JPS63215082A - 非晶質太陽電池の製造方法 - Google Patents

非晶質太陽電池の製造方法

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JPS63215082A
JPS63215082A JP62047512A JP4751287A JPS63215082A JP S63215082 A JPS63215082 A JP S63215082A JP 62047512 A JP62047512 A JP 62047512A JP 4751287 A JP4751287 A JP 4751287A JP S63215082 A JPS63215082 A JP S63215082A
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aluminum
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非晶質太陽電池に係り、特に光の有効利用に好
適なpin形非晶質太陽電池に関する。
〔従来の技術〕
無公害で無尽層にある太陽エネルギーの有効利用が近年
注目されつつあるが、現在大降電池そのものが高価であ
るため実用化を妨げている。太陽電池の発電コストを下
げるための方法として、水素を混入した非蟲質シリコン
(a−8i:H)が価電子制御可能なことから、安価な
基板の上に大面積に形成できる非晶質シリコン太陽電池
の開発が進められてき九〇ところで、太陽光は紫外から
可視、近赤外の波長を含む幅広いスペクトルを持ち、太
陽電池の効率を向上させるには、この幅広いスペクトル
波長を有する太陽光をできる限シ有効に吸収し、電気エ
ネルギーに変換する必要がある。
(ガラス)/(透明電極)/(a−8i:Hを用いてp
a  1s  n接合を形成した非晶質層)/(裏面電
極)構造の太陽電池において、光を有効に利用する方法
として、(り透明電極表面を凹凸形状にし、入射光をセ
ル内で散乱させることによシ、セル内での光学バスを増
大させる。(2)裏面電極をより反射率の高いものにし
、裏面での反射光を再度1層で吸収させる0等が考えら
れる0このうち、上記(2)についてはa−8iセルの
太陽光スペクトル利用範囲([15〜1μm)において
銀の反射率が最もすぐれている。たとえば富士技報Vo
L、 58. No、 5(1985)175頁に記載
されているように銀を用いることによシ、裏面での反射
率を上げ、セルの短絡電流増大に効果を上げている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、実用レベルにおいては、セル作成のさいに裏面
電極をマスクとして非晶質部分を7ツ累系のガスでドラ
イエツチングにより除去する工程がある丸め、銀(Ag
)を裏面電極として用いると、潮解性の7ツ化銀が形成
され、裏面電極が損傷し、膜はがれを生じセル特性を大
きく低下させるという問題があった。
本発明の目的は、前記従来の技術の問題点を解決し、ド
ライエツチングの際に裏面電極の損傷のない非晶質太陽
電池を提供することにある。
〔問題点を解決する丸めの手段〕
前記の目的は、裏面電極の少なくとも非晶質層側を反射
率の高い金属からなる薄膜とし、この上にフッ素系エツ
チングガスに耐えうる金属からなる薄膜を設けた構成す
ることによシ達成される。
ここで非晶質側に銀を形成する場合、高反射率を維持す
るために必要な銀の膜厚は少くとも4層0ス以上必要で
ある。それ以下δ薄い膜では反射率が低下する。また、
非晶質上に銀を形成した上に他の耐ドライエツチング性
の金属を形成する場合ドライエツチング時の歩留シを低
下させないためには銀の膜厚は5000A以下が望まし
い。銀の膜厚が、それ以上ではその上に耐ドライエツチ
ング性の金属を保護膜として形成しても断面から銀が損
傷を受け、裏面電極はがれを生じやすくなる〇ま九、必
要に厄じて、非晶質層と銀との間に工To(インヂエウ
ムチンオキサイド) (IndiumTin 0xia
s )等の導電性物質層を設けることも可能である。
〔作用〕
裏面電極としてたとえば非晶質側に銀、その上にアルミ
ニウム(AIりを形成すると、フッ素系のドライエツチ
ングガスによる非晶質のエツチングの際、アルミニウム
はフッ素と反応して7ツ化アルミニウムを表面に形成す
る。形成された7ツ化アルミニウムは非常に安定で、そ
れ以上はフッ素系ガスとアルミニウムの反応を表面に形
成され九7ツ化アルミニウムによシ防止することができ
るので、下層の銀に損傷を与えることはない0また、銀
の厚みが5oooX以下であれば断面からのフッ素によ
る銀の損傷も問題なく、銀の厚みが4層0A以上であれ
ば銀の反射率が低減しないので高反射率の銀を用いるメ
リットがある。
本発明で用いる透明基板としてはガラス、耐熱性プラス
チック、等が挙げられるが、なかでも成膜の際の基板加
熱(約220°C)に対して安定でかつ安価であるとい
う点からガラスが好ましい。
本発明で用いる透明電極としてはI’E’O(インジウ
ムチンオヤサイド)、5nO2(チンオキサイド)、z
nO(ジンクオキサイド)等が挙げられるが、グロー放
電時のp層膜中への汚染のされにくさの点で5n02が
好ましい。
ケイ素系非晶質層としては目的に応じた材料を選ぶこと
が可能である◇光入射側に近い層(p層あるいはn層)
は光学的バンドキャップの大きい水素化アモルファスシ
リコンカーバ4 )’ (a−8iC:H)や微結晶シ
リコンが適しておシ、また光吸収層(1層)は太陽光を
十分吸収するため、やや光学バンドギャップが小さく、
また、光による発生電流を大きくするため光導電率の大
きな水素化アモルファスシリコン(a−si :H)カ
好’* Lイ。また、pin接合を形成する非晶質層の
順序としては、目的に応じて、光入射側(透明基板側)
からp型。
1型1  nff1でもnL  i潰、p層でもよいが
、後者の場合は、1層形成の際Kn型層中の不純物(p
原子)が1層中に混入し、1層の膜質を低下させる恐れ
があるため、特に制約がなければ、光入射側からp型、
i型、n型の順序で形成することが好ましい。
反射率の高い金属としては、裏面電極という性格上、非
晶質層で吸収しきれない長波長側(600nm以上)の
光に対する反射率の大きな金属を選ぶ必要があシ、その
観点から、銀(Ag)、金(Au)等が従来用いられて
いるアルミニウム(A/)よシも長波長光に対して反射
率が大きく、効果があると考えられる。しかし、コスト
の点から高反射率の金属としては銀が好ましい。
最後に、フッ素系エツチングガスに耐えられるガスとし
ては、金、クロム、白金、アルミニウム(表面に酸化層
が出き、エツチングされにくいc、)等が挙げられるが
、コストの点でアルミニウムが好ましい。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例によって説明する0実施例1.比
較例1 第1図は本発明の一実施例である非晶質太陽電池のセル
の断面図である。
第1図に示す如く、ガラス基板1上に透明電極2として
、5n02を400OA形成し、その上にグロー放電プ
ラズマ法によりp型a−8iC:H層5.1層a−8i
:H層4、n型微結晶S1層5を順次形成した。前記p
型a−9iC:H層はHe希釈1%BzHaを30sc
cm、H6希釈50%、SIH層4を55sccm、C
H465secmの流量で220℃、α5Torr、 
 Q、14W10n2の放t1!IL力密度で約100
父形成した。また前記1層a−3i:H層4はSi2H
640sccm、 220℃α85 Torr (L 
45 W/cm2の放電電力密度で5500A形成した
。さらに前記n温微結晶Si層5はH2希枳100 p
pm PH380accm 、 He希釈50%SiS
iH45sc、 220℃1. OTorr 、 (L
 64 w、” cm2で35OA形成した〇 ついで前記nfi微結晶Si層5上に裏面電極として銀
6を1oooXと、アルミニウム7を800OA形成し
ている。
このように構成されたセルを裏面のアルミニウム電極7
をマスクとしてCF4102ドライエツチングによシ非
晶質層を除去したところ裏面電極ははがれずかつ損傷が
発見されなかった。
またこのセルの分光感度特性を第2図に示す。
n屋微結晶815上に銀6を100OA形成し、その上
にアルミニウム7を800OA形成したものは、同条件
でp、in層を形成しアルミニウム7を裏面電極として
形成したものに比較してセルの分光感度は特に長波長領
域(600μm以上)で大きく向上している。
さらにガラス上に銀6を1000A形成し、その上にア
ルミニウム7をaoooX形成したものと、ガラス上に
10OAのITO,100OAのAg、8000XのA
I!をつけたものと、ガラス上に単にアルミニウム7を
8000A形成したものについてガラス側から入射した
光に対する反射率を測定した結果第3図に示すように1
!16およびアルミニウム7を形成したものは単にアル
ミニウム8を形成したものと比較して反射率が向上して
いる。このことからセルの状態においても、裏面での反
射率は銀6およびアルミニウム7にて形成したものの万
が単に銀6にて形成したものよシ大きいため、長波長光
をよシ有効に反射することができ、セル内部で利用でき
るものと思われる。
なお、比較例として、第4図に示すように、p。
i、  nの形成方法を前記実施例1と同様にし、裏面
電極として銀6を8000A形成したものは、CF41
02による非晶質層のドライエツチング処理後、裏面電
極がはがれてセルの出力特性を測定することができなか
った@ 実施例2〜4、比較例2,5 前記第1実施例と同様の方法でp、in層を形成し裏面
電極として下表のN002のように銀6を400又と、
アルミニウム7を800OA形成し、No、5のように
銀6を2000Aと、アルミニウム7を8000X 形
成L、No、 4 o ヨ51C銀6t 5000A 
ト、アルミニウム7をaoooX形成したところ、CF
、102ドライエツチング後のはがれおよび損傷が発見
されなかった。
この結果から第5図に示すように銀層は厚みが: 5o
ooX以下ではCF4102ドライエツチングによるは
がれを防止することができる。
これに対して下表の比較例2のように銀層の膜厚が4o
of以上では銀を用いるととKよる分光感度向上効果は
あるが銀層の厚さが30OAになると長波長側でのセル
の分光感度の向上は殆んどなかったO また比較例2のように銀層の膜厚が600OAになると
、前記第5図に示すように歩留シが急激に低下した。
表 く第5実施例〉 前記第t4施例と同様な方法でPe  L  n層を形
成し第6図に示すように裏面電極として光入射側からI
TO膜8を1oof、銀を1oooX、アルミニウムを
5oooXに形成したところ、CFa702による非晶
質層のエツチングのさいにもはがれがなく、かつセルの
分光感度向上効果した結果前記第2図に示すようにアル
ミニウムのみで形成した場合に比較して長波長側の分光
感度が向上していた。
これは前記第3図でも明らかなように、アルミニウムの
みの場合に比較して550μm以上の長波長側でI T
 O/Agの方が反射率が大きくそれだけよ〕有効に裏
面からの光を利用できるためであると思われる。
〔発明の効果〕
本発明によれば非晶質のエツチングのさいに裏面電極の
はがれおよび損傷を防止することができ、かつ反射率の
高い金属を裏面電極として使用できるので、高歩留で高
効率の非晶質太陽電池を得ることができる〇
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である非晶質太陽電池のセル
を示す断面図、第2図は裏面電極を形成したセルの分光
感度特性曲線図、第3図はガラスKA/電極、Ag/A
 I!導電極ITO/Ag/AI!電極を形成した場合
のガラス側の光に対する反射率を示す図、第4図は比較
例として示すセルの断面図、第5図は裏面電極としてA
g#の厚みとドライエツチング後の歩留シとの関係を示
す図、第6図は本発明の他の一実施例を示す非晶質太陽
電池のセルを示す断面図である。 1・・・ガラス基板、2・・・透明導電極、6・・・p
 fJ、 a−8iC:H/it、 4 ・・・a −
8i H層、5 ・・・n型微小結晶81層、6・・・
銀(Ag )、7・・・アルミニウム(AIり電極、8
・・・I’l’0膜。 で、。 革 2図 400    500    600     ’70
0     ffo。 派表(π乳) 第 3図 第 4図 第 5図 萬6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、透明基板、この基板上に設けられた透明電極、この
    透明電極上に設けられたケイ素系非晶質層、このケイ素
    系非晶質層上に設けられた裏面電極からなる太陽電池に
    おいて、前記裏面電極が反射率の高い金属からなる層と
    フッ素系エッチングガスに耐えうる金属層からなり、か
    つ前記反射率の高い金属層が前記ケイ素系非晶質層上に
    設けられていることを特徴とする非晶質太陽電池。 2、前記反射率の高い金属が、銀よりなることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の非晶質太陽電池。 3、前記銀は、その膜厚が400Å以上5000Å以下
    であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の非
    晶質太陽電池。 4、前記フッ素系エッチングガスに耐えうる金属層が、
    アルミニウムよりなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の非晶質太陽電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8945976B2 (en) 2008-02-25 2015-02-03 Suniva, Inc. Method for making solar cell having crystalline silicon P—N homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation

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JPS5996778A (ja) * 1982-11-24 1984-06-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置作製方法
JPS6254971A (ja) * 1985-09-04 1987-03-10 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置

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