JPH1070294A - 太陽電池用基板およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池用基板およびその製造方法Info
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- JPH1070294A JPH1070294A JP8226809A JP22680996A JPH1070294A JP H1070294 A JPH1070294 A JP H1070294A JP 8226809 A JP8226809 A JP 8226809A JP 22680996 A JP22680996 A JP 22680996A JP H1070294 A JPH1070294 A JP H1070294A
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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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】非晶質シリコン太陽電池に好適な凹凸を、高温
処理を用いることなく、高速で形成できるとともに、薄
膜に亀裂を生じさせることなく、効率の高い太陽電池を
提供できるようにすることを目的とする。 【解決手段】 太陽電池が形成される基板１の表面を、
砥粒２を用いてサンドブラスト処理を行って平均段差３
μ以上の凹凸状に形成した後に、前記砥粒２よりも粒径
の小さな砥粒３を用いてサンドブラスト処理を行って平
均段差０.５μｍ以下の凹凸状に形成するものである。
処理を用いることなく、高速で形成できるとともに、薄
膜に亀裂を生じさせることなく、効率の高い太陽電池を
提供できるようにすることを目的とする。 【解決手段】 太陽電池が形成される基板１の表面を、
砥粒２を用いてサンドブラスト処理を行って平均段差３
μ以上の凹凸状に形成した後に、前記砥粒２よりも粒径
の小さな砥粒３を用いてサンドブラスト処理を行って平
均段差０.５μｍ以下の凹凸状に形成するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用基板お
よびその製造方法に関する。
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池、例えば非晶質シリコン太陽電
池は、１００℃〜２００℃程度の比較的低温で形成でき
るために、様々な基板を用いることが可能であり、通
常、ガラス基板やステンレス基板がよく用いられる。非
晶質シリコン太陽電池は、効率が最大となる時の光吸収
層である非晶質シリコン層の膜厚が、例えば５００ｎｍ
程度と薄いために、効率向上には、この膜厚で光の吸収
量を増加させることが重要となる。
池は、１００℃〜２００℃程度の比較的低温で形成でき
るために、様々な基板を用いることが可能であり、通
常、ガラス基板やステンレス基板がよく用いられる。非
晶質シリコン太陽電池は、効率が最大となる時の光吸収
層である非晶質シリコン層の膜厚が、例えば５００ｎｍ
程度と薄いために、効率向上には、この膜厚で光の吸収
量を増加させることが重要となる。
【０００３】このため、ガラス基板上に凹凸のある透明
電極を形成したり、ステンレス基板上に凹凸のある表面
を形成したりすることにより、非晶質シリコン膜中での
光の光路長を増加させることが従来行われてきた。
電極を形成したり、ステンレス基板上に凹凸のある表面
を形成したりすることにより、非晶質シリコン膜中での
光の光路長を増加させることが従来行われてきた。
【０００４】例えば、特開昭５８−５７７５６号公報、
特開昭５９−１５９５７４号公報等には、基板上に凹凸
のある透明電極を形成する方法が記載されており、ま
た、特開平７−１２２７６４号公報には、ガラス基板に
直接凹凸を形成する方法が記載されている。
特開昭５９−１５９５７４号公報等には、基板上に凹凸
のある透明電極を形成する方法が記載されており、ま
た、特開平７−１２２７６４号公報には、ガラス基板に
直接凹凸を形成する方法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】例えば、ガラス基板上
に凹凸のある透明電極を形成する一般的な方法として
は、常圧ＣＶＤ法により透明電極としてＳｎＯ2を形成
する方法があげられ、この方法は、簡便な方法ではある
が、その形成温度が５００℃程度の高温を必要とするこ
とから、強化ガラス上に形成できず、通常の強化してい
ないガラスを用いなければならないという問題点があっ
た。これは強化ガラスが３００℃以上の高温では強化が
鈍ってしまうからである。
に凹凸のある透明電極を形成する一般的な方法として
は、常圧ＣＶＤ法により透明電極としてＳｎＯ2を形成
する方法があげられ、この方法は、簡便な方法ではある
が、その形成温度が５００℃程度の高温を必要とするこ
とから、強化ガラス上に形成できず、通常の強化してい
ないガラスを用いなければならないという問題点があっ
た。これは強化ガラスが３００℃以上の高温では強化が
鈍ってしまうからである。
【０００６】太陽電池モジュールは、雹などの衝撃に耐
える必要があるため、表面に強化ガラスが必要であり、
したがって、常圧ＣＶＤ法によって凹凸のある透明電極
を形成する従来の方法では、通常の強化していないガラ
ス基板を用いて形成し、さらに、これに強化ガラスを貼
り合わせる必要があり、太陽電池モジュールは、強化ガ
ラスと通常のガラスの二重構造となってしまい、製造コ
ストが増加するという問題点があった。
える必要があるため、表面に強化ガラスが必要であり、
したがって、常圧ＣＶＤ法によって凹凸のある透明電極
を形成する従来の方法では、通常の強化していないガラ
ス基板を用いて形成し、さらに、これに強化ガラスを貼
り合わせる必要があり、太陽電池モジュールは、強化ガ
ラスと通常のガラスの二重構造となってしまい、製造コ
ストが増加するという問題点があった。
【０００７】さらに光を十分散乱させるためには、透明
電極の膜厚を１μｍ程度形成する必要があり、形成に時
間を要するとともに、材料費がかさむという問題点があ
った。
電極の膜厚を１μｍ程度形成する必要があり、形成に時
間を要するとともに、材料費がかさむという問題点があ
った。
【０００８】また、ガラス基板に、直接凹凸を形成する
方法では、透明電極で形成するような微小な凹凸を形成
する方法がなく、例えば、上述の特開平７−１２２７４
号公報においては、ガラス基板に対してサンドブラスト
法で凹凸を形成しているが、１回のサンドブラスト処理
では凹凸の突起が鋭くなるために、素子製作の際に薄膜
に亀裂が生じるという問題点があった。
方法では、透明電極で形成するような微小な凹凸を形成
する方法がなく、例えば、上述の特開平７−１２２７４
号公報においては、ガラス基板に対してサンドブラスト
法で凹凸を形成しているが、１回のサンドブラスト処理
では凹凸の突起が鋭くなるために、素子製作の際に薄膜
に亀裂が生じるという問題点があった。
【０００９】一方、ステンレス基板に、Ａｇを蒸着やス
パッタリングによって凹凸状に形成する方法では、３０
０℃以上の高温が必要となるために、基板の昇温、降温
に時間がかかったり、基板の反りといった問題があっ
た。
パッタリングによって凹凸状に形成する方法では、３０
０℃以上の高温が必要となるために、基板の昇温、降温
に時間がかかったり、基板の反りといった問題があっ
た。
【００１０】さらにステンレス基板等の金属基板の場合
には表面に傷があるために、歩留まり向上のために研磨
処理が必要であり、コストアップの要因となっていた。
には表面に傷があるために、歩留まり向上のために研磨
処理が必要であり、コストアップの要因となっていた。
【００１１】本発明は、上述のような技術的課題に鑑み
て為されたものであって、非晶質シリコン太陽電池に好
適な凹凸を、高温処理を用いることなく、高速で形成で
きるとともに、薄膜に亀裂を生じさせることなく、効率
の高い太陽電池を提供できるようにすることを目的とす
る。
て為されたものであって、非晶質シリコン太陽電池に好
適な凹凸を、高温処理を用いることなく、高速で形成で
きるとともに、薄膜に亀裂を生じさせることなく、効率
の高い太陽電池を提供できるようにすることを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
を達成するために、次のように構成している。
【００１３】すなわち、本発明の太陽電池用基板は、太
陽電池を形成する基板の表面が、凹凸状、好ましくは、
平均段差が３μｍ以上の凹凸状に形成されるとともに、
該凹凸状の表面が、該凹凸状の平均段差よりも小さな平
均段差、好ましくは、０.５μｍ以下の平均段差の凹凸
状に形成されるものである。
陽電池を形成する基板の表面が、凹凸状、好ましくは、
平均段差が３μｍ以上の凹凸状に形成されるとともに、
該凹凸状の表面が、該凹凸状の平均段差よりも小さな平
均段差、好ましくは、０.５μｍ以下の平均段差の凹凸
状に形成されるものである。
【００１４】また、本発明の太陽電池用基板の製造方法
は、太陽電池を形成する基板の表面を、砥粒、好ましく
は、粒径５０μｍ以上の砥粒を用いてサンドブラスト処
理を行って凹凸状に形成した後に、前記砥粒よりも粒径
の小さな砥粒、好ましくは、粒径２０μｍ以下の砥粒を
用いてサンドブラスト処理を行って前記凹凸状の平均段
差よりも小さな平均段差の凹凸状に形成するものであ
る。
は、太陽電池を形成する基板の表面を、砥粒、好ましく
は、粒径５０μｍ以上の砥粒を用いてサンドブラスト処
理を行って凹凸状に形成した後に、前記砥粒よりも粒径
の小さな砥粒、好ましくは、粒径２０μｍ以下の砥粒を
用いてサンドブラスト処理を行って前記凹凸状の平均段
差よりも小さな平均段差の凹凸状に形成するものであ
る。
【００１５】本発明の太陽電池用基板によれば、凹凸状
の基板の表面に、それよりも小さな段差の凹凸を形成す
るので、小さな段差の凹凸による光の散乱効果に加え
て、大きな段差の凹凸によって光の散乱効果が一層増大
することになり、本発明の太陽電池用基板を用いて製作
された太陽電池の効率が向上することになる。
の基板の表面に、それよりも小さな段差の凹凸を形成す
るので、小さな段差の凹凸による光の散乱効果に加え
て、大きな段差の凹凸によって光の散乱効果が一層増大
することになり、本発明の太陽電池用基板を用いて製作
された太陽電池の効率が向上することになる。
【００１６】本発明の太陽電池用基板の製造方法によれ
ば、サンドブラスト法によって基板に直接凹凸を形成す
るので、凹凸のある透明電極を形成する従来の方法に比
べて、凹凸の制御が容易であるとともに、室温での処理
が可能となり、強化ガラス上に凹凸を形成できることに
なる。
ば、サンドブラスト法によって基板に直接凹凸を形成す
るので、凹凸のある透明電極を形成する従来の方法に比
べて、凹凸の制御が容易であるとともに、室温での処理
が可能となり、強化ガラス上に凹凸を形成できることに
なる。
【００１７】また、１回目のサンドブラスト処理の後
に、粒径の小さな砥粒を用いて再びサンドブラスト処理
を行うので、素子製作の際に薄膜に亀裂が生じるといっ
たことがない。
に、粒径の小さな砥粒を用いて再びサンドブラスト処理
を行うので、素子製作の際に薄膜に亀裂が生じるといっ
たことがない。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について、詳細に説明する。
の形態について、詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明の太陽電池用基板の概略断
面図である。
面図である。
【００２０】この太陽電池用基板１は、サンドブラスト
法によって、太陽電池を形成する基板の表面が、凹凸状
に形成されるとともに、さらに、その凹凸状の表面が、
その平均段差よりも小さな平均段差の凹凸状に形成され
るものである。
法によって、太陽電池を形成する基板の表面が、凹凸状
に形成されるとともに、さらに、その凹凸状の表面が、
その平均段差よりも小さな平均段差の凹凸状に形成され
るものである。
【００２１】すなわち、本発明の太陽電池用基板１は、
大きな凹凸の基板表面に、それよりも小さな凹凸が形成
されてなるものであって、図４の従来例のように、小さ
な凹凸のみが形成された従来の基板１0に比べて、大き
な凹凸による光の散乱効果が増大することになり、これ
によって、本発明の太陽電池用基板１を用いて製作され
た非晶質シリコン太陽電池の非晶質シリコン膜中での光
の光路長を増加させることができるので、短絡電流が増
加して太陽電池の効率の向上を図ることができる。
大きな凹凸の基板表面に、それよりも小さな凹凸が形成
されてなるものであって、図４の従来例のように、小さ
な凹凸のみが形成された従来の基板１0に比べて、大き
な凹凸による光の散乱効果が増大することになり、これ
によって、本発明の太陽電池用基板１を用いて製作され
た非晶質シリコン太陽電池の非晶質シリコン膜中での光
の光路長を増加させることができるので、短絡電流が増
加して太陽電池の効率の向上を図ることができる。
【００２２】十分な光の散乱効果を得るためには、大き
な凹凸状の平均段差は、３μｍ以上であるのが好まし
く、また、小さな凹凸状の平均段差は、０.５μｍ以
下、望ましくは、０.２μｍ程度であるのが好ましい。
な凹凸状の平均段差は、３μｍ以上であるのが好まし
く、また、小さな凹凸状の平均段差は、０.５μｍ以
下、望ましくは、０.２μｍ程度であるのが好ましい。
【００２３】小さな凹凸は、膜中で光を散乱させる効果
があり、透明導電膜とｐ層との界面では、屈折率の差が
大きいために、光を大きく散乱させるものである。ま
た、大きな凹凸は、光の散乱効果もあるが、さらに、反
射光を再入射させて光吸収層に戻す効果がある。この大
きな凹凸は、その段差が、３００〜４００ｎｍの膜厚と
同程度かそれよりも十分大きいときに、その効果が大き
く、図５に示されるように、大きな凹凸の段差（高低
差）が、３μｍ以上で短絡電流の大きな増加が認められ
る。
があり、透明導電膜とｐ層との界面では、屈折率の差が
大きいために、光を大きく散乱させるものである。ま
た、大きな凹凸は、光の散乱効果もあるが、さらに、反
射光を再入射させて光吸収層に戻す効果がある。この大
きな凹凸は、その段差が、３００〜４００ｎｍの膜厚と
同程度かそれよりも十分大きいときに、その効果が大き
く、図５に示されるように、大きな凹凸の段差（高低
差）が、３μｍ以上で短絡電流の大きな増加が認められ
る。
【００２４】図２は、図１の太陽電池用基板の製造方法
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【００２５】本発明の太陽電池用基板の製造方法は、基
板１の表面を、同図（Ａ）に示されるように、砥粒２を
用いてサンドブラスト処理を行って凹凸状に形成した後
に、同図（Ｂ）に示されるように、前記砥粒２よりも粒
径の小さな砥粒３を用いてサンドブラスト処理を行い、
同図（Ｃ）に示されるように、前記凹凸状の平均段差Ｄ
1よりも小さな平均段差Ｄ2の凹凸状に形成するものであ
る。
板１の表面を、同図（Ａ）に示されるように、砥粒２を
用いてサンドブラスト処理を行って凹凸状に形成した後
に、同図（Ｂ）に示されるように、前記砥粒２よりも粒
径の小さな砥粒３を用いてサンドブラスト処理を行い、
同図（Ｃ）に示されるように、前記凹凸状の平均段差Ｄ
1よりも小さな平均段差Ｄ2の凹凸状に形成するものであ
る。
【００２６】１回目のサンドブラスト処理の砥粒２の粒
径は、上述の平均段差３０μｍの凹凸状に形成するため
には、５０μｍ以上であるのが好ましく、２回目のサン
ドブラスト処理の砥粒３の粒径は、平均段差０.５μｍ
以下の凹凸状に形成するためには、２０μｍ以下である
のが好ましい。
径は、上述の平均段差３０μｍの凹凸状に形成するため
には、５０μｍ以上であるのが好ましく、２回目のサン
ドブラスト処理の砥粒３の粒径は、平均段差０.５μｍ
以下の凹凸状に形成するためには、２０μｍ以下である
のが好ましい。
【００２７】本発明の基板１としては、サンドブラスト
法によって凹凸を形成できる程度の硬い基板であればよ
く、例えばガラス、金属、セラミックス、プラスチック
ス、カーボンのような材料からなる基板を用いることが
できる。
法によって凹凸を形成できる程度の硬い基板であればよ
く、例えばガラス、金属、セラミックス、プラスチック
ス、カーボンのような材料からなる基板を用いることが
できる。
【００２８】また、本発明の砥粒２，３の種類として
は、アルミナ、ホワイトアルミナ、カーボランダム等を
用いることができる。
は、アルミナ、ホワイトアルミナ、カーボランダム等を
用いることができる。
【００２９】以下、本発明の実施の形態を、ガラス基板
に適用して具体的に説明する。
に適用して具体的に説明する。
【００３０】この実施の形態の太陽電池用基板の製造方
法では、先ず、ガラス基板を加工用の台にセットして噴
射ノズルから砥粒を吹き付けながら基板加工用の台を移
動させる。
法では、先ず、ガラス基板を加工用の台にセットして噴
射ノズルから砥粒を吹き付けながら基板加工用の台を移
動させる。
【００３１】このとき用いる砥粒の種類は、上述のよう
にアルミナ、ホワイトアルミナ、カーボランダム等であ
り、砥粒の番手としては、＃１０００以下、例えば＃８
００を用いる。すなわち、砥粒としては、その粒径が２
５.４μｍ以上、例えば、３１.７５μｍの砥粒を用い
る。また、ノズル径は通常φ７ｍｍ程度であり、処理す
る基板の大きさや処理速度に応じてノズルの数を設定す
る。
にアルミナ、ホワイトアルミナ、カーボランダム等であ
り、砥粒の番手としては、＃１０００以下、例えば＃８
００を用いる。すなわち、砥粒としては、その粒径が２
５.４μｍ以上、例えば、３１.７５μｍの砥粒を用い
る。また、ノズル径は通常φ７ｍｍ程度であり、処理す
る基板の大きさや処理速度に応じてノズルの数を設定す
る。
【００３２】次に、噴射圧力として、例えば３〜４ｋｇ
／ｃｍ2程度、噴射距離として、例えば８ｃｍ程度に設
定する。噴射角度は、例えば９０度、加工用の台の速度
は、例えば２５０ｍｍ／ｍｉｎ、噴射量は、例えば５０
ｇ／ｍｉｎ程度に設定する。通常のソーダガラスの場合
には、このようなパラメータで平均段差が３μｍ程度の
凹凸を得ることができる。
／ｃｍ2程度、噴射距離として、例えば８ｃｍ程度に設
定する。噴射角度は、例えば９０度、加工用の台の速度
は、例えば２５０ｍｍ／ｍｉｎ、噴射量は、例えば５０
ｇ／ｍｉｎ程度に設定する。通常のソーダガラスの場合
には、このようなパラメータで平均段差が３μｍ程度の
凹凸を得ることができる。
【００３３】しかし、このままではガラス基板表面が、
ガラスが欠けたような凹凸で覆われており、尖った部分
が散見される。このまま太陽電池用基板として用いると
太陽電池が短絡してしまうために、表面をもう―度サン
ドブラスト処理する必要がある。 そこで、砥粒の番手
としては、＃２０００以上、望ましくは＃３０００を用
いて同じ基板をもう―度サンドブラスト処理を行う。す
なわち、砥粒としては、その粒径が１２.７μｍ以下、
例えば、８.４７μｍの砥粒を用いる。また、ノズル径
は、通常φ７ｍｍ程度であり、処理する基板の大きさや
処理速度に応じてノズルの数を設定する。
ガラスが欠けたような凹凸で覆われており、尖った部分
が散見される。このまま太陽電池用基板として用いると
太陽電池が短絡してしまうために、表面をもう―度サン
ドブラスト処理する必要がある。 そこで、砥粒の番手
としては、＃２０００以上、望ましくは＃３０００を用
いて同じ基板をもう―度サンドブラスト処理を行う。す
なわち、砥粒としては、その粒径が１２.７μｍ以下、
例えば、８.４７μｍの砥粒を用いる。また、ノズル径
は、通常φ７ｍｍ程度であり、処理する基板の大きさや
処理速度に応じてノズルの数を設定する。
【００３４】次に、１回目のサンドブラスト処理と同様
に、噴射圧力として３〜４ｋｇ／ｃｍ2程度、噴射距離
としては８ｃｍ程度に設定する。噴射角度は、９０度、
加工用の台の速度は２５ｍｍ／ｍｉｎ、噴射量は５０ｇ
／ｍｉｎ程度に設定する。
に、噴射圧力として３〜４ｋｇ／ｃｍ2程度、噴射距離
としては８ｃｍ程度に設定する。噴射角度は、９０度、
加工用の台の速度は２５ｍｍ／ｍｉｎ、噴射量は５０ｇ
／ｍｉｎ程度に設定する。
【００３５】このような処理を行うことにより、上述の
図１に示されるように、平均段差が３μｍ程度の凹凸状
の表面に、さらに平均段差が０.５μｍ以下の凹凸が形
成された比較的滑らかな太陽電池用基板１を得ることが
できる。
図１に示されるように、平均段差が３μｍ程度の凹凸状
の表面に、さらに平均段差が０.５μｍ以下の凹凸が形
成された比較的滑らかな太陽電池用基板１を得ることが
できる。
【００３６】なお、本発明の他の実施の形態として、砥
粒に代えて砥粒を分散させた液を噴射するようにしても
よい。
粒に代えて砥粒を分散させた液を噴射するようにしても
よい。
【００３７】次に、以上のようにして製造した太陽電池
用基板１を用いて図３に示される薄膜太陽電池１１を製
造する方法を説明する。
用基板１を用いて図３に示される薄膜太陽電池１１を製
造する方法を説明する。
【００３８】先ず、以上のようにして製造した、例え
ば、厚さ１ｍｍの太陽電池用基板１の洗浄を行う。これ
はサンドブラストで加工した後にアルミナ等の粉が基板
表面に残っているので、それを除くためである。
ば、厚さ１ｍｍの太陽電池用基板１の洗浄を行う。これ
はサンドブラストで加工した後にアルミナ等の粉が基板
表面に残っているので、それを除くためである。
【００３９】洗浄方法としては、例えば純水による超音
波洗浄を行う。洗浄方法としては特に限定されないが、
サンドブラスト処理以前の基板表面に油汚れが無いよう
な基板であれば簡単な洗浄でよい。
波洗浄を行う。洗浄方法としては特に限定されないが、
サンドブラスト処理以前の基板表面に油汚れが無いよう
な基板であれば簡単な洗浄でよい。
【００４０】次に、基板上にスパッタリング法により透
明導電膜４を、例えば厚さ１μｍに形成する。透明導電
膜４を形成する方法は、ＣＶＤ法や蒸着法を用いてもよ
い。また、透明導電膜４はＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯな
どを用いることができるが、ＩＴＯのみを用いることは
太陽電池の特性上好ましくないので、これを用いる場合
には、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどで表面を薄く数１０ｎｍコ
ーティングしておく必要がある。
明導電膜４を、例えば厚さ１μｍに形成する。透明導電
膜４を形成する方法は、ＣＶＤ法や蒸着法を用いてもよ
い。また、透明導電膜４はＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯな
どを用いることができるが、ＩＴＯのみを用いることは
太陽電池の特性上好ましくないので、これを用いる場合
には、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどで表面を薄く数１０ｎｍコ
ーティングしておく必要がある。
【００４１】透明導電膜４を形成する条件は、通常の条
件でよく、従来例のように、凹凸を形成するための特殊
な形成条件、例えば、５００°Ｃの高温にするといった
必要がなく、凹凸および面抵抗の再現性が改善される。
透明導電膜４の形成後、プラズマＣＶＤ装置でアモルフ
ァスシリコンカーボンｐ層５、ｂ層（アモルファスシリ
コンカーボン組成変化層）６、アモルファスシリコンｉ
層７、アモルファスシリコンｎ層８を順次形成する。各
層５，６，７，８の厚さは、例えば、それぞれ、１０ｎ
ｍ、１０ｎｍ、３００ｎｍ、３０ｎｍである。
件でよく、従来例のように、凹凸を形成するための特殊
な形成条件、例えば、５００°Ｃの高温にするといった
必要がなく、凹凸および面抵抗の再現性が改善される。
透明導電膜４の形成後、プラズマＣＶＤ装置でアモルフ
ァスシリコンカーボンｐ層５、ｂ層（アモルファスシリ
コンカーボン組成変化層）６、アモルファスシリコンｉ
層７、アモルファスシリコンｎ層８を順次形成する。各
層５，６，７，８の厚さは、例えば、それぞれ、１０ｎ
ｍ、１０ｎｍ、３００ｎｍ、３０ｎｍである。
【００４２】なお、ｐ層５は凹凸の大きさにより最適な
膜厚が存在し、例えばヘイズ率（ガラスの透過光のうち
光が散乱された割合）１５程度では１５ｎｍ程度でもよ
いが、ヘイズ率３０程度にすると１８〜２０ｎｍ程度の
膜厚に設定するのが好ましい。
膜厚が存在し、例えばヘイズ率（ガラスの透過光のうち
光が散乱された割合）１５程度では１５ｎｍ程度でもよ
いが、ヘイズ率３０程度にすると１８〜２０ｎｍ程度の
膜厚に設定するのが好ましい。
【００４３】なお各層の形成条件の一例を表に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】次に、裏面電極９としてスパッタリングに
よりＺｎＯを、例えば５０ｎｍ形成する。最後に裏面金
属反射電極１０としてＡｇを、例えば５００ｎｍ形成す
る。このようにして形成した太陽電池１１の特性として
は、短絡電流Ｉｓｃ：１９.８ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧Ｖ
ｏｃ：０.８７Ｖ、曲線因子ＦＦ：０.７３、効率η：１
２.６％が得られた。この特性は、従来の透明電極を用
いて凹凸形成を行ったセル特性と比較しても遜色なく、
サンドブラスト法による一回処理の場合と比較して短絡
電流に関しては大きい値となっている。
よりＺｎＯを、例えば５０ｎｍ形成する。最後に裏面金
属反射電極１０としてＡｇを、例えば５００ｎｍ形成す
る。このようにして形成した太陽電池１１の特性として
は、短絡電流Ｉｓｃ：１９.８ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧Ｖ
ｏｃ：０.８７Ｖ、曲線因子ＦＦ：０.７３、効率η：１
２.６％が得られた。この特性は、従来の透明電極を用
いて凹凸形成を行ったセル特性と比較しても遜色なく、
サンドブラスト法による一回処理の場合と比較して短絡
電流に関しては大きい値となっている。
【００４６】このようにして、非晶質シリコン膜中での
光の光路長を増加させることにより、薄膜太陽電池１１
の短絡電流が向上するが、あまり凹凸を大きくすると簿
膜太陽電池１１の膜厚が、例えば０.５μｍ以下と薄い
ために、表面電極４と裏面電極９とが短絡しやすくな
る。そのため、このような膜厚のもとでは、へイズ率で
２０％程度が凹凸の限界である。
光の光路長を増加させることにより、薄膜太陽電池１１
の短絡電流が向上するが、あまり凹凸を大きくすると簿
膜太陽電池１１の膜厚が、例えば０.５μｍ以下と薄い
ために、表面電極４と裏面電極９とが短絡しやすくな
る。そのため、このような膜厚のもとでは、へイズ率で
２０％程度が凹凸の限界である。
【００４７】本発明の基板１では、図１に示すように大
きな凹凸の上に微小な凹凸が形成されており、光の散乱
効果は、上述のように大きな凹凸によっても生じるの
で、０.５μｍ以下の微小な凹凸のみ、例えば、平均段
差０.２μｍの微小な凹凸のみを形成する場合よりもヘ
イズ率を大きくできる。さらに、大きな凹凸は、太陽電
池１１の膜厚よりも大きく、数ミクロン以上、好ましく
は、平均段差３μｍ以上の凹凸であって光の散乱を増加
させるため、表面電極４と裏面電極９が短絡しにくい。
これは、非晶質シリコン膜自体が大きな凹凸に添って形
成されるために、表面電極４と裏面電極９との間隔が縮
まることがないためである。
きな凹凸の上に微小な凹凸が形成されており、光の散乱
効果は、上述のように大きな凹凸によっても生じるの
で、０.５μｍ以下の微小な凹凸のみ、例えば、平均段
差０.２μｍの微小な凹凸のみを形成する場合よりもヘ
イズ率を大きくできる。さらに、大きな凹凸は、太陽電
池１１の膜厚よりも大きく、数ミクロン以上、好ましく
は、平均段差３μｍ以上の凹凸であって光の散乱を増加
させるため、表面電極４と裏面電極９が短絡しにくい。
これは、非晶質シリコン膜自体が大きな凹凸に添って形
成されるために、表面電極４と裏面電極９との間隔が縮
まることがないためである。
【００４８】また、ＳｎＯ2等の透明電極によって凹凸
を形成する従来の方法では、膜成長条件を制御するため
に、わずかな条件設定の変化により凹凸のばらつきが生
じやすいのに対して、サンドブラスト法を用いて基板に
直接凹凸を形成する本発明では、微妙な凹凸を制御する
のが容易である。
を形成する従来の方法では、膜成長条件を制御するため
に、わずかな条件設定の変化により凹凸のばらつきが生
じやすいのに対して、サンドブラスト法を用いて基板に
直接凹凸を形成する本発明では、微妙な凹凸を制御する
のが容易である。
【００４９】また、サンドブラスト法では、室温で凹凸
が形成できるので、従来の常圧ＣＶＤ法のような５００
℃程度の高温を必要とせず、強化ガラス上に凹凸を形成
することができ、これによって、従来例のように通常の
強化していないガラスと強化ガラスとを貼り合わせる必
要がなくなり、その分太陽電池モジュールのコストを低
減することができる。
が形成できるので、従来の常圧ＣＶＤ法のような５００
℃程度の高温を必要とせず、強化ガラス上に凹凸を形成
することができ、これによって、従来例のように通常の
強化していないガラスと強化ガラスとを貼り合わせる必
要がなくなり、その分太陽電池モジュールのコストを低
減することができる。
【００５０】さらに、透明電極も従来例のように、凹凸
形状を大きくするために厚くする必要がなく、例えば、
２００ｎｍ程度、すなわち従来の１／４〜１／５の膜厚
でよく、その分材料費が低減できるので低コスト化を図
ることができる。
形状を大きくするために厚くする必要がなく、例えば、
２００ｎｍ程度、すなわち従来の１／４〜１／５の膜厚
でよく、その分材料費が低減できるので低コスト化を図
ることができる。
【００５１】また、ステンレス基板等の金属基板を用い
る場合にも、本発明のサンドブラスト法により室温で凹
凸を形成できるので、基板の昇温、降温に時間がかから
ず、基板の反りといった問題もなくなる。さらに、金属
基板表面にある傷が歩留まりを低下させるために、通
常、金属基板は研磨処理する必要があるが、表面をサン
ドブラスト処理することにより基板全体の傷を平滑化で
き、同時に凹凸形成ができ非常に効率的である。
る場合にも、本発明のサンドブラスト法により室温で凹
凸を形成できるので、基板の昇温、降温に時間がかから
ず、基板の反りといった問題もなくなる。さらに、金属
基板表面にある傷が歩留まりを低下させるために、通
常、金属基板は研磨処理する必要があるが、表面をサン
ドブラスト処理することにより基板全体の傷を平滑化で
き、同時に凹凸形成ができ非常に効率的である。
【００５２】このような本発明の太陽電池用基板を用い
ることにより、従来よりも低コストで効率も同等以上の
太陽電池を形成することが可能になる。
ることにより、従来よりも低コストで効率も同等以上の
太陽電池を形成することが可能になる。
【００５３】上述の実施の形態では、ガラス基板に適用
して説明したけれども、本発明の他の実施の形態とし
て、ステンレス基板等の他の材料の基板を用いてもよい
のは勿論である。
して説明したけれども、本発明の他の実施の形態とし
て、ステンレス基板等の他の材料の基板を用いてもよい
のは勿論である。
【００５４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、凹凸状の
基板の表面に、それよりも小さな段差の凹凸を形成する
ので、小さな段差の凹凸による光の散乱効果に加えて、
大きな段差の凹凸によって光の散乱効果が一層増大する
ことになり、これによって、太陽電池の非晶質シリコン
膜中での光の光路長を増加させることができるので、短
絡電流が増加して太陽電池の効率の向上を図ることがで
きる。
基板の表面に、それよりも小さな段差の凹凸を形成する
ので、小さな段差の凹凸による光の散乱効果に加えて、
大きな段差の凹凸によって光の散乱効果が一層増大する
ことになり、これによって、太陽電池の非晶質シリコン
膜中での光の光路長を増加させることができるので、短
絡電流が増加して太陽電池の効率の向上を図ることがで
きる。
【００５５】また、本発明によれば、サンドブラスト法
によって基板に直接凹凸を形成するので、凹凸のある透
明電極を形成する従来の方法のように、高温での処理が
不要となり、強化ガラス上に凹凸を形成できることにな
り、また、金属基板を用いた場合に、基板の反りの問題
も解消することになる。
によって基板に直接凹凸を形成するので、凹凸のある透
明電極を形成する従来の方法のように、高温での処理が
不要となり、強化ガラス上に凹凸を形成できることにな
り、また、金属基板を用いた場合に、基板の反りの問題
も解消することになる。
【００５６】また、１回目のサンドブラスト処理の後
に、粒径の小さな砥粒を用いて再びサンドブラスト処理
を行うので、素子製作の際に薄膜に亀裂が生じるといっ
たことがない。
に、粒径の小さな砥粒を用いて再びサンドブラスト処理
を行うので、素子製作の際に薄膜に亀裂が生じるといっ
たことがない。
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る太陽電池用基
板の概略断面図である。
板の概略断面図である。
【図２】本発明の一つの実施の形態に係る太陽電池用基
板の製造方法を示す概略断面図である。
板の製造方法を示す概略断面図である。
【図３】本発明の太陽電池用基板を用いて製作された太
陽電池の概略断面図である。
陽電池の概略断面図である。
【図４】従来例の太陽電池用基板の概略断面図である。
【図５】大きな凹凸の段差と短絡電流との関係を示す特
性図である。
性図である。
１，１0 太陽電池用基板 ２，３ 砥粒 ４ 透明導電膜 １１ 太陽電池
Claims (4)
- 【請求項１】 太陽電池を形成する基板の表面が、凹凸
状に形成されるとともに、該凹凸状の表面が、該凹凸状
の平均段差よりも小さな平均段差の凹凸状に形成される
ことを特徴とする太陽電池用基板。 - 【請求項２】 太陽電池を形成する基板の表面が、平均
段差が３μｍ以上の凹凸状に形成されるとともに、該凹
凸状の表面が、平均段差が０.５μｍ以下の凹凸状に形
成される請求項１記載の太陽電池用基板。 - 【請求項３】 太陽電池を形成する基板の表面を、砥粒
を用いてサンドブラスト処理を行って凹凸状に形成した
後に、前記砥粒よりも粒径の小さな砥粒を用いてサンド
ブラスト処理を行って前記凹凸状の平均段差よりも小さ
な平均段差の凹凸状に形成することを特徴とする太陽電
池用基板の製造方法。 - 【請求項４】 太陽電池を形成する基板の表面を、粒径
５０μｍ以上の砥粒を用いてサンドブラスト処理を行っ
て平均段差が３μｍ以上の凹凸状に形成した後に、該凹
凸状の表面を、粒径２０μｍ以下の砥粒を用いてサンド
ブラスト処理を行って平均段差が０.５μｍ以下の凹凸
状に形成する請求項３記載の太陽電池用基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8226809A JPH1070294A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 太陽電池用基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8226809A JPH1070294A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 太陽電池用基板およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1070294A true JPH1070294A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16850951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8226809A Pending JPH1070294A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 太陽電池用基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1070294A (ja) |
Cited By (18)
| 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 |
| US6787692B2 (en) | 2000-10-31 | 2004-09-07 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Solar cell substrate, thin-film solar cell, and multi-junction thin-film solar cell |
| JP2006147724A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Ngk Insulators Ltd | 静電チャック及びその製造方法 |
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| JP2020053500A (ja) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 株式会社カネカ | 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール |
-
1996
- 1996-08-28 JP JP8226809A patent/JPH1070294A/ja active Pending
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