JP2010199418A - 薄膜太陽電池用基板およびそれを用いた薄膜太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る太陽電池用基板1上には、発電層2と上部電極となる透明導電膜9および銀電極10が形成される。太陽電池用基板1は、表面に高反射率の反射面を有する高反射率基板3と、その上に形成された、透明かつ導電性の透明複合膜とを有する。透明複合膜は、可視〜近赤外域の光に対して透明かつ屈折率の異なる二種類以上の材料、例えば高屈折率材料4と低屈折率材料5とが、基板面内方向に分散配置されたものである。高屈折率材料4と低屈折率材料5の少なくとも一方は導電性を有する。
【選択図】図1
Description
以上のことから、従来型の凹凸構造を利用した光閉じ込め構造を用いる限り、光電流と開放電圧・曲線因子の間にはトレードオフの関係があり、全てを独立に最大化して、太陽電池の発電効率を向上させることは極めて困難である。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、光閉じ込め効果および反射率が高く、かつ表面形状がその上に形成される発電層に悪影響を与えない程度に平坦な薄膜太陽電池用基板およびそれを用いた薄膜太陽電池を提供できるようにすることである。
図1は、本発明に係る薄膜太陽電池用基板を利用して作製した薄膜シリコン太陽電池を示す断面図である。本発明に係る薄膜太陽電池は、太陽電池用基板1、発電層2および表面電極(透明導電膜9、銀電極10)から構成される。太陽電池用基板1は、高反射率の反射面を有する高反射率基板3と、その上に形成された、高屈折率材料4と低屈折率材料5とを含む透明複合膜から構成される。この透明複合膜は、下部電極の一部をなすものであって、導電性を持つ必要があり、材料4、5のうち少なくとも一方は導電性を有することが求められる。この上に、n型、真性およびp型の結晶質薄膜シリコン層からなる発電層2が形成され、さらに反射防止効果を発揮するよう厚さを調整した透明導電膜9および銀電極10が形成されている。図1に示す実施の形態では、半導体層として結晶質薄膜シリコン層を用いているが、太陽電池特性が得られるものであれば他の半導体層でも構わない。つまり、非晶質半導体でもよく、また材料として化合物半導体(SiC、SiGeを含む)や有機材料であってもよく、さらには複数の接合が積層されたいわゆるタンデム構造をなすものであってもよい。また、バンドギャップが不連続となるヘテロ接合を含んでいてもよい。
透明複合膜の表面は、その上に製膜される発電半導体層に悪影響を及ぼさない程度に平坦であることが望まれる。好ましい平均自乗表面粗さ(RMS)は、25nm以下である。
図5(D)に示すエッチング工程において、下地の高反射率基板3の表面が荒らされ、その表面の反射率が低下してしまう恐れがある。これに対処するには、高反射率基板3の表面にITO膜などの透明導電膜を形成しておくことが有効である。そのようにする場合には、エッチング工程後の高屈折率材料4の薄膜の形成を、CVD法などの真空技術を用いる製膜法により行っても、製膜工程において高反射率基板3の表面が荒らされることも回避できる。
2 発電層
3 高反射率基板
4 高屈折率材料
5 低屈折率材料
6 n型シリコン薄膜
7 真性シリコン薄膜
8 p型シリコン薄膜
9 透明導電膜
10 銀電極
11 レジスト膜
Claims (12)
- 表面が平坦でかつ表面が光反射面となる基体と、前記基体上に形成された、可視〜近赤外域の光に対して透明でかつ屈折率の異なる二種類以上の材料からなる、垂直方向に導電性を有する透明複合膜と、を有することを特徴とする薄膜太陽電池基板。
- その表面の平均自乗表面粗さが25nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜太陽電池用基板。
- 前記透明複合膜を構成する二種類以上の材料のうち、少なくとも一つの組み合わせにおいて屈折率差が0.5以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜太陽電池用基板。
- 前記透明複合膜に分散する透明材料の分散粒の大きさおよび分散粒同士の距離が0.1〜2μmの範囲にあることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の薄膜太陽電池用基板。
- 前記透明複合膜に用いられる透明材料が、シリコンまたは金属酸化物を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の薄膜太陽電池用基板。
- 前記基体が、金属単体、または、金属単体上に透明導電膜が形成されたもの、または、支持体上に金属膜の形成されたもの、または、支持体上に金属膜と透明導電膜との積層膜が形成されたもの、の中のいずれかであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の薄膜太陽電池用基板。
- 前記透明複合膜において、二種類以上の透明材料の一つが規則性を持って配置され、回折格子を構成していることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の薄膜太陽電池用基板。
- 前記回折格子の周期が0.1〜2μmの範囲にあることを特徴とする請求項7に記載の薄膜太陽電池用基板。
- 回折格子が二つ以上の異なる周期を持つことを特徴とする請求項7または8に記載の薄膜太陽電池用基板。
- 回折格子が二次元または三次元構造を持つことを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の薄膜太陽電池用基板。
- 請求項1から10のいずれかに記載の薄膜太陽電池用基板上に、発電層となる、1ないし複数の半導体接合を有する半導体層を有し、その上に上部電極を有することを特徴とする薄膜太陽電池。
- 前記半導体層が、シリコンまたはその合金の非晶質体若しくは結晶質体またはそれらの組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項11に記載の薄膜太陽電池。
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