JPS6146070B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6146070B2 JPS6146070B2 JP55166681A JP16668180A JPS6146070B2 JP S6146070 B2 JPS6146070 B2 JP S6146070B2 JP 55166681 A JP55166681 A JP 55166681A JP 16668180 A JP16668180 A JP 16668180A JP S6146070 B2 JPS6146070 B2 JP S6146070B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- solar cell
- main surface
- refractive index
- antireflection film
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/311—Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells
- H10F77/315—Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties
-
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は太陽電池に係り、特にシリコン太陽電
池の反射防止膜の構造に関するものである。
池の反射防止膜の構造に関するものである。
太陽電池は光電池の一種であるが、太陽光や他
の強光により光起電力を電力源として利用するも
のであり、特に無限に近い太陽光を利用して電力
を得ることが可能であり、省資源の立場から最近
になつて見直されている。
の強光により光起電力を電力源として利用するも
のであり、特に無限に近い太陽光を利用して電力
を得ることが可能であり、省資源の立場から最近
になつて見直されている。
太陽から放射された太陽光のエネルギー・スペ
クトルは第１図の曲線１に示されるエネルギー強
度を持つているが、この太陽光が地上に到達する
迄には空気により散乱されたり、空気中の酸素、
炭酸ガスや水蒸気などにより斜視部分２が吸収さ
れ、実際には曲線３に示されるようにほぼ500n
ｍ付近に最大値をもつ複雑な形状の曲線となつて
いる。一方、シリコン太陽電池で光起電力が得ら
れる範囲は曲線３に示される太陽光の総てが有効
に活用されるものではなく、一点鎖線４，５で示
す約0.35μｍ乃至約１・１μｍ迄の範囲であり、
その分光感度曲線及びその最大値はシリコン基板
及びシリコン光起電力接合面の結晶学的構造、電
子構造あるいは製造方法によつて異なつている。
このため現在、太陽電池の光起電力を増加するた
めシリコン太陽電池の分光感度の最大値を太陽光
エネルギー・スペクトルの最大値に合わせるよう
にする研究開発が活発に行なわれているのは周知
のことである。一万、太陽電池の光起電力を増加
するための他の方法として太陽電池に反射防止膜
を設ける構造が知られている。そしてシリコン太
陽電池の反射防止膜としては前述した約0.35μｍ
乃至約1.1μｍ迄の太陽光に対してシリコンの主
面の反射率を０に抑えることが理想的であること
は説明する迄もない。
クトルは第１図の曲線１に示されるエネルギー強
度を持つているが、この太陽光が地上に到達する
迄には空気により散乱されたり、空気中の酸素、
炭酸ガスや水蒸気などにより斜視部分２が吸収さ
れ、実際には曲線３に示されるようにほぼ500n
ｍ付近に最大値をもつ複雑な形状の曲線となつて
いる。一方、シリコン太陽電池で光起電力が得ら
れる範囲は曲線３に示される太陽光の総てが有効
に活用されるものではなく、一点鎖線４，５で示
す約0.35μｍ乃至約１・１μｍ迄の範囲であり、
その分光感度曲線及びその最大値はシリコン基板
及びシリコン光起電力接合面の結晶学的構造、電
子構造あるいは製造方法によつて異なつている。
このため現在、太陽電池の光起電力を増加するた
めシリコン太陽電池の分光感度の最大値を太陽光
エネルギー・スペクトルの最大値に合わせるよう
にする研究開発が活発に行なわれているのは周知
のことである。一万、太陽電池の光起電力を増加
するための他の方法として太陽電池に反射防止膜
を設ける構造が知られている。そしてシリコン太
陽電池の反射防止膜としては前述した約0.35μｍ
乃至約1.1μｍ迄の太陽光に対してシリコンの主
面の反射率を０に抑えることが理想的であること
は説明する迄もない。
従来、この様なシリコン太陽電池の反射防止膜
としてはシリコン基板上に一酸化けい素、二酸化
チタン、またはガス反応をした一酸化チタンのよ
うなチタン酸化物または五酸化タンタルを用いた
単層の反射防止膜が良く用いられて来た。しか
し、これら単層の反射防止膜ではシリコンの反射
率を充分に低く抑えることは出来ず、従つて太陽
電池の光起電力を充分に増加させる迄には至つて
いなかつた。
としてはシリコン基板上に一酸化けい素、二酸化
チタン、またはガス反応をした一酸化チタンのよ
うなチタン酸化物または五酸化タンタルを用いた
単層の反射防止膜が良く用いられて来た。しか
し、これら単層の反射防止膜ではシリコンの反射
率を充分に低く抑えることは出来ず、従つて太陽
電池の光起電力を充分に増加させる迄には至つて
いなかつた。
前記単層の反射防止膜の欠点を補う構造として
米国特許第4055422号明細書及び特開昭52−
902881号公報に示されているような２層からなる
反射防止膜を設けた太陽電池の構造がある。
米国特許第4055422号明細書及び特開昭52−
902881号公報に示されているような２層からなる
反射防止膜を設けた太陽電池の構造がある。
次にその概略を第２図により説明すると主面１
１１近傍に光起電力接合面１２が形成されたシリ
コン基板１１の主面１１１上に反射防止膜１３の
第１の層１４に屈折率2.35乃至2.40の範囲の物
質、例えば二酸化チタンのような高屈折率物質、
第２の層１５に屈折率が1.6乃至1.7の範囲の物
質、例えば酸化アルミニウムのような低屈折率物
質を被着形成してある。ここで第１の層１４及び
第２の層１５の光学的膜nd（ｎは屈折率、ｄは
実際の膜厚）はそれぞれλ０／４、但し、λ０は
600nｍとしている。
１１近傍に光起電力接合面１２が形成されたシリ
コン基板１１の主面１１１上に反射防止膜１３の
第１の層１４に屈折率2.35乃至2.40の範囲の物
質、例えば二酸化チタンのような高屈折率物質、
第２の層１５に屈折率が1.6乃至1.7の範囲の物
質、例えば酸化アルミニウムのような低屈折率物
質を被着形成してある。ここで第１の層１４及び
第２の層１５の光学的膜nd（ｎは屈折率、ｄは
実際の膜厚）はそれぞれλ０／４、但し、λ０は
600nｍとしている。
次に、この第２の層１５の上に接着剤層１７を
介して保護カバー１８としてのガラス板を設けて
いる。
介して保護カバー１８としてのガラス板を設けて
いる。
前述のような構造からなる反射防止膜１３の分
光反射率は第３図の曲線１９に示すようになる。
なお、曲線１９は反射光が接着剤層１７に浸漬し
たと仮定した時の理論分光反射率の値である。
光反射率は第３図の曲線１９に示すようになる。
なお、曲線１９は反射光が接着剤層１７に浸漬し
たと仮定した時の理論分光反射率の値である。
この第３図の曲線１９を見ても明らかなように
この反射防止膜１３には下記のような欠点があ
る。
この反射防止膜１３には下記のような欠点があ
る。
先ず、第１に太陽光のエネルギー強度が最大で
ある500nｍ付近及びそれ以下の短波長側では反
射率が急激に上昇している。特に太陽光のスペク
トル中に多くの存在する400nｍから500nｍ迄の
間の光の反射を充分カバー出来ていない。
ある500nｍ付近及びそれ以下の短波長側では反
射率が急激に上昇している。特に太陽光のスペク
トル中に多くの存在する400nｍから500nｍ迄の
間の光の反射を充分カバー出来ていない。
第２に反射率最小値の２％は必ずしも充分では
ない。またこの最小値を太陽エネルギーのスペク
トルの最大値である500nｍに合わせても太陽電
池の光起電力を充分に増加させることが出来な
い。
ない。またこの最小値を太陽エネルギーのスペク
トルの最大値である500nｍに合わせても太陽電
池の光起電力を充分に増加させることが出来な
い。
本発明は前述した従来の欠点に鑑みなされたも
のであり、シリコン太陽電池の感度領域の波長範
囲に於て反射率の極めて小さい反射防止膜を設け
ることにより光起電力を増加し得るシリコン太陽
電池を提供することを目的としている。
のであり、シリコン太陽電池の感度領域の波長範
囲に於て反射率の極めて小さい反射防止膜を設け
ることにより光起電力を増加し得るシリコン太陽
電池を提供することを目的としている。
次に本発明の太陽電池の一実施例を第４図、第
５図及び第８図により詳細に説明する。
５図及び第８図により詳細に説明する。
先ず、シリコン基板２１としてチヨクラルスキ
ー法（以下cz法と言う）により引き上げた単結
晶のロツドを所定の結晶軸に沿つて薄くスライス
した後研磨して表面を鏡面に仕上げたシリコンウ
エフアを用意し、その一主面２１１よりウエフア
がｎ形の時には硼素などの不純物を数μｍ拡散
し、光起電力接合面２２を形成する。次に、この
主面２１１上に反射防止膜２３を形成するが、こ
の反射防止膜２３は主面２１１に近い方から第１
の層２４を二酸化チタンで形成し、この第１の層
２４上に第２の層２５を酸化イツトリウムで形成
し、この第２の層２５上に第３の層２６を酸化ア
ルミニウムで形成した３層構造をなすようになさ
れている。そしてこれら第１の層２４、第２の層
２５、第３の層２６のそれぞれの膜厚は光学的膜
厚nd（ここでｎは屈折率、ｄは実際の膜厚を示
す）がλ０／４になるように形成し、λ０はほぼ
500nｍにとつている。またこれらの層２４，２
５，２６の形成方法は例えば電子ビーム蒸着方法
やスパツタリング方法が好適である。
ー法（以下cz法と言う）により引き上げた単結
晶のロツドを所定の結晶軸に沿つて薄くスライス
した後研磨して表面を鏡面に仕上げたシリコンウ
エフアを用意し、その一主面２１１よりウエフア
がｎ形の時には硼素などの不純物を数μｍ拡散
し、光起電力接合面２２を形成する。次に、この
主面２１１上に反射防止膜２３を形成するが、こ
の反射防止膜２３は主面２１１に近い方から第１
の層２４を二酸化チタンで形成し、この第１の層
２４上に第２の層２５を酸化イツトリウムで形成
し、この第２の層２５上に第３の層２６を酸化ア
ルミニウムで形成した３層構造をなすようになさ
れている。そしてこれら第１の層２４、第２の層
２５、第３の層２６のそれぞれの膜厚は光学的膜
厚nd（ここでｎは屈折率、ｄは実際の膜厚を示
す）がλ０／４になるように形成し、λ０はほぼ
500nｍにとつている。またこれらの層２４，２
５，２６の形成方法は例えば電子ビーム蒸着方法
やスパツタリング方法が好適である。
次に、反射防止膜２３の上に接着剤層２７を介
して保護カバー２８としてのガラス板が貼付けら
れる。この保護カバーの貼付け方法は例えば予め
シリコーン樹脂を減圧下で脱泡処理を行ない、小
型の太陽電池であれば反射防止膜２３にこのシリ
コーン樹脂を塗布しガラス板を貼合せるし、多数
の太陽電池を直列接続して使用する場合は、それ
ぞれ太陽電池にシリコーン樹脂を塗布し、ガラス
板を貼合せるか、ガラス板上にシリコーン樹脂を
塗布し、その上に反射防止膜を貼合せる方法が取
られる。
して保護カバー２８としてのガラス板が貼付けら
れる。この保護カバーの貼付け方法は例えば予め
シリコーン樹脂を減圧下で脱泡処理を行ない、小
型の太陽電池であれば反射防止膜２３にこのシリ
コーン樹脂を塗布しガラス板を貼合せるし、多数
の太陽電池を直列接続して使用する場合は、それ
ぞれ太陽電池にシリコーン樹脂を塗布し、ガラス
板を貼合せるか、ガラス板上にシリコーン樹脂を
塗布し、その上に反射防止膜を貼合せる方法が取
られる。
即ち、本実施例のシリコン太陽電池の構造は次
のようになる。Si｜TiO2｜Y2O3｜Al2O3｜接着剤
層｜保護カバー｜空気……………(a) 今保護カバー２８と空気の界面での反射率の約
４％を差し引き、また接着剤層２７と保護カバー
２８の界面での反射を無視すると、(a)の構成の分
光反射率は第５図に示すようにシリコン基板２１
と反射防止膜２３からなる２層の分光反射率特性
と比較でき保護カバー２８と空気の界面での反射
率を無視すると(a)の構成の分光反射率特性は第８
図の曲線４１の様になる。第８図から明らかなよ
うに従来の２層構造の反射防止膜１３に比較し、
本実施例の３層構造の反射防止膜２３は短波長側
の反射率を著しく改善できると共に太陽光のエネ
ルギーの最大の500nｍでの反射率も小さく抑え
ることが可能なる。
のようになる。Si｜TiO2｜Y2O3｜Al2O3｜接着剤
層｜保護カバー｜空気……………(a) 今保護カバー２８と空気の界面での反射率の約
４％を差し引き、また接着剤層２７と保護カバー
２８の界面での反射を無視すると、(a)の構成の分
光反射率は第５図に示すようにシリコン基板２１
と反射防止膜２３からなる２層の分光反射率特性
と比較でき保護カバー２８と空気の界面での反射
率を無視すると(a)の構成の分光反射率特性は第８
図の曲線４１の様になる。第８図から明らかなよ
うに従来の２層構造の反射防止膜１３に比較し、
本実施例の３層構造の反射防止膜２３は短波長側
の反射率を著しく改善できると共に太陽光のエネ
ルギーの最大の500nｍでの反射率も小さく抑え
ることが可能なる。
次に、本発明の太陽電池の他の実施例を第６
図、第７図及び第８図により説明するが、前の実
施例と同一の部分は同一符号を用い特に説明しな
い。
図、第７図及び第８図により説明するが、前の実
施例と同一の部分は同一符号を用い特に説明しな
い。
即ち、本実施例ではシリコン基板に光起電力接
合面２２を形成したのち、前の実施例の鏡面に形
成した主面２１１を弗酸や水酸化カリ処理により
選択エツチングを施し、表面にミクロの凹凸を形
成した主面３１１を有するCNR（Comat
nonreflective）のシリコン基板３１を使用したこ
とを特徴としている。この様にミクロの凹凸を形
成した主面３１１にすることにより、前の実施例
と同様に反射防止膜２３の第１層２４を二酸化チ
タン、第２の層２５を酸化イツトリウム、第３の
層２６を酸化アルミニウムとし接着剤層２７を介
して保護カバー２８を設けた場合、分光反射率特
性は第８図の曲線４２の様に前の実施例により更
に良好となる。
合面２２を形成したのち、前の実施例の鏡面に形
成した主面２１１を弗酸や水酸化カリ処理により
選択エツチングを施し、表面にミクロの凹凸を形
成した主面３１１を有するCNR（Comat
nonreflective）のシリコン基板３１を使用したこ
とを特徴としている。この様にミクロの凹凸を形
成した主面３１１にすることにより、前の実施例
と同様に反射防止膜２３の第１層２４を二酸化チ
タン、第２の層２５を酸化イツトリウム、第３の
層２６を酸化アルミニウムとし接着剤層２７を介
して保護カバー２８を設けた場合、分光反射率特
性は第８図の曲線４２の様に前の実施例により更
に良好となる。
即ち、２つの実施例の様な反射防止膜を用いた
場合の0.4μｍ乃至1.1μｍまでの範囲の全体の太
陽光の反射率は主面が鏡面の場合3.6％であり、
主面がミクロの凹凸を有する面の場合2.5％とな
る。
場合の0.4μｍ乃至1.1μｍまでの範囲の全体の太
陽光の反射率は主面が鏡面の場合3.6％であり、
主面がミクロの凹凸を有する面の場合2.5％とな
る。
前述した２つの実施例で代表される本発明の太
陽電池は従来の２層の反射防止膜を有する太陽電
池に比較し、第１図の太陽光エネルギースペクト
ルに対して積分すると約１〜３％の反射率の改良
が得られるので、光起電力を１〜３％増加出来る
ようになつた。
陽電池は従来の２層の反射防止膜を有する太陽電
池に比較し、第１図の太陽光エネルギースペクト
ルに対して積分すると約１〜３％の反射率の改良
が得られるので、光起電力を１〜３％増加出来る
ようになつた。
なお、前記実施例では第１の層を二酸化チタ
ン、第２の層を酸化イツトリウム、第３の層を酸
化アルミニウムとしたがこれに限定されるもので
はなく、実験の結果第１の層は屈折率が2.1以上
の高屈折率物質、例えば五酸化タンタルや酸化ニ
オビウムを用いても良い。また第２の層は屈折率
が1.7乃至1.85の範囲の物質、例えば弗化鉛や酸
化トリウムを用いても良い。また第３の層は屈折
率が1.6乃至1.7の範囲の物質、例えば弗化ネオデ
イミウムや弗化ランタンを用いても良い。そして
この屈折率範囲外では第８図に示す分光反射特性
の反射率最小の値が大きくなることが実験により
確認されている。
ン、第２の層を酸化イツトリウム、第３の層を酸
化アルミニウムとしたがこれに限定されるもので
はなく、実験の結果第１の層は屈折率が2.1以上
の高屈折率物質、例えば五酸化タンタルや酸化ニ
オビウムを用いても良い。また第２の層は屈折率
が1.7乃至1.85の範囲の物質、例えば弗化鉛や酸
化トリウムを用いても良い。また第３の層は屈折
率が1.6乃至1.7の範囲の物質、例えば弗化ネオデ
イミウムや弗化ランタンを用いても良い。そして
この屈折率範囲外では第８図に示す分光反射特性
の反射率最小の値が大きくなることが実験により
確認されている。
更に、前記実施例では接着剤としてシリコーン
樹脂を使用したが、これは例えばPVB（ポリ・ビ
ニル・ブチラール）などを用いても良いし、また
シリコン基板もcz法に限定されるものではな
く、他のシリコン基板、例えばリボン結晶のシリ
コン基板を用いても良いことは勿論である。
樹脂を使用したが、これは例えばPVB（ポリ・ビ
ニル・ブチラール）などを用いても良いし、また
シリコン基板もcz法に限定されるものではな
く、他のシリコン基板、例えばリボン結晶のシリ
コン基板を用いても良いことは勿論である。
第１図は太陽光のエネルギースペクトル図、第
２図は従来の太陽電池の一例の断面図、第３図は
第２図の太陽電池の反射防止膜の分光反射率特性
曲線図、第４図は本発明の太陽電池の一実施例の
断面図、第５図は第４図のＡ部拡大図、第６図は
本発明の太陽電池の他の実施例の断面図、第７図
は第６図のＢ部断面図、第８図は本発明の一実施
例と他の実施例の分光反射率特性を示す曲線図で
ある。 １１，２１，３１……シリコン基板、１１１，
２１１，３１１……主面、１３，２３……反射防
止膜、１７，２７……接着剤層、１８，２８……
保護カバー。
２図は従来の太陽電池の一例の断面図、第３図は
第２図の太陽電池の反射防止膜の分光反射率特性
曲線図、第４図は本発明の太陽電池の一実施例の
断面図、第５図は第４図のＡ部拡大図、第６図は
本発明の太陽電池の他の実施例の断面図、第７図
は第６図のＢ部断面図、第８図は本発明の一実施
例と他の実施例の分光反射率特性を示す曲線図で
ある。 １１，２１，３１……シリコン基板、１１１，
２１１，３１１……主面、１３，２３……反射防
止膜、１７，２７……接着剤層、１８，２８……
保護カバー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主面近傍に光起電力接合面が形成されたシリ
コン基板の前記主面上に反射防止膜、接着剤層を
介して保護カバーが設けられた太陽電池に於て、
前記反射防止膜が前記主面側より第１の層、第２
の層、及び第３の層からなる３層構造からなり、
前記第１の層が屈折率2.1以上の物質、第２の層
が屈折率1.7乃至1.85の範囲の物質、第３の層が
屈折率1.6乃至1.7の範囲の物質より形成されてい
ることを特徴とする太陽電池。 ２ 第１の層が二酸化チタン、第２の層が酸化イ
ツトリウム、第３の層が酸化アルミニウムからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
太陽電池。 ３ 主面が鏡面またはミクロの凹凸を有する面で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の太陽電池。 ４ 第１の層、第２の層、第３の層のそれぞれの
光学的膜厚ndがほぼ500nｍ／４であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれ
かに記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55166681A JPS5791564A (en) | 1980-11-28 | 1980-11-28 | Solar battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55166681A JPS5791564A (en) | 1980-11-28 | 1980-11-28 | Solar battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5791564A JPS5791564A (en) | 1982-06-07 |
| JPS6146070B2 true JPS6146070B2 (ja) | 1986-10-11 |
Family
ID=15835750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55166681A Granted JPS5791564A (en) | 1980-11-28 | 1980-11-28 | Solar battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5791564A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0480670U (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-14 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013109143A1 (de) * | 2013-08-23 | 2015-02-26 | Nts Nanotechnologysolar | Photozelle, insbesondere Solarzelle sowie Verfahren zum Herstellen einer Photozelle |
-
1980
- 1980-11-28 JP JP55166681A patent/JPS5791564A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0480670U (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5791564A (en) | 1982-06-07 |
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