半導体層のｎ層、ｉ層、ｐ層
が順次積層され、さらにその上に透明導電膜が形成され
たものとの２種類がある。
【０００３】上記の太陽電池においては、非晶質半導体
層の膜厚が５００ｎｍ程度のときに光電変換効率（以
下、単に効率と称す。）が最大となる。そのため、効率
を向上させるためには、この薄い膜厚での光の吸収量を
増加させることが重要なポイントとなる。そこで、上記
２種類の太陽電池において、光の吸収量を増加させて効
率の向上を図るべく種々の工夫がなされている。
層の膜厚が５００ｎｍ程度のときに光電変換効率（以
下、単に効率と称す。）が最大となる。そのため、効率
を向上させるためには、この薄い膜厚での光の吸収量を
増加させることが重要なポイントとなる。そこで、上記
２種類の太陽電池において、光の吸収量を増加させて効
率の向上を図るべく種々の工夫がなされている。
【０００４】上記（１）の太陽電池では、透光性絶縁基
板または透明導電膜の光が入射される入射側面とは反対
にある反対側面に凹凸を形成している（特開平１−２１
９０４３号公報、特開昭５８−５７７５６号公報あるい
は特開昭５９−１５９５７４号公報参照）。
板または透明導電膜の光が入射される入射側面とは反対
にある反対側面に凹凸を形成している（特開平１−２１
９０４３号公報、特開昭５８−５７７５６号公報あるい
は特開昭５９−１５９５７４号公報参照）。
【０００５】例えば、図４に示すような太陽電池Ｓで
は、透光性絶縁基板１の反対側面１ａに積層された透明
導電層としての透明導電膜２の反対側面２ａに凹凸を形
成し、その後非晶質半導体層３であるｐ層４、ｉ層５、
ｎ層６、さらに透明導電膜７、電極層である金属薄膜裏
面電極８を順次積層している。
は、透光性絶縁基板１の反対側面１ａに積層された透明
導電層としての透明導電膜２の反対側面２ａに凹凸を形
成し、その後非晶質半導体層３であるｐ層４、ｉ層５、
ｎ層６、さらに透明導電膜７、電極層である金属薄膜裏
面電極８を順次積層している。
【０００６】これによると、透明導電膜２の凹凸の形成
された反対側面２ａ上に積層された各層はその凹凸の影
響を受けて各々凹凸状に形成される。そのため、太陽電
池Ｓに照射された光（ｌｉｇｈｔ）の透光性絶縁基板１
側からの入射光が凹凸面において散乱すると、内部で反
射が繰り返され、光路長が増加し、特に透明導電膜２で
の光の散乱による光路長が増加し、光吸収量が増加する
ことにより効率が向上する。
された反対側面２ａ上に積層された各層はその凹凸の影
響を受けて各々凹凸状に形成される。そのため、太陽電
池Ｓに照射された光（ｌｉｇｈｔ）の透光性絶縁基板１
側からの入射光が凹凸面において散乱すると、内部で反
射が繰り返され、光路長が増加し、特に透明導電膜２で
の光の散乱による光路長が増加し、光吸収量が増加する
ことにより効率が向上する。
【０００７】また、（２）の太陽電池では、基板上に積
層された金属薄膜裏面電極の入射側面に凹凸を形成した
ものがある（特開平５−２３５３８９号公報参照）。
層された金属薄膜裏面電極の入射側面に凹凸を形成した
ものがある（特開平５−２３５３８９号公報参照）。
【０００８】これによると、非晶質半導体層は、金属薄
膜裏面電極の入射側面に形成された凹凸の影響を受け、
各層が凹凸状に形成され、透明導電膜側から入射し、金
属薄膜裏面電極で反射した反射光が散乱することにより
光路長が増加し、特にｎ層での散乱による光路長が増加
し、上記と同様に効率が向上する。
膜裏面電極の入射側面に形成された凹凸の影響を受け、
各層が凹凸状に形成され、透明導電膜側から入射し、金
属薄膜裏面電極で反射した反射光が散乱することにより
光路長が増加し、特にｎ層での散乱による光路長が増加
し、上記と同様に効率が向上する。
【０００９】上記の２つの方法の内いずれかにより入射
光あるいは反射光の光路長を増加させた太陽電池とそう
でない太陽電池とを比較すると、光の光路長を増加させ
た太陽電池では、短絡電流がおおよそ３０％以上増加し
て、効率が向上する。
光あるいは反射光の光路長を増加させた太陽電池とそう
でない太陽電池とを比較すると、光の光路長を増加させ
た太陽電池では、短絡電流がおおよそ３０％以上増加し
て、効率が向上する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透光性
絶縁基板１または透明導電膜２の反対側面１ａ，２ａに
凹凸を形成した場合、その上に積層した各層が凹凸状に
形成されて入射光は散乱しやすくなるが、非晶質半導体
層３のｐ層４、ｉ層５、ｎ層６と順次積層されるに連れ
て後の層ほどの凹凸の高低差（凹凸の山と谷との差）が
小さくなる。この高低差が小さくなった層では、光の散
乱が少なくなるために光路長の増加が期待できず、金属
薄膜裏面電極８で反射した反射光の光路長は増加しなく
なる。
絶縁基板１または透明導電膜２の反対側面１ａ，２ａに
凹凸を形成した場合、その上に積層した各層が凹凸状に
形成されて入射光は散乱しやすくなるが、非晶質半導体
層３のｐ層４、ｉ層５、ｎ層６と順次積層されるに連れ
て後の層ほどの凹凸の高低差（凹凸の山と谷との差）が
小さくなる。この高低差が小さくなった層では、光の散
乱が少なくなるために光路長の増加が期待できず、金属
薄膜裏面電極８で反射した反射光の光路長は増加しなく
なる。
【００１１】また、逆に金属薄膜裏面電極の入射面側に
凹凸を形成した場合では、入射側の層での入射光の散乱
が期待できない。
凹凸を形成した場合では、入射側の層での入射光の散乱
が期待できない。
【００１２】さらに、金属薄膜裏面電極に接するｎ層の
入射側面の凹凸の高低差が、反対側面の凹凸の高低差よ
り小さいと、反射光の光閉じ込め効果が小さくなり、光
吸収量の増加が期待できない。また、反対にその入射側
面の凹凸の高低差より反対側面の凹凸の高低差が大きす
ぎると、太陽電池が短絡しやすくなる。そのため、その
高低差を適当なものにする必要がある。
入射側面の凹凸の高低差が、反対側面の凹凸の高低差よ
り小さいと、反射光の光閉じ込め効果が小さくなり、光
吸収量の増加が期待できない。また、反対にその入射側
面の凹凸の高低差より反対側面の凹凸の高低差が大きす
ぎると、太陽電池が短絡しやすくなる。そのため、その
高低差を適当なものにする必要がある。
【００１３】さらに、各層において入射側面と反対側面
のそれぞれの凹凸のピッチ（山と山あるいは谷と谷との
距離）が等しい場合、ピッチが異なる場合と比較して光
の散乱が少なくなるという問題点がある。
のそれぞれの凹凸のピッチ（山と山あるいは谷と谷との
距離）が等しい場合、ピッチが異なる場合と比較して光
の散乱が少なくなるという問題点がある。
【００１４】すなわち、従来では半導体層、特にｎ層で
の反対側面の凹凸の高低差やピッチを効率のよくなる値
にするための具体的な手段がなかった。そこで、本発明
は、上記に鑑み、光の入射側面とその反対側面の凹凸の
ピッチおよび高低差を異ならしめ、入射光および反射光
を散乱させて光の光路長を増加させることにより光電変
換効率の向上した太陽電池を提供することを目的とす
る。
の反対側面の凹凸の高低差やピッチを効率のよくなる値
にするための具体的な手段がなかった。そこで、本発明
は、上記に鑑み、光の入射側面とその反対側面の凹凸の
ピッチおよび高低差を異ならしめ、入射光および反射光
を散乱させて光の光路長を増加させることにより光電変
換効率の向上した太陽電池を提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、透明導電層、半導体層、電極層が順次積層され、
透明導電層側から入射されて半導体層に入った入射光お
よび半導体層を通過して電極層で反射された反射光を半
導体層で光電変換する太陽電池において、半導体層の入
射側面およびその反対側面に光を散乱させるための凹凸
がそれぞれ形成され、一方の凹凸と他方の凹凸とではそ
のピッチおよび高低差が異ならしめられたものである。
段は、透明導電層、半導体層、電極層が順次積層され、
透明導電層側から入射されて半導体層に入った入射光お
よび半導体層を通過して電極層で反射された反射光を半
導体層で光電変換する太陽電池において、半導体層の入
射側面およびその反対側面に光を散乱させるための凹凸
がそれぞれ形成され、一方の凹凸と他方の凹凸とではそ
のピッチおよび高低差が異ならしめられたものである。
【００１６】したがって、半導体層の入射側面に形成さ
れた凹凸により入射光が散乱し、さらに反対側面に形成
された凹凸により反射光が散乱するので、半導体層内で
光の反射が繰り返されて光の光路長が増加し光閉じ込め
が効果的に行われるようになり、光吸収量が増して効率
が向上する。しかも、入射側面と反射側面との凹凸のピ
ッチが異なっているので、入射光と反射光との位相がず
れ、光の干渉作用を除去でき、光の吸収量が多くなるこ
とによっても効率が向上する。
れた凹凸により入射光が散乱し、さらに反対側面に形成
された凹凸により反射光が散乱するので、半導体層内で
光の反射が繰り返されて光の光路長が増加し光閉じ込め
が効果的に行われるようになり、光吸収量が増して効率
が向上する。しかも、入射側面と反射側面との凹凸のピ
ッチが異なっているので、入射光と反射光との位相がず
れ、光の干渉作用を除去でき、光の吸収量が多くなるこ
とによっても効率が向上する。
【００１７】そして、半導体層中でもｎ層の入射側面お
よびその反対側面に形成したそれぞれの凹凸において、
そのピッチを異ならしめ、さらに反対側面の凹凸の高低
差を入射側面の凹凸の高低差より大とすると、反対側面
の表面積が入射側面の表面積よりも大となり、反射光の
散乱が多くなって光閉じ込め効果が増し、効率が向上す
る。
よびその反対側面に形成したそれぞれの凹凸において、
そのピッチを異ならしめ、さらに反対側面の凹凸の高低
差を入射側面の凹凸の高低差より大とすると、反対側面
の表面積が入射側面の表面積よりも大となり、反射光の
散乱が多くなって光閉じ込め効果が増し、効率が向上す
る。
【００１８】ここで、各層を積層して形成していくこと
により太陽電池は製造されるが、最初の透明導電層に凹
凸を形成すると、この上に積層される各層にも凹凸は自
然に形成されていくが、その積層過程において人為的に
凹凸を形成することによって、上記の特徴ある凹凸が形
成され、簡単な方法で効率の高い太陽電池を得ることが
できる。
により太陽電池は製造されるが、最初の透明導電層に凹
凸を形成すると、この上に積層される各層にも凹凸は自
然に形成されていくが、その積層過程において人為的に
凹凸を形成することによって、上記の特徴ある凹凸が形
成され、簡単な方法で効率の高い太陽電池を得ることが
できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態である太陽電
池Ｓは、その基本的構造は図４に示すものと同様である
が、図１に示すように、ｎ層６の反対側面６ｂには、入
射側面６ａの凹凸とはピッチおよび高低差が異なる凹凸
が形成されている。そのため、ｎ層６の反対側面６ｂに
積層される透明導電膜７、金属薄膜裏面電極８のそれぞ
れの入射側面および反対側面はｎ層６の反対側面６ｂの
凹凸の影響を受けた凹凸状に形成される。以下、この太
陽電池Ｓの製造方法について説明する。
池Ｓは、その基本的構造は図４に示すものと同様である
が、図１に示すように、ｎ層６の反対側面６ｂには、入
射側面６ａの凹凸とはピッチおよび高低差が異なる凹凸
が形成されている。そのため、ｎ層６の反対側面６ｂに
積層される透明導電膜７、金属薄膜裏面電極８のそれぞ
れの入射側面および反対側面はｎ層６の反対側面６ｂの
凹凸の影響を受けた凹凸状に形成される。以下、この太
陽電池Ｓの製造方法について説明する。
【００２０】まず、ガラス基板等の透光性絶縁基板１上
にスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等により、ＩＴ
Ｏ（酸化インジューム酸化錫化合物）、ＳｎＯ2（酸化
錫）あるいはＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透明導電膜２を形
成する。なお、透光性絶縁基板１は、フィルム等の他の
材料の基板を用いてもよく、透光性で表面反射率の低い
ものがよい。
にスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等により、ＩＴ
Ｏ（酸化インジューム酸化錫化合物）、ＳｎＯ2（酸化
錫）あるいはＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透明導電膜２を形
成する。なお、透光性絶縁基板１は、フィルム等の他の
材料の基板を用いてもよく、透光性で表面反射率の低い
ものがよい。
【００２１】そして、この透明導電膜２の反対側面２ａ
にブラスト法、エッチング法、スタンピング法等で凹凸
を形成する。なお、ブラスト法を使用する場合には、最
適なパラメータ（設定条件）を設定して凹凸を形成する
必要がある。そして、本実施形態の太陽電池Ｓでは、透
明導電膜２の反対側面２ａの凹凸のピッチを４００ｎ
ｍ、高低差を５００ｎｍとする。
にブラスト法、エッチング法、スタンピング法等で凹凸
を形成する。なお、ブラスト法を使用する場合には、最
適なパラメータ（設定条件）を設定して凹凸を形成する
必要がある。そして、本実施形態の太陽電池Ｓでは、透
明導電膜２の反対側面２ａの凹凸のピッチを４００ｎ
ｍ、高低差を５００ｎｍとする。
【００２２】その後、透明導電膜２に、エピタキシャル
成長、熱拡散、イオンプランテーション等によりＳｉ等
の非晶質半導体層３のｐ層４、ｉ層５、ｎ層６を順次積
層していく。このとき、透明導電膜２の反対側面２ａに
形成された凹凸の影響を受け、各層４〜６が凹凸状に形
成される。ここで、プラズマＣＶＤ装置を用いた場合、
凹凸の高低差に応じて最適とされる層厚（膜厚）にする
ための各層４〜６の成形条件として、基板温度、パワ
ー、圧力を表１に示す。
成長、熱拡散、イオンプランテーション等によりＳｉ等
の非晶質半導体層３のｐ層４、ｉ層５、ｎ層６を順次積
層していく。このとき、透明導電膜２の反対側面２ａに
形成された凹凸の影響を受け、各層４〜６が凹凸状に形
成される。ここで、プラズマＣＶＤ装置を用いた場合、
凹凸の高低差に応じて最適とされる層厚（膜厚）にする
ための各層４〜６の成形条件として、基板温度、パワ
ー、圧力を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】透明導電膜２の凹凸の高低差が５００ｎｍ
程度の場合、ｐ層４の層厚を１５０ｎｍ、ｉ層５の層厚
を５００ｎｍ、ｎ層６の層厚を３５０ｎｍに設定する。
程度の場合、ｐ層４の層厚を１５０ｎｍ、ｉ層５の層厚
を５００ｎｍ、ｎ層６の層厚を３５０ｎｍに設定する。
【００２５】このような層厚で順次積層した場合、透明
導電膜２の反対側面２ａの凹凸の影響を受けたｎ層６の
入射側面６ａの凹凸は高低差が１００ｎｍ程度であり、
約４００ｎｍのピッチとなり、透明導電膜２の反対側面
２ａの凹凸と同ピッチで高低差が小さくなる。
導電膜２の反対側面２ａの凹凸の影響を受けたｎ層６の
入射側面６ａの凹凸は高低差が１００ｎｍ程度であり、
約４００ｎｍのピッチとなり、透明導電膜２の反対側面
２ａの凹凸と同ピッチで高低差が小さくなる。
【００２６】その後、ｎ層６の反対側面６ｂの凹凸がそ
の入射側面６ａの凹凸のピッチおよび高低差よりも大と
なるように、ブラスト法によりｎ層６の表面処理を行
う。ブラスト法は、サンドを使用したサンドブラスト法
あるいはカーボランダム、アランダム、アルミナ、ホワ
イトアルミナ等の粒（ショット）を使用したショットブ
ラスト法等である。なお、ｎ層６の表面処理は、エッチ
ング法やスタンピング法等でもよいが、ブラスト法によ
ればパラメータの設定を変更するだけで削り込み量が容
易にコントロールできる。
の入射側面６ａの凹凸のピッチおよび高低差よりも大と
なるように、ブラスト法によりｎ層６の表面処理を行
う。ブラスト法は、サンドを使用したサンドブラスト法
あるいはカーボランダム、アランダム、アルミナ、ホワ
イトアルミナ等の粒（ショット）を使用したショットブ
ラスト法等である。なお、ｎ層６の表面処理は、エッチ
ング法やスタンピング法等でもよいが、ブラスト法によ
ればパラメータの設定を変更するだけで削り込み量が容
易にコントロールできる。
【００２７】このブラスト法では、図２に示すように、
ｎ層６まで積層した基板Ｓａをトレイ９にセットし、噴
射ノズル１０から砥粒１１をｎ層６の反対側面６ｂに向
けて吹き付ける。このとき、噴射ノズル１０の位置は固
定しておき、トレイ９をローラコンベア１２等で設定速
度で移動させる。なお、砥粒１１として、サンドあるい
はショットを用い、その大きさは粒度（＃）２０００よ
り小さいものを用いる。また、ノズル１０は、直径７ｍ
ｍ程度であり、基板Ｓａの大きさや処理速度に応じてノ
ズル１０の数を設定する。
ｎ層６まで積層した基板Ｓａをトレイ９にセットし、噴
射ノズル１０から砥粒１１をｎ層６の反対側面６ｂに向
けて吹き付ける。このとき、噴射ノズル１０の位置は固
定しておき、トレイ９をローラコンベア１２等で設定速
度で移動させる。なお、砥粒１１として、サンドあるい
はショットを用い、その大きさは粒度（＃）２０００よ
り小さいものを用いる。また、ノズル１０は、直径７ｍ
ｍ程度であり、基板Ｓａの大きさや処理速度に応じてノ
ズル１０の数を設定する。
【００２８】この表面処理時のパラメータは、砥粒１１
の噴射圧力を３〜４ｋｇ／ｃｍ2程度、噴射距離（噴射
ノズル１０先端から基板Ｓａまでの距離）を１５ｃｍ程
度、噴射角度（基板Ｓａに対する噴射ノズル１０の角
度）を９０度、トレイ９の移動速度を１２５ｍｍ／ｍｉ
ｎ、砥粒１１の噴射量を１００ｇ／ｍｉｎ程度にする。
の噴射圧力を３〜４ｋｇ／ｃｍ2程度、噴射距離（噴射
ノズル１０先端から基板Ｓａまでの距離）を１５ｃｍ程
度、噴射角度（基板Ｓａに対する噴射ノズル１０の角
度）を９０度、トレイ９の移動速度を１２５ｍｍ／ｍｉ
ｎ、砥粒１１の噴射量を１００ｇ／ｍｉｎ程度にする。
【００２９】そして、上記パラメータに基づいて表面処
理をすると、ｎ層６の反対側面６ｂの全面にわたって形
成された凹凸は、ピッチが６００ｎｍ程度、高低差が２
００ｎｍ程度となり、ｎ層６の平均層厚が８０ｎｍ程度
となる。なお、上記で示したパラメータは一例であり、
工程処理能力の速度を変更するため等でトレイ９の移動
速度を変更した場合には、噴射圧力、噴射距離等を最適
な値に設定変更する必要がある。
理をすると、ｎ層６の反対側面６ｂの全面にわたって形
成された凹凸は、ピッチが６００ｎｍ程度、高低差が２
００ｎｍ程度となり、ｎ層６の平均層厚が８０ｎｍ程度
となる。なお、上記で示したパラメータは一例であり、
工程処理能力の速度を変更するため等でトレイ９の移動
速度を変更した場合には、噴射圧力、噴射距離等を最適
な値に設定変更する必要がある。
【００３０】ところで、ｎ層６の削り込み量が少ない
と、ｎ層６での光の吸収があるため効率が低下する。ま
た、ｎ層６を削りすぎてしまうと効率が低下しはじめ、
さらに削るとｐ層４まで達して、太陽電池Ｓは短絡して
しまうといった不具合が起きる。そのため、ｎ層６の表
面処理時には、適切な削り込み量にする必要がある。
と、ｎ層６での光の吸収があるため効率が低下する。ま
た、ｎ層６を削りすぎてしまうと効率が低下しはじめ、
さらに削るとｐ層４まで達して、太陽電池Ｓは短絡して
しまうといった不具合が起きる。そのため、ｎ層６の表
面処理時には、適切な削り込み量にする必要がある。
【００３１】ここで、図３にｎ層６の削り込み量を変化
させるため、トレイ９上にセットした基板Ｓａの送り速
度を変化させた場合の基板送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）と
効率η（％）との関係を示す。送り速度が３００ｍｍ／
ｍｉｎ以上ではあまり削れていないので効率は低いが、
送り速度を遅くするにしたがって削り込みが多くなり、
しだいに効率は向上し、１２５ｍｍ／ｍｉｎ程度で効率
は最大となる。これ以上速度を遅くすると、ｎ層６を削
りすぎ、必要以上に層厚が薄くなって効率が低下する。
さらに、ｎ層６の層厚が実質的になくなり、ｐ層４が一
部分露出するような状態になると、ｎ層６の上に積層す
る金属薄膜裏面電極８とｐ層４とが短絡し、太陽電池Ｓ
は通常短絡状態となって使用不能となる。
させるため、トレイ９上にセットした基板Ｓａの送り速
度を変化させた場合の基板送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）と
効率η（％）との関係を示す。送り速度が３００ｍｍ／
ｍｉｎ以上ではあまり削れていないので効率は低いが、
送り速度を遅くするにしたがって削り込みが多くなり、
しだいに効率は向上し、１２５ｍｍ／ｍｉｎ程度で効率
は最大となる。これ以上速度を遅くすると、ｎ層６を削
りすぎ、必要以上に層厚が薄くなって効率が低下する。
さらに、ｎ層６の層厚が実質的になくなり、ｐ層４が一
部分露出するような状態になると、ｎ層６の上に積層す
る金属薄膜裏面電極８とｐ層４とが短絡し、太陽電池Ｓ
は通常短絡状態となって使用不能となる。
【００３２】そして、ｎ層６を表面処理した後、スパッ
タリング法、蒸着法等によりＺｎＯ（酸化錫）で透明導
電膜７を６０ｎｍで積層し、その後にＡｇ等により層厚
５００ｎｍの金属薄膜裏面電極８を積層して、太陽電池
Ｓが完成する。
タリング法、蒸着法等によりＺｎＯ（酸化錫）で透明導
電膜７を６０ｎｍで積層し、その後にＡｇ等により層厚
５００ｎｍの金属薄膜裏面電極８を積層して、太陽電池
Ｓが完成する。
【００３３】上記構成の太陽電池Ｓにおいて、透光性絶
縁基板１側から太陽、蛍光灯の光（ｌｉｇｈｔ）が照射
されると、その入射光は透光性絶縁基板１を透過し、透
明導電膜２に至る。透明導電膜２に入射した光は、透明
導電膜２の反対側面２ａに形成された凹凸により散乱
し、光路長が増加することになる。そして、さらに光電
変換活性層である非晶質半導体層３に光が至ると、光電
変換され起電力が発生する。このとき、各層４〜６にお
いても光は散乱して光路長は増加するが、積層するにし
たがって凹凸の高低差が小さくなり、光路長の増加は少
なくなる。
縁基板１側から太陽、蛍光灯の光（ｌｉｇｈｔ）が照射
されると、その入射光は透光性絶縁基板１を透過し、透
明導電膜２に至る。透明導電膜２に入射した光は、透明
導電膜２の反対側面２ａに形成された凹凸により散乱
し、光路長が増加することになる。そして、さらに光電
変換活性層である非晶質半導体層３に光が至ると、光電
変換され起電力が発生する。このとき、各層４〜６にお
いても光は散乱して光路長は増加するが、積層するにし
たがって凹凸の高低差が小さくなり、光路長の増加は少
なくなる。
【００３４】非晶質半導体層３を透過した光は、金属薄
膜裏面電極８によって反射され、反射光として透光性絶
縁基板１側に向かう。このとき、ｎ層６の反対側面６ｂ
を表面処理しているので、反対側面６ｂの凹凸の高低差
が大きくなっており、散乱が多くなるので光閉じ込め効
果により光吸収量が増加する。
膜裏面電極８によって反射され、反射光として透光性絶
縁基板１側に向かう。このとき、ｎ層６の反対側面６ｂ
を表面処理しているので、反対側面６ｂの凹凸の高低差
が大きくなっており、散乱が多くなるので光閉じ込め効
果により光吸収量が増加する。
【００３５】また、ｎ層６に至った反射光は、反対側面
６ｂで散乱して光路長が増加することになる。この光も
吸収され光電変換されて起電力を発生することになる。
このとき、ｎ層６では、入射側面６ａの凹凸と反射側面
６ｂの凹凸とのピッチが異なるため、光の干渉作用が除
去され光吸収量がさらに増加する。これにより、太陽電
池Ｓの短絡電流が向上することになる。したがって、太
陽電池Ｓでは、光の入射側にある透明導電膜２と反射側
にあるｎ層６での光の散乱が増加し、全体の光吸収量が
増すことにより効率が大きく向上する。
６ｂで散乱して光路長が増加することになる。この光も
吸収され光電変換されて起電力を発生することになる。
このとき、ｎ層６では、入射側面６ａの凹凸と反射側面
６ｂの凹凸とのピッチが異なるため、光の干渉作用が除
去され光吸収量がさらに増加する。これにより、太陽電
池Ｓの短絡電流が向上することになる。したがって、太
陽電池Ｓでは、光の入射側にある透明導電膜２と反射側
にあるｎ層６での光の散乱が増加し、全体の光吸収量が
増すことにより効率が大きく向上する。
【００３６】本実施形態の太陽電池Ｓの特性としては、
短絡電流Ｉｓｃは１９．８ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧Ｖｏ
ｃは０．８５Ｖ、曲線因子ＦＦは０．７３、効率ηは１
２．２％が得られ、この特性は従来の太陽電池Ｓと比較
して、短絡電流Ｉｓｃの値は約７％大きくなっており、
効率において約０．７％向上している。
短絡電流Ｉｓｃは１９．８ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧Ｖｏ
ｃは０．８５Ｖ、曲線因子ＦＦは０．７３、効率ηは１
２．２％が得られ、この特性は従来の太陽電池Ｓと比較
して、短絡電流Ｉｓｃの値は約７％大きくなっており、
効率において約０．７％向上している。
【００３７】このように、透明導電膜２の反対側面２ａ
に凹凸を形成し、さらにｎ層６の反対側面６ｂにその入
射側面６ｂの凹凸とは異なったピッチおよび高低差の凹
凸を形成することにより、非晶質半導体層３の入射側面
および反対側面にはピッチおよび高低差の異なった凹凸
が形成されることになり、入射側面に形成された凹凸に
より入射光を散乱し、さらに反対側面に形成された凹凸
により反射光を散乱するので、光の光路長が増加し光吸
収量が増して効率が向上する。しかも、入射側面と反対
側面とで凹凸のピッチが異なることにより、光の位相が
ずれて光の干渉作用を除去でき、光の吸収量が多くな
る。そのため、太陽電池Ｓの短絡電流を増加させること
ができる。
に凹凸を形成し、さらにｎ層６の反対側面６ｂにその入
射側面６ｂの凹凸とは異なったピッチおよび高低差の凹
凸を形成することにより、非晶質半導体層３の入射側面
および反対側面にはピッチおよび高低差の異なった凹凸
が形成されることになり、入射側面に形成された凹凸に
より入射光を散乱し、さらに反対側面に形成された凹凸
により反射光を散乱するので、光の光路長が増加し光吸
収量が増して効率が向上する。しかも、入射側面と反対
側面とで凹凸のピッチが異なることにより、光の位相が
ずれて光の干渉作用を除去でき、光の吸収量が多くな
る。そのため、太陽電池Ｓの短絡電流を増加させること
ができる。
【００３８】また、基板上に金属薄膜裏面電極、非晶質
半導体層のｎ層、ｉ層、ｐ層、透明導電膜が順次積層さ
れた太陽電池においては、まず基板に積層した金属薄膜
裏面電極の入射側面に凹凸を形成し、その上にｎ層、ｉ
層、ｐ層を順次積層し、そのｐ層の入射側面に凹凸を形
成することにより、上記と同様の効果を奏することがで
きる。
半導体層のｎ層、ｉ層、ｐ層、透明導電膜が順次積層さ
れた太陽電池においては、まず基板に積層した金属薄膜
裏面電極の入射側面に凹凸を形成し、その上にｎ層、ｉ
層、ｐ層を順次積層し、そのｐ層の入射側面に凹凸を形
成することにより、上記と同様の効果を奏することがで
きる。
【００３９】したがって、半導体層を形成した後に、そ
の表面に再度凹凸を形成する工程を加えるという簡単な
方法によって、上記の如く効率のよい太陽電池を製造す
ることができる。
の表面に再度凹凸を形成する工程を加えるという簡単な
方法によって、上記の如く効率のよい太陽電池を製造す
ることができる。
【００４０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、ｎ層の反対側面にテクスチャエッチング、ダイシン
グ、レーザー加工等によって溝を形成して、凹凸として
もよい。
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、ｎ層の反対側面にテクスチャエッチング、ダイシン
グ、レーザー加工等によって溝を形成して、凹凸として
もよい。
【００４１】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、半導体層の入射側面およびその反対側面に光を
散乱させるための凹凸がそれぞれ形成され、一方の凹凸
と他方の凹凸とのピッチおよび高低差を異ならしめるこ
とにより、入射光および反射光が散乱し、光の光路長が
増加するので、光吸収量が増して効率が向上する。しか
も、凹凸のピッチが異なることにより、光の干渉効果を
除去でき、光の吸収量が多くなる。
よると、半導体層の入射側面およびその反対側面に光を
散乱させるための凹凸がそれぞれ形成され、一方の凹凸
と他方の凹凸とのピッチおよび高低差を異ならしめるこ
とにより、入射光および反射光が散乱し、光の光路長が
増加するので、光吸収量が増して効率が向上する。しか
も、凹凸のピッチが異なることにより、光の干渉効果を
除去でき、光の吸収量が多くなる。
【００４２】特に、ｎ層の入射側面およびその反対側面
の凹凸のピッチおよび高低差を異ならしめることによ
り、半導体層での光吸収量がさらに増加する。しかも、
ｎ層の反対側面の凹凸の高低差が入射側面の凹凸の高低
差より大とすると、光閉じ込め効果が向上する。
の凹凸のピッチおよび高低差を異ならしめることによ
り、半導体層での光吸収量がさらに増加する。しかも、
ｎ層の反対側面の凹凸の高低差が入射側面の凹凸の高低
差より大とすると、光閉じ込め効果が向上する。
【図１】本発明の太陽電池の模式図
【図２】ブラスト法による表面処理の概略説明図
【図３】ブラスト法での基板送り速度と太陽電池の光電
変換効率との関係を示す図
変換効率との関係を示す図
【図４】従来の太陽電池の模式図
１ 透光性絶縁基板 ２ 透明導電膜 ３ 半導体層 ４ ｐ層 ５ ｉ層 ６ ｎ層 ６ａ 入射側面 ６ｂ 反対側面 ７ 透明導電膜 ８ 金属薄膜裏面電極 Ｓ 太陽電池
Claims (5)
- 【請求項１】 透明導電層、半導体層、電極層が順次積
層され、前記透明導電層側から入射されて前記半導体層
に入った入射光および前記半導体層を通過して前記電極
層で反射された反射光を前記半導体層で光電変換する太
陽電池において、前記半導体層の入射側面およびその反
対側面に光を散乱させるための凹凸がそれぞれ形成さ
れ、一方の凹凸と他方の凹凸とではそのピッチおよび高
低差が異ならしめられたことを特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 透明導電層、該透明導電層側からｐ層、
ｉ層、ｎ層の順に形成されてなる半導体層、電極層が順
次積層され、前記透明導電層側から入射されて前記半導
体層に入った入射光および前記半導体層を通過して前記
電極層で反射された反射光を前記半導体層で光電変換す
る太陽電池において、前記ｎ層の入射側面およびその反
対側面に光を散乱させるための凹凸がそれぞれ形成さ
れ、一方の凹凸と他方の凹凸とではそのピッチおよび高
低差が異ならしめられたことを特徴とする太陽電池。 - 【請求項３】 前記反対側面の凹凸の高低差が入射側面
の凹凸の高低差より大とされたことを特徴とする請求項
２記載の太陽電池。 - 【請求項４】 透明導電層に凹凸を形成し、その凹凸面
の上に半導体層を積層した後、該半導体層の表面処理を
行ってピッチおよび高低差が前記透明導電層の凹凸とは
異なるような凹凸を形成し、その上に電極層を積層する
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】 透明導電層に凹凸を形成し、その凹凸面
上にｐ層、ｉ層、ｎ層の順に積層して半導体層を形成
し、前記ｎ層の表面処理を行ってピッチおよび高低差が
前記ｉ層とは異なるような凹凸を形成し、そのｎ層の上
に電極層を積層することを特徴とする太陽電池の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8223477A JPH1070293A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8223477A JPH1070293A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 太陽電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1070293A true JPH1070293A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16798756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8223477A Pending JPH1070293A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1070293A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013194A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-15 | Nkk Corp | めっき鋼帯の製造方法 |
| US6750394B2 (en) | 2001-01-12 | 2004-06-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film solar cell and its manufacturing method |
| JP2009135537A (ja) * | 2009-03-16 | 2009-06-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽光発電装置 |
| JP2010258279A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Kyocera Corp | 光電変換セルおよび光電変換モジュール |
| JP2014123662A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Kyocera Corp | 太陽電池および太陽電池モジュール |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP8223477A patent/JPH1070293A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6750394B2 (en) | 2001-01-12 | 2004-06-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film solar cell and its manufacturing method |
| JP2003013194A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-15 | Nkk Corp | めっき鋼帯の製造方法 |
| JP4655420B2 (ja) * | 2001-07-02 | 2011-03-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | プレス成形性に優れた溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法 |
| JP2009135537A (ja) * | 2009-03-16 | 2009-06-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽光発電装置 |
| JP2010258279A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Kyocera Corp | 光電変換セルおよび光電変換モジュール |
| JP2014123662A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Kyocera Corp | 太陽電池および太陽電池モジュール |
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