JPH02164077A - アモルファスシリコン太陽電池 - Google Patents
アモルファスシリコン太陽電池Info
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- JPH02164077A JPH02164077A JP63318553A JP31855388A JPH02164077A JP H02164077 A JPH02164077 A JP H02164077A JP 63318553 A JP63318553 A JP 63318553A JP 31855388 A JP31855388 A JP 31855388A JP H02164077 A JPH02164077 A JP H02164077A
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- solar cell
- glass substrate
- patterned metal
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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。
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〕
本発明は光電変換効率の高いアモルファスシリコン太陽
電池に関する。
電池に関する。
従来の高効率アモルファスシリコン太陽電池は特開昭６
１−２５１１７７号公報に記載のように、ガラス基板の
上に膜厚の厚い凹凸の大きな透明電極（酸化錫）を形成
しこの上に、ｐ型ａ −Ｓ ｉ Ｃ：Ｈ，ｉ型ａ−８ｉ
：Ｈ，ｎ型μｃ（微結晶）−３ｉ：Ｈ，金属電極を順次
形成した構造となっているにの構造では入射した光が凹
凸状透明電極と金属電極の間に閉じ込められ、有効に光
生成キャリアに変換できるという特長を有す。
１−２５１１７７号公報に記載のように、ガラス基板の
上に膜厚の厚い凹凸の大きな透明電極（酸化錫）を形成
しこの上に、ｐ型ａ −Ｓ ｉ Ｃ：Ｈ，ｉ型ａ−８ｉ
：Ｈ，ｎ型μｃ（微結晶）−３ｉ：Ｈ，金属電極を順次
形成した構造となっているにの構造では入射した光が凹
凸状透明電極と金属電極の間に閉じ込められ、有効に光
生成キャリアに変換できるという特長を有す。
これに対し、透明電極を凹凸化する代りに、ガラス基板
表面に凹凸を形成し太陽電池基板に用いたものが特開昭
５７−４９２７５号公報にある。
表面に凹凸を形成し太陽電池基板に用いたものが特開昭
５７−４９２７５号公報にある。
上記従来技術前者では１表面凹凸化のため透明電極が８
０００〜９０００人と厚く形成され、かつ低抵抗化のた
め不純物添加がなされている。従って、該透明電極での
光透過率（７５〜８５％）が低いという問題があった。
０００〜９０００人と厚く形成され、かつ低抵抗化のた
め不純物添加がなされている。従って、該透明電極での
光透過率（７５〜８５％）が低いという問題があった。
また、透明電極の凹凸化は、透明電極形成時の化学反応
によりなされるため制御性が悪く、凹凸の形状が不規則
であり再現性に乏しいという問題があった。
によりなされるため制御性が悪く、凹凸の形状が不規則
であり再現性に乏しいという問題があった。
さらに、上記従来技術は両者とも透明電極とアモルファ
スシリコン膜との間に反応があり、該反応がアモルファ
スシリコン太陽電池の高効率化を制限しているとの問題
があった。特に上記従来技術後者では透明電極にＩＴＯ
（酸化インジウム錫）を用いているため上記反応による
太陽電池の特性低下の問題は大きかった。
スシリコン膜との間に反応があり、該反応がアモルファ
スシリコン太陽電池の高効率化を制限しているとの問題
があった。特に上記従来技術後者では透明電極にＩＴＯ
（酸化インジウム錫）を用いているため上記反応による
太陽電池の特性低下の問題は大きかった。
従って本発明の目的は、上記問題点を解決し。
光電変換効率の高いアモルファスシリコン太陽電池を提
供することにある。
供することにある。
上記目的を達成するために、従来の太陽電池において凹
凸透明電極が兼ね備えていた光有効利用のための凹凸形
状と電流取り出し電極としての役割を凹凸ガラス基板と
パターン状金属電極に役割分担させたものである。
凸透明電極が兼ね備えていた光有効利用のための凹凸形
状と電流取り出し電極としての役割を凹凸ガラス基板と
パターン状金属電極に役割分担させたものである。
上記目的を達成するため表面に凹凸を形成したガラス基
板（凹凸ガラス基板と略す）の凹凸表面上にパターン状
金属電極を形成し、この上にｐｉｎ型アモルファスシリ
コン太陽電池を形成したものである。
板（凹凸ガラス基板と略す）の凹凸表面上にパターン状
金属電極を形成し、この上にｐｉｎ型アモルファスシリ
コン太陽電池を形成したものである。
さらに、上記目的を達成するため、凹凸ガラス基板上に
、屈折率１．７〜２．５の絶縁性光透過膜、パターン状
金属電極、ｐ型機結晶シリコン、ｉおよびｎ型アモルフ
ァスシリコン系材料層を順次形成しアモルファスシリコ
ン太陽電池としたものである。
、屈折率１．７〜２．５の絶縁性光透過膜、パターン状
金属電極、ｐ型機結晶シリコン、ｉおよびｎ型アモルフ
ァスシリコン系材料層を順次形成しアモルファスシリコ
ン太陽電池としたものである。
また、上記目的を達成するために、凹凸ガラス基板上に
、パターン状金属電極と膜厚４ｏ００Å以下あるいはシ
ート抵抗３０Ω／□以上の透明電極を形成し、さらに＋
ｐＨ１１ｎ型アモルファスシリコン系材料層を順次形
成しアモルファスシリコン太陽電池としたものである。
、パターン状金属電極と膜厚４ｏ００Å以下あるいはシ
ート抵抗３０Ω／□以上の透明電極を形成し、さらに＋
ｐＨ１１ｎ型アモルファスシリコン系材料層を順次形
成しアモルファスシリコン太陽電池としたものである。
ガラス基板表面の凹凸化は、機械加工や型押しあるいは
フォトレジストによるパターニングと化学エツチング等
により実現可能なため、透明電極の凹凸化に比べ制御性
・均質性が非常に高い。従って、該凹凸ガラス基板は太
陽電池の大面積化に適している。さらに、光入射側電極
にパターン状金属電極のみあるいは高抵抗薄膜透明電極
との組み合わせを用いることにより光吸収損およびアモ
ルファスシリコンとの反応を低減することができ、アモ
ルファスシリコン太陽電池の高効率化が実現できる。従
来型太陽電池用の凹凸透明電極は、膜厚８０００〜９０
００人、シート抵抗５〜１５Ω／□、光透過率７５〜８
５％の５ｎ０２であった。
フォトレジストによるパターニングと化学エツチング等
により実現可能なため、透明電極の凹凸化に比べ制御性
・均質性が非常に高い。従って、該凹凸ガラス基板は太
陽電池の大面積化に適している。さらに、光入射側電極
にパターン状金属電極のみあるいは高抵抗薄膜透明電極
との組み合わせを用いることにより光吸収損およびアモ
ルファスシリコンとの反応を低減することができ、アモ
ルファスシリコン太陽電池の高効率化が実現できる。従
来型太陽電池用の凹凸透明電極は、膜厚８０００〜９０
００人、シート抵抗５〜１５Ω／□、光透過率７５〜８
５％の５ｎ０２であった。
シート抵抗と光透過率の間には第５図に示す関係があり
、シート抵抗を３０Ω／□以上とすることにより光透過
率を９０％以上とすることができる。
、シート抵抗を３０Ω／□以上とすることにより光透過
率を９０％以上とすることができる。
このとき膜厚は４０００Å以下となる。パターン状金属
電極のみを用いる場合には、ガラス基板の屈折率１．４
５とアモルファスシリコン系材料の屈折率３．５〜４．
０の差が大きいため、両者間に屈折率２．１前後、即ち
１．７〜２．５の光透過膜を形成することにより光学マ
ツチングを改善し、入射光の界面反射損を低減させるこ
とができる。
電極のみを用いる場合には、ガラス基板の屈折率１．４
５とアモルファスシリコン系材料の屈折率３．５〜４．
０の差が大きいため、両者間に屈折率２．１前後、即ち
１．７〜２．５の光透過膜を形成することにより光学マ
ツチングを改善し、入射光の界面反射損を低減させるこ
とができる。
また、パターン状金属電極あるいは高抵抗薄膜透明電極
側のアモルファスシリコン系材料を微結晶化することに
より、太陽電池の直列抵抗を下げることができ、太陽光
照射下での直列抵抗による特性低下を低減し、高効率化
を実現することができる。
側のアモルファスシリコン系材料を微結晶化することに
より、太陽電池の直列抵抗を下げることができ、太陽光
照射下での直列抵抗による特性低下を低減し、高効率化
を実現することができる。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１゜
第１図と第２図を用いて説明する。
ガラス基板１の一表面に機械研削法を用い、山形の溝を
形成した。ここで山の頂間距離を５０μｍ、山の高さを
４０μｍとした。該凹凸面上に、パターン状Ｃｒ電極２
を形成した。この電極パターンの一例を第２図に示す。
形成した。ここで山の頂間距離を５０μｍ、山の高さを
４０μｍとした。該凹凸面上に、パターン状Ｃｒ電極２
を形成した。この電極パターンの一例を第２図に示す。
次に５ｐ型型半体層３として、Ｂをドーパントとして含
む１５０人膜厚の微結晶ＳｉＣ：Ｈ膜を、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法により形成した。続いて、ｎ型半導体層
４として５ｏｏＯ人のアモルファスＳｉ ：Ｈを、さら
に、ｎ型半導体Ｎ５としてＰをドーパントとして含む３
００人の微結晶Ｓｉ ：ＨをＲＦプラズマＣＶＤ法によ
り形成した。その後裏面電極６としてＡＱを蒸着し太陽
電池とした。該太陽電池の短絡電流密度は凹凸透明電極
上にｐ型アモルファスＳｉＣ：Ｈを形成した従来型太陽
電池に比べ５％高い値を示し、かつｐ型半導体層に微結
晶層を用いたため開放電圧が５％大きい値を示した。な
お、凹凸透明電極にｐ型機結晶ＳｉＣ：Ｈを直接形成し
た太陽電池では透明電極とｐ型層の反応等のためその光
電変換効率は上記従来型太陽電池の１７４以下の非常に
悪い値であった６以上の如く本実施例によれば、短絡電
流密度と開放電圧を高くでき、従って高効率太陽電池を
得ることができる。
む１５０人膜厚の微結晶ＳｉＣ：Ｈ膜を、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法により形成した。続いて、ｎ型半導体層
４として５ｏｏＯ人のアモルファスＳｉ ：Ｈを、さら
に、ｎ型半導体Ｎ５としてＰをドーパントとして含む３
００人の微結晶Ｓｉ ：ＨをＲＦプラズマＣＶＤ法によ
り形成した。その後裏面電極６としてＡＱを蒸着し太陽
電池とした。該太陽電池の短絡電流密度は凹凸透明電極
上にｐ型アモルファスＳｉＣ：Ｈを形成した従来型太陽
電池に比べ５％高い値を示し、かつｐ型半導体層に微結
晶層を用いたため開放電圧が５％大きい値を示した。な
お、凹凸透明電極にｐ型機結晶ＳｉＣ：Ｈを直接形成し
た太陽電池では透明電極とｐ型層の反応等のためその光
電変換効率は上記従来型太陽電池の１７４以下の非常に
悪い値であった６以上の如く本実施例によれば、短絡電
流密度と開放電圧を高くでき、従って高効率太陽電池を
得ることができる。
実施例２゜
第３図を用いて説明する。
実施例１のガラス基板１とＣｒ１ｔ極２の間に光透過膜
３１として６００人厚のＴｉＯ膜を熱ＣＶＤ法により形
成し、他は実施例１と全く同じ構造の第３図に示す太陽
電池を作成した。該太陽電池では、ガラス、Ｔｉｄｅ
Ｐ型機結晶ＳｉＣ：Ｈの屈折率がそれぞれ１．４５，２
．２，３．６であるため、Ｔｉ○を設けることにより屈
折率のマツチングが良くなり光の界面反射損が低減した
結果太陽電池の短絡電流密度が上記従来型に比べ１０％
以上高い値を示した。
３１として６００人厚のＴｉＯ膜を熱ＣＶＤ法により形
成し、他は実施例１と全く同じ構造の第３図に示す太陽
電池を作成した。該太陽電池では、ガラス、Ｔｉｄｅ
Ｐ型機結晶ＳｉＣ：Ｈの屈折率がそれぞれ１．４５，２
．２，３．６であるため、Ｔｉ○を設けることにより屈
折率のマツチングが良くなり光の界面反射損が低減した
結果太陽電池の短絡電流密度が上記従来型に比べ１０％
以上高い値を示した。
なお、光透過膜３１としては上記のＴｉＯ以外にＳｉｎ
、Ｔａ２Ｏ，、ＭｇＯ，ａ−Ｓｉ、Ｎ４．ａ−８ｉｎ、
、Ｃｆｆ、５等を用いてもよい。
、Ｔａ２Ｏ，、ＭｇＯ，ａ−Ｓｉ、Ｎ４．ａ−８ｉｎ、
、Ｃｆｆ、５等を用いてもよい。
実施例３゜
実施例２におけるＳｉＯを膜厚３０００人、シート抵抗
１５０Ω／□の５ｎｏ２膜に、ｐ型機結晶ＳｉＣ：Ｈを
ｐ型アモルファスＳ ｉ Ｃ： Ｈに変更し、他は実施
例２と同じ構造の太１’Ｊ）電池を作成した。高シー１
へ抵抗の薄膜ＳｎＯ２の使用により光透過率が増したた
め、該太陽電池の短絡電流密度は上記従来型に比べ１０
％以上高い値を示した。
１５０Ω／□の５ｎｏ２膜に、ｐ型機結晶ＳｉＣ：Ｈを
ｐ型アモルファスＳ ｉ Ｃ： Ｈに変更し、他は実施
例２と同じ構造の太１’Ｊ）電池を作成した。高シー１
へ抵抗の薄膜ＳｎＯ２の使用により光透過率が増したた
め、該太陽電池の短絡電流密度は上記従来型に比べ１０
％以上高い値を示した。
実施例４゜
第４図を用いて説明する。
上記実施例１〜４の太陽電池素子を直列接続する場合、
ガラス基板１の素子部表面は凹凸化し、素子間接続部は
平坦なままとした。該ガラス基板上に実施例２と同じ構
造の太陽電池素子を形成した。即ち、Ｔｉ０３１．パタ
ーン状Ｃｒ電極２、ｐ型半導体層３、ｎ型半導体層４、
ｎ型半導体層５を順次形成した０次にこれら半導体層を
レーザー光によりパターニングし、この上にＡＱ電極６
をマスク蒸着した。素子間接続部の基板表面を平坦なま
まにすることにより半導体層のパターニングが非常に容
易となった。
ガラス基板１の素子部表面は凹凸化し、素子間接続部は
平坦なままとした。該ガラス基板上に実施例２と同じ構
造の太陽電池素子を形成した。即ち、Ｔｉ０３１．パタ
ーン状Ｃｒ電極２、ｐ型半導体層３、ｎ型半導体層４、
ｎ型半導体層５を順次形成した０次にこれら半導体層を
レーザー光によりパターニングし、この上にＡＱ電極６
をマスク蒸着した。素子間接続部の基板表面を平坦なま
まにすることにより半導体層のパターニングが非常に容
易となった。
本発明によれば、凹凸ガラス基板を用いることにより入
射光の有効利用ができ、低抵抗透明電極の代りにパター
ン状金属電極のみあるいは高抵抗透明電極との組合わせ
を用いることによりアモルファスシリコン系材料との反
応を低減させることができるため、短絡電流密度の高い
、したがって高効率のアモルファス太陽電池を得ること
ができる。
射光の有効利用ができ、低抵抗透明電極の代りにパター
ン状金属電極のみあるいは高抵抗透明電極との組合わせ
を用いることによりアモルファスシリコン系材料との反
応を低減させることができるため、短絡電流密度の高い
、したがって高効率のアモルファス太陽電池を得ること
ができる。
また、パターン状金属電極と屈折率１．７〜２．５の光
透過膜を組み合わせることにより、短絡電流密度のさら
に高い太陽電池を得ることができる。
透過膜を組み合わせることにより、短絡電流密度のさら
に高い太陽電池を得ることができる。
また、光入射側のｐ型あるいはｎ型半導体層を微結晶シ
リコンあるいは微結晶シリコン合金とすることにより、
高い開放電圧が得られる。上記高い短絡電流密度とあわ
せることにより一層の高効率化を達成することが可能で
ある。
リコンあるいは微結晶シリコン合金とすることにより、
高い開放電圧が得られる。上記高い短絡電流密度とあわ
せることにより一層の高効率化を達成することが可能で
ある。
さらに１本発明を集積化アモルファス太陽電池に適用す
る場合、素子間接合部のガラス表面を平坦なまま、ある
いはなめらかにすることにより。
る場合、素子間接合部のガラス表面を平坦なまま、ある
いはなめらかにすることにより。
集積型太陽電池の作製を容易にすることができる。
第１図は本発明の実施例１を示す縦断面図、第２図は本
発明の実施例１のＣｒ電極パターン図である。第３図は
本発明の実施例２を示す縦断面図、第４図は本発明の実
施例４を示す縦断面図である。 第５図は酸化錫透明電極のシート抵抗と光透過率の関係
を示す図である。 １・・・ガラス基板、２・・・パターン状金属電極、３
・・・ｎ型半導体層、４・・・ｉ型半導体層、５・・・
ｎ型半導体層、６・・・金属電極、３１・・・光透過膜
。 第７目 第３目 尤 第２目 丸 第４目 ３：Ｐ量子４−錘層 Ｚ：金属９．８！ ン）息坑（ヴａ）
発明の実施例１のＣｒ電極パターン図である。第３図は
本発明の実施例２を示す縦断面図、第４図は本発明の実
施例４を示す縦断面図である。 第５図は酸化錫透明電極のシート抵抗と光透過率の関係
を示す図である。 １・・・ガラス基板、２・・・パターン状金属電極、３
・・・ｎ型半導体層、４・・・ｉ型半導体層、５・・・
ｎ型半導体層、６・・・金属電極、３１・・・光透過膜
。 第７目 第３目 尤 第２目 丸 第４目 ３：Ｐ量子４−錘層 Ｚ：金属９．８！ ン）息坑（ヴａ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、表面に凹凸が形成されたガラス基板の凹凸表面上に
形成したアモルファスシリコン、アモルファスシリコン
合金、微結晶シリコン、微結晶シリコン合金等アモルフ
ァスシリコン系材料の積層から成るアモルファスシリコ
ン太陽電池において、ガラス基板とアモルファスシリコ
ン系材料の間に部分的に形成されたパターン状金属電極
を有することを特徴とするアモルファスシリコン太陽電
池。 ２、特許請求範囲第１項において、ガラス基板とパター
ン状金属電極の間、あるいはパターン状金属電極と、ア
モルファスシリコン系材料の間のいずれかまたは両方の
少なくとも一部分に、屈折率１．７〜２．５の光透過膜
を形成したことを特徴とするアモルファスシリコン太陽
電池。 ３、特許請求範囲第１項において、ガラス基板とパター
ン状金属電極の間、あるいはパターン状金属とアモルフ
ァスシリコン系材料の間のいずれかまたは両方の少なく
とも一部分にシート抵抗３０Ω／□以上の透明電極を形
成したことを特徴とするアモルファスシリコン太陽電池
。 ４、特許請求範囲第１項〜第３項において、パターン状
金属電極に最も近接したｐ型あるいはｎ型のアモルファ
スシリコン系材料が、微結晶シリコンあるいは微結晶シ
リコン合金であることを特徴とするアモルファスシリコ
ン太陽電池。 ５、表面に凹凸が形成されたガラス基板の凹凸表面上に
形成した集積型アモルファスシリコン太陽電池において
、素子形成部と素子間接合部のガラス基板表面の凹凸が
異なることを特徴とするアモルファスシリコン太陽電池
。 ６、特許請求範囲第５項において、素子間接合部のガラ
ス基板表面凹凸が素子形成部よりも全体的にゆるやかで
あることを特徴とするアモルファスシリコン太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318553A JPH02164077A (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | アモルファスシリコン太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318553A JPH02164077A (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | アモルファスシリコン太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02164077A true JPH02164077A (ja) | 1990-06-25 |
| JPH0583199B2 JPH0583199B2 (ja) | 1993-11-25 |
Family
ID=18100417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63318553A Granted JPH02164077A (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | アモルファスシリコン太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02164077A (ja) |
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- 1988-12-19 JP JP63318553A patent/JPH02164077A/ja active Granted
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