JPH0542834B2 - - Google Patents

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JPH0542834B2
JPH0542834B2 JP58119931A JP11993183A JPH0542834B2 JP H0542834 B2 JPH0542834 B2 JP H0542834B2 JP 58119931 A JP58119931 A JP 58119931A JP 11993183 A JP11993183 A JP 11993183A JP H0542834 B2 JPH0542834 B2 JP H0542834B2
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Japan
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thin film
solar cell
amorphous silicon
silicon compound
cell substrate
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Kazunaga Tsushimo
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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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

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽電池用基板に関する。さらに詳し
くは金属基体または絶縁物基体上に非晶質シリコ
ン化合物の薄膜を凹凸をつけて作製した上に電極
を設けてなる太陽電池用基板に関する。
従来、太陽電池の素板として可撓性、耐熱性に
優れたポリイミドなどの樹脂薄膜が使用されてき
たが、該樹脂薄膜だけをかかる素板に使用すると
非晶質シリコン系層をデポジシヨンするばあい太
陽電池全体がカールしてフラツトな太陽電池がえ
られないこと、変形のため均一に加熱されず温度
にむらが生じて均質な非晶質シリコン系層がえら
れないこと、またポリイミドなどの高分子樹脂薄
膜は加熱するとH2Oを放出するのでえられる太
陽電池の性能に支障をきたすことなど種々の問題
があつた。
本発明者らはそれらの問題を解決するものとし
て金属箔上に電気絶縁性の薄膜、金属薄膜、非晶
質シリコン系光起電力素子層そよび光透過性電極
層を積層してえられる耐熱薄膜太陽電池を開発し
すでに出願済である(特願昭56−203155号明細
書)。
また、ガラス上のITOまたはSnO2などの表面
を凹凸にする努力が続けられているが、透明導電
膜の性能が低下するうえ製造工程が複雑となるな
どの問題が生じる。
本発明者は薄膜太陽電池においてその特性は保
持したままでより太陽電池の性能を向上するべく
鋭意研究を重ねた結果、金属箔または絶縁体の板
を、光入射側と反対側に配置される基体となし、
該基体上に非晶質シリコン化合物の薄膜を形成し
てなる素板の該非晶質シリコン化合物の薄膜側表
面に非晶質半導体とオーミツク接触する薄膜電極
を設けてなる太陽電池用基板において、前記非晶
質シリコン化合物の薄膜が前記薄膜電極と接する
表面に直径約0.1〜5μm、高さ約0.1〜5μmのこぶ
状突起を多数有するように形成されたことを特徴
とする太陽電池用基板が耐熱性に優れた薄膜太陽
電池を提供するとともに該太陽電池の性能を向上
しうるものであることを見出し、本発明を完成す
るにいたつた。
すなわち本発明は上記耐熱性薄膜太陽電池に用
いれらた基板において電気絶縁性の薄膜として非
晶質シリコン化合物の薄膜を用い、該薄膜が太陽
電池が発電に利用できる光の波長程度の大きさの
こぶ状突起を多数有するように作製されたところ
に電極を設けることによりその表面を凹凸状とす
るものであり、それによつて受光面を通過し、透
明電極や光起電力素子層を介して基板に到達した
入射光または反射光が乱反射して光起電力素子層
の活性領域に取込まれる光量が増加する結果、太
陽電池の変換効率の改善、性能の向上が図られる
ことを見出したものである。
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
第1図は本発明の太陽電池用基板の一実施態様
を例示する概念図、第2図は本発明の基板を用い
た太陽電池の一実施態様を例示する概念図であ
る。
第1図に例示した本発明の基板の実施例におい
ては金属箔またはガラス板の基板1、凹凸を有す
る非晶質シリコン化合物の薄膜2および薄膜電極
3より構成されている。
本発明に用いられる基体1としては、たとえば
アルミニウム、銅、クロム、鉄、ニツケル、黄
銅、洋白、ステンレス銅などの厚さ5μm〜25μ
m、好ましくは50μm〜1μmの金属またはガラス
板などの絶縁体であつて、250〜300℃の耐熱性を
有し、かつ凹凸を有する非晶質シリコン化合物の
薄膜の形成に本質的に支障をきたすような突起や
ビツトを該薄膜形成側表面に含まないものであ
る。
また本発明に用いられる非晶質シリコン化合物
の薄膜2は電気絶縁性を有し、室温での電気伝導
度が光照射時においても10-7(Ω・cm)-1以下、好
ましくは10-9(Ω・cm)-1以下のものである。非晶
質シリコン化合物としては一般式a−Si:H、a
−Si(1-x)C(x):H、a−Si(1-y)N(y):Hまたはa−
Si(1-x-y)C(x)N(y):Hなどで示される化合物よりな
るものが好ましく、さらにホウ素などの周期表第
族元素またはリンなどの周期表第族元素を微
量ドープすることにより電気絶縁性が向上する。
薄膜2の厚さは基体1を絶縁できる厚さであれ
ばよく最も薄いところで0.5μm、最も厚いところ
で100μmの範囲が好ましい。
本発明においては光を乱反射させるために薄膜
2はこぶ状突起を多数有するように形成される
が、該突起の大きさは直径約0.1〜5μm、高さ約
0.1〜5μm、好ましくは前2者とも0.2〜2μmであ
る。突起の大きさが約0.1〜5μmの範囲をはずれ
ると発電に有効な波長を有する光を効果的に乱反
射することができず好ましくない。
かから薄膜2はスパツタ蒸着法やグロー放電分
解法、アーク放電分解法またはメツキなどによつ
て基体1上に作製される。スパツタ蒸着法のばあ
いは多結晶のsic、Si3N4またはSiとグラフアイト
などをターゲツトにしてえられる。またグロー放
電分解法によつて上記こぶ状突起を作製する製膜
条件としては、とくにガス圧力、rfパワー、
SiH4の流量に配慮する必要がさるが一般にSiH4
の分解率が大きいほど好結果がえられる。なお、
製膜速度を向上させるためにはrf電界と少なくと
も部分的に直交した領域を有する磁界を備えてい
る装置を用いてグロー放電分解することができ
る。前記薄膜2の突起の大きさ(薄膜2の凹凸の
程度)は製造装置により異なるので一概には言え
ないが、印加するパワー、原料ガスの流量、製膜
温度などをコントロールすることにより所望の大
きさに調整することができる。一例を挙げると、
ガス流量100sccm、rfパワー600mW/cm2、製膜
温度200℃で製膜すれば、本願発明における特定
寸法の突起を形成することができる。さらに薄膜
材料として前記化合物a−Si(1-x)C(x):Hを選ぶ
ばあいその炭素源は不飽和炭化水素たとえば
C2H4などが好ましい。
本発明に用いられる薄膜電極8は、たとえば
銀、アルミニウム、モリブデン、ステンレス銅、
アンチモン、クロム、ニクロム、白金などのよう
な適正な電気伝導度を有する金属またそれらのシ
リサイドなどの薄膜であるが、好ましくは光を効
果的に乱反射するために反射率の高い物質を用い
るのがよく、たとえばAg、Cu、AlまたはAuな
どの薄膜が有効に用いられる。
かかる電極3を凹凸を有する非晶質シリコン化
合物の薄膜2上に300〜10000Åの厚さになるよう
に蒸着またはスパツタなどにより設けて本発明の
太陽電池用基板4をうる。電極3の厚さが300Å
未満であると充分な電気伝導性がえられず太陽電
池特性が低下してしまい、10000Åを超えると非
晶質シリコン化合物の薄膜の凹凸を減少させいず
れも好ましくない。
さらに電極3としAg、Cu、Cr、Ni、Al、Pt
またはAuなどの薄膜上に酸化物、フツ化物もし
くは他の金属などの保護材料をごく薄く形成した
ものを使用すると電極としての機能や性能が安定
する。または前記保護材料として透明導電性の材
料を用いるばあいは上記におけるよりも厚く形成
してよい。
かくしてえられた太陽電池用基板4を用いて製
造された太陽電池においては既述したごとく入射
光が基板4の薄膜電極3表面で乱反射する結果、
光起電力素子層の活性領域に取込まれる光量が増
加し、太陽電池の性能を向上するが、第2図に例
示したごとく、まず基体1としてSUS基体、非
晶質シリコン化合物の薄膜2としてSiH4とC2H4
とをグロー放電分解してえられたa−Si0.2C0.8
Hで表わされる化合物の厚さ5μmの電気絶縁化
膜および薄膜電極3として厚さ1000ÅのAg薄膜
上にSnO2を200Åの厚さに保護コーテイングした
金属薄膜を用いて作製した基板4の上にプラズグ
ロー放電法またはスパツタ蒸着法によりたとえば
非晶質シリコン系光起電力素子層5を形成し、さ
らにたとえばITO、SnO2またはITOとSnO2との
複合層などからなる光透過性電極層6を蒸着形成
することにより製造された太陽電池においては受
光面7からの入射光または一旦太陽電池内に入射
したのちの反射光が基板4の薄膜電極3表面で乱
反射する結果、光起電子素子層5の活性領域に取
込まれる光量が増加し、太陽電池の変換効率が改
善されて性能が向上するのが認められた。
さらに第2図に概念的に例示したように、本発
明の基板4上に光起電力素子層5および光透過性
電極層6をプラズマグロー放電法またはスパツタ
蒸着法などによつて形成する際、形成条件を選ぶ
ことにより基板4の薄膜電極3表面の凹凸パター
ン構造が該光起電力素子層5および電極層6に保
持され、いきおい太陽電池の受光面7に凹凸パタ
ーン構造が現われる。
かかる太陽電池においては入射光は受光面7お
よび各接合部分においても乱反射し、薄膜電極3
表面での乱反射と相乗する結果、光起電力素子層
5に取込まれる光量がさらに増加する。
本発明の基板4上に形成する光起電力素子層5
としては、たとえばp−i−n接合型半導体、p
−n接合型半導体、ヘテロ接合型半導体、p−i
−n−p−i−nなどの多層接合半導体など従来
より太陽電池に用いられている半導体層が適用さ
れる。
また本発明の基板4を用いて製造した太陽電池
の受光面7上にさらに酸化ジルコニウム膜などの
反射防止膜や種々の保護膜などが形成されてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の太陽電池用基板の一実施態様
を例示する概念図および第2図は本発明の基板を
用いた太陽電池の一実施態様を例示する概念図で
ある。 (図面の符号)、1:基体、2:非晶質シリコ
ン化合物の薄膜、3:薄膜電極、4:太陽電池用
基板、5:光起電力素子層、6:光透過性電極
層、7:受光面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属箔または絶縁体の板を、光人射側と反対
    側に配置される基体となし、該基体上に非晶質シ
    リコン化合物の薄膜を形成してなる素板の該非晶
    質シリコン化合物の薄膜側表面に非晶質半導体と
    オーミツク接触する薄膜電極を設けてなる太陽電
    池用基板において、前記非晶質シリコン化合物の
    薄膜が前記薄膜電極と接する表面に直径0.1〜5μ
    m、高さ0.1〜5μmのこぶ状突起を多数有するよ
    うに形成されたことを特徴とする太陽電池用基
    板。 2 前記非晶質シリコン化合物の薄膜の室温での
    電気伝導度が光照射時においても10-7(Ω・cm)-1
    以下である特許請求の範囲第1項記載の太陽電池
    用基板。 3 前記非晶質シリコン化合物の薄膜の室温での
    電気伝導度が光照射時においても10-9(Ω・cm)-1
    以下である特許請求の範囲第1項記載の太陽電池
    用基板。 4 前記非晶質シリコン化合物の薄膜の厚さが
    0.5〜100μmである特許請求の範囲第1項記載の
    太陽電池用基板。 5 前記非晶質シリコン化合物が一般式a−Si:
    H、a−Si(1-x)C(x):H、a−Si(1-y)N(y):Hまた
    はa−Si(1-x-y)C(x)N(y):Hで示される特許請求の
    範囲第1項記載の太陽電池用基板。 6 前記非晶質シリコン化合物が微量の周期表第
    族元素または第V族元素でドープされた特許請
    求の範囲第1項記載の太陽電池用基板。 7 前記周期表第族元素、第V族元素がそれぞ
    れホウ素、リンである特許請求の範囲第1項記載
    の太陽電池用基板。 8 前記非晶質シリコン化合物の薄膜が、rf電界
    と少なくとも部分的に直交した領域を有する磁界
    を備えている装置を用いてグロー放電分解により
    形成される特許請求の範囲第1項記載の太陽電池
    用基板。 9 前記薄膜電極がAg、Cu、Cr、Ni、Al、Pt、
    Auまたはそれらのシリサイドの薄膜である特許
    請求の範囲第1項記載の太陽電池用基板。 10 前記薄膜電極の厚さが300〜10000Åである
    特許請求の範囲第1項記載の太陽電池用基板。 11 前記薄膜電極がAg、Cu、Cr、Ni、Al、
    PtまたはAuの薄膜上に酸化物、フツ化物もしく
    は他の金属をごく薄く形成せしめたものである特
    許請求の範囲第1項記載の太陽電池用基板。
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