JPH1168131A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- JPH1168131A JPH1168131A JP9228091A JP22809197A JPH1168131A JP H1168131 A JPH1168131 A JP H1168131A JP 9228091 A JP9228091 A JP 9228091A JP 22809197 A JP22809197 A JP 22809197A JP H1168131 A JPH1168131 A JP H1168131A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽電池基板上に透明導電膜、非晶質シリコ
ン（ａ−Ｓｉ）膜、金属電極膜を積層した太陽電池は、
起電力を高めるために接合面を凹凸にして乱反射を生じ
させ、光の閉じ込めを計る必要がある。従来、透明導電
膜であるＳｎＯ2膜を成膜条件により粗面にする方法、
太陽電池基板面をサンドブラストして粗面にする方法等
があったが、前者は高温でＣＶＤ法を行うため製造費が
上がり、後者は凹凸形状が鋭角的で利用可能な光の周波
数範囲が狭くなる等の問題があった。 【解決手段】 太陽電池基板表面をサンドブラストして
粗面化した後、強酸でエッチングして凹凸の尖端を丸め
る。この面にＩＴＯ膜をスパッタリングして透明導電膜
とし、さらにａ−Ｓｉ膜と金属電極膜を積層すれば、接
合部が凹凸面であるため光閉じ込め性に優れた太陽電池
素子が得られる。サンドブラストによる表面粗さのばら
つきもエッチングによって緩和される。
ン（ａ−Ｓｉ）膜、金属電極膜を積層した太陽電池は、
起電力を高めるために接合面を凹凸にして乱反射を生じ
させ、光の閉じ込めを計る必要がある。従来、透明導電
膜であるＳｎＯ2膜を成膜条件により粗面にする方法、
太陽電池基板面をサンドブラストして粗面にする方法等
があったが、前者は高温でＣＶＤ法を行うため製造費が
上がり、後者は凹凸形状が鋭角的で利用可能な光の周波
数範囲が狭くなる等の問題があった。 【解決手段】 太陽電池基板表面をサンドブラストして
粗面化した後、強酸でエッチングして凹凸の尖端を丸め
る。この面にＩＴＯ膜をスパッタリングして透明導電膜
とし、さらにａ−Ｓｉ膜と金属電極膜を積層すれば、接
合部が凹凸面であるため光閉じ込め性に優れた太陽電池
素子が得られる。サンドブラストによる表面粗さのばら
つきもエッチングによって緩和される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池基板上に
電極と非晶質シリコン膜を積層してなる太陽電池に関す
る。
電極と非晶質シリコン膜を積層してなる太陽電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】透明な太陽電池基板であるところのガラ
ス基板上に電極と非晶質シリコン膜を積層して形成した
太陽電池が、今日、種々の電子機器に用いられている。
その基本構造は図２のごときもので、２１は透明なガラ
ス基板、２２はガラス基板２１上に形成された透明導電
膜、２３は透明導電膜２２上に形成されたＰ−Ｉ−Ｎ接
合型の非晶質シリコン膜（ａ−Ｓｉ膜と略す）、２４は
ａ−Ｓｉ膜２３上に形成された金属電極膜である。ガラ
ス基板２１側から光が入射するとａ−Ｓｉ膜２３に自由
電子と正孔が発生し、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合の作る電界によっ
て透明導電膜２２や金属電極膜２４に集められ、この間
に電圧を発生する。このような太陽電池の起電力は動作
時に０．４〜０．５Ｖ程度に止どまるため、例えば電子
腕時計の電源として用いる場合、１個の素子では電圧が
回路を動作させるのに足りないから、基板上に複数の太
陽電池素子（例えば４個分）を配置し、これらの素子を
直列接続した構成にして、加算された起電力を得る構造
が取られる。
ス基板上に電極と非晶質シリコン膜を積層して形成した
太陽電池が、今日、種々の電子機器に用いられている。
その基本構造は図２のごときもので、２１は透明なガラ
ス基板、２２はガラス基板２１上に形成された透明導電
膜、２３は透明導電膜２２上に形成されたＰ−Ｉ−Ｎ接
合型の非晶質シリコン膜（ａ−Ｓｉ膜と略す）、２４は
ａ−Ｓｉ膜２３上に形成された金属電極膜である。ガラ
ス基板２１側から光が入射するとａ−Ｓｉ膜２３に自由
電子と正孔が発生し、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合の作る電界によっ
て透明導電膜２２や金属電極膜２４に集められ、この間
に電圧を発生する。このような太陽電池の起電力は動作
時に０．４〜０．５Ｖ程度に止どまるため、例えば電子
腕時計の電源として用いる場合、１個の素子では電圧が
回路を動作させるのに足りないから、基板上に複数の太
陽電池素子（例えば４個分）を配置し、これらの素子を
直列接続した構成にして、加算された起電力を得る構造
が取られる。
【０００３】太陽電池が効率よく発電するには、ガラス
基板２１からの入射光が失われることなくａ−Ｓｉ膜に
達して、光電作用を行うことが必要である。しかし、ガ
ラス基板２１と透明導電膜２２の接合面、あるいは透明
導電膜２２とａ−Ｓｉ膜２３の接合面等は光学特性の異
なる層の境界面であるから、入射光の一部にこれらの接
合面で反射されてａ−Ｓｉ膜２３に達せず、発電に寄与
しない部分が生じる。接合面が平であると、光の入射角
度によっては全反射を起こしやすい。そこで接合面を凹
凸の多い面、すなわち粗面にすることが光の利用効率を
高めるのに有効である。接合面を粗面にすることによっ
て、反射されずに接合面を通り抜ける光の分量が多くな
るとともに、一旦接合面を通り抜けた光が次の接合面で
反射されて外部に放出されそうになっても、再度接合面
で反射されて内部に留まる率が高まる。言い替えれば光
の閉じ込め効果が向上する。
基板２１からの入射光が失われることなくａ−Ｓｉ膜に
達して、光電作用を行うことが必要である。しかし、ガ
ラス基板２１と透明導電膜２２の接合面、あるいは透明
導電膜２２とａ−Ｓｉ膜２３の接合面等は光学特性の異
なる層の境界面であるから、入射光の一部にこれらの接
合面で反射されてａ−Ｓｉ膜２３に達せず、発電に寄与
しない部分が生じる。接合面が平であると、光の入射角
度によっては全反射を起こしやすい。そこで接合面を凹
凸の多い面、すなわち粗面にすることが光の利用効率を
高めるのに有効である。接合面を粗面にすることによっ
て、反射されずに接合面を通り抜ける光の分量が多くな
るとともに、一旦接合面を通り抜けた光が次の接合面で
反射されて外部に放出されそうになっても、再度接合面
で反射されて内部に留まる率が高まる。言い替えれば光
の閉じ込め効果が向上する。
【０００４】接合面を粗くして太陽電池の性能を上げる
ことについては、「第９回太陽光発電国際会議（１９９
６年）」における提出論文の「Amorphous Silicon Sola
r Cell on Textured Tempered Glass Substrate （Tani
guchi 他）」に見られるように、従来、前記の透明導電
膜２２としてＳｎＯ2 膜をガラス基板２１上にＣＶＤ法
によって結晶化させて形成し、成膜条件の選択によって
ＳｎＯ2 膜を粗面化してこれを利用するのが一つの方法
であった。
ことについては、「第９回太陽光発電国際会議（１９９
６年）」における提出論文の「Amorphous Silicon Sola
r Cell on Textured Tempered Glass Substrate （Tani
guchi 他）」に見られるように、従来、前記の透明導電
膜２２としてＳｎＯ2 膜をガラス基板２１上にＣＶＤ法
によって結晶化させて形成し、成膜条件の選択によって
ＳｎＯ2 膜を粗面化してこれを利用するのが一つの方法
であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記論文にもあるよう
に、ＳｎＯ2 膜を形成するのに５００℃以上の高温でＣ
ＶＤ法を行う必要があるため、軟化点の高い太陽電池を
使わねばならず、コスト増となった。そこで上記論文は
透明導電膜２で粗面を作るのでなく、ガラス基板２１の
膜形成面をサンドブラストして凹凸をつけることによ
り、必要な粗面を常温で得る方法を示している。これに
よれば、従来のように太陽電池基板上に透明導電膜とし
てＣＶＤ法でＳｎＯ2 膜を形成するのでなく、スパッタ
リング法でＩＴＯ膜を形成すれば足りる。
に、ＳｎＯ2 膜を形成するのに５００℃以上の高温でＣ
ＶＤ法を行う必要があるため、軟化点の高い太陽電池を
使わねばならず、コスト増となった。そこで上記論文は
透明導電膜２で粗面を作るのでなく、ガラス基板２１の
膜形成面をサンドブラストして凹凸をつけることによ
り、必要な粗面を常温で得る方法を示している。これに
よれば、従来のように太陽電池基板上に透明導電膜とし
てＣＶＤ法でＳｎＯ2 膜を形成するのでなく、スパッタ
リング法でＩＴＯ膜を形成すれば足りる。
【０００６】しかし、サンドブラストによって機械的に
削り取った加工面は凹凸が鋭角的であって、そのような
鋭角的な凹凸を持つ面による光の閉じ込め効果は比較的
狭い波長範囲に限られる傾向があり、広範囲の波長の光
に対して閉じ込め効果を上げるには、太陽電池基板面の
凹凸が鈍角的であることが望ましい。本発明はこのよう
な問題の解決を図るものである。
削り取った加工面は凹凸が鋭角的であって、そのような
鋭角的な凹凸を持つ面による光の閉じ込め効果は比較的
狭い波長範囲に限られる傾向があり、広範囲の波長の光
に対して閉じ込め効果を上げるには、太陽電池基板面の
凹凸が鈍角的であることが望ましい。本発明はこのよう
な問題の解決を図るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、太陽電池基
板の表面に凹凸を設けるに当たり、サンドブラストで太
陽電池基板を粗面化した後、この面を強酸でエッチング
する。これにより凹凸の微小な突起の尖端部が溶けて全
体に丸みを帯びたものとなる。また、サンドブラストで
はノズルから研磨剤を吹き付けるから、微小な研磨剤は
空気抵抗のため加工面に到達しにくくて、表面粗さを制
御することが難しく、粗さのばらつきが大きくなる傾向
があるが、このような粗さのばらつきもエッチングによ
って緩和される。これにより光の閉じ込め効果の大きな
接合面が得られ、太陽電池の性能を上げることができ
る。
板の表面に凹凸を設けるに当たり、サンドブラストで太
陽電池基板を粗面化した後、この面を強酸でエッチング
する。これにより凹凸の微小な突起の尖端部が溶けて全
体に丸みを帯びたものとなる。また、サンドブラストで
はノズルから研磨剤を吹き付けるから、微小な研磨剤は
空気抵抗のため加工面に到達しにくくて、表面粗さを制
御することが難しく、粗さのばらつきが大きくなる傾向
があるが、このような粗さのばらつきもエッチングによ
って緩和される。これにより光の閉じ込め効果の大きな
接合面が得られ、太陽電池の性能を上げることができ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明による太陽電池素子
と、その主要な加工手順を示す。まず、図１（Ａ）に図
示したように、太陽電池基板１の表面をサンドブラスト
する工程を概略的に図示した。これは粒子状の研磨剤６
を含む高圧の空気をノズル（図示せず）から加工物に吹
き付ける方法で、これにより平坦だった太陽電池基板１
の表面を凹凸のついた粗面にする。ここで、太陽電池基
板１として、ガラス基板を用いた。
と、その主要な加工手順を示す。まず、図１（Ａ）に図
示したように、太陽電池基板１の表面をサンドブラスト
する工程を概略的に図示した。これは粒子状の研磨剤６
を含む高圧の空気をノズル（図示せず）から加工物に吹
き付ける方法で、これにより平坦だった太陽電池基板１
の表面を凹凸のついた粗面にする。ここで、太陽電池基
板１として、ガラス基板を用いた。
【０００９】次いで太陽電池基板１を洗浄して表面に付
着した砥粒や削られたガラス屑等の汚れを十分除去した
後、図１（Ｂ）の工程で、太陽電池基板１のサンドブラ
ストした表面をフッ酸等の強酸を用いてエッチングする
ことにより、拡散反射面５を形成した。前記のように、
サンドブラストした表面の凹凸は尖端を持つ鋭角的なも
のであったが、エッチング工程を経ることによって凹凸
は全体に丸みを帯びたものとなり、また研磨剤粒子の当
たり方の不均一によってばらついていた粗さも平均化さ
れたものになる。サンドブラストした表面の状態に応じ
てエッチング時間、温度等の処理条件を選択することに
より、選択的な凹凸を有した拡散反射面としての仕上が
り面の品質を制御することができる。
着した砥粒や削られたガラス屑等の汚れを十分除去した
後、図１（Ｂ）の工程で、太陽電池基板１のサンドブラ
ストした表面をフッ酸等の強酸を用いてエッチングする
ことにより、拡散反射面５を形成した。前記のように、
サンドブラストした表面の凹凸は尖端を持つ鋭角的なも
のであったが、エッチング工程を経ることによって凹凸
は全体に丸みを帯びたものとなり、また研磨剤粒子の当
たり方の不均一によってばらついていた粗さも平均化さ
れたものになる。サンドブラストした表面の状態に応じ
てエッチング時間、温度等の処理条件を選択することに
より、選択的な凹凸を有した拡散反射面としての仕上が
り面の品質を制御することができる。
【００１０】エッチングの後、再び太陽電池基板１を洗
浄して、図１（Ｃ）に示すように、凹凸を生じた太陽電
池基板１にスパッタリングで酸化インジウム・錫（ＩＴ
Ｏ）膜２を形成する。その上にＣＶＤ法によってａ−Ｓ
ｉ膜３を形成し、さらにその上に金属電極膜４を真空蒸
着やスパッタリングで形成する。この後、必要に応じて
保護膜の塗布等を行って太陽電池を完成する。
浄して、図１（Ｃ）に示すように、凹凸を生じた太陽電
池基板１にスパッタリングで酸化インジウム・錫（ＩＴ
Ｏ）膜２を形成する。その上にＣＶＤ法によってａ−Ｓ
ｉ膜３を形成し、さらにその上に金属電極膜４を真空蒸
着やスパッタリングで形成する。この後、必要に応じて
保護膜の塗布等を行って太陽電池を完成する。
【００１１】
【発明の効果】本発明によって得られる太陽電池素子
は、積層部の接合面である拡散反射面が選択的な凹凸を
有する形状であるから、光が接合面で乱反射して積層部
に閉じ込められる率が高くなり、光の利用効率を上げる
ことが可能となった。さらに、太陽電池基板をサンドブ
ラストして表面を凹凸にするが、この面をさらにエッチ
ングすることによって鋭角的だった凹凸が丸みを帯びた
ものとなり、粗さのばらつきも平均化され、これにより
広範囲の周波数の光を閉じ込める傾向が強くなって有効
であり、装置の使用条件によっては、選択的にエッチン
グ条件を設定することで、拡散反射面の表面性状を変え
ることにより、所望の太陽電池装置を作成することが可
能となる。また、先の論文によれば太陽電池基板をサン
ドブラストしただけの太陽電池の性能は、必ずしもＳｎ
Ｏ2 膜を粗面にした構造のものと同等に至ってないが、
サンドブラストに加えてエッチングを施した本発明の太
陽電池は、エッチング条件を選択することにより最適の
表面状態を得ることができて、ＳｎＯ2 膜を用いた太陽
電池に匹敵する性能が得られる効果がある。
は、積層部の接合面である拡散反射面が選択的な凹凸を
有する形状であるから、光が接合面で乱反射して積層部
に閉じ込められる率が高くなり、光の利用効率を上げる
ことが可能となった。さらに、太陽電池基板をサンドブ
ラストして表面を凹凸にするが、この面をさらにエッチ
ングすることによって鋭角的だった凹凸が丸みを帯びた
ものとなり、粗さのばらつきも平均化され、これにより
広範囲の周波数の光を閉じ込める傾向が強くなって有効
であり、装置の使用条件によっては、選択的にエッチン
グ条件を設定することで、拡散反射面の表面性状を変え
ることにより、所望の太陽電池装置を作成することが可
能となる。また、先の論文によれば太陽電池基板をサン
ドブラストしただけの太陽電池の性能は、必ずしもＳｎ
Ｏ2 膜を粗面にした構造のものと同等に至ってないが、
サンドブラストに加えてエッチングを施した本発明の太
陽電池は、エッチング条件を選択することにより最適の
表面状態を得ることができて、ＳｎＯ2 膜を用いた太陽
電池に匹敵する性能が得られる効果がある。
【図１】本発明による太陽電池素子とその加工手順を示
す図面であって、（Ａ）は太陽電池基板をサンドブラス
トする状況の断面図、（Ｂ）は太陽電池基板のサンドブ
ラスト面をエッチングして拡散反射面を形成する状況の
断面図、（Ｂ）は前記太陽電池基板に光発電のための積
層部を形成した断面図である。
す図面であって、（Ａ）は太陽電池基板をサンドブラス
トする状況の断面図、（Ｂ）は太陽電池基板のサンドブ
ラスト面をエッチングして拡散反射面を形成する状況の
断面図、（Ｂ）は前記太陽電池基板に光発電のための積
層部を形成した断面図である。
【図２】従来の太陽電池素子の断面図である。
１ 太陽電池基板 ２ ＩＴＯ膜 ３ ａ−Ｓｉ膜 ４ 金属電極膜 ５ 拡散反射面 ６ 研磨剤
Claims (1)
- 【請求項１】 太陽電池基板上に透明導電膜、非晶質シ
リコン膜および金属電極膜を積層してなる太陽電池の製
造方法において、 前記太陽電池基板の表面をサンドブラストし、その表面
を選択的な凹凸面を形成するようにエッチングすること
により拡散反射面を形成してなることを特徴とした太陽
電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9228091A JPH1168131A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9228091A JPH1168131A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168131A true JPH1168131A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16871054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9228091A Pending JPH1168131A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1168131A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005510884A (ja) * | 2001-11-29 | 2005-04-21 | オリジン エナジー ソーラー ピーティーワイ リミテッド | 半導体テクスチャ化プロセス |
| JP2005515955A (ja) * | 2001-11-28 | 2005-06-02 | サン−ゴバン グラス フランス | 電極を備えた透明基材 |
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| US9583668B2 (en) | 2000-11-29 | 2017-02-28 | The Australian National University | Semiconductor device |
| US11437257B2 (en) | 2019-05-08 | 2022-09-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Robot hand, wafer transfer robot, and wafer transfer apparatus |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP9228091A patent/JPH1168131A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100970428B1 (ko) * | 2001-11-28 | 2010-07-15 | 쌩-고벵 글래스 프랑스 | 전극을 구비한 유리 기판, 및 태양 전지 |
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