JP2003174177A - 太陽電池 - Google Patents

太陽電池

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JP2003174177A
JP2003174177A JP2001371607A JP2001371607A JP2003174177A JP 2003174177 A JP2003174177 A JP 2003174177A JP 2001371607 A JP2001371607 A JP 2001371607A JP 2001371607 A JP2001371607 A JP 2001371607A JP 2003174177 A JP2003174177 A JP 2003174177A
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metal electrode
electrode film
solar cell
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Katsuhiko Kondo
勝彦 近藤
Tatsuyuki Nishinomiya
立亨 西宮
Kengo Yamaguchi
賢剛 山口
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い変換効率を示す太陽電池を得ることを課題
とする。 【解決手段】支持体11上に透明電極膜12を介してア
モルファスSi又は結晶質Siよりなるpin型又はn
ip型構造の複数のセル13,14を1つ又は多段に積
層し、更に前記セル14上に酸化物層15を介して形成
された反射用金属膜16を形成した太陽電池において、
前記反射用金属膜16の波長600nm〜1200nm
の入射光に対する反射率は80%以上であることを特徴
とする太陽電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、pin型又はni
p型構造の複数のセルを1つ又は多段に積層した太陽電
池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜型シリコン太陽電池として
は、例えば図2に示すものが知られている。図中の付番
1は、厚みが約1mmのガラス基板を示す。この基板1
上には、膜厚0.1〜1.0μmの透明導電膜2を介し
て第1のセル3、第2のセル4、膜厚0.01〜1.0
μmの酸化物膜5及び膜厚0.3〜0.6μmの金属電
極膜6が順次形成されている。ここで、第1のセル3
は、p型のアモルファスSi(a−Si)発電膜3a
と、i型のa−Si発電膜3bと、n型のa−Si発電
膜3cとから構成されている。また、第2のセル4は、
p型の非晶質Si発電膜4aと、i型の非晶質Si発電
膜4bと、n型の非晶質Si発電膜4cとから構成され
ている。ここで、前記各発電膜の膜厚は0.005〜
0.5μmである。なお、発電膜として微結晶シリコン
を用いた場合の膜厚は、0.005〜5.0μmであ
る。
【0003】こうした構成の太陽電池において、太陽光
はガラス基板1側から入射して透明電極膜2を透過して
各発電膜に入射する。太陽光は、発電膜3aに吸収され
て、透明導電膜2と非晶質Si発電膜4aとの間に起電
力が発生し、電力を外部に取り出すことができる。とこ
ろで、こうした太陽電池において、電池の発電効率を向
上させるために、例えば前記発電膜3a〜3cをa−S
i、前記発電膜4a〜4cを結晶質Siで構成するよう
に、前記発電膜3a〜3c、4a〜4cを夫々光吸収帯
域の異なる材質とすることで入射光を有効に利用するこ
とが広く行われており、タンデム型太陽電池と呼ばれて
いる。
【0004】しかし、従来のタンデム型太陽電池では、
十分な発電効率が得られないという課題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情を考
慮してなされたもので、反射用金属膜の波長600nm
〜1200nmの入射光に対する反射率は80%以上と
することにより、高い変換効率を有する太陽電池を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、支持体上に透
明電極膜を介してアモルファスSi又は結晶質Siより
なるpin型又はnip型構造の複数のセルを1つ又は
多段に積層し、更に前記セル上に酸化物層を介して形成
された反射用金属膜を形成した太陽電池において、前記
反射用金属膜の波長600nm〜1200nmの入射光
に対する反射率は80%以上であることを特徴とする太
陽電池である。
【0007】本発明において、前記反射用金属膜は、ベ
ース圧力が4×10-4Pa以下の減圧雰囲気下で形成
されることが好ましい。この理由は、ベース圧力が4×
10 -4Paを超えると、膜形成時に生じた脱ガス(真
空容器壁面からの吸着気体分子がはなれたもの)が反射
用金属膜に入り、反射用金属膜の反射率を下げ、燃料電
池の変換効率を低下させるからである。
【0008】また、前記反射用金属膜の膜厚は0.2〜
2μmであることが好ましい。この理由は、膜厚が0.
2μm未満の場合、支持体側から入射した光が反射用金
属膜側から通り抜けるおそれがあり、膜厚が2μmを超
えるとコスト高となるからである。更に、前記反射用金
属膜の材質としては、例えばAg、Cu等の金属が挙げ
られる。これらの金属は真空蒸着法、スパッタ法等によ
り形成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の各実施例に係る
タンデム型太陽電池について説明する。 (実施例1)図1を参照する。図中の付番11は、厚み
が約1mmのガラス基板(支持体)を示す。この基板1
1上には、SnO等からなる膜厚0.6〜1.0μm
の透明電極膜12を介して第1のセル13が形成されて
いる。ここで、第1のセル13は、p型のa−Si発電
膜13aと、i型のa−Si発電膜13bと、n型のa
−Si発電膜13cとから構成されている。ここで、前
記各発電膜の膜厚は0.005〜0.5μmである。
【0010】前記第1のセル13上には、第2のセル1
4、膜厚0.01〜1.0μmのZnOからなる酸化物
層15及び膜厚0.02〜2μmのAgからなる金属電
極膜16が順次形成されている。ここで、第2のセル1
4は、p型の結晶質Si発電膜14aと、i型の結晶質
Si発電膜14bと、n型の結晶質Si発電膜14cと
から構成されている。前記各発電膜の膜厚は0.005
〜0.5μmである。また、前記金属電極膜16は、ベ
ース圧力4×10−4Pa以下の条件で真空蒸着法によ
り形成した。また、金属電極膜16の波長600nm〜
1200nmの入射光に対する反射率は80%以上であ
る。
【0011】上記実施例1に係るタンデム型太陽電池
は、ガラス基板11上に透明電極膜12を介してアモル
ファスSiよりなるpin型構造の第1のセル13、結
晶質Siよりなるpin型構造の第2のセル14を多段
に積層し、更に前記セル14上に酸化物層15を介して
金属電極膜16を形成し、かつ金属電極層16の波長6
00nm〜1200nmの入射光に対する反射率は80
%以上である構成となっている。従って、実施例1によ
れば、ベース圧力1×10−3Pa以下の条件で真空蒸
着法によりAgからなる金属電極膜を形成した従来と比
べ、変換効率が高い太陽電池を得ることができる。
【0012】下記表1は、上記実施例1に係るサンプル
No1〜8及び比較例1において、ベース圧力を種々変
えて真空蒸着法により金属電極膜を形成した場合の例を
示す。サンプルNo1〜8の太陽電池及び比較例に係る
太陽電池について、変換効率を求めたところ、サンプル
No1〜8の場合の方が比較例1に比べて高い変換効率
が得られることが確認できた。また、サンプルNo1〜
8及び比較例1において、入射光波長を変えて金属電極
膜の反射率を求めたところ、下記表2に示すようにサン
プルNo1〜8においては金属電極膜の反射率は全て8
0%以上であることが確認できた。なお、反射率の評価
は、ソーダガラス基板上に金属薄膜を蒸着して計測し
た。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】図3は、金属電極膜の厚みが0.5μmの
場合のサンプルNo2〜6及び比較例1におけるベース
圧力(Pa)と規格化変換効率との関係をプロットした
特性図を示す。図4は、ベース圧力が2×10−4Pa
の場合のサンプルNo1,5,7,8及び比較例1にお
ける金属電極膜の膜厚(μm)と規格化変換効率との関
係をプロットした特性図を示す。
【0016】(実施例2)本実施例2は、実施例1と比
べ、金属電極膜16をベース圧力4×10−4Pa以下
の減圧雰囲気下でスパッタ法によりAgを堆積する点を
特徴とし、他は実施例1と同様な構成となっている。
【0017】下記表3は、上記実施例2に係るサンプル
No9〜16及び比較例2において、ベース圧力を種々
変えてスパッタ法により金属電極膜を形成した場合の例
を示す。サンプルNo9〜16の太陽電池及び比較例に
係る太陽電池について、変換効率を求めたところ、サン
プルNo9〜16の場合の方が比較例2に比べて高い変
換効率が得られることが確認できた。また、サンプルN
o9〜16及び比較例2において、入射光波長を変えて
金属電極膜の反射率を求めたところ、下記表4に示すよ
うにサンプルNo9〜16においては金属電極膜の反射
率は全て80%以上であることが確認できた。なお、反
射率の評価は、ソーダガラス基板上に金属薄膜を蒸着し
て計測した。
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】図5は、金属電極膜の厚みが0.5μmの
場合のサンプルNo10〜14及び比較例2におけるベ
ース圧力(Pa)と規格化変換効率との関係をプロット
した特性図を示す。図6は、ベース圧力が2×10−4
Paの場合のサンプルNo9,13,15,16及び比
較例2における金属電極膜の膜厚(μm)と規格化変換
効率との関係をプロットした特性図を示す。実施例2に
よれば、実施例1と同様、高い変換効率が得られる。
【0021】(実施例3)本実施例3は、実施例1と比
べ、金属電極膜16の材質をCuとする点を特徴とし、
他は実施例1と同様な構成となっている。
【0022】下記表5は、上記実施例3に係るサンプル
No17〜24及び比較例3において、ベース圧力を種
々変えて真空蒸着法により金属電極膜を形成した場合の
例を示す。サンプルNo17〜24の太陽電池及び比較
例に係る太陽電池について、変換効率を求めたところ、
サンプルNo17〜24の場合の方が比較例3に比べて
高い変換効率が得られることが確認できた。また、サン
プルNo17〜24及び比較例3において、入射光波長
を変えて反射率を求めたところ、下記表6に示すように
サンプルNo17〜24においてはCuからなる金属電
極膜の反射率は全て80%以上であることが確認でき
た。なお、反射率の評価は、ソーダガラス基板上に金属
薄膜を蒸着して計測した。
【0023】
【表5】
【0024】
【表6】
【0025】図7は、金属電極膜の厚みが0.5μmの
場合のサンプルNo18〜22及び比較例3におけるベ
ース圧力(Pa)と規格化変換効率との関係をプロット
した特性図を示す。図8は、ベース圧力が2×10−4
Paの場合のサンプルNo17,21,23,24及び
比較例3における金属電極膜の膜厚(μm)と規格化変
換効率との関係をプロットした特性図を示す。
【0026】実施例3によれば、実施例1と同様、高い
変換効率が得られる。
【0027】(実施例4)本実施例4は、実施例1と比
べ、金属電極膜16をベース圧力4×10−4Pa以下
の減圧雰囲気下でスパッタ法によりCuを堆積する点を
特徴とし、他は実施例1と同様な構成となっている。
【0028】下記表7は、上記実施例4に係るサンプル
No25〜32及び比較例4において、ベース圧力を種
々変えてスパッタ法により金属電極膜を形成した場合の
例を示す。サンプルNo25〜32の太陽電池及び比較
例に係る太陽電池について、変換効率を求めたところ、
サンプルNo25〜32の場合の方が比較例4に比べて
高い変換効率が得られることが確認できた。また、サン
プルNo25〜32及び比較例4において、入射光波長
を変えて金属電極膜の反射率を求めたところ、下記表8
に示すようにサンプルNo25〜32においては金属電
極膜の反射率は全て80%以上であることが確認でき
た。なお、反射率の評価は、ソーダガラス基板上に金属
薄膜を蒸着して計測した。
【0029】
【表7】
【0030】
【表8】
【0031】図9は、金属電極膜の厚みが0.5μmの
場合のサンプルNo26〜30及び比較例3におけるベ
ース圧力(Pa)と規格化変換効率との関係をプロット
した特性図を示す。図10は、ベース圧力が2×10
−4Paの場合のサンプルNo25,29,31,32
及び比較例4における金属電極膜の膜厚(μm)と規格
化変換効率との関係をプロットした特性図を示す。実施
例4によれば、実施例1と同様、高い変換効率が得られ
る。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、反
射用金属膜の波長600nm〜1200nmの入射光に
対する反射率は80%以上とすることにより、高い変換
効率を有する太陽電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係るタンデム型太陽電池の
断面図。
【図2】従来に係るタンデム型太陽電池の断面図。
【図3】実施例1及び比較例1に係るタンデム型太陽電
池において、金属電極膜の膜厚が0.5μmの場合のベ
ース圧力と規格化変換効率との関係を示す特性図。
【図4】実施例1及び比較例1に係るタンデム型太陽電
池において、ベース圧力が2×10−4Paの場合の金
属電極膜膜厚と規格化変換効率との関係を示す特性図。
【図5】実施例2及び比較例2に係るタンデム型太陽電
池において、金属電極膜の膜厚が0.5μmの場合のベ
ース圧力と規格化変換効率との関係を示す特性図。
【図6】実施例2及び比較例2に係るタンデム型太陽電
池において、ベース圧力が2×10−4Paの場合の金
属電極膜膜厚と規格化変換効率との関係を示す特性図。
【図7】実施例3及び比較例3に係るタンデム型太陽電
池において、金属電極膜の膜厚が0.5μmの場合のベ
ース圧力と規格化変換効率との関係を示す特性図。
【図8】実施例3及び比較例3に係るタンデム型太陽電
池において、ベース圧力が2×10−4Paの場合の金
属電極膜膜厚と規格化変換効率との関係を示す特性図。
【図9】実施例4及び比較例4に係るタンデム型太陽電
池において、金属電極膜の膜厚が0.5μmの場合のベ
ース圧力と規格化変換効率との関係を示す特性図。
【図10】実施例4及び比較例4に係るタンデム型太陽
電池において、ベース圧力が2×10−4Paの場合の
金属電極膜膜厚と規格化変換効率との関係を示す特性
図。
【符号の説明】 11…ガラス基板(支持体)、 12…透明導電層、 13…第1のセル、 13a,13b,13c,14a,14b,14c…S
i発電膜、 14…第2のセル、 15…酸化物層、 16…金属電極層(反射用金属膜)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 賢剛 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Fターム(参考) 5F051 AA03 AA05 DA04 DA17 FA03 FA06 FA15 FA23 GA03 GA06 HA03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持体上に透明電極膜を介してアモルフ
    ァスSi又は結晶質Siよりなるpin型又はnip型
    構造の複数のセルを1つ又は多段に積層し、更に前記セ
    ル上に酸化物層を介して形成された反射用金属膜を形成
    した太陽電池において、 前記反射用金属膜の波長600nm〜1200nmの入
    射光に対する反射率は80%以上であることを特徴とす
    る太陽電池。
  2. 【請求項2】 前記反射用金属膜は、ベース圧力が4×
    10-4Pa以下の減圧雰囲気下で形成されることを特
    徴とする請求項1記載の太陽電池。
  3. 【請求項3】 前記反射用金属膜の膜厚は0.2〜2μ
    mであることを特徴とする請求項1記載の太陽電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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