JPH09139515A - 透明導電膜電極 - Google Patents
透明導電膜電極Info
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- JPH09139515A JPH09139515A JP7296829A JP29682995A JPH09139515A JP H09139515 A JPH09139515 A JP H09139515A JP 7296829 A JP7296829 A JP 7296829A JP 29682995 A JP29682995 A JP 29682995A JP H09139515 A JPH09139515 A JP H09139515A
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シート抵抗が低く、テクスチュア構造を持
ち、耐プラズマ性を有する透明導電膜電極を提供し、特
に、太陽電池用透明導電膜電極を提供する。 【解決手段】 透光性絶縁基板１上にテクスチュア構造
をもつ第一透明導電膜３と、該第一透明導電膜３上に積
層した第一透明導電膜よりも高い導電性をもつ第二透明
導電膜４と、該第二透明導電膜４上に積層した耐プラズ
マ性を有する第三透明電導膜５からなり、光の入射が透
光性基板１、第一透明導電膜３、第二透明導電膜４、第
三透明導電膜５の順であり、屈折率が同順に大きくなる
ことを特徴とする透明導電膜電極であり、該透明導電膜
電極は低いシート抵抗値と光の利用効率向上効果を奏
し、特に、集積型太陽電池において直列抵抗を低く抑え
ることができ、良好な光電変換特性を得ることができ
る。
ち、耐プラズマ性を有する透明導電膜電極を提供し、特
に、太陽電池用透明導電膜電極を提供する。 【解決手段】 透光性絶縁基板１上にテクスチュア構造
をもつ第一透明導電膜３と、該第一透明導電膜３上に積
層した第一透明導電膜よりも高い導電性をもつ第二透明
導電膜４と、該第二透明導電膜４上に積層した耐プラズ
マ性を有する第三透明電導膜５からなり、光の入射が透
光性基板１、第一透明導電膜３、第二透明導電膜４、第
三透明導電膜５の順であり、屈折率が同順に大きくなる
ことを特徴とする透明導電膜電極であり、該透明導電膜
電極は低いシート抵抗値と光の利用効率向上効果を奏
し、特に、集積型太陽電池において直列抵抗を低く抑え
ることができ、良好な光電変換特性を得ることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は透明導電膜電極、特
に太陽電池用の透明導電膜電極に関する。
に太陽電池用の透明導電膜電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】透明導電膜電極の主要な用途として太陽
電池が挙げられる。太陽電池の中で非晶質シリコン太陽
電池（以下、ａ−Ｓｉ太陽電池と記す）に用いる透明導
電膜電極として、従来、ＳｎＯ2が用いられていた。そ
の理由としては、透明導電膜電極の上に非晶質光電変換
層を形成する際、原料ガスをグロー放電によるプラズマ
ＣＶＤ法で行うので、透明導電膜電極には耐プラズマ性
を有するＳｎＯ2が適当であるからである。
電池が挙げられる。太陽電池の中で非晶質シリコン太陽
電池（以下、ａ−Ｓｉ太陽電池と記す）に用いる透明導
電膜電極として、従来、ＳｎＯ2が用いられていた。そ
の理由としては、透明導電膜電極の上に非晶質光電変換
層を形成する際、原料ガスをグロー放電によるプラズマ
ＣＶＤ法で行うので、透明導電膜電極には耐プラズマ性
を有するＳｎＯ2が適当であるからである。
【０００３】また、ａ−Ｓｉ太陽電池は、モジュール構
造として集積型構造に用いられることが多い。図４に、
ａ−Ｓｉ太陽電池の集積型構造を示す。４１は透光性絶
縁基板、４２は透明導電膜電極、４３は非晶質光電変換
層、４４は裏面電極である。集積型構造はセルを短冊上
のユニットに分割し、各ユニット間を透明電導膜電極４
２と裏面電極４４で直列接続している。このような集積
型構造のａ−Ｓｉ太陽電池の特性を向上させるにはユニ
ットの直列抵抗を低く抑えることが必要であり、このた
めには透明導電膜電極４２のシート抵抗を低く抑えなけ
ればならかった。
造として集積型構造に用いられることが多い。図４に、
ａ−Ｓｉ太陽電池の集積型構造を示す。４１は透光性絶
縁基板、４２は透明導電膜電極、４３は非晶質光電変換
層、４４は裏面電極である。集積型構造はセルを短冊上
のユニットに分割し、各ユニット間を透明電導膜電極４
２と裏面電極４４で直列接続している。このような集積
型構造のａ−Ｓｉ太陽電池の特性を向上させるにはユニ
ットの直列抵抗を低く抑えることが必要であり、このた
めには透明導電膜電極４２のシート抵抗を低く抑えなけ
ればならかった。
【０００４】しかしながら、ＳｎＯ2は導電率が低く、
シート抵抗値を下げるためにはＳｎＯ2の膜厚を厚くす
る方法が考えられるが、この方法はＳｎＯ2を形成する
常圧ＣＶＤ装置の長さが数十ｍと長くなるためにあまり
実用的ではなかった。
シート抵抗値を下げるためにはＳｎＯ2の膜厚を厚くす
る方法が考えられるが、この方法はＳｎＯ2を形成する
常圧ＣＶＤ装置の長さが数十ｍと長くなるためにあまり
実用的ではなかった。
【０００５】逆に、導電率が高い透明導電膜としてはＩ
ＴＯ（インジウムスズ酸化物）が従来から知られている
が、ＩＴＯには耐プラズマ性がなく、非晶質光電変換層
を原料ガスのグロー放電によるプラズマＣＶＤ法で積層
するとＩＴＯが変質する問題があった。
ＴＯ（インジウムスズ酸化物）が従来から知られている
が、ＩＴＯには耐プラズマ性がなく、非晶質光電変換層
を原料ガスのグロー放電によるプラズマＣＶＤ法で積層
するとＩＴＯが変質する問題があった。
【０００６】そこで特開昭５９−５８８７４号公報に示
されるようなガラス／ＩＴＯ（６０〜１８０ｎｍ）／Ｓ
ｎＯ2（２０ｎｍ）の順に積層する方法が提案された。
この方法では高導電性をもつＩＴＯと耐プラズマ性Ｓｎ
Ｏ2を組み合わせることにより高導電性と耐プラズマ性
の２つを兼ね備えることができる。また、同公報ではａ
−Ｓｉ太陽電池に適用しており、光電変換効率を鑑みる
と、ＩＴＯ膜厚が６０〜９０ｎｍ、ＳｎＯ2膜厚が８〜
２０ｎｍがよいと記載されている。
されるようなガラス／ＩＴＯ（６０〜１８０ｎｍ）／Ｓ
ｎＯ2（２０ｎｍ）の順に積層する方法が提案された。
この方法では高導電性をもつＩＴＯと耐プラズマ性Ｓｎ
Ｏ2を組み合わせることにより高導電性と耐プラズマ性
の２つを兼ね備えることができる。また、同公報ではａ
−Ｓｉ太陽電池に適用しており、光電変換効率を鑑みる
と、ＩＴＯ膜厚が６０〜９０ｎｍ、ＳｎＯ2膜厚が８〜
２０ｎｍがよいと記載されている。
【０００７】また、近年、太陽電池において光電変換効
率の効率化を図る要素技術として、表面に凹凸を形成す
ることによって光散乱による光閉じ込め効果を得る検討
がなされている。例えば、単結晶Ｓｉなどの結晶質光電
変換層を用いる太陽電池の場合は、結晶質光電変換層の
表面を薬品によるエッチングによってテクスチュア構造
を形成している。
率の効率化を図る要素技術として、表面に凹凸を形成す
ることによって光散乱による光閉じ込め効果を得る検討
がなされている。例えば、単結晶Ｓｉなどの結晶質光電
変換層を用いる太陽電池の場合は、結晶質光電変換層の
表面を薬品によるエッチングによってテクスチュア構造
を形成している。
【０００８】また、透明導電膜電極に使用されるＳｎＯ
2は、ＣＶＤ法で形成する際にできる表面ヘイズを制御
することによってテクスチュア構造を有することがで
き、そのテクスチュア構造の凹凸の仕方は膜厚とヘイズ
率に依存することが知られている。
2は、ＣＶＤ法で形成する際にできる表面ヘイズを制御
することによってテクスチュア構造を有することがで
き、そのテクスチュア構造の凹凸の仕方は膜厚とヘイズ
率に依存することが知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の透明導
電膜電極は、特開昭５９−５８８７４に示されるＩＴＯ
／ＳｎＯ2の２層構造の透明導電膜電極においてもテク
スチュア構造が記載されていないように、いまなお光の
利用効率が不充分であった。透明導電膜電極において光
の利用効率が不充分であることは、太陽電池においては
光電変換効率の低下となる。
電膜電極は、特開昭５９−５８８７４に示されるＩＴＯ
／ＳｎＯ2の２層構造の透明導電膜電極においてもテク
スチュア構造が記載されていないように、いまなお光の
利用効率が不充分であった。透明導電膜電極において光
の利用効率が不充分であることは、太陽電池においては
光電変換効率の低下となる。
【００１０】また、テクスチュア構造を有するＳｎＯ2
単層の透明導電膜電極の場合では、上記に記載したよう
にシート抵抗を下げる方法が実用的ではないという問題
がある。
単層の透明導電膜電極の場合では、上記に記載したよう
にシート抵抗を下げる方法が実用的ではないという問題
がある。
【００１１】また、複層に積層した従来の透明導電膜電
極では、各層の屈折率についての考慮がなされていない
ので光の反射を抑えることができず、光の利用効率の向
上が不十分であった。
極では、各層の屈折率についての考慮がなされていない
ので光の反射を抑えることができず、光の利用効率の向
上が不十分であった。
【００１２】以上をまとめると、本発明ではシート抵抗
が低く、光の利用効率を高める製造上実用的な透明導電
膜電極を提供することを目的とする。また、本発明は、
特に太陽電池用として、シート抵抗が低く、光の利用効
率を高め、耐プラズマ性を有する透明導電膜電極を提供
することを目的とする。
が低く、光の利用効率を高める製造上実用的な透明導電
膜電極を提供することを目的とする。また、本発明は、
特に太陽電池用として、シート抵抗が低く、光の利用効
率を高め、耐プラズマ性を有する透明導電膜電極を提供
することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の透明導電膜電極は、光入射側から
透光性基板上に第一透明導電膜、第二透明導電膜の順に
積層され、第一透明導電膜はテクスチュア構造を有し、
第二透明導電膜は第一透明導電膜よりも高い導電性を有
することを特徴とする。
に、請求項１に記載の透明導電膜電極は、光入射側から
透光性基板上に第一透明導電膜、第二透明導電膜の順に
積層され、第一透明導電膜はテクスチュア構造を有し、
第二透明導電膜は第一透明導電膜よりも高い導電性を有
することを特徴とする。
【００１４】上記請求項１に記載の透明導電膜電極で
は、光の入射側に一番近いところにテクスチュア構造を
もつことによって、テクスチュア構造での光散乱による
光閉じ込め効果を最大限に生かすことができる。
は、光の入射側に一番近いところにテクスチュア構造を
もつことによって、テクスチュア構造での光散乱による
光閉じ込め効果を最大限に生かすことができる。
【００１５】また、請求項１に記載の透明導電膜電極
は、第一透明導電膜として錫酸化物、第二透明導電膜と
してインジウムスズ酸化物であることが望ましい。
は、第一透明導電膜として錫酸化物、第二透明導電膜と
してインジウムスズ酸化物であることが望ましい。
【００１６】また、請求項４に記載の透明導電膜電極
は、光入射側から透光性基板上に第一透明導電膜、第二
透明導電膜、第三透明導電膜の順に積層され、第一透明
導電膜はテクスチュア構造を有し、第二透明導電膜は第
一透明導電膜よりも高い導電性を有し、第三透明導電膜
は耐プラズマ性を有することを特徴とする。
は、光入射側から透光性基板上に第一透明導電膜、第二
透明導電膜、第三透明導電膜の順に積層され、第一透明
導電膜はテクスチュア構造を有し、第二透明導電膜は第
一透明導電膜よりも高い導電性を有し、第三透明導電膜
は耐プラズマ性を有することを特徴とする。
【００１７】また、請求項４に記載の透明導電膜電で
は、第一透明導電膜として錫酸化物、第二透明導電膜と
してインジウムスズ酸化物、第三透明導電膜として亜鉛
酸化物であることが望ましい。
は、第一透明導電膜として錫酸化物、第二透明導電膜と
してインジウムスズ酸化物、第三透明導電膜として亜鉛
酸化物であることが望ましい。
【００１８】特に、上記請求項４に記載の透明導電膜電
極は、通常、非晶質光電変換層をプラズマＣＶＤ法で作
成するａ−Ｓｉ太陽電池用として有用である。
極は、通常、非晶質光電変換層をプラズマＣＶＤ法で作
成するａ−Ｓｉ太陽電池用として有用である。
【００１９】また、請求項３、６に記載の透明導電膜電
極では透光性基板、第一透明導電膜、第二透明導電膜、
第三透明導電膜と光の入射した順に屈折率が大きくなる
ことを特徴とする。これによって、透明導電膜電極に入
射した光の反射を抑える。
極では透光性基板、第一透明導電膜、第二透明導電膜、
第三透明導電膜と光の入射した順に屈折率が大きくなる
ことを特徴とする。これによって、透明導電膜電極に入
射した光の反射を抑える。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、ａ−Ｓｉ太陽電池用の透明
導電膜電極の場合について説明する。
導電膜電極の場合について説明する。
【００２１】図１に、本発明に係る透明導電膜電極を示
す。１は透光性絶縁基板、２はＳｉＯ2膜、３はＳｎＯ2
膜、４はＩＴＯ膜、５はＺｎＯ膜である。本実施例では
三層構造の透明導電膜電極として、テクスチュア構造を
有する第一透明導電膜にＳｎＯ2膜３を用い、高い導電
率を有する第二透明導電膜にＩＴＯ膜４を用い、耐プラ
ズマ性を有する第三透明導電膜にＺｎＯ膜５を用いてい
る。また、ＳｉＯ2膜２は本実施例での第一透明導電膜
を製造する工程において５００℃程度の温度を使用する
ため、透光性絶縁基板１に含まれるＮａ等の不純物が第
一透明導電膜のＳｎＯ2膜３に移動してこないようにす
るためである。
す。１は透光性絶縁基板、２はＳｉＯ2膜、３はＳｎＯ2
膜、４はＩＴＯ膜、５はＺｎＯ膜である。本実施例では
三層構造の透明導電膜電極として、テクスチュア構造を
有する第一透明導電膜にＳｎＯ2膜３を用い、高い導電
率を有する第二透明導電膜にＩＴＯ膜４を用い、耐プラ
ズマ性を有する第三透明導電膜にＺｎＯ膜５を用いてい
る。また、ＳｉＯ2膜２は本実施例での第一透明導電膜
を製造する工程において５００℃程度の温度を使用する
ため、透光性絶縁基板１に含まれるＮａ等の不純物が第
一透明導電膜のＳｎＯ2膜３に移動してこないようにす
るためである。
【００２２】ＳｎＯ2膜３はテクスチュア構造の光散乱
による光閉じ込め効果を持たせるため、本実施例では厚
さ１μｍ程度、ヘイズ率１２〜１５％としている。ま
た、テクスチュア構造の光散乱による光閉じこめ効果を
十分に生かすのに最適なＳｎＯ2の膜厚は０．７〜１μ
ｍ程度である。
による光閉じ込め効果を持たせるため、本実施例では厚
さ１μｍ程度、ヘイズ率１２〜１５％としている。ま
た、テクスチュア構造の光散乱による光閉じこめ効果を
十分に生かすのに最適なＳｎＯ2の膜厚は０．７〜１μ
ｍ程度である。
【００２３】ａ−Ｓｉ太陽電池は、製造コスト等の面か
らプラズマＣＶＤ法が用いられており、ＺｎＯ膜５は、
非晶質光電変換層をプラズマＣＶＤ法で形成する時に、
耐プラズマ性のないＩＴＯ膜４を変質させないために必
要である。尚、ＩＴＯ膜４がプラズマ雰囲気にさらされ
ない場合は、必ずしも必要ではない。
らプラズマＣＶＤ法が用いられており、ＺｎＯ膜５は、
非晶質光電変換層をプラズマＣＶＤ法で形成する時に、
耐プラズマ性のないＩＴＯ膜４を変質させないために必
要である。尚、ＩＴＯ膜４がプラズマ雰囲気にさらされ
ない場合は、必ずしも必要ではない。
【００２４】また、透明導電膜の屈折率は通常Ｓｎ
Ｏ2、ＩＴＯ、ＺｎＯ膜ともに１．９前後であるが、作
製条件、組成比などの制御により１．８〜２．０程度の
範囲に変化させることが可能である。そこでＳｎＯ2膜
３は作製条件の変更によって屈折率を１．８に、ＩＴＯ
膜４は屈折率を１．９のままに、ＺｎＯ膜５はＯ2分圧
を変更することによって屈折率を２．０とした。こうす
ることにより、透光性絶縁基板１、ＳｎＯ2膜３、ＩＴ
Ｏ膜４、ＺｎＯ膜５と、光入射の順に屈折率が大きくな
ることになり、入射した光の反射を抑える効果も持つ。
Ｏ2、ＩＴＯ、ＺｎＯ膜ともに１．９前後であるが、作
製条件、組成比などの制御により１．８〜２．０程度の
範囲に変化させることが可能である。そこでＳｎＯ2膜
３は作製条件の変更によって屈折率を１．８に、ＩＴＯ
膜４は屈折率を１．９のままに、ＺｎＯ膜５はＯ2分圧
を変更することによって屈折率を２．０とした。こうす
ることにより、透光性絶縁基板１、ＳｎＯ2膜３、ＩＴ
Ｏ膜４、ＺｎＯ膜５と、光入射の順に屈折率が大きくな
ることになり、入射した光の反射を抑える効果も持つ。
【００２５】ここで透光性絶縁基板１にはガラス、ポリ
イミド等を適宜選択し用いることができる。テクスチャ
ア構造を有する第一透明導電膜としてはＺｎＯも用いる
ことができる、また耐プラズマ性を有する第三透明導電
膜としてはＳｎＯ2も用いることができるが、耐プラズ
マ性においてＺｎＯの方がＳｎＯ2より優れているため
ＺｎＯを用いることが望ましい。
イミド等を適宜選択し用いることができる。テクスチャ
ア構造を有する第一透明導電膜としてはＺｎＯも用いる
ことができる、また耐プラズマ性を有する第三透明導電
膜としてはＳｎＯ2も用いることができるが、耐プラズ
マ性においてＺｎＯの方がＳｎＯ2より優れているため
ＺｎＯを用いることが望ましい。
【００２６】次に、本発明に係る透明導電膜電極の製造
方法を説明する。
方法を説明する。
【００２７】透光性絶縁基板１として厚さ１ｍｍ、屈折
率１．５のガラス基板を用い、その片面に屈折率１．５
のＳｉＯ2膜２を１００ｎｍの厚さに常圧ＣＶＤ法で積
層する。この時、基板温度は５００℃にする。
率１．５のガラス基板を用い、その片面に屈折率１．５
のＳｉＯ2膜２を１００ｎｍの厚さに常圧ＣＶＤ法で積
層する。この時、基板温度は５００℃にする。
【００２８】この上に、ヘイズ率１２％〜１５％のテク
スチュア構造を持つ第一透明導電膜としてＳｎＯ2膜３
を１μｍの厚さに常圧ＣＶＤ法で積層する。原料ガスと
してＳｎＣｌ4を２５ｌ／ｍｉｎ、ドーピングガスはＨ
Ｆを１ｌ／ｍｉｎ、酸化反応させるためＨ2Ｏを０．２
ｌ／ｍｉｎ流す。通常ではＨ2Ｏは０．１ｌ／ｍｉｎに
して屈折率が１．９のＳｎＯ2膜を作製するが、本実施
例ではＨ2Ｏの供給量を０．２ｌ／ｍｉｎに増やすこと
によって屈折率１．８に下げたＳｎＯ2膜３を作製す
る。この時の基板温度は５００℃で、シート抵抗値は１
２Ω／□である。
スチュア構造を持つ第一透明導電膜としてＳｎＯ2膜３
を１μｍの厚さに常圧ＣＶＤ法で積層する。原料ガスと
してＳｎＣｌ4を２５ｌ／ｍｉｎ、ドーピングガスはＨ
Ｆを１ｌ／ｍｉｎ、酸化反応させるためＨ2Ｏを０．２
ｌ／ｍｉｎ流す。通常ではＨ2Ｏは０．１ｌ／ｍｉｎに
して屈折率が１．９のＳｎＯ2膜を作製するが、本実施
例ではＨ2Ｏの供給量を０．２ｌ／ｍｉｎに増やすこと
によって屈折率１．８に下げたＳｎＯ2膜３を作製す
る。この時の基板温度は５００℃で、シート抵抗値は１
２Ω／□である。
【００２９】次に第一透明導電膜より高い導電性を持つ
第二透明導電膜としてＩＴＯ膜４をＤＣマグネトロンス
パッタ法で、３００ｎｍの厚さに積層する。この時の基
板温度は２００℃、酸素分圧は１％で、ＩＴＯ膜４だけ
のシート抵抗は７Ω／□、屈折率は１．９である。
第二透明導電膜としてＩＴＯ膜４をＤＣマグネトロンス
パッタ法で、３００ｎｍの厚さに積層する。この時の基
板温度は２００℃、酸素分圧は１％で、ＩＴＯ膜４だけ
のシート抵抗は７Ω／□、屈折率は１．９である。
【００３０】この上に耐プラズマ性の性質を持つ第三透
明導電膜層としてＺｎＯ膜５をＤＣまたはＲＦマグネト
ロンスパッタ法で５０ｎｍの厚さに積層する。この時の
基板温度は２００℃で、ＺｎＯ膜５だけのシート抵抗は
２００Ω／□である。またＺｎＯ層の屈折率を上げるた
めに通常Ｏ2を導入していたものを、Ｏ2分圧０として屈
折率を２．０にする。
明導電膜層としてＺｎＯ膜５をＤＣまたはＲＦマグネト
ロンスパッタ法で５０ｎｍの厚さに積層する。この時の
基板温度は２００℃で、ＺｎＯ膜５だけのシート抵抗は
２００Ω／□である。またＺｎＯ層の屈折率を上げるた
めに通常Ｏ2を導入していたものを、Ｏ2分圧０として屈
折率を２．０にする。
【００３１】以上のようにして作製された三層構造の透
明導電膜電極の全体のシート抵抗値は４Ω／□で、これ
は各層のシート抵抗の並列成分和に帰因している。また
透光性基板１、ＳｎＯ2膜３、ＩＴＯ膜４、ＺｎＯ膜５
の順に、つまり光の入射方向の順に屈折率が大きくなる
ようにすることで、入射した光の反射を抑えることがで
きる。
明導電膜電極の全体のシート抵抗値は４Ω／□で、これ
は各層のシート抵抗の並列成分和に帰因している。また
透光性基板１、ＳｎＯ2膜３、ＩＴＯ膜４、ＺｎＯ膜５
の順に、つまり光の入射方向の順に屈折率が大きくなる
ようにすることで、入射した光の反射を抑えることがで
きる。
【００３２】また、前述したようにＳｎＯ2膜３の作製
プロセスでの温度は５００℃程度で、ＩＴＯ膜４の作製
プロセスでの温度は２００℃程度である。ＩＴＯ膜４を
作製する前に高温プロセスでＳｎＯ2膜３を成膜するこ
とによって、ＩＴＯ膜４は高温プロセスにさらされるこ
とがないため、結晶欠陥、酸化等の問題が生じず、また
工程の連続処理を行った時に製造潜熱を利用することが
できるので製造に使用するエネルギーをロスすることな
く製造できるのでコスト的にも有利である。
プロセスでの温度は５００℃程度で、ＩＴＯ膜４の作製
プロセスでの温度は２００℃程度である。ＩＴＯ膜４を
作製する前に高温プロセスでＳｎＯ2膜３を成膜するこ
とによって、ＩＴＯ膜４は高温プロセスにさらされるこ
とがないため、結晶欠陥、酸化等の問題が生じず、また
工程の連続処理を行った時に製造潜熱を利用することが
できるので製造に使用するエネルギーをロスすることな
く製造できるのでコスト的にも有利である。
【００３３】（実施例１）以下、本発明に係る透明導電
膜電極を使用した集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の製造方法
を図２に示す。図１と同一部材には、同一符号を記す。
６は上述した三層構造の透明導電膜電極（ＳｎＯ2／Ｉ
ＴＯ／ＺｎＯ）を示す。
膜電極を使用した集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の製造方法
を図２に示す。図１と同一部材には、同一符号を記す。
６は上述した三層構造の透明導電膜電極（ＳｎＯ2／Ｉ
ＴＯ／ＺｎＯ）を示す。
【００３４】まず、透光性基板１上に上述した方法で３
層構造の透明導電膜電極６を積層する。以上の工程終了
後の断面図を図２（ａ）に示す。
層構造の透明導電膜電極６を積層する。以上の工程終了
後の断面図を図２（ａ）に示す。
【００３５】次に、レーザ光を照射して透明導電膜電極
６の第１スクライブの溝を形成し、パターンニングを施
す。この時照射するレーザ光は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、
エキシマレーザのいずれでも良いが、保守が簡便でラン
ニングコストが安いＹＡＧレーザが工業的に優位であ
る。以上の工程終了後の断面図を図２（ｂ）に示す。
６の第１スクライブの溝を形成し、パターンニングを施
す。この時照射するレーザ光は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、
エキシマレーザのいずれでも良いが、保守が簡便でラン
ニングコストが安いＹＡＧレーザが工業的に優位であ
る。以上の工程終了後の断面図を図２（ｂ）に示す。
【００３６】次に、ｐ−ｉ−ｎの三層から成り立ってい
る非晶質光電変換層７の作製方法については説明する。
まずは、ｐ層を１２ｎｍの厚さに積層するために、プラ
ズマＣＶＤ装置中に基板を置き、基板温度を２００℃ま
で昇温する。反応ガスとしてモノシランガスを３０ｓｃ
ｃｍ、メタンガスを８９ｓｃｃｍ、水素ガスを１５０ｓ
ｃｃｍ、ドーピングガスとして水素希釈の１％ジボラン
ガスを１０ｓｃｃｍを流す。この時の圧力条件は０．２
２Ｔｏｒｒである。続いてｉ層を４００ｎｍの厚さに積
層する。この時、基板温度は２００℃に保持し、反応ガ
スとしてモノシランガスを６０ｓｃｃｍ、水素ガスを２
０ｓｃｃｍ流す。この時の圧力条件は０．１８Ｔｏｒｒ
である。続いてｎ層を１００ｎｍの厚さに積層する。基
板を２００℃に保持し、反応ガスとしてモノシランガス
を６０ｓｃｃｍ、水素ガスを３ｓｃｃｍ、ドーピングガ
スとして水素希釈の０．３％ホスフィンガスを１８ｓｃ
ｃｍ流す。この時の圧力条件は０．２２Ｔｏｒｒであ
る。以上のように非晶質光電変換層７を積層した後の断
面図を図２（ｃ）に示す。本実施例では非晶質シリコン
（ａ−Ｓｉ：Ｈ）によるｐ−ｉ−ｎ接合を用いた太陽電
池の実施例を挙げたが、非晶質半導体材料として非晶質
シリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）、非晶質シ
リコンカーバイト（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）、非晶質シリコン
錫（ａ−ＳｉＳｎ：Ｈ）などのａ−Ｓｉ系半導体があ
り、これらを用いてもよい。
る非晶質光電変換層７の作製方法については説明する。
まずは、ｐ層を１２ｎｍの厚さに積層するために、プラ
ズマＣＶＤ装置中に基板を置き、基板温度を２００℃ま
で昇温する。反応ガスとしてモノシランガスを３０ｓｃ
ｃｍ、メタンガスを８９ｓｃｃｍ、水素ガスを１５０ｓ
ｃｃｍ、ドーピングガスとして水素希釈の１％ジボラン
ガスを１０ｓｃｃｍを流す。この時の圧力条件は０．２
２Ｔｏｒｒである。続いてｉ層を４００ｎｍの厚さに積
層する。この時、基板温度は２００℃に保持し、反応ガ
スとしてモノシランガスを６０ｓｃｃｍ、水素ガスを２
０ｓｃｃｍ流す。この時の圧力条件は０．１８Ｔｏｒｒ
である。続いてｎ層を１００ｎｍの厚さに積層する。基
板を２００℃に保持し、反応ガスとしてモノシランガス
を６０ｓｃｃｍ、水素ガスを３ｓｃｃｍ、ドーピングガ
スとして水素希釈の０．３％ホスフィンガスを１８ｓｃ
ｃｍ流す。この時の圧力条件は０．２２Ｔｏｒｒであ
る。以上のように非晶質光電変換層７を積層した後の断
面図を図２（ｃ）に示す。本実施例では非晶質シリコン
（ａ−Ｓｉ：Ｈ）によるｐ−ｉ−ｎ接合を用いた太陽電
池の実施例を挙げたが、非晶質半導体材料として非晶質
シリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）、非晶質シ
リコンカーバイト（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）、非晶質シリコン
錫（ａ−ＳｉＳｎ：Ｈ）などのａ−Ｓｉ系半導体があ
り、これらを用いてもよい。
【００３７】次に、レーザビームを照射して第２スクラ
イブの溝を形成し、パターニングを施す。以上の工程終
了後の断面図を図２（ｄ）に示す。
イブの溝を形成し、パターニングを施す。以上の工程終
了後の断面図を図２（ｄ）に示す。
【００３８】次に、光の長波長側を反射するとともに裏
面電極としてのＺｎＯ層９を５０ｎｍの厚さでスパッタ
法により積層し、続いて裏面反射金属膜としてＡｇ層１
０を５００ｎｍの厚さでスパッタ法により積層する。こ
こでＺｎＯ及びＡｇの積層はスパッタ法で行ったが、こ
の方法に限定されるものではなく、例えば蒸着法により
積層することも可能であり、或は一方をスパッタ法で積
層し、もう一方を蒸着法で積層することも可能である。
以上の工程終了後の断面図を図２（ｅ）に示す。
面電極としてのＺｎＯ層９を５０ｎｍの厚さでスパッタ
法により積層し、続いて裏面反射金属膜としてＡｇ層１
０を５００ｎｍの厚さでスパッタ法により積層する。こ
こでＺｎＯ及びＡｇの積層はスパッタ法で行ったが、こ
の方法に限定されるものではなく、例えば蒸着法により
積層することも可能であり、或は一方をスパッタ法で積
層し、もう一方を蒸着法で積層することも可能である。
以上の工程終了後の断面図を図２（ｅ）に示す。
【００３９】最後に、レーザビームを照射して第３スク
ライブの溝を形成してパターニングを施し、ユニットセ
ルに分離して集積型ａ−Ｓｉ太陽電池を形成する。ここ
で、ユニットセルに分離する方法はレーザビームに限ら
れるわけではなく、スクリーン印刷法でパターンを形成
し、エッチングによってユニットに分離しても良い。以
上の工程終了後の断面図を図２（ｆ）に示す。
ライブの溝を形成してパターニングを施し、ユニットセ
ルに分離して集積型ａ−Ｓｉ太陽電池を形成する。ここ
で、ユニットセルに分離する方法はレーザビームに限ら
れるわけではなく、スクリーン印刷法でパターンを形成
し、エッチングによってユニットに分離しても良い。以
上の工程終了後の断面図を図２（ｆ）に示す。
【００４０】本発明による３００×３００ｍｍサイズの
集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の特性は、ＡＭ１．５（１０
０ｍＷ／ｃｍ2）において、短絡電流：０．５２２Ａ、
開放電圧２６．４Ｖ、曲線因子：０．７２、変換効率：
１１％であった。
集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の特性は、ＡＭ１．５（１０
０ｍＷ／ｃｍ2）において、短絡電流：０．５２２Ａ、
開放電圧２６．４Ｖ、曲線因子：０．７２、変換効率：
１１％であった。
【００４１】（実施例２）また、他の実施例としてタン
デム型構造の集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の製造方法につ
いて図３に示す。図２と同一部材には同一符号を記す。
デム型構造の集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の製造方法につ
いて図３に示す。図２と同一部材には同一符号を記す。
【００４２】透光性絶縁基板１に透明導電膜電極６を積
層し、レーザ光を照射して透明導電膜電極のパターンニ
ングを施すまでは、実施例１の図２（ｂ）と同じであ
る。以上の工程終了後の断面図を図３（ａ）に示す。
層し、レーザ光を照射して透明導電膜電極のパターンニ
ングを施すまでは、実施例１の図２（ｂ）と同じであ
る。以上の工程終了後の断面図を図３（ａ）に示す。
【００４３】この上に第一段目非晶質光電変換層８ａの
ｐ層を１０ｎｍの厚さに積層する。その積層方法は、プ
ラズマＣＶＤ装置中に基板を置き、基板温度を２００℃
まで昇温して行う。反応ガスとしてモノシランガスを３
０ｓｃｃｍ、メタンガスを３５．６ｓｃｃｍ、水素ガス
を１６０ｓｃｃｍ、ドーピングガスとして水素希釈の
０．６％ジボランガスを０．０６ｓｃｃｍを流す。この
時の圧力条件は０．２２ｔｏｒｒである。続いて第１段
目のｉ層を１３０ｎｍの厚さに積層する。この時、基板
温度は２００℃に保持し、反応ガスとしてモノシランガ
スを６０ｓｃｃｍ、水素ガスを２０ｓｃｃｍ流す。この
時の圧力条件は０．１８ｔｏｒｒである。続いて第一段
目のｎ層を１００ｎｍの厚さに積層する。基板を２００
℃に保持し、反応ガスとしてモノシランガスを６０ｓｃ
ｃｍ、水素ガスを２０ｓｃｃｍ、ドーピングガスとして
水素希釈の２％ホスフィンガスを０．３５ｓｃｃｍ流
す。この時の圧力条件は０．２２Ｔｏｒｒである。以上
のように第一段目非晶質光電変換層８ａを積層した後の
断面図を図３（ｂ）に示す。
ｐ層を１０ｎｍの厚さに積層する。その積層方法は、プ
ラズマＣＶＤ装置中に基板を置き、基板温度を２００℃
まで昇温して行う。反応ガスとしてモノシランガスを３
０ｓｃｃｍ、メタンガスを３５．６ｓｃｃｍ、水素ガス
を１６０ｓｃｃｍ、ドーピングガスとして水素希釈の
０．６％ジボランガスを０．０６ｓｃｃｍを流す。この
時の圧力条件は０．２２ｔｏｒｒである。続いて第１段
目のｉ層を１３０ｎｍの厚さに積層する。この時、基板
温度は２００℃に保持し、反応ガスとしてモノシランガ
スを６０ｓｃｃｍ、水素ガスを２０ｓｃｃｍ流す。この
時の圧力条件は０．１８ｔｏｒｒである。続いて第一段
目のｎ層を１００ｎｍの厚さに積層する。基板を２００
℃に保持し、反応ガスとしてモノシランガスを６０ｓｃ
ｃｍ、水素ガスを２０ｓｃｃｍ、ドーピングガスとして
水素希釈の２％ホスフィンガスを０．３５ｓｃｃｍ流
す。この時の圧力条件は０．２２Ｔｏｒｒである。以上
のように第一段目非晶質光電変換層８ａを積層した後の
断面図を図３（ｂ）に示す。
【００４４】次に第一段目非晶質光電変換層８ａの上
に、第二段目非晶質光電変換層８ｂの積層する。第２段
目のｐ層とｉ層を第１段目と同じ条件で積層し、第２段
目のｎ層を１００ｎｍの厚さに積層する。この時基板温
度は２００℃に保持し、反応ガスはモノシランガスをモ
ノシランガスを３０ｓｃｃｍ、水素ガスを１６０ｓｃｃ
ｍ、ドーピングガスは水素希釈の０．６％ホスフィンガ
スを１０ｓｃｃｍで流す。この時の圧力条件を０．２２
ｔｏｒｒである。以上までの工程終了後の断面図を図３
（ｃ）に示す。
に、第二段目非晶質光電変換層８ｂの積層する。第２段
目のｐ層とｉ層を第１段目と同じ条件で積層し、第２段
目のｎ層を１００ｎｍの厚さに積層する。この時基板温
度は２００℃に保持し、反応ガスはモノシランガスをモ
ノシランガスを３０ｓｃｃｍ、水素ガスを１６０ｓｃｃ
ｍ、ドーピングガスは水素希釈の０．６％ホスフィンガ
スを１０ｓｃｃｍで流す。この時の圧力条件を０．２２
ｔｏｒｒである。以上までの工程終了後の断面図を図３
（ｃ）に示す。
【００４５】以下、実施例１の図２（ｄ）〜（ｆ）と同
様にして集積型のａ−Ｓｉ太陽電池を形成する。それら
の集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の工程断面図を図３（ｄ）
〜（ｆ）に示す。
様にして集積型のａ−Ｓｉ太陽電池を形成する。それら
の集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の工程断面図を図３（ｄ）
〜（ｆ）に示す。
【００４６】本発明による３００×３００ｍｍサイズの
集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の特性は、ＡＭ１．５（１０
０ｍＷ／ｃｍ2）において、短絡電流：０．３０９Ａ、
開放電圧４４．４Ｖ、曲線因子：０．７２、変換効率：
１１％であった。
集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の特性は、ＡＭ１．５（１０
０ｍＷ／ｃｍ2）において、短絡電流：０．３０９Ａ、
開放電圧４４．４Ｖ、曲線因子：０．７２、変換効率：
１１％であった。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、光の入射側から透光性
基板、テクスチャア構造を有する第一透明導電膜、第一
透明導電膜より導電性の高い第二透明導電膜の順に積層
することによって、シート抵抗値が小さく、光利用効率
の高い透明導電膜電極を提供することができる。
基板、テクスチャア構造を有する第一透明導電膜、第一
透明導電膜より導電性の高い第二透明導電膜の順に積層
することによって、シート抵抗値が小さく、光利用効率
の高い透明導電膜電極を提供することができる。
【００４８】また、上記透明導電膜電極の第二透明導電
膜の上に、耐プラズマ性を有する第三透明導電膜を積層
することによって、シート抵抗値が小さく、光利用効率
の高く、耐プラズマ性を有する三層構造の透明導電膜電
極を提供することができるので、特に、集積型の太陽電
池においてユニットの直列抵抗を低く抑えることがで
き、良好な光電変換特性を得ることが可能となる。
膜の上に、耐プラズマ性を有する第三透明導電膜を積層
することによって、シート抵抗値が小さく、光利用効率
の高く、耐プラズマ性を有する三層構造の透明導電膜電
極を提供することができるので、特に、集積型の太陽電
池においてユニットの直列抵抗を低く抑えることがで
き、良好な光電変換特性を得ることが可能となる。
【００４９】また、透明電導膜電極を光入射側から順に
屈折率が大きくなるように積層することにより、光の反
射率を低下させることより光の利用効率を図ることがで
き、特に、太陽電池においては、光電変換効率の向上を
図ることができる。
屈折率が大きくなるように積層することにより、光の反
射率を低下させることより光の利用効率を図ることがで
き、特に、太陽電池においては、光電変換効率の向上を
図ることができる。
【図１】本発明に係る三層構造をもつ透明導電膜電極の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明に係る透明導電膜電極を用いた集積型の
ａ−Ｓｉ太陽電池の製造工程の断面図である。
ａ−Ｓｉ太陽電池の製造工程の断面図である。
【図３】本発明に係る透明導電膜電極を用いたタンデム
型の構造を有する集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の製造工程
の断面図である。
型の構造を有する集積型のａ−Ｓｉ太陽電池の製造工程
の断面図である。
【図４】ａ−Ｓｉ太陽電池の集積型構造の断面図であ
る。
る。
１ 透光性絶縁基板 ２ ＳｉＯ2膜 ３ ＳｎＯ2膜 ４ ＩＴＯ膜 ５ ＺｎＯ膜 ６ 三層透明導電膜電極（ＳｎＯ2／ＩＴＯ／Ｚｎ
Ｏ） ７ 非晶質光電変換層 ８ａ 第一段目非晶質光電変換層 ８ｂ 第二段目非晶質光電変換層 ９ ＺｎＯ層 １０ Ａｇ層
Ｏ） ７ 非晶質光電変換層 ８ａ 第一段目非晶質光電変換層 ８ｂ 第二段目非晶質光電変換層 ９ ＺｎＯ層 １０ Ａｇ層
Claims (6)
- 【請求項１】 光入射側から透光性基板、第一透明導電
膜、第二透明導電膜の順に積層され、第一透明導電膜は
テクスチュア構造を有し、第二透明導電膜は第一透明導
電膜よりも高い導電性を有することを特徴とする透明導
電膜電極。 - 【請求項２】 第一透明導電膜が錫酸化物、第二透明導
電膜がインジウムスズ酸化物であることを特徴とする請
求項１に記載の透明導電膜電極。 - 【請求項３】 透光性基板、第一透明導電膜、第二透明
導電膜の順に屈折率が大きくなることを特徴とする請求
項１、２に記載の透明導電膜電極。 - 【請求項４】 光入射側から透光性基板、第一透明導電
膜、第二透明導電膜、第三透明導電膜の順に積層され、
第一透明導電膜はテクスチュア構造を有し、第二透明導
電膜は第一透明導電膜よりも高い導電性を有し、第三透
明導電膜は耐プラズマ性を有することを特徴とする透明
導電膜電極。 - 【請求項５】 第一透明導電膜が錫酸化物、第二透明導
電膜がインジウムスズ酸化物、第三透明導電膜が亜鉛酸
化物であることを特徴とする請求項４に記載の透明導電
膜電極。 - 【請求項６】 透光性基板、第一透明導電膜、第二透明
導電膜、第三透明導電膜の順に屈折率が大きくなること
を特徴とする請求項４、５に記載の透明導電膜電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7296829A JPH09139515A (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 透明導電膜電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7296829A JPH09139515A (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 透明導電膜電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09139515A true JPH09139515A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17838704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7296829A Pending JPH09139515A (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 透明導電膜電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09139515A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6759645B2 (en) | 2000-02-04 | 2004-07-06 | Kaneka Corporation | Hybrid thin-film photoelectric transducer and transparent laminate for the transducer |
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| EP1443527A4 (en) * | 2001-10-19 | 2007-09-12 | Asahi Glass Co Ltd | SUBSTRATE WITH TRANSPARENT CONDUCTIVE OXIDE FILM AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF AND PHOTOELECTRIC IMPLEMENTATION ELEMENT |
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| JP2017059656A (ja) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | 株式会社東芝 | 光電変換素子および太陽電池 |
-
1995
- 1995-11-15 JP JP7296829A patent/JPH09139515A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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