JP2001352086A - 透明電極膜、その製造方法、および該透明電極膜を用いた太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
透明電極膜、その製造方法、および該透明電極膜を用いた太陽電池及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電膜中の欠陥を抑制し、大きな開放電圧を
得ることのできる、発電素子の構造における、透明電極
膜の表面構造及びその製法の提供及び該素子構造を持つ
太陽電池及びその製法の提供。 【解決手段】 透明電極膜と発電膜が密着し、透明電極
側から該発電膜に光を入射させて、発電をする発電素子
の透明電極において、前記発電膜と密着する透明電極膜
の面が、凹凸面であって、該凹凸面の表面の構造が、滑
らかな凹面状の構造の集合体とする。
得ることのできる、発電素子の構造における、透明電極
膜の表面構造及びその製法の提供及び該素子構造を持つ
太陽電池及びその製法の提供。 【解決手段】 透明電極膜と発電膜が密着し、透明電極
側から該発電膜に光を入射させて、発電をする発電素子
の透明電極において、前記発電膜と密着する透明電極膜
の面が、凹凸面であって、該凹凸面の表面の構造が、滑
らかな凹面状の構造の集合体とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は太陽電池に使用す
る透明電極、その製造方法及びその透明電極を用いた太
陽電池及びその製造方法に関する。
る透明電極、その製造方法及びその透明電極を用いた太
陽電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池はエネルギー源の選択肢とし
て、地球環境や安全性を考える時、重要な位置にある
が、いまだ光電変換効率と寿命の問題は充分克服された
とは言えず、実用エネルギーの主流には至っていない。
しかし、光発電素子の改良に関する研究では、幾多の努
力がなされており、それらの積み重ねにより、着実に実
用の域に到達しつつある。
て、地球環境や安全性を考える時、重要な位置にある
が、いまだ光電変換効率と寿命の問題は充分克服された
とは言えず、実用エネルギーの主流には至っていない。
しかし、光発電素子の改良に関する研究では、幾多の努
力がなされており、それらの積み重ねにより、着実に実
用の域に到達しつつある。
【０００３】光発電素子の基本的なユニットの構造の一
例は、光の入射側から見て、薄膜を支持し、且つ保護を
する機能を果たす透明基板が先ずあり、次いで発電膜を
挟む二つの電極の内、発電膜の入射側の透明電極膜が、
前記透明基板に密着している。次にこの透明電極板上に
発電膜が被着され、最後にこの発電膜に密着して、二つ
目の電極である金属電極膜が被着されている。起電力は
この二枚の電極間から取り出される。
例は、光の入射側から見て、薄膜を支持し、且つ保護を
する機能を果たす透明基板が先ずあり、次いで発電膜を
挟む二つの電極の内、発電膜の入射側の透明電極膜が、
前記透明基板に密着している。次にこの透明電極板上に
発電膜が被着され、最後にこの発電膜に密着して、二つ
目の電極である金属電極膜が被着されている。起電力は
この二枚の電極間から取り出される。
【０００４】さて、光電変換効率向上の一環として、発
電膜中で、長い光路を確保して、光エネルギーの吸収機
会を増大せしめる方策がある。即ち前記した基本的な素
子ユニットにおいて、透明電極と発電膜との界面に垂直
な面で切断した断面を見たとき、ピラミッド型などの凹
凸をなすようなテクスチャー構造をもたせることによ
り、透明伝導膜から発電膜に入射する光が曲げられ発電
膜を斜めに進み垂直に進む光に比べて、その光が該発電
膜から出るまでの光路が長くなる効果をもたせるのであ
る。
電膜中で、長い光路を確保して、光エネルギーの吸収機
会を増大せしめる方策がある。即ち前記した基本的な素
子ユニットにおいて、透明電極と発電膜との界面に垂直
な面で切断した断面を見たとき、ピラミッド型などの凹
凸をなすようなテクスチャー構造をもたせることによ
り、透明伝導膜から発電膜に入射する光が曲げられ発電
膜を斜めに進み垂直に進む光に比べて、その光が該発電
膜から出るまでの光路が長くなる効果をもたせるのであ
る。
【０００５】この従来の薄膜型太陽電池の構成を図１に
よって、具体的に説明する。図１において１はガラス基
板、２は透明電極膜、３は薄膜シリコン発電膜、４は金
属電極膜である。太陽光はガラス基板１側から入射し、
透明電極膜２を透過して薄膜シリコン発電膜３に入射す
る。太陽光は薄膜シリコン発電膜３に吸収されて、透明
電極膜２と金属電極膜４との間に起電力が発生し、該電
極２，４より電力を外部に取り出すこができる。
よって、具体的に説明する。図１において１はガラス基
板、２は透明電極膜、３は薄膜シリコン発電膜、４は金
属電極膜である。太陽光はガラス基板１側から入射し、
透明電極膜２を透過して薄膜シリコン発電膜３に入射す
る。太陽光は薄膜シリコン発電膜３に吸収されて、透明
電極膜２と金属電極膜４との間に起電力が発生し、該電
極２，４より電力を外部に取り出すこができる。
【０００６】ガラス基板の厚みは約１ｍｍ、透明電極膜
２の膜厚は０．６〜１．０μｍ、薄膜シリコン発電膜３
の膜厚は非晶質シリコンの場合は０．３μｍ、微結晶シ
リコンの場合は１．０〜３．０μｍであり、金属電極膜
４の膜厚は０．３〜０．６μｍである。従来の薄膜型シ
リコン太陽電池では、透明電極膜２に主に四塩化錫と水
蒸気を原料とするＣＶＤ法で成膜した酸化錫を主成分と
する材料が用いられている。また、薄膜シリコン発電膜
３はシランガスを主な原料とし、プラズマＣＶＤ法によ
り成膜したものを用いる。
２の膜厚は０．６〜１．０μｍ、薄膜シリコン発電膜３
の膜厚は非晶質シリコンの場合は０．３μｍ、微結晶シ
リコンの場合は１．０〜３．０μｍであり、金属電極膜
４の膜厚は０．３〜０．６μｍである。従来の薄膜型シ
リコン太陽電池では、透明電極膜２に主に四塩化錫と水
蒸気を原料とするＣＶＤ法で成膜した酸化錫を主成分と
する材料が用いられている。また、薄膜シリコン発電膜
３はシランガスを主な原料とし、プラズマＣＶＤ法によ
り成膜したものを用いる。
【０００７】ここで、薄膜型太陽電池の発電効率を向上
させるために、上記透明電極膜２に０．１〜０．３μｍ
程度の高低差、０．２〜０．６μｍ程度の裾野を持つピ
ラミッド型の凹凸表面のテクスチャー構造を設けること
が有効である。該テクスチャー構造は前述したように太
陽光が透明電極膜２と薄膜シリコン発電膜３の界面を透
過する際に光路が曲げられて薄膜シリコン発電膜３中の
光路長が、増加し、太陽光利用効率が上がって薄膜型シ
リコン太陽電池の発電効率の向上に寄与する。
させるために、上記透明電極膜２に０．１〜０．３μｍ
程度の高低差、０．２〜０．６μｍ程度の裾野を持つピ
ラミッド型の凹凸表面のテクスチャー構造を設けること
が有効である。該テクスチャー構造は前述したように太
陽光が透明電極膜２と薄膜シリコン発電膜３の界面を透
過する際に光路が曲げられて薄膜シリコン発電膜３中の
光路長が、増加し、太陽光利用効率が上がって薄膜型シ
リコン太陽電池の発電効率の向上に寄与する。
【０００８】しかし、従来のこのようなテクスチャー構
造を持つ薄膜型シリコン太陽電池では、例えば薄膜シリ
コン発電膜３と透明電極膜２の境界の凹凸表面の透明電
極膜側の凹部（谷間）、シリコン側の凸部を起点として
シリコン膜にほぼ垂直方向に延びる欠陥５が発生しやす
く、その欠陥密度は凹凸の凹部が急峻に形成されるほ
ど、増加し、薄膜型シリコン太陽電池の発電効率を下げ
る原因となっていた。
造を持つ薄膜型シリコン太陽電池では、例えば薄膜シリ
コン発電膜３と透明電極膜２の境界の凹凸表面の透明電
極膜側の凹部（谷間）、シリコン側の凸部を起点として
シリコン膜にほぼ垂直方向に延びる欠陥５が発生しやす
く、その欠陥密度は凹凸の凹部が急峻に形成されるほ
ど、増加し、薄膜型シリコン太陽電池の発電効率を下げ
る原因となっていた。
【０００９】これは取りも直さず、半導体層のピラミッ
ド頂部に界面の応力が集中しているいことで、ここに半
導体層の欠陥部分が発生し易くなるのである。また、こ
ういう突起部では電界が集中するので、欠陥部分を通し
てさらにリーク電流が増加し、発電素子の開放電圧など
を低下させる。さらに微視的に見れば、長時間の光照射
や外部応力にさらされることで、そのエネルギーが原子
間の結合を切って光励起キャリアーの再結合中心となっ
て、素子の劣化を来すが、結合の切断は原子間結合の弱
いところ即ち応力の集中している突起部若しくは峡谷部
である。
ド頂部に界面の応力が集中しているいことで、ここに半
導体層の欠陥部分が発生し易くなるのである。また、こ
ういう突起部では電界が集中するので、欠陥部分を通し
てさらにリーク電流が増加し、発電素子の開放電圧など
を低下させる。さらに微視的に見れば、長時間の光照射
や外部応力にさらされることで、そのエネルギーが原子
間の結合を切って光励起キャリアーの再結合中心となっ
て、素子の劣化を来すが、結合の切断は原子間結合の弱
いところ即ち応力の集中している突起部若しくは峡谷部
である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点に鑑み、発電膜中の欠陥を抑制し、大きな開放電圧
を得ることのできる、発電素子の構造における、透明電
極膜の表面構造及びその製法の提供を目的とする。更
に、本発明は本発明の素子構造を持つ太陽電池の提供を
目的とする。
題点に鑑み、発電膜中の欠陥を抑制し、大きな開放電圧
を得ることのできる、発電素子の構造における、透明電
極膜の表面構造及びその製法の提供を目的とする。更
に、本発明は本発明の素子構造を持つ太陽電池の提供を
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は透明電極膜と発
電膜が密着し、透明電極側から該発電膜に光を入射させ
て、発電をする発電素子の透明電極において、前記発電
膜と密着する透明電極膜の面が、凹凸面であって、該凹
凸面の表面の構造が、滑らかな凹面状の構造の集合体で
あることを特徴とする透明電極膜である。
電膜が密着し、透明電極側から該発電膜に光を入射させ
て、発電をする発電素子の透明電極において、前記発電
膜と密着する透明電極膜の面が、凹凸面であって、該凹
凸面の表面の構造が、滑らかな凹面状の構造の集合体で
あることを特徴とする透明電極膜である。
【００１２】ということは、前記凹凸面が、少なくとも
底部に角部を有さない滑らかな凹凸面であることでもあ
る。
底部に角部を有さない滑らかな凹凸面であることでもあ
る。
【００１３】本発明のこのような構造の面をもたせるこ
とにより、急峻な頂上部やＶ字型峡谷部のない境界面と
なり、熱応力や外部応力の集中する部分がなく、応力は
分散されるので、欠陥の発生が極めて少ないなど従来の
難点を克服した構造となるのである。
とにより、急峻な頂上部やＶ字型峡谷部のない境界面と
なり、熱応力や外部応力の集中する部分がなく、応力は
分散されるので、欠陥の発生が極めて少ないなど従来の
難点を克服した構造となるのである。
【００１４】このような本発明の透明電極は、基板上に
該発電膜側と密着させる面がピラミッド型などの角をも
った凹凸のテクスチャ構造を持つ膜面を先ず形成し、次
いで該膜面に粒子を衝突させて、主として谷底部の角を
削り落すことにより、滑らかな凹面状の集合体で構成さ
れる表面構造の透明電極膜を製造することができる。
該発電膜側と密着させる面がピラミッド型などの角をも
った凹凸のテクスチャ構造を持つ膜面を先ず形成し、次
いで該膜面に粒子を衝突させて、主として谷底部の角を
削り落すことにより、滑らかな凹面状の集合体で構成さ
れる表面構造の透明電極膜を製造することができる。
【００１５】上記の先ず形成すべき透明電極膜は、基板
上に四塩化錫とかジエチル亜鉛などを、熱ＣＶＤ、プラ
ズマＣＶＤ、光ＣＶＤなど適当なＣＶＤ法によって、亜
鉛若しくは錫などの透明酸化物を皮膜として形成させる
ことで製造できる。
上に四塩化錫とかジエチル亜鉛などを、熱ＣＶＤ、プラ
ズマＣＶＤ、光ＣＶＤなど適当なＣＶＤ法によって、亜
鉛若しくは錫などの透明酸化物を皮膜として形成させる
ことで製造できる。
【００１６】透明電極膜の表面の凹凸構造により、透明
電極膜を通過した光が次の媒体に入射するとき、光路が
曲げられ光路長を長くする効果がある。光路が曲げられ
たか否かは拡散透過率という指標がある。また、入射し
た光に対して光路の如何を問わず透過した光の割合を全
線透過率という。両者の比をヘイズ率として表し、凹凸
の度合い指標とすることができる。このヘイズ率が大き
いほど光路が曲げられているはずだが、凹凸の形状即
ち、滑らかな凹凸か、急峻な頂上部や谷底部を有す凹凸
かの情報は全くない。本発明ではこの滑らかさを表す情
報としての指標については未だ詳らかではないが、結果
論として、本発明の効果を反映している開放電圧を測定
して判断した。そして、この効果をもたらす因子の一つ
である凹凸の周期と振幅は、当然凹凸を削る前のテクス
チャ構造の周期と振幅の影響が直接の因子となることと
考えるのである。
電極膜を通過した光が次の媒体に入射するとき、光路が
曲げられ光路長を長くする効果がある。光路が曲げられ
たか否かは拡散透過率という指標がある。また、入射し
た光に対して光路の如何を問わず透過した光の割合を全
線透過率という。両者の比をヘイズ率として表し、凹凸
の度合い指標とすることができる。このヘイズ率が大き
いほど光路が曲げられているはずだが、凹凸の形状即
ち、滑らかな凹凸か、急峻な頂上部や谷底部を有す凹凸
かの情報は全くない。本発明ではこの滑らかさを表す情
報としての指標については未だ詳らかではないが、結果
論として、本発明の効果を反映している開放電圧を測定
して判断した。そして、この効果をもたらす因子の一つ
である凹凸の周期と振幅は、当然凹凸を削る前のテクス
チャ構造の周期と振幅の影響が直接の因子となることと
考えるのである。
【００１７】さて前述した本発明の透明電極膜の製法に
おいては、プラズマ中に生成されたイオン粒子を用いる
ことも特徴とする。即ち、プラズマ発生装置に高周波電
力や直流電力などのエネルギーを印加しプラズマを発生
させ、ガス分子を電離させイオン粒子とし、さらにプラ
ズマに電場を架けてイオン粒子を引き出し加速してエネ
ルギーを与え、透明電極膜のまだ滑らかな凹凸面でない
膜面に衝突させ、膜の表面を物理的に削る手法である。
これは高周波プラズマスパッタ法やイオンミリング法と
して利用されている。
おいては、プラズマ中に生成されたイオン粒子を用いる
ことも特徴とする。即ち、プラズマ発生装置に高周波電
力や直流電力などのエネルギーを印加しプラズマを発生
させ、ガス分子を電離させイオン粒子とし、さらにプラ
ズマに電場を架けてイオン粒子を引き出し加速してエネ
ルギーを与え、透明電極膜のまだ滑らかな凹凸面でない
膜面に衝突させ、膜の表面を物理的に削る手法である。
これは高周波プラズマスパッタ法やイオンミリング法と
して利用されている。
【００１８】また本発明は本発明の透明電極膜構造を持
つ太陽電池を製造するとき、最もその効果を発揮する。
即ち本発明は基板と透明電極膜と半導体層膜と金属電極
膜を積層してなる太陽電池において、基板と半導体層と
の間に挟まれた透明電極膜の半導体層に接する面を凹凸
面とするとともに、該凹凸面の表面構造が、少なくとも
底部に角部を有さない滑らかな凹面状の構造の集合体で
あることを特徴とする太陽電池である。
つ太陽電池を製造するとき、最もその効果を発揮する。
即ち本発明は基板と透明電極膜と半導体層膜と金属電極
膜を積層してなる太陽電池において、基板と半導体層と
の間に挟まれた透明電極膜の半導体層に接する面を凹凸
面とするとともに、該凹凸面の表面構造が、少なくとも
底部に角部を有さない滑らかな凹面状の構造の集合体で
あることを特徴とする太陽電池である。
【００１９】かかる太陽電池は前記したように基板上に
被着させた透明電極膜の表面を滑らかな凹面状の構造の
集合体に成形した後、該透明電極膜面に半導体層膜及び
金属電極膜を順次被着して製造することができる。
被着させた透明電極膜の表面を滑らかな凹面状の構造の
集合体に成形した後、該透明電極膜面に半導体層膜及び
金属電極膜を順次被着して製造することができる。
【００２０】上記本発明の太陽電池の半導体層膜は光発
電装置に適した、アモルファス半導体材料、微結晶半導
体、或いは多結晶半導体の薄膜が挙げられる。またアモ
ルファスタイプでは、珪素と周期率表IV属合金系アモル
ファスもしくはアモルファス体を水素化、フッ素化した
皮膜も可能である。またこれは例示であって、他の半導
体種を用いることを制限するものではない。勿論、半導
体層を形成するときに不純物をドープして荷電子制御及
び禁制帯幅制御を行うこともできることは言うまでもな
い。
電装置に適した、アモルファス半導体材料、微結晶半導
体、或いは多結晶半導体の薄膜が挙げられる。またアモ
ルファスタイプでは、珪素と周期率表IV属合金系アモル
ファスもしくはアモルファス体を水素化、フッ素化した
皮膜も可能である。またこれは例示であって、他の半導
体種を用いることを制限するものではない。勿論、半導
体層を形成するときに不純物をドープして荷電子制御及
び禁制帯幅制御を行うこともできることは言うまでもな
い。
【００２１】上記本発明の太陽電池の構成である半導体
膜は、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法などを用いて形成する
のが一般的である。しかし、他の蒸着法を用いることを
制限するものではない。
膜は、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法などを用いて形成する
のが一般的である。しかし、他の蒸着法を用いることを
制限するものではない。
【００２２】更に上記本発明の太陽電池の構成である金
属電極膜は、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム
若しくはこれらの合金を用いた皮膜とすることができ
る。これら金属電極膜はやはり従来周知の方法で成膜す
ることができる。
属電極膜は、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム
若しくはこれらの合金を用いた皮膜とすることができ
る。これら金属電極膜はやはり従来周知の方法で成膜す
ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ本発明の
実施の形態としての例を詳しく説明する。
実施の形態としての例を詳しく説明する。
【００２４】（実施例１）図２は本発明にかかる薄膜型
シリコン太陽電池用透明電極膜の製造方法の一つの実施
例を示す図である。２１はプラズマ源、２２はイオン引
き出し・加速用電極、２３はイオンの軌跡、２４は試料
ホルダー、２６はテクスチャ構造を持つ透明電極膜、２
７はガラス基板、２８はイオンミリング法によるエッチ
ングの後の透明電極膜である。図３は本発明の実施例１
にかかる微結晶シリコン太陽電池の構成図である。２９
は微結晶シリコン発電膜、３０は金属電極膜である。図
４は本発明による透明電極膜と従来の透明電極膜を備え
る微結晶シリコン太陽電池の開放電圧の比較を示すグラ
フである。
シリコン太陽電池用透明電極膜の製造方法の一つの実施
例を示す図である。２１はプラズマ源、２２はイオン引
き出し・加速用電極、２３はイオンの軌跡、２４は試料
ホルダー、２６はテクスチャ構造を持つ透明電極膜、２
７はガラス基板、２８はイオンミリング法によるエッチ
ングの後の透明電極膜である。図３は本発明の実施例１
にかかる微結晶シリコン太陽電池の構成図である。２９
は微結晶シリコン発電膜、３０は金属電極膜である。図
４は本発明による透明電極膜と従来の透明電極膜を備え
る微結晶シリコン太陽電池の開放電圧の比較を示すグラ
フである。
【００２５】以下に本発明の具体的な実施の一例であ
る、熱ＣＶＤ法で作製したテクスチャ構造を持つ透明電
極膜２６を、イオンミリング法によるエッチングにより
表面をアルゴンイオンを用いて削り、微結晶シリコン太
陽電池用透明電極膜を作製する手法を説明する。
る、熱ＣＶＤ法で作製したテクスチャ構造を持つ透明電
極膜２６を、イオンミリング法によるエッチングにより
表面をアルゴンイオンを用いて削り、微結晶シリコン太
陽電池用透明電極膜を作製する手法を説明する。
【００２６】本実施例で用いたイオンミリング法は、プ
ラズマ源２１にプラズマを発生させて、その中に存在す
るイオンを引き出し電極２２に電圧をかけて引き出し、
イオンの軌跡２３のように試料方向へ加速し表面にイオ
ンを叩き付け、イオンの衝突による物理的作用により表
面を削る手法である。イオンミリング法によるテクスチ
ャ構造の透明電極膜２６の表面の形状の加工の具体的方
法は次の通りである。
ラズマ源２１にプラズマを発生させて、その中に存在す
るイオンを引き出し電極２２に電圧をかけて引き出し、
イオンの軌跡２３のように試料方向へ加速し表面にイオ
ンを叩き付け、イオンの衝突による物理的作用により表
面を削る手法である。イオンミリング法によるテクスチ
ャ構造の透明電極膜２６の表面の形状の加工の具体的方
法は次の通りである。
【００２７】熱ＣＶＤ法により作製したテクスチャ構造
を持つ透明電極膜２６付きガラス基板２７を、試料ホル
ダー２４に固定し、イオンミリング装置内を２×１０
-６ Ｔｏｒｒ以下に予備排気する。そして、イオンミリ
ング装置内にガス導入口よりアルゴン（Ａｒ）ガスを導
入する。この時装置内の圧力は３×１０-４ Ｔｏｒｒに
調整する。次にプラズマ源２１にプラズマを発生させ、
イオン引き出し・加速電極２２に電圧をかけることによ
り、アルゴンイオン（Ａｒ＋）がプラズマ中から引き出
され、試料方向に加速される。この時のイオンを加速さ
せる電圧は-３９０Ｖとし、イオン電流は１２０ｍＡと
する。また、イオンは透明電極膜に対して入射角０°と
し、エッチング時間を１２ｍｉｎとする。除去されるテ
クスチャ構造を持つ透明電極膜２６の膜厚は２５００Å
程度である。
を持つ透明電極膜２６付きガラス基板２７を、試料ホル
ダー２４に固定し、イオンミリング装置内を２×１０
-６ Ｔｏｒｒ以下に予備排気する。そして、イオンミリ
ング装置内にガス導入口よりアルゴン（Ａｒ）ガスを導
入する。この時装置内の圧力は３×１０-４ Ｔｏｒｒに
調整する。次にプラズマ源２１にプラズマを発生させ、
イオン引き出し・加速電極２２に電圧をかけることによ
り、アルゴンイオン（Ａｒ＋）がプラズマ中から引き出
され、試料方向に加速される。この時のイオンを加速さ
せる電圧は-３９０Ｖとし、イオン電流は１２０ｍＡと
する。また、イオンは透明電極膜に対して入射角０°と
し、エッチング時間を１２ｍｉｎとする。除去されるテ
クスチャ構造を持つ透明電極膜２６の膜厚は２５００Å
程度である。
【００２８】この様にして得られた透明電極膜２８は、
表面の形状がもともとのピラミッド状の構造から、下に
凸になめらかな凹面状の構造を集合した形状になり、ま
たヘイズ率も１３％程度から６〜８％程度に低下した。
表面の形状がもともとのピラミッド状の構造から、下に
凸になめらかな凹面状の構造を集合した形状になり、ま
たヘイズ率も１３％程度から６〜８％程度に低下した。
【００２９】本発明で作製した透明電極２８を微結晶シ
リコン太陽電池に使用すると、微結晶シリコン発電膜中
の欠陥の発生を抑制し、大きな開放電圧を得ることがで
きた。
リコン太陽電池に使用すると、微結晶シリコン発電膜中
の欠陥の発生を抑制し、大きな開放電圧を得ることがで
きた。
【００３０】図３は上述した本発明の第１の実施例によ
る製造法により形成した透明電極を用いた微結晶シリコ
ン太陽電池の構造図である。図４は本発明による透明電
極膜と従来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電
池の開放電圧の比較を示すグラフである。比較の例とし
て、従来のテクスチャ構造のままの透明電極膜を用いた
微結晶シリコン太陽電池の開放電圧を１とすると、本発
明による透明電極膜を用いた太陽電池の開放電圧は１.
１８と大幅に増加しており、大きな発電効率を有してい
る。
る製造法により形成した透明電極を用いた微結晶シリコ
ン太陽電池の構造図である。図４は本発明による透明電
極膜と従来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電
池の開放電圧の比較を示すグラフである。比較の例とし
て、従来のテクスチャ構造のままの透明電極膜を用いた
微結晶シリコン太陽電池の開放電圧を１とすると、本発
明による透明電極膜を用いた太陽電池の開放電圧は１.
１８と大幅に増加しており、大きな発電効率を有してい
る。
【００３１】上記のように本発明によれば、透明電極膜
を下に凸でなめらかな凹面状の構造の集合した表面形状
にし、この透明電極膜を用いた薄膜型シリコン太陽電池
は大きな開放電圧が得られ、発電効率が著しく向上する
という効果を得た。
を下に凸でなめらかな凹面状の構造の集合した表面形状
にし、この透明電極膜を用いた薄膜型シリコン太陽電池
は大きな開放電圧が得られ、発電効率が著しく向上する
という効果を得た。
【００３２】（実施例２）図５は本発明にかかる薄膜型
シリコン太陽電池用透明電極膜の製造方法の一つの実施
例を示す図である。３１は接地電極、３２は高周波電
極、３３はコンデンサ、３４は高周波電源、３５はプラ
ズマ、３６はイオンの軌跡、その他の符号は第１の実施
例の図と同様である。図６は本発明による透明電極膜と
従来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電池の開
放電圧の比較を示すグラフである。
シリコン太陽電池用透明電極膜の製造方法の一つの実施
例を示す図である。３１は接地電極、３２は高周波電
極、３３はコンデンサ、３４は高周波電源、３５はプラ
ズマ、３６はイオンの軌跡、その他の符号は第１の実施
例の図と同様である。図６は本発明による透明電極膜と
従来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電池の開
放電圧の比較を示すグラフである。
【００３３】以下に本発明の具体的な実施の一例であ
る、熱ＣＶＤ法で作製したテクスチャ構造を持つ透明電
極膜２６の表面を、高周波プラズマスパッタ法によりア
ルゴンイオンを用いて削り、薄膜型シリコン太陽電池用
透明電極膜２８を作製する手法を説明する。
る、熱ＣＶＤ法で作製したテクスチャ構造を持つ透明電
極膜２６の表面を、高周波プラズマスパッタ法によりア
ルゴンイオンを用いて削り、薄膜型シリコン太陽電池用
透明電極膜２８を作製する手法を説明する。
【００３４】高周波プラズマスパッタ法は、プラズマ３
５を発生させて、高周波電極３２上にエッチングする試
料を置き、イオンの衝突による物理的作用により表面を
削る手法であって、具体的方法は次の通りである。
５を発生させて、高周波電極３２上にエッチングする試
料を置き、イオンの衝突による物理的作用により表面を
削る手法であって、具体的方法は次の通りである。
【００３５】テクスチャ構造を持つ透明電極膜２６付き
ガラス基板２７を、高周波プラズマスパッタ装置内の高
周波電極３２に接着し、２×１０-６ Ｔｏｒｒ以下に予
備排気する。そして、高周波プラズマスパッタ装置内に
ガス導入口よりアルゴンガスを導入する。この時装置内
の圧力は３×１０-２ Ｔｏｒｒに調整する。２枚の平行
平板の電極を、片方を接地電極３１とて接地し、他の一
方の高周波電極３２としコンデンサ３３を通して高周波
電源３４より高周波電力を印加することによりアルゴン
プラズマを発生させる。テクスチャ構造を持つ透明電極
膜２６は高周波電極３２（高周波電力を印加する側の電
極）上にプラズマに接するように設置する。高周波電力
は１００Ｗとし、エッチング時間は３６０ｍｉｎとす
る。
ガラス基板２７を、高周波プラズマスパッタ装置内の高
周波電極３２に接着し、２×１０-６ Ｔｏｒｒ以下に予
備排気する。そして、高周波プラズマスパッタ装置内に
ガス導入口よりアルゴンガスを導入する。この時装置内
の圧力は３×１０-２ Ｔｏｒｒに調整する。２枚の平行
平板の電極を、片方を接地電極３１とて接地し、他の一
方の高周波電極３２としコンデンサ３３を通して高周波
電源３４より高周波電力を印加することによりアルゴン
プラズマを発生させる。テクスチャ構造を持つ透明電極
膜２６は高周波電極３２（高周波電力を印加する側の電
極）上にプラズマに接するように設置する。高周波電力
は１００Ｗとし、エッチング時間は３６０ｍｉｎとす
る。
【００３６】この様にして得られた透明電極膜２８は、
表面の形状がもともとのピラミッド状の構造から、下に
凸のなめらかな凹面状の構造を集合した形状になり、ま
たヘイズ率も１３％程度から６〜８％程度に低下した。
表面の形状がもともとのピラミッド状の構造から、下に
凸のなめらかな凹面状の構造を集合した形状になり、ま
たヘイズ率も１３％程度から６〜８％程度に低下した。
【００３７】図６は本発明の第２の実施例による透明電
極膜と従来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電
池の開放電圧の比較を示すグラフである。本発明の第２
の実施例により作製した透明電極膜を用いた微結晶シリ
コン太陽電池の構造は第１の実施例の図５と同じであ
る。比較の例として、テクスチャ構造のままの透明電極
膜を用いた微結晶シリコン太陽電池の開放電圧を１とす
ると、本発明による透明電極膜を用いた太陽電池の開放
電圧は１.１７と大幅に増加しており、大きな発電効率
を有している。
極膜と従来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電
池の開放電圧の比較を示すグラフである。本発明の第２
の実施例により作製した透明電極膜を用いた微結晶シリ
コン太陽電池の構造は第１の実施例の図５と同じであ
る。比較の例として、テクスチャ構造のままの透明電極
膜を用いた微結晶シリコン太陽電池の開放電圧を１とす
ると、本発明による透明電極膜を用いた太陽電池の開放
電圧は１.１７と大幅に増加しており、大きな発電効率
を有している。
【００３８】上記のように本発明によれば、高周波プラ
ズマスパッタ法により透明電極膜を滑らかな凹凸構造を
有する表面形状にし、この透明電極膜を用いた薄膜型シ
リコン太陽電池は大きな開放電圧が得られ、発電効率が
著しく向上するという効果が得られた。
ズマスパッタ法により透明電極膜を滑らかな凹凸構造を
有する表面形状にし、この透明電極膜を用いた薄膜型シ
リコン太陽電池は大きな開放電圧が得られ、発電効率が
著しく向上するという効果が得られた。
【００３９】
【発明の効果】発電素子における透明電極膜を滑らかな
凹凸構造を有する表面形状とすることにより、発電膜中
の欠陥を抑制し、大きな開放電圧を得ることのできる、
発電素子の構造、その製法及び該素子構造を持つ太陽電
池の提供が可能となった。
凹凸構造を有する表面形状とすることにより、発電膜中
の欠陥を抑制し、大きな開放電圧を得ることのできる、
発電素子の構造、その製法及び該素子構造を持つ太陽電
池の提供が可能となった。
【図１】 従来の薄膜型太陽電池の構造を示す断面図。
【図２】 本発明にかかる薄膜型シリコン太陽電池用透
明電極膜の製造方法の一つの実施例を示す略図。
明電極膜の製造方法の一つの実施例を示す略図。
【図３】 本発明の薄膜型太陽電池の構造を示す断面
図。
図。
【図４】 本発明の第１の実施例による透明電極膜と従
来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電池の開放
電圧の比較を示すグラフ
来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電池の開放
電圧の比較を示すグラフ
【図５】 本発明にかかる薄膜型シリコン太陽電池用透
明電極膜の製造方法の一つの実施例を示す略図。
明電極膜の製造方法の一つの実施例を示す略図。
【図６】 本発明の第２の実施例による透明電極膜と従
来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電池の開放
電圧の比較を示すグラフ
来の透明電極膜を備える微結晶シリコン太陽電池の開放
電圧の比較を示すグラフ
１ ガラス基板 ２ 透明電極膜 ３ シリコン発電膜 ４ 金属電極膜 ５ 欠陥 ２１ プラズマ源 ２２ 加速用電極 ２３ イオンの軌跡 ２４ 試料ホルダー ２６ テクスチャー構造を持つ透明電極膜 ２７ ガラス基板 ２８ イオンミリング法によるエッチング後の透明電
極膜 ２９ 微結晶シリコン発電膜 ３０ 金属電極膜 ３１ 接地電極 ３２ 高周波電極 ３３ コンデンサ ３４ 高周波電源 ３５ プラズマ ３６ イオンの軌跡
極膜 ２９ 微結晶シリコン発電膜 ３０ 金属電極膜 ３１ 接地電極 ３２ 高周波電極 ３３ コンデンサ ３４ 高周波電源 ３５ プラズマ ３６ イオンの軌跡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 信樹 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社基盤技術研究内 Ｆターム(参考） 5F051 AA03 AA04 AA05 BA11 CA16 CA17 CA18 CA19 CB12 CB15 CB22 CB27 FA02 FA03 FA19 GA03 5G307 FA01 FB01 FC10 5G323 BA04 BB03 BC03
Claims (6)
- 【請求項１】 透明電極膜と発電膜が密着し、透明電極
側から該発電膜に光を入射させて、発電をする発電素子
の透明電極において、前記発電膜と密着する透明電極膜
の面が、凹凸面であって、該凹凸面の表面の構造が、滑
らかな凹面状の構造の集合体であることを特徴とする透
明電極膜。 - 【請求項２】 前記凹凸面が、すくなくとも底部に角部
を有さない滑らかな凹凸面であることを特徴とする請求
項１記載の透明電極膜。 - 【請求項３】 透明電極膜と発電膜が密着し、透明電極
側から該発電膜に光を入射させて、発電をする発電素子
の透明電極の前記発電膜と密着する透明電極膜の面が、
凹凸面である透明電極の製造方法において、基板上に該
発電膜側と密着させる面がピラミッド型などの角をもっ
た凹凸のテクスチャ構造を持つ膜面を形成し、次いで該
膜面に粒子を衝突させて、主として谷底部の角を削り落
すことにより、滑らかな凹面状の構造の集合体とする事
を特徴とする透明電極膜の製造方法。 - 【請求項４】 衝突させる粒子がプラズマによって電離
したイオン粒子であることを特徴とする請求項３記載の
透明電極膜の製造方法。 - 【請求項５】 基板と透明電極膜と半導体層膜と金属電
極膜を積層してなる太陽電池において、基板と半導体層
との間に挟まれた透明電極膜の半導体層に接する面を凹
凸面とするとともに、該凹凸面の表面構造が、すくなく
とも底部に角部を有さない滑らかな凹面状の構造の集合
体であることを特徴とする太陽電池。 - 【請求項６】 基板と透明電極膜と半導体層膜と金属電
極膜を積層してなる太陽電池の製造方法において、基板
上に被着させた透明電極膜の表面を滑らかな凹面状の集
合体に成形した後、該透明電極膜面に半導体層膜及び金
属電極膜を順次被着することを特徴とする太陽電池の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169576A JP2001352086A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | 透明電極膜、その製造方法、および該透明電極膜を用いた太陽電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169576A JP2001352086A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | 透明電極膜、その製造方法、および該透明電極膜を用いた太陽電池及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001352086A true JP2001352086A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=18672415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000169576A Withdrawn JP2001352086A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | 透明電極膜、その製造方法、および該透明電極膜を用いた太陽電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001352086A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008153570A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Sharp Corp | 太陽電池の基体およびその製造方法、太陽電池モジュール |
| JP2009531842A (ja) * | 2006-03-30 | 2009-09-03 | ユニヴェルスィテ ドゥ ヌシャテル | 起伏のある透明導電層及びその製造方法 |
| KR100983414B1 (ko) | 2008-07-22 | 2010-09-20 | 성균관대학교산학협력단 | 투명 전극 표면 패터닝에 의한 유기 태양전지 제조방법 |
| WO2010147399A1 (en) * | 2009-06-17 | 2010-12-23 | Korea University Research And Business Foundation | Photovoltaic devices |
| JP2012195620A (ja) * | 2007-02-16 | 2012-10-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置の製造方法及び光電変換装置 |
| RU2571441C2 (ru) * | 2010-04-06 | 2015-12-20 | ОЙ АйСиЭс ИНТЕЛЛИДЖЕНТ КОНТРОЛ СИСТЕМЗ ЛТД | Слоистая конструкция с внутренними полостями для использования с фотоэлементами и способ ее изготовления |
-
2000
- 2000-06-06 JP JP2000169576A patent/JP2001352086A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009531842A (ja) * | 2006-03-30 | 2009-09-03 | ユニヴェルスィテ ドゥ ヌシャテル | 起伏のある透明導電層及びその製造方法 |
| KR101504553B1 (ko) * | 2006-03-30 | 2015-03-23 | 위니베르시떼 드 뉴샤텔 | 텍스쳐링된 투명 전도층 및 그 제조방법 |
| JP2008153570A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Sharp Corp | 太陽電池の基体およびその製造方法、太陽電池モジュール |
| JP2012195620A (ja) * | 2007-02-16 | 2012-10-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置の製造方法及び光電変換装置 |
| KR100983414B1 (ko) | 2008-07-22 | 2010-09-20 | 성균관대학교산학협력단 | 투명 전극 표면 패터닝에 의한 유기 태양전지 제조방법 |
| WO2010147399A1 (en) * | 2009-06-17 | 2010-12-23 | Korea University Research And Business Foundation | Photovoltaic devices |
| RU2571441C2 (ru) * | 2010-04-06 | 2015-12-20 | ОЙ АйСиЭс ИНТЕЛЛИДЖЕНТ КОНТРОЛ СИСТЕМЗ ЛТД | Слоистая конструкция с внутренними полостями для использования с фотоэлементами и способ ее изготовления |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070807 |