JPH08288529A - 光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents
光電変換装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH08288529A JPH08288529A JP7111141A JP11114195A JPH08288529A JP H08288529 A JPH08288529 A JP H08288529A JP 7111141 A JP7111141 A JP 7111141A JP 11114195 A JP11114195 A JP 11114195A JP H08288529 A JPH08288529 A JP H08288529A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- electrode layer
- layer
- conversion device
- lower electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
を散乱させて再び光電変換層に入る光の光路を長くする
ために下部電極層を凹凸化する際に凹凸電極の剥離を防
ぐ。 【構成】従来数百ｎｍないし数μｍあった凹凸電極の平
均膜厚を２５０ｎｍ以下とすることにより、応力が緩和
されて下部電極の剥離やそれに伴う短絡の発生が防止で
きる。このような薄い膜厚でも、成膜時の基板温度を３
００℃以上４５０℃以下とすることにより、最適の凹凸
表面形状をもつ金属膜を形成できる。
Description
層に用いた光電変換装置およびその製造方法に関する。
法あるいは熱ＣＶＤ法によって分解することにより形成
されるアモルファスシリコン (以下ａ−Ｓｉと記す) 等
を主成分とする半導体薄膜を用いた光電変換装置は、大
面積化が容易という特長をもっており、低コスト太陽電
池などとして期待されている。このような光電変換装置
では、半導体薄膜からなる光電変換層に上面の透明電極
層を介して直接入射する光のほかに、半導体薄膜の基板
側に設けられる下部電極層の表面で反射して光電変換層
に入射する光も発電に寄与する。この電極層の表面が平
坦でなく、凹凸の表面形状を有すると、それにより光の
散乱が生じ、光路長が増加するため、光電変換効率が向
上することが知られている。このような表面形状をもつ
電極を基板上に形成する方法としては、特開昭５６−１
５２２７６号、特開昭５８−１８００６９号、特開平１
−１１９０７４号等の公報に記載されているように電極
を支持する基体の表面を凹凸化する方法や、特開昭５９
−６１９７３号、特開平３−９４１７３号、特開平３−
９９４７７号、特開平３−９９４７８号、特開平４−２
１８９７７号、特開平４−３３４０６９号等の公報に記
載されているように平坦な基体上に凹凸を有する電極を
形成する方法があった。凹凸電極を形成する方法として
は、多結晶金属を用いる方法 (特開平３−９９４７７
号) 、金属電極を蒸着・熱処理後スパッタエッチングす
る方法 (特開平３−９９４７８号) 、金属二層構造を用
いる方法 (特開平４−２１８９７７号) 、ＡｌやＡｇ等
の金属合金あるいはこれらとＳｉの合金を用いる方法
(特開平４−３３４０６９号) 等が開示されている。
化する方法においては次のような問題がある。第一に、
基体材料によっては光の散乱に適当な大きさの凹凸を得
るのが困難な場合がある。例えば、高分子材料では分子
が形作る構造の大きさが光電変換を高めるのに必要な凹
凸の大きさに比べて小さく、適当な凹凸は形成しにく
い。第二に、基体表面を凹凸化する工程が機械的プロセ
スやウェットプロセスを含む場合、その上への光電変換
素子形成工程に移行する際に削り屑や水分によって欠陥
が生じる。第三に、基体を加工する工程が加わることに
より光電変換装置製造工程が複雑化する。
方法においては、従来の凹凸電極はガラス板、ステンレ
ス鋼板、半導体ウエーハ等の固くて厚い基体を前提とし
ていた。このため、凹凸の大きさ、すなわち山谷の高低
差、山谷の間隔等については詳細な研究がなされていた
が、電極の厚さについては事実上、適当な凹凸を得るの
に必要な厚さが記述してあるだけのものがほとんどであ
った。これらの凹凸電極を可撓性基板に適用すると、可
撓性基板は熱膨脹係数が大きいため、素子形成中の熱応
力に起因する電極剥離やそれに伴う短絡など光電変換装
置の特性劣化を生じていた。また可撓性基板として高分
子材料を用いると、高分子材料に含まれた水に起因する
電極剥離が生じることがあった。
に最適の表面形状をもち、可撓性基板を用いても電極剥
離の生じない光電変換装置およびその製造方法を提供す
ることにある。
めに、本発明は、可撓性で絶縁性の基板上に下部電極
層、光電変換半導体層および透明上部電極層が順次積層
された光電変換装置において、下部電極層の表面形状が
凹凸であり、その平均厚さが２５０μｍ以下であるもの
とする。光電変換層がａ−Ｓｉ系材料よりなる場合、下
部電極層表面層の凹凸の山の平均間隔が１５０ｎｍ以上
１０００ｎｍ以下であることが良く、凹凸の山谷の高低
差が５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが良い。下
部電極層の基板側の層が導電性酸化物薄膜より、表面層
が金属薄膜よりなることが良く、その場合導電性酸化物
薄膜の厚さが３０ｎｍ以下であるのが良い。そして下部
電極層の表面形状の凹凸が、金属薄膜によって得られる
凹凸であることが有効である。また本発明は、可撓性で
絶縁性基板上に下部電極層、ａ−Ｓｉ系材料よりなる光
電変換層および透明上部電極層を順次積層する工程を備
えた上記の光電変換装置の製造方法において、下部電極
層の少なくとも表面層を形成するために、基板温度３０
０℃以上４５０℃以下で金属薄膜を成膜する工程を含む
ものとする。
要因である熱応力の大きさは、使用材料の熱膨脹係数と
膜厚に依存する。従来数百ｎｍあるいは数μｍあった凹
凸の表面形状をもつ下部電極の平均厚さを２５０ｎｍ以
下とすることにより応力が緩和され、可撓性基板を用い
た光電変換装置の特性劣化が抑制される。下部電極層表
面の凹凸形状の山の平均間隔は、入射する光の波長の１
／２であるとき、光の散乱に有効に働くことは公知であ
る。従って、光電変換層がａ−Ｓｉ系材料よりなる場
合、ａ−Ｓｉ系材料が吸収する３００ｎｍないし２００
０ｎｍの波長の１／２の１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以
下に山の平均間隔を調整することが有効である。また、
下部電極層表面の凹凸形状の山谷高低差は、光を散乱す
ることのできる光の波長の下限を規制することも公知で
ある。従って、光電変換層がａ−Ｓｉ系材料よりなる場
合、３００ｎｍの１／２の１５０ｎｍ以下に山谷高低差
を調整する。しかし、５０ｎｍ未満になると光散乱の効
果がなくなるので５０ｎｍ以上にする。これらのような
表面形状は、少なくとも表面層を基板温度３００℃以上
４５０℃以下で成膜する金属薄膜によって形成すること
により得られる。可撓性基板として高分子材料を用いた
場合、基板上に導電性酸化物薄膜が存在すると、高分子
材料に含まれた水分を吸収して金属薄膜に影響を及ぼす
のを防ぐ効果がある。しかし、この導電性酸化物が厚く
なると、基板の可撓性を損なうこと、基板との間に応力
が生じ基板からの剥離が起きたり、金属薄膜との間に剥
離が起きたりすることがあるので３０ｎｍ以下とする。
を示す。絶縁性かつ可撓性を有する基板１として厚さ５
０μｍのポリイミドシートを用いた。この基体は、同様
な絶縁性および可撓性を有するものであれば何でもよ
く、ＰＥＳ、ＰＥＮ、ＰＥＴ、アラミドなど他の絶縁性
プラスチックフィルム等が考えられる。この基板上に2.
０×１０-3TorrのＡｒガス中でＡｇをＤＣスパッタする
ことにより導電層を形成して電極層２とした。電極層２
のスパッタ前に基板１表面にＺｎＯを基板温度２００℃
でＲＦスパッタ法により３０ｎｍ程度の厚さに堆積して
おいてプラスチックフィルムからの水分を吸収させるこ
ともよい。この電極層２を下部電極として、その上にＲ
Ｆグロー放電によるプラズマＣＶＤ法 (化学気相蒸着
法) を用いて、ＳｉＨ4 、Ｈ2 、ＰＨ4 を反応ガスとし
てｎ形ａ−Ｓｉ層３、ＳｉＨ4 、Ｈ2 を反応ガスとして
ｉ質ａ−Ｓｉ層４、ＳｉＨ4 、ＣＯ2 、Ｈ2 を反応ガス
としてｉ質微結晶ＳｉＯ (以下μ−ＳｉＯと記す）) 層
５、ＳｉＨ4 、ＣＯ2 、Ｈ2、Ｂ2 Ｈ6 を反応ガスとし
てｐ形μ−ＳｉＯ層６を順次堆積後、ＲＦスパッタ法に
よりＩＴＯ (インジウム・すず酸化物) を堆積して透明
上部電極層７とした。
板温度を２００〜４００℃の範囲で変え、成膜平均厚さ
を１００〜６００μｍの範囲で変えたときの電極層２の
表面のＳＥＭ (走査型電子顕微鏡) による写真を図３に
示す。このように形成温度と膜厚により表面形状が制御
でき、３００℃〜４００℃では平均膜厚１００ｎｍでも
図１に図式的に示すような凹凸表面８をもつ電極を形成
できることが分かった。そこで、電極層２の成膜温度を
４００℃に固定し、平均膜厚を１００ｎｍから６００ｎ
ｍまで変えて、次の方法で図１に示す構造の太陽電池各
２０個ずつを作製した。作製した太陽電池のうち、短絡
していないものの割合を図２に示す。このように、高い
歩留まりを得るためには平均膜厚２５０ｎｍ以下、望ま
しくは１００ｎｍ程度がよいことが分かった。また平均
膜厚１００ｎｍで、基板温度２００℃で形成した凹凸の
小さい平坦電極と、温度４００℃で形成した凹凸電極を
用いた太陽電池の分光感度 (１００ｍＷ／ｃｍ2 、ＡＭ
1.５) を図４に点線４１、実線４２でそれぞれ示す。凹
凸電極を用いたものは波長６００〜７５０ｎｍの領域で
分光感度が上昇して短絡電流の増加により表１に示すよ
うに太陽電池特性が向上している。
波長の１／２程度である山の平均間隔をもつときである
から、例えばａ−Ｓｉの収集効率の最高である波長５５
０ｎｍの１／２の２７５ｎｍ付近の山の平均間隔は、平
均膜厚２５０μｍ以下でも図３から基板温度３００℃以
上のときに得られることがわかる。しかし、可撓性基板
の耐熱性から最高基板温度は４５０℃に抑えられる。
の凹凸表面形状を有する下部電極の平均厚さを従来より
薄い２５０ｎｍ以下とすることにより、可撓性基板上で
も、熱応力に起因する電極剥離やそれに伴う短絡などの
特性劣化を生ずることなく、光の散乱効果による特性向
上を示す光電変換装置を実現できた。また、可撓性基板
上に基体温度３００℃以上４５０℃以下で金属薄膜を形
成するという、工業的に見て現実的かつ簡便な方法で、
平均厚さ２５０ｎｍ以下でも光の散乱効果を有する凹凸
電極が実際に形成することが可能になった。すなわち可
撓性基板上に凹凸電極をもつ光電変換装置の実用化に至
った。
線図
面金属組織を示す写真
特性線図
Claims (7)
- 【請求項１】可撓性で絶縁性の基板上に下部電極層、光
電変換半導体層および透明上部電極層が順次積層された
光電変換装置において、下部電極層の表面形状が凹凸で
あり、その平均厚さが２５０μｍ以下であることを特徴
とする光電変換装置。 - 【請求項２】光電変換層がアモルファスシリコン系材料
よりなり、下部電極層表面の凹凸の山の平均間隔が１５
０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である請求項１記載の光電
変換装置。 - 【請求項３】光電変換層がアモルファスシリコン系材料
よりなり、下部電極層表面の凹凸の山谷の高低差が５０
ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である請求項１あるいは２記載
の光電変換装置。 - 【請求項４】下部電極層の基板側の層が導電性酸化物薄
膜より、表面層が金属薄膜よりなる請求項１ないし３の
いずれかに記載の光電変換装置。 - 【請求項５】導電性酸化物薄膜の厚さが３０ｎｍ以下で
ある請求項４記載の光電変換装置。 - 【請求項６】下部電極層表面形状の凹凸が、金属薄膜に
よって得られた凹凸である請求項４あるいは５記載の光
電変換装置。 - 【請求項７】可撓性で絶縁性の基板上に下部電極層、ア
モルファスシリコン系材料よりなる光電変換層および透
明上部電極層を順次積層する工程を備えた請求項１ない
し６のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法におい
て、下部電極層の少なくとも表面層を形成するために、
基板温度３００℃以上４５０℃以下で金属薄膜により成
膜する工程を含むことを特徴とする光電変換装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11114195A JP3609147B2 (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11114195A JP3609147B2 (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 光電変換装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002263089A Division JP3907563B2 (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 光電変換装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288529A true JPH08288529A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3609147B2 JP3609147B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=14553505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11114195A Expired - Lifetime JP3609147B2 (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3609147B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277855A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-25 | Sharp Corp | Ａｇ合金薄膜の形成方法および情報表示素子 |
| WO2003061018A1 (en) * | 2002-01-10 | 2003-07-24 | Tdk Corporation | Photovoltaic device |
| JP2005347304A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 薄膜形成体及びその製造方法並びにその製造に用いるマスキング部材 |
| US7007616B2 (en) * | 1998-08-21 | 2006-03-07 | Nathaniel Energy Corporation | Oxygen-based biomass combustion system and method |
| DE102011012921A1 (de) | 2010-03-16 | 2011-12-15 | Fuji Electric Co., Ltd | Dünnschicht-Solarzelle und Verfahren zu Ihrer Herstellung |
-
1995
- 1995-04-12 JP JP11114195A patent/JP3609147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7007616B2 (en) * | 1998-08-21 | 2006-03-07 | Nathaniel Energy Corporation | Oxygen-based biomass combustion system and method |
| JP2002277855A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-25 | Sharp Corp | Ａｇ合金薄膜の形成方法および情報表示素子 |
| WO2003061018A1 (en) * | 2002-01-10 | 2003-07-24 | Tdk Corporation | Photovoltaic device |
| JP2005347304A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 薄膜形成体及びその製造方法並びにその製造に用いるマスキング部材 |
| DE102011012921A1 (de) | 2010-03-16 | 2011-12-15 | Fuji Electric Co., Ltd | Dünnschicht-Solarzelle und Verfahren zu Ihrer Herstellung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3609147B2 (ja) | 2005-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2908067B2 (ja) | 太陽電池用基板および太陽電池 | |
| US4196438A (en) | Article and device having an amorphous silicon containing a halogen and method of fabrication | |
| EP2110859B1 (en) | Laminate type photoelectric converter and method for fabricating the same | |
| US6184057B1 (en) | Method of manufacturing a photovoltaic foil | |
| US6187150B1 (en) | Method for manufacturing thin film photovoltaic device | |
| US5370747A (en) | Photovoltaic device | |
| WO1999063600A1 (fr) | Dispositif photoelectrique a couches minces et a base de silicium | |
| JPH11354820A (ja) | 光電変換素子及びその製造方法 | |
| KR20070119702A (ko) | 태양 전지 | |
| JP3819632B2 (ja) | 光電変換素子及びその製造方法 | |
| JP2009512214A (ja) | ｎ型多結晶シリコン太陽電池の製造方法 | |
| JP2000058892A (ja) | シリコン系薄膜光電変換装置 | |
| JP3609147B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2692964B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP4412766B2 (ja) | 薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池 | |
| JP3907563B2 (ja) | 光電変換装置およびその製造方法 | |
| TWI447919B (zh) | 具有異質接面之矽基太陽能電池及其製程方法 | |
| JP5232362B2 (ja) | 集積化薄膜光電変換装置の製造方法および、その製造方法で得られうる集積化薄膜光電変換装置。 | |
| JP2002237608A (ja) | タンデム型薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JPH07254721A (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JP4105811B2 (ja) | 多結晶シリコン膜の形成方法 | |
| JPH0750794B2 (ja) | 光電変換素子の製造方法 | |
| JP4404521B2 (ja) | 多層型薄膜光電変換素子およびその製造方法 | |
| JP4836398B2 (ja) | 光電変換素子 | |
| JP3253449B2 (ja) | 光起電力装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040915 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041013 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081022 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091022 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091022 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091022 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101022 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111022 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111022 Year of fee payment: 7 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111022 Year of fee payment: 7 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121022 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131022 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |