JPH0438147B2 - - Google Patents

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JPH0438147B2
JPH0438147B2 JP59031140A JP3114084A JPH0438147B2 JP H0438147 B2 JPH0438147 B2 JP H0438147B2 JP 59031140 A JP59031140 A JP 59031140A JP 3114084 A JP3114084 A JP 3114084A JP H0438147 B2 JPH0438147 B2 JP H0438147B2
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JP
Japan
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silicon oxide
oxide film
solar cell
substrate
film
Prior art date
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JP59031140A
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JPS60175465A (ja
Inventor
Hirotsugu Nagayama
Masato Hyodo
Masao Misonoo
Hisao Pponda
Hideo Kawahara
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication of JPH0438147B2 publication Critical patent/JPH0438147B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/70Surface textures, e.g. pyramid structures
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
a 産業上の利用分野 本発明は太陽電池基板に関し、特に光電変換効
率の良好な太陽電池基板に関する。 b 従来技術 近年シランガスをグロー放電分解することなど
により作製される非晶質シリコン(a−si)を用
いた太陽電池が低コストで製造可能な光電変換装
置の一つとして注目を浴びている。しかしかかる
a−si太陽電池においては、その光電変換効率が
他の結晶半導体(結晶Si、GaAsなど)に比べ極
めて低いことが問題となり、これを解決するため
作製方法や電池の構造に対し種々の対策が考案さ
れている。特に電池の表面における光反射損失を
低減し短絡電流を増大させることは重要であり、
このため太陽電池を凹凸構造にして、入射光を電
池内で多重反射屈折させることにより長波長光に
対する収集効率を向上させることが考えられてい
る。しかしながら凹凸の度合いが大き過ぎるとピ
ンホール等の欠陥が発生したり膜厚が不均一にな
りやすく、かえつて太陽電池の特性(特に開放電
圧・良品率)が低下する。従つてこの様な凹凸構
造を有する太陽電池においては、凹凸の程度を最
適化する必要があつた。 c 発明の目的 本発明の目的は、太陽光の収集効率の高い太陽
電池基板を提供することであり、さらに詳しくは
開放電圧および良品率の高い凹凸形状被膜を有す
る太陽電池が得られる太陽電池基板を提供するこ
とである。 d 発明の構成 本発明は、ヘイズ率が1%以上であり、直径
300〜5000Å、高さ200〜3000Åの多数の凸部を持
つた酸化珪素被膜を有することを特徴とする太陽
電池基板である。 ここで本発明の酸化珪素被膜のヘイズ率は航空
機用メタクリル樹脂板の曇価測定法(JIS、K−
6714(1977))により測定して1%以上であるが、
ヘイズ率1%より小さな酸化珪素被膜では上述の
様な多重反射屈折による太陽電池の効率の向上が
あまり得られないため好ましくない。又本発明の
酸化珪素被膜の有する凹凸形状は、直径300〜
5000Å、高さ200〜3000Åの略おわん状の凹凸形
状である。直径300Åより小さいもの、高さ200Å
より低いものでは高いヘイズ率を実現するため
に、数多い凹凸を必要とし、数多い凹凸形状を形
成することは、生産性が悪くなることが多いので
好ましくない。又直径5000Åより大きなもの、高
さ3000Åより高いものではその上に順次積層する
a−SiのP層(膜厚約150Å)に亀裂を生じやす
くなるなどの欠点となるため好ましくない。凹凸
の形状は、上部からの圧力などによつて上記a−
Si層に亀裂等が生じにくい略おわん状の凹凸が好
まれる。 ここで太陽電池基板として使用出来る基板材料
としては、酸化珪素を含むガラス、セラミツク
ス、プラスチツク等の透明材料があげられる。基
板の厚みは基板材がガラスの場合0.3〜8mmが好
まれ、特に1.1〜3.0mmが好ましい。プラスチツク
材の場合フイルム状から5mm厚程度の板厚を持つ
た状態まで使用出来る。ここで基板の厚みは光の
透過率の極端な低下が起こらず、又太陽電池とし
ての強度の得られる厚みであればどの様な厚みで
あつても良い。 ここで、上記凹凸形状を有する酸化珪素被膜の
形成には、例えば珪弗化水素酸の酸化珪素飽和水
溶液にホウ酸を添加して酸化珪素のかたまりが浮
遊している状態にした処理液中に、処理液が浸漬
した基材表面で0.2〜8.0cm/minの速度で流動す
る状態で基材を浸漬し、基材表面に凹凸形状を有
する酸化珪素被膜を折出させる方法が利用出来
る。 上記透明基材を上記方法で処理することによ
り、直径300〜5000Å、高さ200〜3000Åの略おわ
ん状の凹凸形状を持つた酸化珪素被膜が実現され
る。 又、本発明の酸化珪素被膜は、上記透明基材を
上記方法で処理し、その後さらにその上に酸化珪
素被膜を均一な厚みで作成する事によつても得ら
れる。 2層目の均一な厚みを有する酸化珪素被膜の作
成には通常の酸化珪素被膜の製造方法が使用出来
る。具体的には、(1)有機シリコン化合物をコーテ
イングした後に400〜500℃に加熱してSiO2焼成
膜を得る方法(2)スパツタ法(3)CVD法(4)珪弗化水
素酸の酸化珪素飽和水溶液にホウ酸を添加させ
SiO2膜を析出させる方法(特開昭57−196744)
などが挙げられる。 酸化珪素被膜を2層構造とする事は、第1層の
凹凸形状の急傾斜を有する部分を平滑化して、上
部に積層するa−Si層に亀裂等が発生するのを防
止するため、得られる太陽電池の欠点が少なくな
り、好ましい。ここで第2層を形成する時の好ま
しい厚みは50〜2000Åである。50Åよりうすい厚
みでは上記第2層の効果が十分でなく、又2000Å
より厚いと第1層の凹凸形状がつぶされる事とな
るので好ましくない。特に1000Å前後の膜厚が望
ましい。又第2層の形成は第1層により得られる
ヘイズ率の低下を導くために、酸化珪素被膜を2
層の構造とする時には第1層目においてヘイズ率
が2.5%以上であることが望ましい。第1層のヘ
イズ率が2.5%より少ないと2層目の被覆により
ヘイズ率が小さくなりすぎて凹凸形状の効果が小
さくなり好ましくない。 以下に本発明を実施例に基き説明する。 e 実施例 実施例 1 大きさが100(mm)×100(mm)の厚味1(mm)のソ
ーダライムガラスを0.5%濃度(重量%)のHF水
溶液中に10分間浸漬した後、十分に洗浄し乾燥し
試料ガラスとした。次に試料を浸漬するための浸
漬槽を用意する。 浸漬槽は外槽1と内槽2から成り、内槽と外槽
の間には水3が満してある。実験では、この水の
温度が35℃となるよう、水はヒーター4で加熱さ
れ、かつ温度分布均一化のため撹拌器5で撹拌さ
れている。内槽は前部6、中部7、後部8から成
り、その各部には2モル/の珪弗化水素酸に酸
化珪素を飽和し、しかる後水で1モル/に希釈
した3の処理液が満たしてある。内槽後部8の
処理液は循環ポンプ10により内槽前部6へ戻さ
れる。ここで全処理液量に対する1分間当りの処
理液循環量の割合は8%に設定した。(ここで全
処理液量は約3であり、処理槽中部の底面積は
約150cm2であるので、浸漬する基材ガラス表面で
の液流速は約1.6cm/minと予想される。) この反応液に0.5モル/の濃度のホウ酸水溶
液11を0.2ml/分で連続的に滴下し、10時間保
持した。 その後この反応液に試料9を内槽中央部7に垂
直状に浸漬・保持する。反応処理液の循環および
ホウ酸水溶液の添加を続けながら4時間保持し、
その後試料を取り出し洗浄乾燥した。 得られた被膜の厚みは約1000Åであり、同被膜
の電子顕微鏡観察の結果直径300〜5000Å、高さ
200〜3000Åの略おわん形をした多数の凹凸が見
られた。約10700倍の倍率の電子顕微鏡写真を第
2図に示す。 凹凸の形状、および単位面積あたりの数はその
総合効果として、入射光に対する散乱度合(ヘイ
ズ率)として表わすことが出来る。ここで、得ら
れた表裏両面に凹凸形状を持つた上記試料のヘイ
ズ率は2%であり、試料の両面に凹凸のない
SiO2膜をコートした試料のヘイズ率0.2%とくら
べると大きな値であつた。ここでヘイズ率の測定
は航空機用メタクリル樹脂板の曇価測定法(JIS、
K−6714(1977))により測定した。 実施例 2 処理液の循環量を全処理液量に対し1分間当り
3%(処理液の流速約0.6cm/min)となる様に
変更し、試料の浸漬時間を3時間に変更した以外
は実施例1と同様の方法により試料上に約1000Å
の厚さの酸化珪素被膜を形成した。 得られた酸化珪素被膜は厚み約1000Åの膜であ
り、試料の電子顕微鏡観察により試料には実施例
1と同様の直径300〜5000Å、高さ200〜3000Åの
略おわん形をした多数の凹凸が存在することが確
認された。 又得られた試料両面に凹凸形状を持つた上記試
料のヘイズ率は7%であり、実施例2により得ら
れた試料は実施例1により得られた試料より深い
弧を持つ凹凸の割合または凹凸の数が増加してい
ることが予想される。 実施例 3 実施例2によつて製造された凹凸形状を有する
酸化珪素被膜つき基板ガラス(以後A0と呼ぶ)
をリン入り酸化珪素形成液(東京応化工業社製
OCD溶液)に浸漬し、その後500℃で焼成を行な
い膜厚約1000Åの酸化珪素被膜を試料両面に形成
した。(以後この基板をA1と呼ぶ)ヘイズ率は7
%から3%へと変化した。 又同様にA0のガラス基板上にスパツタ法によ
り約200Åの膜厚の酸化珪素被膜を試料片面に形
成した。(以後この基板をA2と呼ぶ)ヘイズ率は
7%から6%へ変化した。 又別に実施例2と同様なガラス基板を珪弗化水
素酸の酸化珪素飽和水溶液にホウ酸を添加した処
理液に浸漬し平滑度の高い酸化珪素被膜約1000Å
を作成した比較用基板Bを作成した。(特願昭58
−137217) これらA0、A1、2層構造側のA2基板、B基板
を用いてアモルフアスSiの太陽電池を作成した。
作成手順を以下に示す。 基板A0、A1、A2、B上にモノブチル錫トリク
ロライドの蒸気及びドーパントとしてCH3CHF2
ガスを用いCVD法によつて2000Åの酸化錫透明
導電膜を形成した。次いでモノシラン(SiH4
ガスを主成分とする原料ガスを用いて100Pa程度
の圧力下で容量結合型高周波グロー放電装置によ
り、 (1) P型半導体層(ホウ素ドープのa−SiC:
H、約150Å厚) (2) 真性半導体層(a−Si:H、約5000Å厚) (3) n型半導体層(リンドープのマイクロクリス
タリンSi(μc−Si):H、約300Å厚) をそれぞれ順番に推積させ、最後にAl電極(約
500Å)を真空中(約10-4Pa)で蒸着法により作
成した。 上記Al電極を作成する際基板上に直径2mmの
穴があいたマスクをのせておき、直径2mmの太陽
電池を20ケ作成した。 得られた太陽電池にAM1の100mW/cm2の光を
照射し、負荷を無限大とした時の起電力(開放電
圧;V)および負荷を0とした時の太陽電池単位
表面積あたりの電流値(短絡電流;mA/cm2)お
よび正常な特性を示す太陽電池の割合(生存率;
%)を測定した。 第1表に得られた測定結果を示す。表より明ら
かな様に凹凸形状を持つ酸化珪素被膜を用いた基
板A0、A1、A2が平滑な酸化珪素被膜を用いた基
板Bよりも大きな短絡電流値を示していることが
わかる。又、酸化珪素被膜を2層の構造とするこ
とにより、太陽電池を作成した時により性能が高
く(開放電圧低下の度合が少ない)、より生存率
の高い太陽電池基板が提供されていることがわか
る。 ここで上記実施例では基材として酸化珪素を含
むガラスを用い、又形状も100mm×100mmとし、処
理工程も断続的に行なつたが、前記酸化珪素被膜
は付着被膜であるのでその他のガラス板、プラス
チツク板、セラミツクス板などあらゆる材料を使
用することができる。又形状も100mm×100mmに限
らず大型化出来、又処理工程も酸化珪素の飽和
【表】 状態が続く限り連続的に基材を浸漬することが出
来る。 ここで、又上記実施例では、太陽電池基板とし
て基板の両面に凸凹形状の酸化珪素被膜を作成し
たが、少なくとも太陽電池を積層する側に凹凸形
状を持つていれば、太陽電池としての性能向上に
効果があることは言うまでもない。又太陽電池を
積層していない側の基板表面には、反射防止膜を
設けることが好ましいが、なくてもかまわない。
又、上記実施例のヘイズ率の測定値は基板両面に
凹凸を形成したものであり、片面に凹凸を制限し
た場合には約半分のヘイズ率を示すと考えられ
る。 f 発明の効果 本発明によれば、太陽電池基板として適当な凹
凸形状を有する太陽電池基板が、簡単な方法によ
り得られている。又2重のコート膜を作成するこ
とにより、特性のより向上した、生産性の高い太
陽電池基板を提供している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願発明の実施例を示す循環系統説明
図、第2図は実施例1により得られた太陽電池基
板表面の略おわん形粒子の構造を示す図面に代る
電子顕微鏡写真である。 1……外槽、2……内槽、3……水、4……ヒ
ーター、5……撹拌器、6……内槽前部、7……
内槽中央部、8……内槽後部、9……ガラス、1
0……循環ポンプ、11……ホウ酸水溶液。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ヘイズ率が1%以上であり、直径300〜5000
    Å高さ200〜3000Åの多数の凸部を持つた酸化珪
    素被膜を有することを特徴とする太陽電池基板。 2 直径300〜5000Å、高さ200〜3000Åの多数の
    凸部を持つた酸化珪素被膜が、珪弗化水素酸の酸
    化珪素飽和水溶液にホウ酸を添加した処理液から
    の析出膜である特許請求の範囲第1項記載の太陽
    電池基板。 3 直径300〜5000Å、高さ200〜3000Åの多数の
    凸部を持つた酸化珪素被膜が、珪弗化水素酸の酸
    化珪素飽和水溶液にホウ酸を添加した処理液から
    の析出膜上に、厚さ50〜2000Åの均一厚の酸化珪
    素の被膜を設けたものである特許請求の範囲第1
    項記載の太陽電池基板。
JP59031140A 1984-02-21 1984-02-21 太陽電池基板 Granted JPS60175465A (ja)

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