JPH0455351B2 - - Google Patents
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- JPH0455351B2 JPH0455351B2 JP58142556A JP14255683A JPH0455351B2 JP H0455351 B2 JPH0455351 B2 JP H0455351B2 JP 58142556 A JP58142556 A JP 58142556A JP 14255683 A JP14255683 A JP 14255683A JP H0455351 B2 JPH0455351 B2 JP H0455351B2
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- H10F71/138—Manufacture of transparent electrodes, e.g. transparent conductive oxides [TCO] or indium tin oxide [ITO] electrodes
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
- H10F77/247—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers comprising indium tin oxide [ITO]
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H10F77/48—Back surface reflectors [BSR]
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非晶質シリコン太陽電池に関する。従
来この種の太陽電池として、ガラス等の平坦な基
板に背面電極として反射率の高い銀を蒸着し、こ
の銀膜上に接着性を向上させるための酸化インジ
ウム錫（ITO）などの第２の透明導電膜を形成
し、この上に半晶質シリコン半導体のｐ・ｉ・ｎ
層を析出させ、再びこの上にITOの第１の透明導
電膜を形成させたものが知られている。このもの
は高価な銀をもちいているに拘らず短絡電流Isc
は15ｍＡ／cm2程度に止まつている。
来この種の太陽電池として、ガラス等の平坦な基
板に背面電極として反射率の高い銀を蒸着し、こ
の銀膜上に接着性を向上させるための酸化インジ
ウム錫（ITO）などの第２の透明導電膜を形成
し、この上に半晶質シリコン半導体のｐ・ｉ・ｎ
層を析出させ、再びこの上にITOの第１の透明導
電膜を形成させたものが知られている。このもの
は高価な銀をもちいているに拘らず短絡電流Isc
は15ｍＡ／cm2程度に止まつている。
また、ガラス基板の表面に0.1〜0.5μｍの球状
ポリエチレンラテツクスを単層に付着させこれを
マスクとしてイオンミリンダにて該表面に凹凸を
形成し、該凹凸に前述と同じように銀と第２の透
明導電膜と非晶質シリコン半導体層と第１の透明
導電膜を順次被着したものも知られているが、反
射光を散乱させるための前記凹凸の形成工程が難
かしいにも拘らず、短絡電流があまり改善されな
い。
ポリエチレンラテツクスを単層に付着させこれを
マスクとしてイオンミリンダにて該表面に凹凸を
形成し、該凹凸に前述と同じように銀と第２の透
明導電膜と非晶質シリコン半導体層と第１の透明
導電膜を順次被着したものも知られているが、反
射光を散乱させるための前記凹凸の形成工程が難
かしいにも拘らず、短絡電流があまり改善されな
い。
そこで、本出願人は先に透光性基板に、表面が
平均粒径0.2〜0.9μｍの凹凸面である透明電極と
非晶質シリコン半導体層とアルミニウム等の電極
を順次被着形成して背面電極がアルミニウム等の
卑金属でも短絡電流が銀を用いた場合に匹敵する
値の太陽電池を提案した。
平均粒径0.2〜0.9μｍの凹凸面である透明電極と
非晶質シリコン半導体層とアルミニウム等の電極
を順次被着形成して背面電極がアルミニウム等の
卑金属でも短絡電流が銀を用いた場合に匹敵する
値の太陽電池を提案した。
本発明は先に提案のものの改良に係り、光電変
換効率の増加に寄与する短絡電流を従来のものよ
り増加させることをその目的としたもので透光性
基板上に透明電極、非晶質シリコン半導体層及び
背面電極を順次被着させた非晶質シリコン太陽電
池において、前記透明電極は表面の平均粒径が
0.1〜0.9μｍの凹凸面である第１の透明導電膜か
ら成り、前記背面電極は少なくとも第２の透明導
電膜から成り、該第２の透明導電膜は前記非晶質
シリコン半導体層に接することを特徴とする。
換効率の増加に寄与する短絡電流を従来のものよ
り増加させることをその目的としたもので透光性
基板上に透明電極、非晶質シリコン半導体層及び
背面電極を順次被着させた非晶質シリコン太陽電
池において、前記透明電極は表面の平均粒径が
0.1〜0.9μｍの凹凸面である第１の透明導電膜か
ら成り、前記背面電極は少なくとも第２の透明導
電膜から成り、該第２の透明導電膜は前記非晶質
シリコン半導体層に接することを特徴とする。
第１図は本発明による非晶質シリコン太陽電池
の要部の断面図を示す。
の要部の断面図を示す。
図において１は光入射側の透光性基板で、例え
ばガラスから成る。２は該基板１に被着形成され
た表面の平均粒径が0.1〜0.9μｍの凹凸面である
第１の透明導電膜で、例えば酸化錫（SnO2）、酸
化インジウム錫（ITO）等からなる。３はｐ・
ｉ・ｎ層からなる非晶質シリコン半導体層、４は
背面電極としての例えば酸化インジウム錫から成
る第２の透明導電膜、５は背面電極として必要に
応じて被着されるアルミニウム、クロム等の金属
被膜である。
ばガラスから成る。２は該基板１に被着形成され
た表面の平均粒径が0.1〜0.9μｍの凹凸面である
第１の透明導電膜で、例えば酸化錫（SnO2）、酸
化インジウム錫（ITO）等からなる。３はｐ・
ｉ・ｎ層からなる非晶質シリコン半導体層、４は
背面電極としての例えば酸化インジウム錫から成
る第２の透明導電膜、５は背面電極として必要に
応じて被着されるアルミニウム、クロム等の金属
被膜である。
本発明の構成によれば、透光性基板１を経て入
射する光は第１の透明導電膜２の凹凸面で乱屈折
されるため非晶質シリコン半導体層３における光
路長が長くなり半導体層３にエネルギを充分に吸
収させることができると共にその背面への光の入
射角が大きくなり、また屈折率の大きな半導体層
３から屈折率の小さな背面電極としての第２の透
明導電膜４へ光が入射するので反射臨界角が大き
く、かくて第２の透明導電膜４において高い反射
効果が得られ、従来の銀等を背面電極にした太陽
電池よりも大きな短絡電流が得られる。
射する光は第１の透明導電膜２の凹凸面で乱屈折
されるため非晶質シリコン半導体層３における光
路長が長くなり半導体層３にエネルギを充分に吸
収させることができると共にその背面への光の入
射角が大きくなり、また屈折率の大きな半導体層
３から屈折率の小さな背面電極としての第２の透
明導電膜４へ光が入射するので反射臨界角が大き
く、かくて第２の透明導電膜４において高い反射
効果が得られ、従来の銀等を背面電極にした太陽
電池よりも大きな短絡電流が得られる。
また背面電極として前記第２の透明導電膜４の
外側にアルミニウム、クロム等の反射面を形成し
易い金属５を付加すれば、光の該背面電極におけ
る透過を封止することができ更に短絡電流を大き
くすることができる。
外側にアルミニウム、クロム等の反射面を形成し
易い金属５を付加すれば、光の該背面電極におけ
る透過を封止することができ更に短絡電流を大き
くすることができる。
以下本発明の実施例とそれに対応する比較例を
説明する。
説明する。
実施例 １
SnCl4・5H2OとSbCl3を錫の重量に対してアン
チモンの重量が３％となるように秤量し、これ等
を１％のHCl水溶液に10％の濃度になるように溶
解した。この液を430℃に加熱したガラス基板上
にスプレーして第１の透明導電膜である0.8μｍの
厚さに酸化錫（SnO2）膜を作成した。この酸化
錫膜の表面をレプリカ法により電子顕微鏡写真を
とり粒径分布から平均値を割りしたところ平均粒
径0.4μｍの凹凸面であり、その時のシート抵抗は
約15Ω／□であつた。この酸化錫膜上に平行平板
型グロー放電法により非晶質シリコンをｐ層−ｉ
層−ｎ層の順に形成した。ｐ層は基板温度を250
℃に保ち、SiH4に対しB2H6を0.5体積％混合した
ガス流中で放電電力0.1W／cm2で約100Åの厚さに
析出させ、ｉ層はSiH4ガス流中で5000Åの厚さ
に、ｎ層はSiH4に対しPH3を0.8体積％混合した
ガス流中で300Åの厚さに析出させた。この非晶
質シリコン層上に５×10-4Torrの酸素雰囲気中
で電子ビーム蒸着法により酸化インジウム錫
（ITO）を約800Åの厚さに蒸着した。
チモンの重量が３％となるように秤量し、これ等
を１％のHCl水溶液に10％の濃度になるように溶
解した。この液を430℃に加熱したガラス基板上
にスプレーして第１の透明導電膜である0.8μｍの
厚さに酸化錫（SnO2）膜を作成した。この酸化
錫膜の表面をレプリカ法により電子顕微鏡写真を
とり粒径分布から平均値を割りしたところ平均粒
径0.4μｍの凹凸面であり、その時のシート抵抗は
約15Ω／□であつた。この酸化錫膜上に平行平板
型グロー放電法により非晶質シリコンをｐ層−ｉ
層−ｎ層の順に形成した。ｐ層は基板温度を250
℃に保ち、SiH4に対しB2H6を0.5体積％混合した
ガス流中で放電電力0.1W／cm2で約100Åの厚さに
析出させ、ｉ層はSiH4ガス流中で5000Åの厚さ
に、ｎ層はSiH4に対しPH3を0.8体積％混合した
ガス流中で300Åの厚さに析出させた。この非晶
質シリコン層上に５×10-4Torrの酸素雰囲気中
で電子ビーム蒸着法により酸化インジウム錫
（ITO）を約800Åの厚さに蒸着した。
かくして背面電極が酸化インジウム錫の第２透
明導電膜から成る２×２mm2の大きさの太陽電池を
作成した。
明導電膜から成る２×２mm2の大きさの太陽電池を
作成した。
更に酸化錫の成膜時間を増減して膜厚を0.25、
0.5、0.7、1.2及び1.9μｍとした以外上記と同様に
して、酸化錫の第１の透明導電膜の表面の平均粒
径が0.1、0.2、0.3、0.5及び0.9μｍ（このときの各
膜のシート抵抗は約60、30、20、13、及び８Ω／
□）で背面電極が酸化インジウム錫の第２の透明
導電膜のみから成る太陽電池を作成した。
0.5、0.7、1.2及び1.9μｍとした以外上記と同様に
して、酸化錫の第１の透明導電膜の表面の平均粒
径が0.1、0.2、0.3、0.5及び0.9μｍ（このときの各
膜のシート抵抗は約60、30、20、13、及び８Ω／
□）で背面電極が酸化インジウム錫の第２の透明
導電膜のみから成る太陽電池を作成した。
これ等の太陽電池にソーラーシミユレータで
AM−１の光を照射したときの各短絡電流Iscは
第２図の曲線Ａに示すように16.9ｍＡ／cm2〜21ｍ
Ａ／cm2であつた。
AM−１の光を照射したときの各短絡電流Iscは
第２図の曲線Ａに示すように16.9ｍＡ／cm2〜21ｍ
Ａ／cm2であつた。
上記0.1〜0.9μｍの平均粒径のうち0.4μｍの試料
の電圧−電流特性は第３図の曲線Ａに示すように
短絡電流Iscは20.5ｍＡ／cm2、開放端電圧Vocは
0.84V、変換効率ηは11.3％であつた。
の電圧−電流特性は第３図の曲線Ａに示すように
短絡電流Iscは20.5ｍＡ／cm2、開放端電圧Vocは
0.84V、変換効率ηは11.3％であつた。
実施例 ２
実施例１と同様にして作成した第１の透明導電
膜の表面の平均粒径かそれぞれ0.1、0.2、0.3、
0.4、0.5、0.9μｍの試料の第２の透明導電膜
（ITO）の上に更に電子ビーム蒸着法によりアル
ミニウム（Al）を1μｍの厚さに蒸着して背面電
極がITOとAlの２層である２×２mm角の太陽電
池を作成した。これ等の太陽電池について実施例
１と同様にして測定した短絡電流Iscは第２図の
曲線Ｂに示すように18.7〜22ｍＡ／cm2であつた。
第３図の曲線Ｂは第１の透明導電膜の表面の平均
粒径が0.4μｍである試料の電圧電流特性を示す。
この試料の短絡電流Iscは21.88μA／cm2、開放端電
圧Vocは0.84V、変換効率ηは12％であつた。
膜の表面の平均粒径かそれぞれ0.1、0.2、0.3、
0.4、0.5、0.9μｍの試料の第２の透明導電膜
（ITO）の上に更に電子ビーム蒸着法によりアル
ミニウム（Al）を1μｍの厚さに蒸着して背面電
極がITOとAlの２層である２×２mm角の太陽電
池を作成した。これ等の太陽電池について実施例
１と同様にして測定した短絡電流Iscは第２図の
曲線Ｂに示すように18.7〜22ｍＡ／cm2であつた。
第３図の曲線Ｂは第１の透明導電膜の表面の平均
粒径が0.4μｍである試料の電圧電流特性を示す。
この試料の短絡電流Iscは21.88μA／cm2、開放端電
圧Vocは0.84V、変換効率ηは12％であつた。
比較例 １
実施例１と同様にして表面の平均粒径をそれぞ
れ0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.9μｍにした第１の
透明導電膜（SnO2）と非晶質シリコン半導体層
を形成した後ITOの第２の透明導電膜を形成しな
いで、電子ビーム蒸着法によりアルミニウムを
1μｍの厚さに蒸着して背面電極とした２×２mm
角の太陽電池を形成した。これ等の太陽電池は短
絡電流Iscは、第２図の曲線Ｃに示すように15.6
〜17.5ｍＡ／cm2であつた。第３図の曲線Ｃは第１
の透明導電膜の表面の平均粒径が0.4μｍである試
料の電圧電流特性を示し、短絡電流Iscは17.1ｍ
Ａ／cm2、開放端電圧Vocは0.84V、変換効率ηは
9.45％であつた。
れ0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.9μｍにした第１の
透明導電膜（SnO2）と非晶質シリコン半導体層
を形成した後ITOの第２の透明導電膜を形成しな
いで、電子ビーム蒸着法によりアルミニウムを
1μｍの厚さに蒸着して背面電極とした２×２mm
角の太陽電池を形成した。これ等の太陽電池は短
絡電流Iscは、第２図の曲線Ｃに示すように15.6
〜17.5ｍＡ／cm2であつた。第３図の曲線Ｃは第１
の透明導電膜の表面の平均粒径が0.4μｍである試
料の電圧電流特性を示し、短絡電流Iscは17.1ｍ
Ａ／cm2、開放端電圧Vocは0.84V、変換効率ηは
9.45％であつた。
比較例 ２
In2O395モル％、SnO25モル％のブロツクを供
給源として10-4Torrの酸素雰囲気中で250℃に加
熱したガラス基板上に電子ビーム蒸着法により
1500Åの厚さのITO膜を形成し、更にこの上に実
施例１と同様な方法で500ÅのSnO2膜を形成して
第１の透明導電膜とした。この第１の透明導電膜
は表面の平均粒径が0.04μｍでほぼ平坦で、シー
ト抵抗は15Ω／□であつた。
給源として10-4Torrの酸素雰囲気中で250℃に加
熱したガラス基板上に電子ビーム蒸着法により
1500Åの厚さのITO膜を形成し、更にこの上に実
施例１と同様な方法で500ÅのSnO2膜を形成して
第１の透明導電膜とした。この第１の透明導電膜
は表面の平均粒径が0.04μｍでほぼ平坦で、シー
ト抵抗は15Ω／□であつた。
この第１の透明導電膜の上に実施例１と同様に
して非晶質シリコンのｐ層、ｉ層、ｎ層を析出さ
せた。
して非晶質シリコンのｐ層、ｉ層、ｎ層を析出さ
せた。
このようにして第１の透明導電膜と非晶質シリ
コン半導体層を形成した３つの試料のうち第１の
試料には実施例１第２の透明導電膜の形成方法と
同様にしてITO（800Å）のみの背面電極を形成し
２×２mm角の太陽電池を作成した。第２の試料に
は前記と同様の第２の透明導電膜を形成した上に
更に電子ビーム蒸着法により銀を1μｍの厚さに
蒸着して背面電極がITOと銀である２×２mm角の
太陽電池を作成した。そして第３の試料には比較
例１の背面電極の形成方法と同様にして膜厚1μ
ｍのアルミニウムのみの背面電極を形成して２×
２mm角の太陽電池を作成した。
コン半導体層を形成した３つの試料のうち第１の
試料には実施例１第２の透明導電膜の形成方法と
同様にしてITO（800Å）のみの背面電極を形成し
２×２mm角の太陽電池を作成した。第２の試料に
は前記と同様の第２の透明導電膜を形成した上に
更に電子ビーム蒸着法により銀を1μｍの厚さに
蒸着して背面電極がITOと銀である２×２mm角の
太陽電池を作成した。そして第３の試料には比較
例１の背面電極の形成方法と同様にして膜厚1μ
ｍのアルミニウムのみの背面電極を形成して２×
２mm角の太陽電池を作成した。
背面電極がITOのみの太陽電池は第４図の曲線
Ｄに示すように短絡電流Iscは13.8ｍＡ／cm2、開
放端電圧Vocは0.84V、変換効率ηは6.8％であ
り、背面電極がITOと銀からなる太陽電池は第４
図の曲線Ｅに示すようにIscは15.6ｍＡ／cm2、Voc
は0.84V、ηは8.8％、背面電極がアルミニウムの
みの太陽電池は第４図の曲線Ｆに示すようにIsc
は14.7ｍＡ／cm2、Vocは0.84V、ηは８％であつ
た。
Ｄに示すように短絡電流Iscは13.8ｍＡ／cm2、開
放端電圧Vocは0.84V、変換効率ηは6.8％であ
り、背面電極がITOと銀からなる太陽電池は第４
図の曲線Ｅに示すようにIscは15.6ｍＡ／cm2、Voc
は0.84V、ηは8.8％、背面電極がアルミニウムの
みの太陽電池は第４図の曲線Ｆに示すようにIsc
は14.7ｍＡ／cm2、Vocは0.84V、ηは８％であつ
た。
実施例 ３
InCl4・4H2OとSnCl4・4H2Oをインジウムの重
量に対し錫の重量が２％になるように秤量し１％
の塩酸水溶液に10重量％となるように溶解して
ITO原料液を作成し、この原料液を470℃に加熱
したガラス基板上にスプレーしてそれぞれ膜厚
0.2、0.4、0.8、1.0及び1.6μｍのITOの第１の透明
導電膜を形成した試料を作成した。この第１の透
明導電膜は表面の平均粒径がそれぞれ0.1、0.2、
0.3、0.4、0.5及び0.9μｍであり、シート抵抗はそ
れぞれ18、11、７、５、４及び３Ω／□であつ
た。これらの試料の第１の透明導電膜の上に実施
例１と同様にして非晶質シリコン層を析出させ、
800ÅのITOの第２透明導電膜のみからなる背面
電極を形成して太陽電池を作成した。これらの太
陽電池の短絡電流ISCは第５図の曲線Ｇに示すよ
うに14.9〜18.9ｍＡ／cm2であつた。更に上記と同
様にして形成した第１の透明導電膜及び非晶質シ
リコン層の上に実施例２と同様にしてITOとアル
ミニウムの背面電極を形成して２×２mm角の太陽
電池を作成した。これらの太陽電池の短絡電流
ISCは、第５図の曲線Ｈに示すように16.6〜20ｍ
Ａ／cm2であつた。
量に対し錫の重量が２％になるように秤量し１％
の塩酸水溶液に10重量％となるように溶解して
ITO原料液を作成し、この原料液を470℃に加熱
したガラス基板上にスプレーしてそれぞれ膜厚
0.2、0.4、0.8、1.0及び1.6μｍのITOの第１の透明
導電膜を形成した試料を作成した。この第１の透
明導電膜は表面の平均粒径がそれぞれ0.1、0.2、
0.3、0.4、0.5及び0.9μｍであり、シート抵抗はそ
れぞれ18、11、７、５、４及び３Ω／□であつ
た。これらの試料の第１の透明導電膜の上に実施
例１と同様にして非晶質シリコン層を析出させ、
800ÅのITOの第２透明導電膜のみからなる背面
電極を形成して太陽電池を作成した。これらの太
陽電池の短絡電流ISCは第５図の曲線Ｇに示すよ
うに14.9〜18.9ｍＡ／cm2であつた。更に上記と同
様にして形成した第１の透明導電膜及び非晶質シ
リコン層の上に実施例２と同様にしてITOとアル
ミニウムの背面電極を形成して２×２mm角の太陽
電池を作成した。これらの太陽電池の短絡電流
ISCは、第５図の曲線Ｈに示すように16.6〜20ｍ
Ａ／cm2であつた。
比較例 ３
実施例３の第１の透明導電膜及び非晶質シリコ
ン層と同様にして各々の表面粒径の第１の透明導
電膜の上に非晶質シリコン層を析出させ、この上
に比較例１と同様にしてアルミニウムの背面電極
を形成して２×２mm角の太陽電池を作成した。こ
のようにして作成した太陽電池のそれぞれの短絡
電池Iscは第５図Ｉに示すように13.9〜15.7ｍＡ／
cm2であつた。
ン層と同様にして各々の表面粒径の第１の透明導
電膜の上に非晶質シリコン層を析出させ、この上
に比較例１と同様にしてアルミニウムの背面電極
を形成して２×２mm角の太陽電池を作成した。こ
のようにして作成した太陽電池のそれぞれの短絡
電池Iscは第５図Ｉに示すように13.9〜15.7ｍＡ／
cm2であつた。
実施例１及び２と比較例１とによれば、第３図
から明らかなように、第１の透明導電膜の表面の
平均粒径が0.4μｍの太陽電池では、第２の透明導
電膜のみの場合（実施例１、曲線Ａ）はアルミニ
ウムの場合（比較例１、曲線Ｃ）より短絡電流が
約20％上昇し、該第２の透明導電膜にアルミニウ
ム膜を付加して背面電極を構成したととき（実施
例２、曲線Ｂ）は約27％上昇した。
から明らかなように、第１の透明導電膜の表面の
平均粒径が0.4μｍの太陽電池では、第２の透明導
電膜のみの場合（実施例１、曲線Ａ）はアルミニ
ウムの場合（比較例１、曲線Ｃ）より短絡電流が
約20％上昇し、該第２の透明導電膜にアルミニウ
ム膜を付加して背面電極を構成したととき（実施
例２、曲線Ｂ）は約27％上昇した。
また、第２図及び第３図によれば、表面の平均
粒径が0.1μｍ以上の第１の透明導電膜を有し背面
電極が第２の透明導電膜のみである太陽電池は、
背面電極にアルミニウムのみを用いたものより反
射効果が大きく、短絡電流が７％から34％上昇
し、更に第２の透明導電膜の背面にアルミニウム
を付加したときには、19％から41％上昇した。
粒径が0.1μｍ以上の第１の透明導電膜を有し背面
電極が第２の透明導電膜のみである太陽電池は、
背面電極にアルミニウムのみを用いたものより反
射効果が大きく、短絡電流が７％から34％上昇
し、更に第２の透明導電膜の背面にアルミニウム
を付加したときには、19％から41％上昇した。
これに反し、比較例２によれば第４図から明ら
かなように第１の透明導電膜の表面の平均粒径が
0.04μｍである太陽電池では、背面電極が第２の
透明導電膜のみのとき（曲線Ｄ）は、背面電極が
アルミニウムのみのとき（曲線Ｆ）に比べて短絡
電流が約６％減少し、第２の透明導電膜の上に更
にAg膜を付加して背面電極を形成したとき（曲
線Ｅ）は約６％増加した。
かなように第１の透明導電膜の表面の平均粒径が
0.04μｍである太陽電池では、背面電極が第２の
透明導電膜のみのとき（曲線Ｄ）は、背面電極が
アルミニウムのみのとき（曲線Ｆ）に比べて短絡
電流が約６％減少し、第２の透明導電膜の上に更
にAg膜を付加して背面電極を形成したとき（曲
線Ｅ）は約６％増加した。
以上のように、第１の透明導電膜の表面の平均
粒径が0.1〜0.9μｍで、背面電極が第２の透明導
電膜のみの太陽電池が背面電極がアルミニウムの
みのものより短絡電流が向上する理由は次のよう
に考えられる。
粒径が0.1〜0.9μｍで、背面電極が第２の透明導
電膜のみの太陽電池が背面電極がアルミニウムの
みのものより短絡電流が向上する理由は次のよう
に考えられる。
背面電極がアルミニウムの場合、非晶質シリコ
ン層とアルミニウム膜との界面は、アルミニウム
が太陽電池の電極として作用するためにはオーミ
ツク接触であることが必要なため、ある程度合金
化することが必要である。
ン層とアルミニウム膜との界面は、アルミニウム
が太陽電池の電極として作用するためにはオーミ
ツク接触であることが必要なため、ある程度合金
化することが必要である。
合金化により非晶質シリコンとアルミニウムが
相互拡散すると、アルミニウム膜面は曇りを生
じ、したがつて背面電極に到達した光の背面電極
における反射率は相互拡散しない場合より低下す
る。
相互拡散すると、アルミニウム膜面は曇りを生
じ、したがつて背面電極に到達した光の背面電極
における反射率は相互拡散しない場合より低下す
る。
これに対し、背面電極が第２の透明導電膜例え
ばITO膜の場合、非晶質シリコンとITOとの界面
における反射率は、光フアイバーケーブルの光伝
達手段と同じように、非晶質シリコンの屈折率と
ITOの屈折率の屈折率差と界面への入射角によつ
て支配される。非晶質シリコンの屈折率はITOの
屈折率より大きいため、第１の透明導電膜の凹凸
が最適化される該導電膜から斜めに出射する光の
成分が増加し、しかも非晶質シリコンとITOとの
界面に臨界面を越えた入射角をもつ入射光が到達
すると、その光の反射率は100％になる。
ばITO膜の場合、非晶質シリコンとITOとの界面
における反射率は、光フアイバーケーブルの光伝
達手段と同じように、非晶質シリコンの屈折率と
ITOの屈折率の屈折率差と界面への入射角によつ
て支配される。非晶質シリコンの屈折率はITOの
屈折率より大きいため、第１の透明導電膜の凹凸
が最適化される該導電膜から斜めに出射する光の
成分が増加し、しかも非晶質シリコンとITOとの
界面に臨界面を越えた入射角をもつ入射光が到達
すると、その光の反射率は100％になる。
したがつて第１の透明導電膜に適切に凹凸が形
成された場合の非晶質シリコンとITOとの界面に
おける入射光全体に対する反射率は、非晶質シリ
コンとアルミニウムとの界面の反射率より大きく
なり、その結果、アルミニウム電極を用いた場合
に比べてITO膜電極を用いた場合の短絡電極は増
加する。
成された場合の非晶質シリコンとITOとの界面に
おける入射光全体に対する反射率は、非晶質シリ
コンとアルミニウムとの界面の反射率より大きく
なり、その結果、アルミニウム電極を用いた場合
に比べてITO膜電極を用いた場合の短絡電極は増
加する。
また、比較例２において第１の透明導電膜の表
面の平均粒径が0.04μｍであり、背面電極が第２
の透明導電膜のみの太陽電池が、背面電極がアル
ミニウムのみのものより短絡電流が減少する理由
は、次のように考えられる。
面の平均粒径が0.04μｍであり、背面電極が第２
の透明導電膜のみの太陽電池が、背面電極がアル
ミニウムのみのものより短絡電流が減少する理由
は、次のように考えられる。
第１の透明導電膜から斜めに出射する光の成分
は本発明に比べて少ないため、非晶質シリコンと
第２の透明導電膜との界面に入射する臨界角を越
えた入射角の光の成分は少なくなるから、第２の
透明導電膜における反射率は小さく、多量の光が
第２の透明導電膜を透過する。一方、アルミニウ
ムのときは、光を透過することがなく、前述のよ
うに界面側の面に曇りが生じたにしても反射率は
第２の透明導電膜より大きい。したがつて、背面
電極としてアルミニウムを用いた場合に比べて
ITOを用いた場合の短絡電流は減少する。
は本発明に比べて少ないため、非晶質シリコンと
第２の透明導電膜との界面に入射する臨界角を越
えた入射角の光の成分は少なくなるから、第２の
透明導電膜における反射率は小さく、多量の光が
第２の透明導電膜を透過する。一方、アルミニウ
ムのときは、光を透過することがなく、前述のよ
うに界面側の面に曇りが生じたにしても反射率は
第２の透明導電膜より大きい。したがつて、背面
電極としてアルミニウムを用いた場合に比べて
ITOを用いた場合の短絡電流は減少する。
このように、適切な凹凸を有する第１の透明導
電膜（透明電極）と背面電極としての第２の透明
導電膜を組み合せることにより、非晶質シリコン
層と背面電極のと界面における入射光の反射率を
増大せしめ、凹凸を有する透明電極とアルミニウ
ム等の背面電極を備えた非晶質シリコン太陽電池
と比較して、短絡電流、変換効率を大幅に向上さ
せることができる。
電膜（透明電極）と背面電極としての第２の透明
導電膜を組み合せることにより、非晶質シリコン
層と背面電極のと界面における入射光の反射率を
増大せしめ、凹凸を有する透明電極とアルミニウ
ム等の背面電極を備えた非晶質シリコン太陽電池
と比較して、短絡電流、変換効率を大幅に向上さ
せることができる。
第１図は本発明の非晶質シリコン太陽電池の要
部の断面図、第２図は本発明と比較例による太陽
電池の第１の透明導電膜の平均粒径の対する短絡
電流特性図、第３図は本発明による太陽電池の電
圧−電流特性図、第４図は従来の太陽電池の電圧
−電流特性図、第５図は本発明と比較例による他
の太陽電池の第１の透明導電膜の平均粒径に対す
る短絡電流特性図を示す。 １……透光性基板、２……第１の透明導電膜、
３……非晶質シリコン半導体層、４……第２の透
明導電膜、５……アルミニウム等の金属被膜。
部の断面図、第２図は本発明と比較例による太陽
電池の第１の透明導電膜の平均粒径の対する短絡
電流特性図、第３図は本発明による太陽電池の電
圧−電流特性図、第４図は従来の太陽電池の電圧
−電流特性図、第５図は本発明と比較例による他
の太陽電池の第１の透明導電膜の平均粒径に対す
る短絡電流特性図を示す。 １……透光性基板、２……第１の透明導電膜、
３……非晶質シリコン半導体層、４……第２の透
明導電膜、５……アルミニウム等の金属被膜。
Claims (1)
- １ 透光性基板上に透明電極、非晶質シリコン半
導体層及び背面電極を順次被着させた非晶質シリ
コン太陽電池において、前記透明電極は表面の平
均粒径が0.1〜0.9μｍの凹凸面である第１の透明
導電膜から成り、前記背面電極は少なくとも第２
の透明導電膜から成り、該第２の透明導電膜は前
記非晶質シリコン半導体に接することを特徴とす
る非晶質シリコン太陽電池。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58142556A JPS6034076A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 非晶質シリコン太陽電池 |
| AU30951/84A AU548553B2 (en) | 1983-08-05 | 1984-07-23 | Amorphous silicon solar cell |
| DE3427833A DE3427833C2 (de) | 1983-08-05 | 1984-07-27 | Amorphe Silicium Solar-Batterie |
| FR848412295A FR2550386B1 (fr) | 1983-08-05 | 1984-08-03 | Pile solaire au silicium amorphe |
| US06/823,589 US4675469A (en) | 1983-08-05 | 1986-01-29 | Amorphous silicon solar battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58142556A JPS6034076A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 非晶質シリコン太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6034076A JPS6034076A (ja) | 1985-02-21 |
| JPH0455351B2 true JPH0455351B2 (ja) | 1992-09-03 |
Family
ID=15318081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58142556A Granted JPS6034076A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 非晶質シリコン太陽電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4675469A (ja) |
| JP (1) | JPS6034076A (ja) |
| AU (1) | AU548553B2 (ja) |
| DE (1) | DE3427833C2 (ja) |
| FR (1) | FR2550386B1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6068663A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-04-19 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | アモルフアスシリコン太陽電池 |
| US4956685A (en) * | 1984-12-21 | 1990-09-11 | Licentia Patent-Verwaltungs Gmbh | Thin film solar cell having a concave n-i-p structure |
| JPH0784651B2 (ja) * | 1986-06-20 | 1995-09-13 | ティーディーケイ株式会社 | 透明導電膜およびその製造方法 |
| US4769086A (en) * | 1987-01-13 | 1988-09-06 | Atlantic Richfield Company | Thin film solar cell with nickel back |
| EP0538840B1 (en) * | 1991-10-22 | 1997-03-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
| WO2000002119A1 (en) * | 1998-07-06 | 2000-01-13 | Nissha Printing Co., Ltd. | Transparent conductive film for transparent touch panel, transparent touch panel using transparent conductive film, and method of manufacturing transparent conductive film |
| JP2001060702A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-03-06 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光電変換装置用基板およびこれを用いた光電変換装置 |
| EP1938390A4 (en) * | 2005-10-20 | 2010-03-10 | Univ California | Nanocrystal solar cells processed from solution |
| CN101552299B (zh) * | 2008-04-02 | 2011-06-29 | 富士迈半导体精密工业（上海）有限公司 | 太阳能面板 |
| US20100139753A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor device and method of producing a semiconductor device |
| EP2194583A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor device and method of producing a semiconductor device |
| WO2010063590A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Applied Materials Inc. | Semiconductor device and method of producing a semiconductor device |
| CN103280466B (zh) * | 2013-05-09 | 2015-07-29 | 南开大学 | 基于AlOx/Ag/ZnO结构的高反射高绒度背电极 |
| CN103887351A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-06-25 | 南开大学 | 一种多孔氧化铝/氧化锌复合陷光背电极及其应用 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4147564A (en) * | 1977-11-18 | 1979-04-03 | Sri International | Method of controlled surface texturization of crystalline semiconductor material |
| JPS6041878B2 (ja) * | 1979-02-14 | 1985-09-19 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池装置 |
| JPS5853869A (ja) * | 1981-09-26 | 1983-03-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置作製方法 |
| JPS5857756A (ja) * | 1981-10-01 | 1983-04-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 非晶質太陽電池 |
| IL67926A (en) * | 1982-03-18 | 1986-04-29 | Energy Conversion Devices Inc | Photo-voltaic device with radiation reflector means |
| US4442310A (en) * | 1982-07-15 | 1984-04-10 | Rca Corporation | Photodetector having enhanced back reflection |
| CA1209681A (en) * | 1982-08-04 | 1986-08-12 | Exxon Research And Engineering Company | Optically enhanced thin film photovoltaic device using lithography defined random surfaces |
-
1983
- 1983-08-05 JP JP58142556A patent/JPS6034076A/ja active Granted
-
1984
- 1984-07-23 AU AU30951/84A patent/AU548553B2/en not_active Expired
- 1984-07-27 DE DE3427833A patent/DE3427833C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-08-03 FR FR848412295A patent/FR2550386B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-01-29 US US06/823,589 patent/US4675469A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6034076A (ja) | 1985-02-21 |
| FR2550386A1 (fr) | 1985-02-08 |
| DE3427833C2 (de) | 1994-02-24 |
| AU548553B2 (en) | 1985-12-19 |
| AU3095184A (en) | 1985-02-07 |
| DE3427833A1 (de) | 1985-02-21 |
| FR2550386B1 (fr) | 1990-01-05 |
| US4675469A (en) | 1987-06-23 |
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