WO2007040065A1 - 太陽電池及び太陽電池モジュール - Google Patents

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WO2007040065A1
WO2007040065A1 PCT/JP2006/318835 JP2006318835W WO2007040065A1 WO 2007040065 A1 WO2007040065 A1 WO 2007040065A1 JP 2006318835 W JP2006318835 W JP 2006318835W WO 2007040065 A1 WO2007040065 A1 WO 2007040065A1
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fine particles
solar cell
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PCT/JP2006/318835
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Takeshi Nakashima
Eiji Maruyama
Original Assignee
Sanyo Electric Co., Ltd.
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell and a solar cell module.
  • solar cells are highly expected due to their cleanliness, safety and ease of handling.
  • Solar cells are generally configured using a crystalline semiconductor material such as single crystal silicon or polycrystalline silicon, an amorphous semiconductor material typified by amorphous silicon, or a compound semiconductor material such as GaAs or CuInSe.
  • a crystalline semiconductor material such as single crystal silicon or polycrystalline silicon
  • an amorphous semiconductor material typified by amorphous silicon
  • a compound semiconductor material such as GaAs or CuInSe.
  • it has a photoelectric conversion part consisting of a multi-layer structure including a pn junction or a pin junction, and electron-hole pairs generated in the photoelectric conversion part by the incidence of light through a pair of electrodes. It is configured to be taken out to the outside.
  • a solar cell usually has a concavo-convex surface called a texture on the light-receiving surface of a photoelectric conversion unit, and by scattering incident light on the concavo-convex surface, the optical path length of light incident in the photoelectric conversion unit is reduced.
  • the photoelectric conversion efficiency is increased by increasing the photoelectric conversion efficiency.
  • JP-A-5-335610 For the purpose of improving photoelectric conversion efficiency and weather resistance, JP-A-5-335610 describes forming a protective film containing fine particles on a light receiving surface. In JP-A-5-335610, light incident on a solar cell is scattered by fine particles in a protective film to increase the optical path length of the light in the photoelectric conversion unit, thereby increasing the photoelectric conversion efficiency. .
  • the present invention is a thick type capable of obtaining sufficient photoelectric conversion efficiency.
  • An object is to provide a positive battery and a solar battery module.
  • the first feature of the present invention is that a photoelectric conversion part having a concavo-convex surface on a light incident surface, a protective layer having fine particles inside provided so as to cover the concavo-convex surface In the cross section of the protective layer parallel to the light incident direction, the convex portion of the concave and convex surface is centered more than the number of fine particles contained in the first region per unit length centered on the concave portion of the concave and convex surface.
  • the gist is that the solar cell has a smaller number of fine particles contained in the second region per unit length.
  • the amount of light scattered and emitted to the outside by the fine particles present in the region corresponding to the convex portion can be reduced, and the photoelectric conversion unit Since the amount of light taken in can be increased, photoelectric conversion efficiency can be improved.
  • the protective layer is formed such that the second region is thinner than the first region!
  • the film thickness of the protective layer formed in the first region is formed to be smaller than the difference in height between the convex portion and the concave portion of the uneven surface. preferable.
  • the amount of light scattered and emitted to the outside by the fine particles existing in the region corresponding to the convex portion can be further reduced, and the photoelectric conversion portion Since the amount of light taken in can be increased, the photoelectric conversion efficiency can be further improved.
  • a second feature of the present invention includes a photoelectric conversion portion having a concavo-convex surface on a light incident surface, and a protective layer having fine particles inside provided to cover the concavo-convex surface,
  • the number of fine particles per unit length centered on the convex portion of the concavo-convex surface is larger than the number of fine particles contained in the first region per unit length centered on the concave portion of the concavo-convex surface.
  • the number of fine particles contained in the two regions is smaller, the solar cell, the light-receiving surface side translucent member disposed on the light incident side of the solar cell, and the rear surface disposed on the side opposite to the light incident side of the solar cell.
  • the gist of the invention is a solar cell module having a value between the refractive index of the material to be made.
  • the solar cell module of the second feature the amount of incident light that is reflected at the interface between the resin layer and the protective layer, and the light that is reflected at the interface between the protective layer and the photoelectric conversion unit. Since the amount of light that is generated can be reduced, the light can be used effectively.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a light-receiving surface side protective layer in a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining in detail the structure of the light-receiving surface side protective layer in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the effect of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the light-receiving surface side protective layer in the solar cell according to Experiment 1.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a light-receiving surface side protective layer in a solar cell according to Experiment 2.
  • a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. To do.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of solar cell 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate 1 is an n-type single crystal silicon substrate, and has a textured surface on the light receiving surface 1A.
  • an i-type amorphous silicon layer 2 having a thickness of about lOnm
  • a p-type amorphous silicon layer 3 having a thickness of about lOnm
  • a light-receiving surface side transparent electrode layer 4 having an ITO force of about lOOnm.
  • the substrate 1 has a textured surface on the light receiving surface 1A, the i-type amorphous silicon layer 2, the p-type amorphous silicon layer 3 and the light-receiving surface side transparent electrode layer 4 laminated on the light receiving surface 1A
  • An uneven surface reflecting the shape of the textured surface formed on the light receiving surface 1A of the substrate 1 is also formed on the light receiving surface.
  • a light-receiving surface-side transparent electrode layer 4 for current collection partially made of a conductive paste such as Ag paste is formed on the light-receiving surface of the light-receiving surface-side transparent electrode layer 4.
  • the back surface 1B of the single crystal silicon substrate 1 has a textured surface.
  • an i-type amorphous silicon layer 6 having a thickness of about lOnm
  • an n-type amorphous silicon layer having a thickness of about lOnm. 7.
  • a backside transparent electrode layer 8 made of ITO having a thickness of about lOOnm is sequentially laminated.
  • a current collecting back side electrode 9 made of a conductive paste such as Ag paste is formed.
  • the solar cell 100 includes a light-receiving surface side transparent electrode layer 4, a p-type amorphous silicon layer 3, an i-type amorphous silicon layer 2, an n-type single crystal silicon substrate 1,
  • a photoelectric conversion unit 101 is configured by the stacked body strength of the i-type amorphous silicon layer 6, the n-type amorphous silicon layer 7, and the back-side transparent electrode layer 8.
  • the light receiving surface 4A of the light receiving surface side transparent electrode layer 4 corresponding to the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 101 has an uneven surface.
  • the light receiving surface side protective layer 10 is provided on the light receiving surface 4A of the photoelectric conversion unit 101 so as to cover the light receiving surface 4A including the surface of the light receiving surface side electrode 5.
  • This light-receiving surface side protective layer 10 contains fine particles having a particle diameter of 20 to about LOOnm, such as ZnO, SiO, ITO, MgO, TiO, and AlO.
  • the configuration of the photoelectric conversion unit 101 in the solar cell of the present invention is not limited to that shown in FIG. 1, but has a pn junction inside a crystalline semiconductor power such as a single crystal silicon or polycrystalline silicon solar cell, Amorphous silicon is a thin film semiconductor such as microcrystalline silicon. A known structure such as one having a pin junction can be used.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross-sectional structure in the vicinity of the light receiving surface 4A of the photoelectric conversion unit 101 in the solar cell 100 shown in FIG.
  • the light receiving surface 4A of the photoelectric conversion unit 101 has an uneven surface, and the light receiving surface side protective layer 10 is formed so as to cover the entire surface of the uneven surface.
  • the light-receiving surface side protective layer 10 contains a plurality of fine particles 11 therein.
  • the light-receiving surface side protective layer 10 is preferably formed such that the second region (B2) centered on the convex portion is thinner than the first region (B1) centered on the concave portion. (See Figure 6 (a)). Furthermore, it is preferable that the thickness B 1 of the light-receiving surface side protective layer 10 formed in the first region centered on the concave portion is smaller than the height difference B3 between the convex portion and the concave portion of the concave and convex surface. .
  • the light-receiving surface side protective layer 10 is not limited to a single layer structure, and as shown in FIG. 7, a coating material containing two kinds of fine particles having different viscosities is used to form the first protective layer 10a. And a second protective layer 10b. Similarly, the light-receiving surface side protective layer 10 may have a thickness of three or more layers.
  • an organic material having translucency such as acrylic resin or an inorganic translucent material such as SiO can be used.
  • the fine particles are made of a light-transmitting material such as ZnO, SiO, ITO, MgO, TiO, and AlO.
  • a particle size of 20 to about LOOnm can be used.
  • an appropriate material can be selected according to the material of the light-receiving surface side protective layer 10.
  • ultraviolet rays such as ZnO and TiO
  • the UV-blocking effect by the light-receiving surface side protective layer 10 can be obtained, so the amount of UV irradiation to the photovoltaic device is suppressed, leading to improved weather resistance.
  • FIG. 4 shows that incident light is scattered by fine particles in the light-receiving surface side protective layer 10 including the fine particles 11 provided so as to cover the uneven surface provided on the light-receiving surface of the photoelectric conversion unit 101. It is typical sectional drawing for demonstrating a child.
  • the light incident on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 101 the light L1 incident on the region corresponding to the convex portion 101b of the concave and convex surface is shown by arrows Sl l, S12, Scattered in the direction indicated by S13, S14, S15, S16, S17 and S18.
  • the light L2 incident on the region corresponding to the convex portion 1 Ola of the uneven surface is caused by the fine particles 11 in the light-receiving surface side protective layer 10 to show arrows S21, S22, S23, S24, S25, S26, S27 and S28.
  • the tongue is L in the direction indicated by
  • the light scattered in the direction indicated by arrows S14 and S15 among the light scattered by the fine particles 11 corresponds to the convex portion 101b.
  • the light is incident on the photoelectric conversion unit 101 in the region where the light is emitted and contributes to power generation in this region.
  • the light scattered in the directions indicated by the arrows S13 and S16 is incident on the photoelectric conversion unit 101 in the region corresponding to the adjacent recess 101a, and contributes to power generation in this region.
  • the light scattered by the fine particles 11 in the directions indicated by the arrows S22, S23, S24, S25, S26, and S27 is photoelectrical near the portion 101a.
  • the light enters the converter 101 and contributes to power generation in this region.
  • the light scattered in the directions indicated by the arrows S21 and S28 is reflected in the light incident direction without entering the photoelectric conversion unit 101, and does not contribute to power generation.
  • the direction of the light incident on the region corresponding to the convex portion 101b of the uneven surface is scattered by the fine particles 11 than the light incident on the region corresponding to the concave portion 101a of the uneven surface.
  • the ratio of light emitted in the light incident direction and not incident on the photoelectric conversion unit is large.
  • the number of the fine particles 11 dispersed in the light-receiving surface side protective layer 10 is less in the region corresponding to the convex portion 10 lb than in the region corresponding to the concave portion 101 a of the uneven surface.
  • the solar cell of the embodiment the light incident direction of the light incident on the region corresponding to the convex portion 101b
  • the ratio of the light emitted to the photoelectric conversion unit 101 can be reduced, and the amount of light absorbed by the photoelectric conversion unit 101 can be increased, so that the photoelectric conversion efficiency can be improved.
  • the force described for the case where fine particles 11 are included in the light-receiving surface side protective layer 10 in the corresponding region on the convex portion 101b of the concave and convex surface is not limited to this, and the convex portion 101b If the light-receiving surface side protective layer 10 in the corresponding region above does not contain the fine particles 11, light incident on the corresponding region on the convex portion 101b is emitted in the light incident direction due to scattering by the fine particles 11. Therefore, a higher effect can be obtained.
  • the film thickness of the light-receiving surface side protective layer 10 containing the fine particles 11 in the region on the concave and convex surface 101a on the concave and convex surface is made smaller than the difference in height between the convex and concave portions 101b and 101a on the concave and convex surface. Is preferred.
  • the light-receiving surface side protective layer 10 for example, by applying a low-viscosity coating material in which the fine particles 11 are dispersed on the concavo-convex surface using a spray method or a printing method, for an appropriate time. Allow to cure. In this way, the coating material applied on the uneven surface is accumulated on the concave portion 101a by flowing until it is cured, so that the convex portion 101b is thinner than the concave portion 101a.
  • the light-receiving surface side protective layer 10 can be formed on the substrate. Therefore, the light-receiving surface side protective layer 10 can be formed so that the number of the fine particles 11 is smaller on the convex portion 101b than on the region on the concave portion 101a.
  • the thickness of the light-receiving surface side protective layer 10 becomes too thin in the region on the convex-concave surface 101b of the concave-convex surface, or in the region on the convex portion 101b
  • the light-receiving surface side protective layer 10 may not be formed, and the weather resistance may be reduced.
  • a first protective layer is formed using a low-viscosity coating material containing fine particles 11, and a second protective layer is formed thereon using a high-viscosity coating material.
  • the light-receiving surface side protective layer 10 composed of the protective layer and the second protective layer may be configured. .
  • the second protective layer using a coating material having a high viscosity, the light-receiving surface side protective layer 10 having a sufficient thickness can be formed even in the region on the convex portion 101b of the concave and convex surface. Therefore, a solar cell having good weather resistance can be provided.
  • fine particles may be dispersed or fine particles may not be present.
  • the concentration of the fine particles is set to the first concentration.
  • the height of the light-receiving surface side protective layer 10 in the region above the concave and convex surface 101a is made smaller than the height between the convex and concave portions 101b and 101a of the concave and convex surface. It is preferable to adjust the thicknesses of the first protective layer and the second protective layer.
  • the solar cell module 200 includes the above-described solar cell 100, the light-receiving surface side translucent member 21 disposed on the light incident side of the solar cell 100, and the light from the solar cell 100.
  • a back side member 23 disposed on the side opposite to the incident side and a resin 22 disposed between the light receiving surface side translucent member 21 and the back side member 23 and sealing the solar cell 100 are provided.
  • the solar cell 100 includes a photoelectric conversion unit 101 having a concavo-convex surface on the light-receiving surface, and a light-receiving surface side protective layer 10 provided so as to cover the concavo-convex surface.
  • the light-receiving surface side translucent member 21 is made of a translucent material such as glass or plastic.
  • the back side member 23 also has a member force such as metal, plastic, resin film, glass, and the like.
  • the plurality of solar cells 100 are electrically connected in series or in parallel by a wiring member (not shown), and have a light-transmitting sealing property between the light-receiving surface side light-transmitting member 21 and the back surface side member 23.
  • the resin layer 22 is sealed.
  • the refractive index of the light-receiving surface side protective layer 10 provided on the light-receiving surface of the solar cell 100 has a value between the refractive index of the resin layer 22 and the refractive index of the material constituting the photoelectric conversion unit 101.
  • the refractive index of glass EVA is about 1.5
  • the refractive index of ITO is about 2.0
  • the refractive index of cSi is 3.
  • the refractive index of the material constituting the light-receiving surface side protective layer 10 is about 1.5 to 2.0 or 1.5 to 3.8.
  • the refractive index takes an intermediate value between the material of the light receiving surface side protective layer 10 and the fine particles.
  • the refractive index of ZnO is about 2.0
  • the refractive index of the entire light-receiving surface side protective layer 10 to which the fine particles are added approaches 2.0.
  • the refractive index difference between the resin layer 22 and the light-receiving surface side protective layer 10 is large, reflection at the interface between the resin layer 22 and the light-receiving surface side protective layer 10 increases. Therefore, considering that the refractive index approaches 2.0 by ZnO additive and at least the difference in refractive index is 0.1, the refractive index of the material constituting the light-receiving surface side protective layer 10 is 1.5 to 1.6 is more preferable.
  • the solar cell module According to the solar cell module according to the present embodiment, of the incident light, the amount of light reflected at the interface between the resin layer 22 and the light receiving surface side protective layer 10, and the light receiving surface side protective layer 10 and the photoelectric conversion. Since the amount of light reflected at the interface with the part 101 can be reduced, the light can be used more effectively.
  • the photoelectric conversion part 101 shown in FIG. 1 was produced as follows.
  • the substrate 1 an n-type single crystal silicon substrate having a specific resistance of about 1 ⁇ 'cm and a thickness of 300 m is used. After cleaning the substrate 1 by a normal method, the light-receiving surface 1A of the substrate 1 And a textured surface was formed on the back 1B by etching.
  • an i-type amorphous silicon layer 2 having a thickness of 10 nm and a p-type amorphous silicon having a thickness of 10 nm are respectively formed on the light-receiving surface 1A and the back surface 1B of the substrate 1 by using a normal plasma CVD method.
  • Layer 3 and an i-type amorphous silicon layer 6 having a thickness of 10 nm and an n-type amorphous silicon layer 7 having a thickness of 10 nm were formed.
  • Table 1 shows the conditions for forming the amorphous silicon layer.
  • i-type refers to i-type amorphous silicon layer 2 and i-type amorphous silicon layer 6, and “p-type” refers to p-type amorphous silicon layer 3 as “n-type”.
  • p-type refers to p-type amorphous silicon layer 3 as “n-type”.
  • an ITO force having a thickness of lOOnm is also formed on the n-type amorphous silicon layer 7 and the P-type amorphous silicon layer 3 formed on both main surfaces of the n-type single crystal silicon substrate 1.
  • the back side transparent electrode layer 8 and the light receiving side transparent electrode 4 were formed by sputtering.
  • a mold-like back side electrode 9 and light receiving side electrode 5 were formed.
  • coating materials containing ZnO filler as fine particles and having different viscosities are respectively formed on the light receiving surface side transparent electrode layer 4 formed on the light receiving surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 of the photoelectric conversion unit 101 and The light-receiving surface side protective layer 10 was formed on the light-receiving surface side electrode 5 by printing.
  • ZnO having a particle diameter of about 20 nm is used as fine particles
  • acrylic resin is used as a coating material
  • ZnO fine particles and a diluent are mixed in the coating material, By stirring, a coating material in which ZnO fine particles were dispersed almost uniformly was obtained.
  • the viscosity of the coating material was adjusted by adjusting the amount of diluent added. That is, increase the viscosity of the coating material by reducing the amount of diluent added. The viscosity of the coating material can be lowered by increasing the amount of diluent added.
  • Table 2 shows the result of the short-circuit current (Isc) as a photoelectric conversion characteristic obtained as a result.
  • the viscosity of the coating material is shown as a standard value where the smallest value is 1.
  • the amount of coating material applied is the value obtained by standardizing the amount of coating material applied to each sample with the value of Sample 1 as 1.
  • the Isc value is a value normalized with the value of a solar cell in which the light-receiving surface side protective layer 10 is formed using the coating material having the highest viscosity as 1.
  • sample 1 has the lowest viscosity, as shown in FIG. 6 (a), the thickness force of the protective film in the region of the concave portion is thicker than the thickness of the protective film in the region of the convex portion. .
  • sample 4 has the highest viscosity, as shown in FIG. 6 (b), the thickness of the protective film in the concave region and the thickness of the protective film in the convex region are not so different.
  • the light-receiving surface side protective layer 10 was provided on the light-receiving surface of the photoelectric conversion unit.
  • the film was formed on the uneven surface with a substantially uniform film thickness, and the fine particles were dispersed almost uniformly in the light-receiving surface side protective layer 10. That is, the number of fine particles in the light receiving surface side protective layer 10 in the region on the convex portion of the uneven surface and the number and number density of the fine particles in the light receiving surface side protective layer 10 in the region on the concave portion were approximately the same.
  • the thickness of the light-receiving surface side protective layer 10 is higher than that on the concave portion of the uneven surface.
  • the upper part was thinner. That is, the number of fine particles in the light-receiving surface side protective layer 10 in the region on the convex portion is smaller than the number of fine particles in the light-receiving surface side protective layer 10 in the region on the concave portion of the uneven surface.
  • the thickness of the light-receiving surface side protective layer 10 formed on the concave portion of the uneven surface was smaller than the height difference between the convex portion and the concave portion of the uneven surface.
  • the number of fine particles contained in the region per unit length centered on the convex portion is more than the number of fine particles contained in the region per unit length centered on the concave portion.
  • a solar cell having a light-receiving-surface-side protective layer 10 having a two-layer structure formed using two types of coating materials having different viscosities was prepared and used as Sample 5.
  • the convex portion is centered rather than the number of fine particles contained in the region per unit length centering on the concave portion.
  • the second protective layer is formed using a coating material having a high viscosity, so that the thickness of the light-receiving surface side protective layer 10 at the convex portion of the uneven surface is larger than that of sample 1. Therefore, it is possible to provide a solar cell with excellent weather resistance.
  • a solar cell having a light-receiving surface side protective layer 10 having a two-layer structure formed by using two types of coating materials having different viscosities was prepared and used as Sample 6.
  • the structure of Sample 6 is the same as that of Sample 5, but in Sample 6, after the first protective layer was applied, the second protective layer was formed without curing. And after apply
  • sample 6 convection of fine particles occurred in the coating material during thermosetting, and almost no concentration distribution in the depth direction was observed in each of the concave and convex areas. That is, sample 5 has a two-layer structure in which a layer not containing fine particles is formed on a high-concentration fine particle layer, but sample 6 has a depth of 2 by applying two types of materials successively and then drying. It was found that no fine particle distribution was observed in the direction, and a high concentration fine particle layer was formed in the concave portion and a low concentration fine particle layer was formed in the convex portion.
  • Sample 6 has the advantage of reducing the number of steps for curing the first protective film compared to sample 5. Further, sample 6 has an advantage that there is no clear interface between the first protective film and the second protective film, and light reflection and stress concentration at the interface are less likely to occur.
  • the solar cell and the solar cell module according to the present invention scatter incident light and effectively use the light absorbed by the photoelectric conversion unit, thereby improving the output characteristics. And it can use suitably as a solar cell module.

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Abstract

　太陽電池は、光電変換部１０１と、光入射面に凹凸面を有する光電変換部１０１と、凹凸面を覆って設けられた、内部に微粒子を有する保護層１０とを有し、保護層１０の、光の入射方向に平行な断面において、凹凸面の凹部を中心とした単位長さ当たりの第１領域に含まれる微粒子１１の数よりも、凹凸面の凸部を中心とした単位長さ当たりの第２領域に含まれる微粒子１１の数の方が少ない。

Description

明 細 書
太陽電池及び太陽電池モジュール
技術分野
[0001] 本発明は、太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。
背景技術
[0002] 最近、 COの増加による温室効果で地球の温暖化が生じることが予測され、タリー
2
ンなエネルギーの要求がますます高まっている。また、 COを排出しない原子力発電
2
も、依然として放射性廃棄物の処理方法が確立しておらず、より安全性の高いタリー ンなエネルギーが望まれて 、る。将来期待されて 、るクリーンなエネルギーの中でも
、特に太陽電池はそのクリーンさと安全性と取扱い易さから期待が大きい。
[0003] 太陽電池は、一般に単結晶シリコンや多結晶シリコン等の結晶系半導体材料、非 晶質シリコンに代表される非晶質半導体材料、或いは GaAsや CuInSe等の化合物 半導体材料を用いて構成された pn接合或 、は pin接合を含む多層構造カゝらなる光 電変換部を有しており、光の入射によりこの光電変換部中で生成された電子 ·正孔対 を一対の電極を介して外部に取り出すように構成されて 、る。
[0004] 太陽電池は、通常光電変換部の受光面にテクスチャと呼ばれる凹凸面を有してお り、この凹凸面で入射光を散乱させることで、光電変換部内に入射した光の光路長を 増大させ、光電変換効率の向上を図っている。
[0005] 又、光電変換効率と耐候性を向上させることを目的として、特開平 5— 335610号 公報には、受光面に、微粒子を含有する保護膜を形成することが記載されている。特 開平 5— 335610号公報では、太陽電池に入射した光を保護膜中の微粒子で散乱 させ、光電変換部中での光の光路長を増大させることで光電変換効率の増大を図つ ている。
[0006] し力しながら、受光面にテクスチャ面を有する太陽電池に、特開平 5— 335610号 公報に記載の保護膜を用いても、未だ十分な光電変換効率を得ることができなかつ た。
[0007] そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、十分な光電変換効率を得ることができる太 陽電池及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
発明の開示
[0008] 上記目的を達成するため、本発明の第 1の特徴は、光入射面に凹凸面を有する光 電変換部と、凹凸面を覆って設けられた、内部に微粒子を有する保護層とを備え、保 護層の、光の入射方向に平行な断面において、凹凸面の凹部を中心とした単位長さ 当たりの第 1領域に含まれる微粒子の数よりも、凹凸面の凸部を中心とした単位長さ 当たりの第 2領域に含まれる微粒子の数の方が少ない太陽電池であることを要旨と する。
[0009] 第 1の特徴に係る太陽電池によると、凸部に対応する領域に存在している微粒子に よって散乱され外部に放出される光の量を減少することができ、光電変換部中に取り 込まれる光の量を多くすることができるので、光電変換効率を向上させることが可能と なる。
[0010] 又、第 1の特徴に係る太陽電池において、保護層の膜厚は、第 1領域よりも第 2領 域の方が薄く形成されて!、ることが好ま 、。
[0011] この太陽電池によると、確実に凹凸面の凹部上に対応する領域よりも凸部上に対 応する領域にぉ ヽて微粒子の数が少な ヽ保護層を容易に得ることができる。
[0012] 又、第 1の特徴に係る太陽電池において、第 1領域に形成された保護層の膜厚は、 凹凸面の凸部と凹部間の高さの差より小さく形成されていることが好ましい。
[0013] この太陽電池〖こよると、凸部に対応する領域に存在している微粒子によって散乱さ れ外部に放出される光の量を、より一層減少することができ、光電変換部中に取り込 まれる光の量を多くすることができるので、更に光電変換効率を向上させることが可 能となる。
[0014] 本発明の第 2の特徴は、光入射面に凹凸面を有する光電変換部と、凹凸面を覆つ て設けられた、内部に微粒子を有する保護層とを備え、保護層の、光の入射方向に 平行な断面において、凹凸面の凹部を中心とした単位長さ当たりの第 1領域に含ま れる微粒子の数よりも、凹凸面の凸部を中心とした単位長さ当たりの第 2領域に含ま れる微粒子の数の方が少な 、太陽電池と、太陽電池の光入射側に配置された受光 面側透光性部材と、太陽電池の光入射側と反対側に配置された背面側部材と受光 面側透光性部材と背面側部材との間に配置され、太陽電池を封止する榭脂層とを備 え、保護層の屈折率が、榭脂層の屈折率と光電変換部を構成する材料の屈折率と の間の値を有する太陽電池モジュールであることを要旨とする。
[0015] 第 2の特徴に係る太陽電池モジュールによると、入射した光のうち榭脂層と保護層 との界面で反射される光の量、及び保護層と光電変換部との界面で反射される光の 量を低減することができるので、光の有効利用を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態に係る太陽電池の模式的断面図である。
[図 2]図 2は、本発明の実施の形態に係る太陽電池における受光面側保護層の模式 的断面図である。
[図 3]図 3は、図 2における受光面側保護層の構造を詳細に説明するための模式的 断面図である。
[図 4]図 4は、本発明の効果を説明するための模式的断面図である。
[図 5]図 5は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの模式的断面図であ る。
[図 6]図 6は、実験 1に係る太陽電池における受光面側保護層の模式的断面図であ る。
[図 7]図 7は、実験 2に係る太陽電池における受光面側保護層の模式的断面図であ る。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載にお いて、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面 は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきで ある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、 図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは 勿論である。
[0018] (太陽電池）
本発明の実施の形態に係る太陽電池について、図 1、図 2及び図 3を参照して説明 する。
[0019] 図 1は、本発明の実施の形態に係る太陽電池 100の構造を説明するための模式的 断面図である。基板 1は、 n型の単結晶シリコン基板であり、受光面 1Aにテクスチャ 面を有している。基板 1の受光面 1A上には、厚み lOnm程度の i型非晶質シリコン層 2、厚み lOnm程度の p型非晶質シリコン層 3、厚み lOOnm程度の ITO力もなる受光 面側透明電極層 4が順次積層されており、入射光は、受光面側透明電極層 4側から 入射する。基板 1が受光面 1Aにテクスチャ面を有しているため、受光面 1A上に積層 される i型非晶質シリコン層 2、 p型非晶質シリコン層 3及び受光面側透明電極層 4の 受光面にも、基板 1の受光面 1Aに形成されたテクスチャ面の形状を反映した凹凸面 が形成されている。又、受光面側透明電極層 4の受光面には、部分的に Agペースト 等の導電性ペーストからなる集電用の受光面側電極 5が形成されている。
[0020] 単結晶シリコン基板 1の背面 1Bは、テクスチャ面を有しており、背面 1B上には厚み lOnm程度の i型非晶質シリコン層 6、厚み lOnm程度の n型非晶質シリコン層 7、厚 み lOOnm程度の ITOカゝらなる背面側透明電極層 8が順次積層されている。又、背面 側透明電極層 8の表面には、部分的に Agペースト等の導電性ペーストからなる集電 用の背面側電極 9が形成されて 、る。
[0021] そして、本実施形態に係る太陽電池 100は、受光面側透明電極層 4、 p型非晶質シ リコン層 3、 i型非晶質シリコン層 2、 n型単結晶シリコン基板 1、 i型非晶質シリコン層 6 、 n型非晶質シリコン層 7、背面側透明電極層 8の積層体力ゝら光電変換部 101が構成 されている。そして、この光電変換部 101の受光面に相当する受光面側透明電極層 4の受光面 4Aは凹凸面を有して 、る。
[0022] 光電変換部 101の受光面 4Aには、受光面側電極 5の表面を含んで受光面 4Aを 覆うように受光面側保護層 10が設けられている。この受光面側保護層 10は内部に Z nO、 SiO、 ITO、 MgO、 TiO、 Al O等からなる粒径 20〜： LOOnm程度の微粒子を
2 2 2 3
多数含んでいる。
[0023] 尚、本発明太陽電池における光電変換部 101の構成は図 1に示すものに限らず、 単結晶シリコン或いは多結晶シリコン太陽電池等の結晶系半導体力 なる内部に pn 接合を有するもの、非晶質シリコンゃ微結晶シリコン等の薄膜半導体力もなる内部に pin接合を有するもの等、周知の構成を用いることができる。
[0024] 次に、本実施形態に係る太陽電池における受光面側保護層 10の構成について、 図 2を参照して詳細に説明する。図 2は、図 1に示した太陽電池 100における光電変 換部 101の受光面 4A付近の断面構造を拡大して示す模式的断面図である。
[0025] 図 2に示すように、光電変換部 101の受光面 4Aは凹凸面を有しており、この凹凸 面の表面の全面を覆うように受光面側保護層 10が形成されている。又、受光面側保 護層 10は、内部に複数の微粒子 11を含有している。又、図 3に示すように、受光面 側保護層 10の、光の入射方向に平行な断面において、凹凸面の凹部を中心とした 単位長さ当たり（L+L = 2L)の第 1領域に含まれる微粒子の数 A1よりも、凹凸面の 凸部を中心とした単位長さ当たり（L+L = 2L)の第 2領域に含まれる微粒子の数 A2 の方が少ない。又、受光面側保護層 10の膜厚は、凹部を中心とした第 1領域 (B1)よ りも凸部を中心とした第 2領域 (B2)の方が薄く形成されていることが好ましい（図 6 (a )参照)。更に、凹部を中心とした第 1領域に形成された受光面側保護層 10の膜厚 B 1は、凹凸面の凸部と凹部間の高さの差 B3より小さく形成されていることが好ましい。
[0026] 又、受光面側保護層 10は、 1層構造に限らず、図 7に示すように、粘度の異なる 2 種類の微粒子を含有させたコーティング材を用いて、第 1の保護層 10aと第 2の保護 層 10bとからなる 2層構造としてもよい。同様に、受光面側保護層 10の膜厚は、 3層 以上の構造としても構わな 、。
[0027] 受光面側保護層 10の材料としては、アクリル榭脂等の透光性を有する有機系の材 料や SiO等の無機系の透光性材料を用いることができる。
2
[0028] 又、微粒子としては、 ZnO、 SiO、 ITO、 MgO、 TiO、 Al O等の透光性材料から
2 2 2 3
なる、粒径 20〜： LOOnm程度のものを用いることができる。微粒子は、受光面側保護 層 10の材質に合わせた適当な材料を選ぶことができる。尚、 ZnO、 TiOなど紫外線
2 カット効果のある微粒子を採用した場合には、受光面側保護層 10による紫外線カット 効果が得られるために、光起電力素子に対する紫外線照射量が抑制され、耐候性 の向上につながる。
[0029] (本実施形態に係る太陽電池の作用及び効果）
次に、本実施形態に係る太陽電池の作用及び効果について、図 4を参照して説明 する。
[0030] 図 4は、光電変換部 101の受光面に設けられた凹凸面を覆うように設けられた微粒 子 11を含む受光面側保護層 10中において、入射光が微粒子によって散乱される様 子を説明するための模式的断面図である。
[0031] 光電変換部 101の受光面に入射した光のうち凹凸面の凸部 101bに対応する領域 に入射した光 L1は、受光面側保護層 10中の微粒子 11によって矢印 Sl l、 S12、 S 13、 S14、 S15、 S16、 S17及び S18で示す方向に散乱される。又、凹凸面の凸部 1 Olaに対応する領域に入射した光 L2は、受光面側保護層 10中の微粒子 11によつ て矢印 S21、 S22、 S23、 S24、 S25、 S26、 S27及び S28で示す方向に散舌 Lされる
[0032] これらの散乱光のうち、凹凸面の凸部 101bに対応する領域では、微粒子 11により 散乱された光のうち矢印 S14及び S15に示す方向に散乱された光は凸部 101bに対 応する領域の光電変換部 101に入射し、この領域で発電に寄与する。又、矢印 S13 及び S16で示す方向に散乱された光は隣接する凹部 101aに対応する領域の光電 変換部 101に入射し、この領域で発電に寄与する。
[0033] 一方、矢印 Sl l、 S12、 S17及び S18で示す方向に散乱された光は光電変換部 1 01に入射することなく光入射方向に反射されてしま ヽ、発電に寄与することがな!ヽ。
[0034] これに対して、凹凸面の凹部 101aに対応する領域では、微粒子 11により矢印 S22 、 S23、 S24、 S25、 S26及び S27で示す方向に散舌 Lされた光は 部 101a近傍の 光電変換部 101に入射し、この領域で発電に寄与する。一方、矢印 S21及び S28で 示す方向に散乱された光は光電変換部 101に入射することなく光入射方向に反射さ れてしまい、発電に寄与することがない。
[0035] ここで、図 4から明らかに、凹凸面の凸部 101bに対応する領域に入射した光の方 力 凹凸面の凹部 101aに対応する領域に入射した光よりも微粒子 11により散乱され て光入射方向に放出され、光電変換部に入射しな ヽ割合が大き ヽ。
[0036] 従って、受光面側保護層 10中に分散する微粒子 11の数を、上記凹凸面の凹部 1 01 a上に対応する領域よりも凸部 10 lb上に対応する領域で少なくした本実施形態 の太陽電池によれば、凸部 101b上に対応する領域に入射した光のうち光入射方向 に放出される光の割合を少なくすることができ、光電変換部 101に吸収される光の量 を増加させることができるので、光電変換効率を向上させることができる。
[0037] 尚、図 4では、凹凸面の凸部 101b上に対応する領域の受光面側保護層 10中に微 粒子 11が含まれている場合について説明した力 これに限らず、凸部 101b上に対 応する領域の受光面側保護層 10中に微粒子 11が含まれな 、場合には、凸部 101b 上に対応する領域に入射した光が微粒子 11による散乱により光入射方向に放出さ れることがないため、より高い効果を得られる。
[0038] 又、凹凸面の凹部 101a上に対応する領域の受光面側保護層 10の厚みが厚くなり 、微粒子 11の位置が凹凸面の凸部 101bの頂点の位置よりも高くなると、凸部 101b 上の領域の受光面側保護層 10中の微粒子 11と同様に、光入射方向に反射される 光の割合が多くなる。従って、凹凸面の凹部 101a上に対応する領域では、微粒子 1 1の位置を凹凸面の凸部 101bの頂点よりも低くなる位置に配することが好ましい。こ のためには、凹凸面の凹部 101a上の領域における微粒子 11を含む受光面側保護 層 10の膜厚を、凹凸面の凸部 101bと凹部 101a間の高さの差よりも小さくすることが 好ましい。
[0039] 本実施形態に係る受光面側保護層 10は、例えば、微粒子 11を分散させた粘度の 低いコーティング材を、スプレー法や印刷法を用いて凹凸面上に塗布し、適宜の時 間をおいて硬化させる。このようにすると、凹凸面上に塗布されたコーティング材が、 硬化されるまでの間に流動することにより凹部 101a上に溜まるために、凹部 101a上 よりも凸部 101b上の方が薄くなるように受光面側保護層 10を形成することができる。 従って、凹部 101a上の領域よりも凸部 101b上において微粒子 11の数が少なくなる ように受光面側保護層 10を形成することができる。
[0040] 尚、このように粘度の低いコーティング材を用いた場合、凹凸面の凸部 101b上の 領域において受光面側保護層 10の厚みが薄くなりすぎる、或いは凸部 101b上の領 域に受光面側保護層 10が形成されない可能性があり、耐候性が低下するおそれが ある。これを防止するために、微粒子 11を含む粘度の低いコーティング材を用いて 第 1の保護層を形成し、その上に粘度の高いコーティング材を用いて第 2の保護層を 形成し、第 1の保護層と第 2の保護層とからなる受光面側保護層 10を構成しても良 ヽ 。このように粘度の高 、コーティング材を用いて第 2の保護層を形成することにより、 凹凸面の凸部 101b上の領域においても十分な厚みを有する受光面側保護層 10を 形成することができるので、良好な耐候性を有する太陽電池を提供することができる
[0041] 尚、第 2の保護層中には微粒子を分散させておいても良いし、微粒子が存在してい なくても良いが、微粒子を分散させる場合には、微粒子の濃度を第 1の保護層中の 微粒子の濃度よりも少なくする、さらに凹凸面の凹部 101a上の領域における受光面 側保護層 10の高さが、凹凸面の凸部 101bと凹部 101aとの間の高さよりも小さくなる ように第 1の保護層と第 2の保護層の厚みを調整することが好ましい。
[0042] (太陽電池モジュール）
次に、本発明に係る太陽電池を用いた太陽電池モジュールにつ 、て図 5に示す断 面図を参照して説明する。
[0043] 太陽電池モジュール 200は、図 5に示すように、上述した太陽電池 100と、太陽電 池 100の光入射側に配置された受光面側透光性部材 21と、太陽電池 100の光入射 側と反対側に配置された背面側部材 23と、受光面側透光性部材 21と背面側部材 2 3との間に配置され、太陽電池 100を封止する榭脂 22とを備える。太陽電池 100は、 受光面に凹凸面を有する光電変換部 101と、凹凸面を覆って設けられた受光面側 保護層 10とを有している。
[0044] 受光面側透光性部材 21は、例えば、ガラスやプラスチック等の透光性の材料から なる。背面側部材 23は、例えば、金属やプラスチック、榭脂フィルム、ガラス等の部材 力もなる。そして、複数の太陽電池 100は、図示しない配線部材により電気的に直列 或いは並列に接続され、受光面側透光性部材 21と背面側部材 23との間で、透光性 を有する封止用の榭脂層 22により封止されている。
[0045] 従って、光は受光面側透光性部材 21、榭脂層 22を介して太陽電池 100に入射す る。太陽電池 100の受光面に設けられる受光面側保護層 10の屈折率は、榭脂層 22 の屈折率と光電変換部 101を構成する材料の屈折率との間の値を有する。
[0046] 例えば、榭脂層 22として、ガラス · EVAの屈折率は 1. 5程度であり、光電変換部 1 01として、 ITOの屈折率は 2. 0程度、 c Siの屈折率は 3. 45程度、 a— Siの屈折率 は 3. 8程度である。よって、受光面側保護層 10を構成する材料の屈折率としては、 1 . 5〜2. 0あるいは 1. 5〜3. 8程度力 子ましい。
[0047] 又、受光面側保護層 10に微粒子を添加した場合、屈折率は、受光面側保護層 10 の材料と微粒子との中間値をとることとなる。例えば、微粒子として ZnOを用いた場合 、 ZnOの屈折率が 2. 0程度であることから、微粒子を添加した受光面側保護層 10全 体の屈折率は、 2. 0に近づく値となる。一方、榭脂層 22と受光面側保護層 10との屈 折率差が大きい場合、榭脂層 22と受光面側保護層 10との界面での反射が大きくな る。そこで、 ZnO添カ卩によって屈折率が 2. 0に近づき、少なくとも屈折率差を 0. 1と することを考慮すると、受光面側保護層 10を構成する材料の屈折率は、 1. 5〜1. 6 であることが更に好ましい。
[0048] (本実施形態に係る太陽電池モジュールの作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールによると、入射した光のうち、榭脂層 22と受 光面側保護層 10との界面で反射される光の量、及び受光面側保護層 10と光電変換 部 101との界面で反射される光の量を低減することができるので、より一層光の有効 利用を図ることができる。
実施例
[0049] 以下に本発明の実施例について説明する。
[0050] (光電変換部の作製）
まず、図 1に示す光電変換部 101を以下のようにして作製した。
[0051] 基板 1として、比抵抗が約 1 Ω 'cm、厚さが 300 mの n型単結晶シリコン基板を用 い、この基板 1を通常の方法で洗浄した後、基板 1の受光面 1A及び背面 1Bにエッチ ングによりテクスチャ面を形成した。
[0052] 次いで、基板 1の受光面 1A及び背面 1B上に、それぞれ通常のプラズマ CVD法を 用いて、厚さ 10nmの i型非晶質シリコン層 2、厚さ 10nmの p型非晶質シリコン層 3及 び厚さ 10nmの i型非晶質シリコン層 6、厚さ 10nmの n型非晶質シリコン層 7を形成し た。
[0053] 以上の非晶質シリコン層の成膜条件を、表 1に示す。表 1中、「i型」とは i型非晶質シ リコン層 2及び i型非晶質シリコン層 6を、「p型」とは p型非晶質シリコン層 3を、「n型」と は n型非晶質シリコン層 7をそれぞれ示す。また、 B Hと PHは、 Hガスにより、それ
2 6 3 2
ぞれ 2%、 1%に希釈されている。
[表 1]
Figure imgf000012_0001
[0054] 次に、 n型単結晶シリコン基板 1の両主面上に形成された n型非晶質シリコン層 7及 び P型非晶質シリコン層 3上に、厚さ lOOnmの ITO力もなる背面側透明電極層 8及 び受光面側透明電極 4をスパッタ法により形成した。
[0055] 以上のようにして形成された、受光面側透明電極層 4、 p型非晶質シリコン層 3、 i型 非晶質シリコン層 2、 n型単結晶シリコン基板 1、 i型非晶質シリコン層 6、 n型非晶質シ リコン層 7、背面側透明電極層 8の積層体からなる光電変換部 101の背面上及び受 光面上の所定領域に、スクリーン印刷法を用いてくし型状の背面側電極 9および受 光面側電極 5を形成した。
[0056] (保護層の作製）
(実験 1)
続いて、 ZnOフィラーを微粒子として含み、粘度の異なるコーティング材を、それぞ れ上記光電変換部 101の n型単結晶シリコン基板 1の受光面上に形成された受光面 側透明電極層 4上及び受光面側電極 5上に印刷法により塗布することによって、受 光面側保護層 10を形成した。
[0057] 受光面側保護層 10を形成するにあたっては、微粒子として粒径 20nm程度の ZnO を用い、コーティング材としてアクリル系榭脂を用い、このコーティング材中に ZnO微 粒子と希釈材を混ぜ、撹拌することによって ZnO微粒子がほぼ均一に分散されたコ 一ティング材を得た。
[0058] 又、コーティング材の粘度の調節は、希釈材の添加量を調整することによって行つ た。即ち、希釈材の添加量を少なくすることによりコーティング材の粘度を高くすること ができ、希釈材の添加量を多くすることによってコーティング材の粘度を低くすること ができる。
[0059] このようにして作製した粘度の異なる 4種類のコーティング材を用いて受光面側保 護層 10を形成した 4種類の太陽電池 (試料 1〜4)を作製し、それぞれの光電変換特 性を測定した。
[0060] 表 2に、その結果得られた光電変換特性としての短絡電流 (Isc)の結果を示す。尚 、表 2中コーティング材の粘度は、最も小さい値を 1として規格ィ匕した値で示している 。又、コーティング材の塗布量は、各試料においてコーティング材を塗布した量を、 試料 1の値を 1として規格ィ匕した値で示している。又、 Iscの値は、最も粘度が大きい コーティング材を用いて受光面側保護層 10を形成した太陽電池の値を 1として規格 化した値を示している。
[表 2]
Figure imgf000013_0001
[0061] 試料 1は、最も粘度が低いため、図 6 (a)に示すように、凹部の領域における保護膜 の厚さ力 凸部の領域における保護膜の厚さより、力なり厚くなつている。一方、試料 4は、最も粘度が高いため、図 6 (b)に示すように、凹部の領域における保護膜の厚さ と、凸部の領域における保護膜の厚さとがあまり変わらない。
[0062] 表 2からわ力るように、粘度の小さいコーティング材を用いて受光面側保護層 10を 形成する方が、高い Iscが得られることがわかる。
[0063] 試料 1〜4のそれぞれについて凹凸面に形成された受光面側保護層 10内の微粒 子の分布を、 3万倍の透過電子顕微鏡 (TEM)を用いて観察した。試料 1及び試料 4 の凹部付近に含まれる微粒子数及び微粒子の数密度結果を表 3に示す。
[表 3] 微粒子の数 数密度
試料 1 1 70 1. 24
試料 4 0. 998 0. 999
料 δ 1 7 1 1 70
[0064] 尚、微粒子数および数密度の定義につ!ヽて、断面 ΤΕΜ観察の結果などカゝら得ら れる構造を模式ィ匕した図 3を用いて説明する。
[0065] 図 3に示した凹部及び凸部を中心とした単位長さ 2Lとして、表 3では、具体的には 凹部及び凸部の両側に約 1. 2 mずつ合計 2. 4 mの幅を長さとした。この範囲の 保護層内に含まれる微粒子の数をカウントし、微粒子数とした。更に、この範囲に含 まれる保護層の面積 (図 3における斜線部分)で微粒子数を除算したものを数密度と 定義している。このようにして得られた数値を、凸部分の値を 1として規格ィ匕したもの が表 3である。
[0066] 尚、表 3で用いた 1. は、凸部 ·凹部間が約 12 mであることを考慮して、その 10分の 1の数字を規定したものであり、必ずしもこの値に縛られるものではない。凹 部と凸部付近の領域を示すために適して!/ヽる値を選べばよ!ヽ。
[0067] 表 3に示すように、粘度の大きいコーティング材を用いて受光面側保護層 10を形成 した試料 4の太陽電池は、受光面側保護層 10が光電変換部の受光面に設けられた 凹凸面上にほぼ均一な膜厚で形成されており、微粒子も受光面側保護層 10中でほ ぼ均一に分散されていた。即ち、凹凸面の凸部上の領域の受光面側保護層 10中の 微粒子の数と、凹部上の領域の受光面側保護層 10中の微粒子の数及び数密度が 同程度であった。
[0068] 一方、粘度の小さ!/、コーティング材を用いて受光面側保護層 10を形成した試料 1 の太陽電池は、受光面側保護層 10の厚みが凹凸面の凹部上よりも凸部上の方が薄 く形成されていた。即ち、凹凸面の凹部上の領域の受光面側保護層 10中の微粒子 の数よりも凸部上の領域の受光面側保護層 10中の微粒子の数の方が少なくなつて いた。
[0069] 又、特に凸部付近には微粒子がほとんど含まれていない保護層が形成されている ことから、数密度についても凹部の方が大きくなつている。尚、試料 2及び試料 3では 、微粒子数は膜厚差に起因して凹部の方が大きいものになっているが、数密度は凹 部と凸部ではほぼ同等の値となっている。
[0070] 又、試料 1〜4のいずれにおいても凹凸面の凹部上に形成された受光面側保護層 10の膜厚は、凹凸面の凸部と凹部間の高さの差よりも小さかった。
[0071] 以上の結果から、凹部を中心とした単位長さ当たりの領域に含まれる微粒子の数よ りも、凸部を中心とした単位長さ当たりの領域に含まれる微粒子の数の方が少なくす ることにより、入射光のうち光入射方向に反射され発電に寄与しない光の量を少なく することができ、入射した光の利用効率を高めることができるため、短絡電流を増加さ せることができるちのと考免られる。
[0072] (実験 2)
次に、図 7に示すように、粘度の異なる 2種類のコーティング材を用いて形成した 2 層構造の受光面側保護層 10を有する太陽電池を作製し、試料 5とした。
[0073] まず、試料 1と同様粒径 20nmの ZnO微粒子を、乾燥後の ZnO濃度が 67〜83wt %となるように、アクリル榭脂と ZnO微粒子を混合した。更に、シクロへキサノンを希釈 材として使用することで、粘度を調整し、表 2において規格ィ匕した粘度力^のコーティ ング材を光電変換部の受光面上に塗布し、硬化させることにより第 1の保護層 10aを 形成した。次いで、 ZnO微粒子を含まない、表 2において規格ィ匕した粘度が 4. 6のコ 一ティング材を第 1の保護層上に塗布し、硬化させることにより第 2の保護層 10bを形 成した。
[0074] このようにして第 1の保護層と第 2の保護層とからなる 2層構造の受光面側保護層 1 0を有する太陽電池の光電変換特性を測定したところ、規格化値で 1. 007と、試料 1 と同程度の Iscが得られた。又、試料 5について凹凸面に形成された受光面側保護層 10内の微粒子分布を、 3万倍の透過電子顕微鏡 (TEM)を用いて観察した結果得ら れた凹部付近に含まれる微粒子数及び微粒子の数密度を表 3に示す。
[0075] このように 2層構造の受光面側保護層 10a及び 10bを有する場合であっても、凹部 を中心とした単位長さ当たりの領域に含まれる微粒子の数よりも、凸部を中心とした 単位長さ当たりの領域に含まれる微粒子の数の方が少なくすることにより、入射光の うち光入射方向に反射され発電に寄与しない光の量を少なくすることができ、入射し た光の利用効率を高めることができるため、短絡電流を増加させることができる。
[0076] 又、試料 5の太陽電池では、粘度の高いコーティング材を用いて 2層目の保護層を 形成するので、凹凸面の凸部における受光面側保護層 10の厚みを試料 1よりも厚く することができ、このため耐候性に優れた太陽電池を提供することができる。
[0077] このように、本発明によれば、入射光を有効に利用でき、優れた光電変換効率を有 する太陽電池を提供できる。
[0078] (実験 3)
次に、粘度の異なる 2種類のコーティング材を用いて形成した 2層構造の受光面側 保護層 10を有する太陽電池を作製し、試料 6とした。試料 6の構造は、試料 5と同様 であるが、試料 6では、第 1の保護層を塗布した後に、硬化させることなく第 2の保護 層を形成した。そして、第 2の保護層まで塗布した後に、熱硬化を行った。その他の 条件は、試料 5と同様である。
[0079] 試料 6では、熱硬化の際にコーティング材料内で微粒子の対流が生じ、凹部と凸部 それぞれの領域における深さ方向の濃度分布はほとんど見られていない。即ち、試 料 5は、高濃度微粒子層上に微粒子を含まない層が形成された 2層構造であつたが 、 2種の材料を連続で塗布後乾燥させることで、試料 6は、深さ方向には微粒子分布 が見られずに、凹部で高濃度微粒子層が、凸部で低濃度微粒子層が形成されること が分かった。
[0080] 試料 2〜4では、粘度の制御により数密度はほぼ同等にもかかわらず凹凸構造の凹 部領域と凸部領域に膜厚差を生じさせることで、両領域上の微粒指数を制御したが 、試料 6では膜厚をほぼ同等とし、凹部と凸部における保護膜内の微粒子密度を制 御することで、凹部上では微粒指数が多ぐ凸部上で微粒指数が少ない構造を実現 した。
[0081] 又、試料 6では、試料 5に比べ、第 1の保護膜を硬化させる工程が減るという利点が ある。更に、試料 6では、第 1の保護膜と第 2の保護膜に明確な界面が存在せず、界 面における光の反射や応力の集中が発生しにくいという利点もある。
[0082] 又、試料 6に係る太陽電池の光電変換特性を測定したところ、規格化値で 1. 008と 、試料 1と同程度の Iscが得られた。即ち、凹部の微粒子濃度を高くし、凸部の微粒 子濃度を低くすることで、 Iscが向上することが分力 た。
[0083] 以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それ らの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせに様々な変形例が可能なこと、また そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
産業上の利用の可能性
[0084] 以上のように、本発明に係る太陽電池及び太陽電池モジュールは、入射光を散乱 させ、光電変換部で吸収される光を有効に利用することによって、出力特性を向上さ せる太陽電池及び太陽電池モジュールとして好適に使用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 光入射面に凹凸面を有する光電変換部（101)と、
前記凹凸面を覆って設けられた、内部に微粒子を有する保護層（10)とを備え、 前記保護層（10)の、光の入射方向に平行な断面において、前記凹凸面の凹部を 中心とした単位長さ当たりの第 1領域に含まれる微粒子（11)の数よりも、前記凹凸面 の凸部を中心とした単位長さ当たりの第 2領域に含まれる微粒子（11)の数の方が少 な ヽことを特徴とする太陽電池。
[2] 前記保護層（10)の膜厚は、前記第 1領域よりも前記第 2領域の方が薄く形成され て 、ることを特徴とする請求項 1に記載の太陽電池。
[3] 前記第 1領域に形成された前記保護層（10)の膜厚は、前記凹凸面の凸部と凹部 間の高さの差より小さく形成されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の太陽 電池。
[4] 光入射面に凹凸面を有する光電変換部（101)と、前記凹凸面を覆って設けられた 、内部に微粒子を有する保護層（10)とを備え、前記保護層（10)の、光の入射方向 に平行な断面において、前記凹凸面の凹部を中心とした単位長さ当たりの第 1領域 に含まれる微粒子（11)の数よりも、前記凹凸面の凸部を中心とした単位長さ当たり の第 2領域に含まれる微粒子（11)の数の方が少な 、太陽電池（100)と、
前記太陽電池の光入射側に配置された受光面側透光性部材 (21)と、 前記太陽電池の光入射側と反対側に配置された背面側部材 (23)と
前記受光面側透光性部材と前記背面側部材との間に配置され、前記太陽電池を 封止する榭脂層（22)とを備え、
前記保護層（10)の屈折率が、前記榭脂層（22)の屈折率と前記光電変換部（101 )を構成する材料の屈折率との間の値を有することを特徴とする太陽電池モジュール
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