JPS5914682A - アモルフアスシリコン太陽電池 - Google Patents

アモルフアスシリコン太陽電池

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JPS5914682A
JPS5914682A JP57124000A JP12400082A JPS5914682A JP S5914682 A JPS5914682 A JP S5914682A JP 57124000 A JP57124000 A JP 57124000A JP 12400082 A JP12400082 A JP 12400082A JP S5914682 A JPS5914682 A JP S5914682A
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solar cell
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清 高橋
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誠 小長井
Masanari Watase
渡瀬 眞生
Tadahito Kudo
工藤 忠人
Noriyoshi Mase
間瀬 徳美
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアモルファスシリコン太陽電池の構造ならびに
製造方法に係り、特に該太陽電池を形成させる金属基材
表面の構造に関する。
基材表面に太陽電池構造の半導体層を形成する際に、該
基材表面を粗面化して適度の凹凸を設け、該凹部の光学
的空洞効果によって入射光の反射t11を減少させ、光
−電気変換効率を高めようとするこころみは従来より行
われている。即ち、単結晶シリコンでは(100)面の
シリコンウェハを異方性エツチング技術を利用して(l
 l 1)而の微細なピラミッド状の凹凸を形成するい
わゆるCNR太陽電池がある。またアモルファス太陽電
池では、剣状構造の半導体外層をもつものや、凹凸をも
ったガラス基板上にアモルファス半導体M欣屓を形成し
たものなどがあり、これらは多重反射屈折による光の吸
収率改善を利用しているが、いずれも工業的に成功して
いない。
−iに、太陽電池のアモルファスシリコン半導体薄膜層
の形成にあたっては、基材表面が平滑であることが望ま
しく、平滑でない場合は該半導体薄膜層の厚さが不均一
となり、ショート、オープン等の事故の原因となり太陽
電池が形成されても膜全体の変換効率が低下するとされ
ている。そのため、従来は平滑な基板を得るために5・
スト高の鏡面仕上げ処理等が用いられてきた。
一方、金属表面に対する粗面化方法の慣用技術としては
、機械的粗面化、スパッタリング、化学的エツチング、
電気化学的エツチング、あるいはメッキ等の各種方法が
行われている。しかしながらアモルファスシリコン太陽
電池においては、その基板製造方法にこれらの粗面化技
術を応用して良好な結果が得られた例はいまだない。
本発明は金属基材表面を粗面化するにあたり、電気化学
的あるいは化学的エツチング処理条件を選ぶことにより
、またそれら処理方法を組合せることにより、また必要
ある場合、該粗面化表面上に特定の金属薄膜層を形成す
ることにより、その上に太陽電池構造のアモルファスシ
リコン半導体層を形成させた場合、再現性よく太陽電池
を製造することが出来、かつ光−電気変換効率を向上せ
しめ得ることを見い出したものである。
本発明で使用する金属基材ば本質的にはその上に形成さ
れる半導体層に対し無害な物質であればよく、特に限定
されるものではない。エツチング処理方法はエッチビッ
トの寸法形状あるいは表面分布の均−性等を意図すると
ころに制御出来るものでなければならず、このため、通
常の化学エツチングにおけるエッチ媒体の種類、濃度、
温度攪拌等の制御因子の他に、電圧波形、電流波形、電
流密度、通電電気量等、上記の制御に有効な因子を具え
た電気化学的エツチングを処理方法に含むことを特徴と
する。また、エツチング処理後の粗面化した金属基材表
面上にモリブデン等の金属薄膜層を蒸着等の通常の方法
によって形成し、緩衝層を設けることは、例えば基材と
してアルミニウムを使用する場合有効である。以下本発
明を図によって説明する。
第1図tま従来の一般的p−n接合アモルファスシリコ
ン太陽電池の構造を示す断面図で、平滑な表面を持つス
テンレス等の金属基板1の表面上にアモルファスシリコ
ン層としてp型アモルファスシリコン層2、i型アモル
ファスシリコン層3、n型アモルファス9937層4を
順次形成し、さ第2図は本発明によるアモルファスシリ
コン太陽電池の構造をしめず断面図である。エツチング
処理により形成された微細な凹凸をもつアルミニウム等
の金属基材11の表面上に、まず凹凸面に沿ってモリブ
デン等の金属層16を形成し、順次P型アモルファスシ
リコン層12、i型アモルファスシリコン層13、n型
アモルファスシリ37層14、ITO透明電極層15を
グロー放電法等による既知の方法で形成したものである
。本発明によれば、入射した光17は粗面化基板表面で
とらえられ、空洞内多重反射を繰り返しながら、光電変
換に有用な波長域の太陽光を効率よくアモルファスシリ
コン層に補足し、光電変換されるので、従来の平滑基板
上のアモルファスシリコン電池と比べて大きな電流が得
られる。
次に本発明の具体的実施例について第3図に示す製造工
程図に従って説明する。金属基材として1.0鶴厚の高
純度(99%)アルミニウム板を使用し、この表面を脱
脂洗浄(1)したのち、硫酸2゜5mol/ (1%塩
酸2.5 mol/ IIの混酸水溶液に、前記アルミ
ニウム板を浸漬し、80℃の液温にてアルミニウム板を
プラス側とし、これに対向するように配置したカーボン
電極をマイナスとして、電流密度250m^/calで
30秒間直流エツチング(2)を行なった。次いで直流
エツチングされたアルミニウム板を水洗いしたのちに、
更に燐酸10.0mol/1、硝酸2.7mol/ 1
2の混酸中で90℃、90秒間浸漬して化学エツチング
(3)を行なったのち“充分に水洗・乾燥(4)後、約
500人のモリブデンを蒸着(5)して最終的な粗面化
基板を得た。この粗面化基板上に高周波グロー放電によ
り、シランガスを用いて約150人のp型アモルファス
シリコン層(6)、約5000人のi型アモルファスシ
リコ”44 (7) 、約200人をn型アモルファス
シリコン層(8)を順次形成し、最後に約500人のI
TOの透明電極を最上面に形成(9)して太陽電池を構
成した。
、第4図は、本実施例によるアルミニウム板の直ミニウ
ム板表面には一様に緻密なほぼスリ林状の凹部が形成さ
れていることが認められる。なお、この凹部の平均開口
径はほぼ5〜6μmであった。
なお、本実施例では、直流エツチング後に化学エツチン
グを施しているが、これは直流エツチングのみでは急峻
な突部が残留して太陽電池形成時にこの突部に太陽電池
層が均一に形成されにくく、またショート等の不都合が
生じるのを防止するためであり、化学エツチングおよび
蒸着金属膜の形成は、このような急峻な凸部を滑らかな
面とするための重要な処理である 次に、本発明の実施例の特性と従来の方法で作成した比
較例との差異を示す。比較例としては、現在主として用
いられている電解研摩により平滑化されたステンレス板
に、本発明の実施例と全く同一条件でアモルファスシリ
コン太陽電池層を形成した。別表に両者の特性を示した
が、本発明の実施例のものは従来法に較べて可視光波長
での吸収率が明らかに向上しており、太陽電池としての
光−電気変換効率(り)が約25%改善されたことが認
められる。
また、第5図は本発明の実施例と従来法による太陽電池
との太陽光波長に対する収集効率スペクトル特性をあら
れしたグラフで、このグラフからも本発明の太陽電池が
優れた特性を示すこ1とがわかる。
以上述べたように、従来の如く平滑化した基板に形成さ
れるアモルファスシリコン電池の製造プロセスでは、基
板平滑化のための電解研摩処理コストあるいは鏡面光沢
メッキ処理コストが高価であったが、本発明では安価な
アルミニウム基板等を用いて安価な電気化学的処理で基
板を提供することができ、かつ光−電気変換効率の大き
な改善を果たすことが出来ので、アモルファスシリコン
太陽電池の製造工業に寄与するところ極めて大なるもの
である。
なお、本発明の実施例では、金属基板が高純度のアルミ
ニウムの場合について述べたが、このアルミニウムは不
純物を含むアルミニウム、アルミ      \ニウム
合金、さらにはこの金属基板はアルミニウムに限られる
ものではなく、ステンレス等の他の材質であっても適用
可能である。
【図面の簡単な説明】 第1図はアモルファスシリコン太陽型、池の一般、 的
な構造をあられす断面図、第2図は本発明のア、−モル
ファスシリコン太陽電池の構造をあられす断面図、第3
図は本発明の実施例における製造工程図、第4図は本発
明の実施例におけるエツチング′ 処理後のアルミニウ
ム基板の表面状態をあられす電子顕微鏡写真像、第5図
は本発明の実施例による太陽電池と従来法による太陽電
池との収集効率スペクトル特性を比較したグラフである
。 11・・・金属基材、12・・・p型アモルフブスシリ
コン層、13・・・i型アモルファスシ+)コ’4@、
14・・・n型アモルファスシリコン特許出願人 株式会社電解箔工業 (ほか2名) 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 5良長(1飢) 375 )−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +1)  電気化学的エツチングまたは化学的エツチン
    グまたはこれらの組合せによって粗面化された金a基材
    の表面にアモルファスシリコンiえO透明電極層が順次
    形成されていることを′特徴とするアモルファスシリコ
    ン太陽電池。 (2)電気化学的エツチングまたは化学的エツチングま
    たはこれらの組合せによって粗面化された金属基材の表
    面に金属薄膜層が形成され、さらにこの上面にアモルフ
    ァスシリコンi明電極層が順次形成されていることを特
    徴とするアモルファスシリコン太陽電池。 (3)電気化学的エツチング処理が、直流電解エツチン
    グであるところの特許請求の範囲第1項および第2項記
    載のアモルファスシリコン太陽電池。 (4)  金属基材が純アルミニウムまたはわずかの不
    純物を含むアルミニウムおよびアルミニウム合金のいず
    れかであるところの特許請求の範囲第1項および第2項
    記載のアモルファスシリコン太陽電池。
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