JPH0577192B2 - - Google Patents

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JPH0577192B2
JPH0577192B2 JP61039788A JP3978886A JPH0577192B2 JP H0577192 B2 JPH0577192 B2 JP H0577192B2 JP 61039788 A JP61039788 A JP 61039788A JP 3978886 A JP3978886 A JP 3978886A JP H0577192 B2 JPH0577192 B2 JP H0577192B2
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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

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Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物系の透明導電膜を用いた透明
電極上に非晶質シリコンなどの半導体薄膜および
金属電極を積層してなる太陽電池に関する。
【従来技術とその問題点】
非晶質太陽電池の透明電極としては、酸化すず
（SnO2）膜あるいは酸化インジウムすず（ITO）
膜が広く用いられている。これら透明電極に要求
される特性として、高透過率、低抵抗、高安定性
があげられる。第２図はこれらの透明電極を用い
た非晶質太陽電池の構造を示す。ガラス基板等の
透明絶縁性基板上１上に透明電極２を形成し、そ
の上に光起電力発生部である非晶質半導体層３、
金属電極４を順次積層する。透明電極２に要求さ
れる基本特性は先に示したが、さらに太陽電池の
変換効率の向上のための技術として、透明電極の
表面の凹凸化による表面反射損の低減及び半導体
層への光閉じ込め効果の利用が用いられている。
第３図に光閉じ込め効果のモデルを示す。透明絶
縁性基板１を通過した光は凹凸形状を有する透明
電極２にて散乱するため、非晶質半導体層３内で
の光路長が増大し、その結果光起電力発生領域で
の光吸収量が増加する。また、透明電極２の凹凸
化に伴い、その上に成膜される半導体層３と金属
電極４の間の界面も凹凸化し、ここでの光散乱も
光閉じ込め効果に寄与する。このように制御され
た凹凸形状を持つ透明導電膜は、高性能の太陽電
池を構成する上で重要な要因である。 この凹凸形状を有する酸化物膜の製法として、
成膜条件の制御により酸化物の粒子径を大きくす
る方法、あるいは透明絶縁靖基板表面を予め凹凸
化することでその上の酸化物膜表面を凹凸化する
といつた方法が従来用いられてきた。しかしなが
ら、前者は凹凸の程度を調整することがむずかし
く、後者は製造工程が複雑なために量産性、大面
積化において不利であるという問題点がある。
【発明の目的】
本発明は、上記問題点をなくし、能率よく製作
できる凹凸形状を有する大面積、低低抵抗透明導
電膜からなる透明電極を備えた高性能の太陽電池
を提供することを目的とする。
【発明の要点】
本発明は、導電性を与えるためのＦ、Cl、Sb
などの不純物を添加しないすずあるいはインジウ
ム酸化物の結晶粒が基板に対し垂直方向に成長し
やすいといつた特徴を利用して、透明電極構造を
基板側の不純物を添加しない層とその上の不純物
を添加した層の二層構造とすることにより、凹凸
形状を有する低抵抗酸化物膜を形成して上記の目
的を達成するものである。
【発明の実施例】
第１図は、本発明の透明電極にITO膜より安定
性が高く低コスト化の可能なSnO2膜を用いての
一実施例を示す。ガラス等の透明絶縁性基板１の
上に、不純物の添加をしないSnO2膜（アン・ド
ープ層）２１、低抵抗化のためにＦなどを添加し
たSnO2膜（ドープ層）２２が積層されている。
アン・ドープ層の結晶粒は基板垂直方向に高いた
めに表面は凹凸形状となる。この結晶粒が核とな
つてドープ層の結晶も成長するため、ドープ層２
２の表面も凹凸化される。 凹凸化の程度によつて、光散乱の度合いも変わ
る。そこで、基板温度400〜550℃で常圧CVD法
で成膜するSnO2膜を二層構造とすることにより
光散乱がどのように変化するかを、第１表に示
す。
【表】 ここで、散乱度とは550nｍの波長における全
透過光強度に対する散乱光強度の割合を示し、透
過率は基板を含んだ全透過率である。第１表よ
り、アン・ドープ層を含むことにより凹凸形状が
得られた結果、光散乱度が大きくなることがわか
る。さらに、このアン・ドープ層の膜厚を変える
ことによつて凹凸形状を制御し、光散乱度を大き
くすることができることも示している。ことろ
が、アン・ドープ層２１の膜厚が増えた場合、ド
ープ層２２は低抵抗を維持すためには薄くするこ
とができないので、全体の膜厚は厚くなり、透過
率は減少してしまう。したがつて、このアン・ド
ープ層２１はできるだけ薄くて凹凸化されること
が望ましい。そこで、アン・ドープ層２１の成膜
条件の検討を行つたところ、その凹凸形状の程度
は成膜時の成長速度に大きく依存することがわか
つた。第２表のＥ、Ｆのサンプルはアン・ドープ
層の成長速度を制御して形成した場合の結果であ
る。Ｂ〜Ｄのサンプルの成長速度が10Å／secで
あつたのに対して、Ｅ、Ｆのサンプルではそれぞ
れ５Å／sec、３Å／secとした。
【表】 第２表に示すように、アン・ドープ層２１が
0.08μｍと薄くても、優れた光散乱度を持つこと
ができ、全体の膜厚が0.58μｍなので高い透過率
が得られた。 次に上記Ａ〜ＦのSnO2膜を透明電極として用
いた非晶質太陽電池の短絡光電流Jscの相対値を
第３表に示す。
【表】 第３表より二層構造とすることにより、光散乱
度が大きくなつてJscが増大し、またアン・ドー
プ層の制御により透過率を高くすることで、Jsc
が更に増えることがわかる。以上に示した効果は
SnO2膜に限定されず、ITO膜でも同様に得るこ
とができた。
【発明の効果】
本発明によれば、上記の構成を採用した結果、
透明電極表面の凹凸形状を実現できると共に、透
明電極の低抵抗を維持しつつ、不純物不添加層を
制御することで凹凸形状の程度を調整することが
容易に行われる。これによつて所望の入射光の閉
じ込めの効果が得られ、太陽電池の性能を向上さ
せることができ、さらに製造方法が簡単であるこ
とから量産性にも優れているなど、本発明の効果
は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の非晶質太陽電池の
断面図、第２図は一般的な非晶質太陽電池の断面
図、第３図は凹凸形状による光閉じ込め効果を示
す断面図である。 １：透明絶縁性基板、２：透明電極、２１：ア
ン・ドープ層、２２：ドープ層、３：非晶質半導
体層、４：金属電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 基板上に、酸化物系の透明導電膜から成る透
    明電極と、この透明電極上に形成された半導体薄
    膜と、この半導体薄膜上に形成された金属電極と
    を積層して成る太陽電池において、透明電極が、
    基板側に位置し導電性を与えるための不純物を添
    加しない層と、反基板側に位置し導電性を与える
    ための不純物を添加した層との２層から成ると共
    に、不純物を添加しない層が、不純物を添加した
    層より薄く形成されて成ることを特徴とする太陽
    電池。
JP61039788A 1986-02-25 1986-02-25 太陽電池 Granted JPS62198169A (ja)

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