JPH06232437A - 可撓性薄膜光電変換素子 - Google Patents
可撓性薄膜光電変換素子Info
- Publication number
- JPH06232437A JPH06232437A JP5108617A JP10861793A JPH06232437A JP H06232437 A JPH06232437 A JP H06232437A JP 5108617 A JP5108617 A JP 5108617A JP 10861793 A JP10861793 A JP 10861793A JP H06232437 A JPH06232437 A JP H06232437A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- photoelectric conversion
- conversion element
- transparent electrode
- flexible thin
- 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.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims abstract description 37
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】プラスチックフィルムを基板とする可撓性薄膜
光電変換素子の光電変換層への入射光の増加、直列抵抗
の減少および耐久性の向上を図る。 【構成】基板の光入射側の面をSiN膜あるいはSiOx 膜
で覆うことにより、表面にプラスチックが露出している
場合にくらべて光の反射率が低下して変換効率が上昇
し、また紫外線を吸収することによって紫外線によるフ
ィルムの変質を防止し、さらに湿気の侵入を抑える。ま
た、基板と透明電極の間にSiN膜あるいはSiOx 膜を介
在させることにより、プラスチックフィルムから透明電
極へ拡散する不純物をブロックし、その不純物による透
明電極のシート抵抗の上昇を抑える。
光電変換素子の光電変換層への入射光の増加、直列抵抗
の減少および耐久性の向上を図る。 【構成】基板の光入射側の面をSiN膜あるいはSiOx 膜
で覆うことにより、表面にプラスチックが露出している
場合にくらべて光の反射率が低下して変換効率が上昇
し、また紫外線を吸収することによって紫外線によるフ
ィルムの変質を防止し、さらに湿気の侵入を抑える。ま
た、基板と透明電極の間にSiN膜あるいはSiOx 膜を介
在させることにより、プラスチックフィルムから透明電
極へ拡散する不純物をブロックし、その不純物による透
明電極のシート抵抗の上昇を抑える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックフィルム
等を基板とした可撓性薄膜光電変換素子に関する。
等を基板とした可撓性薄膜光電変換素子に関する。
【0002】
【従来の技術】グロー放電プラズマCVD法により形成
されるアモルファスシリコン (以下a−Siと記す) は、
高々1μmの膜厚で光電変換素子として利用できるた
め、低コスト太陽電池材料として注目されている。この
a−Si光電変換素子をポリエチレンテレフタレート (P
ET) 、ポリエチレンナフタレート (PEN) 、ポリエ
チレンサルファイド (PES) およびポリふっ化ビニル
(PVF) 等のプラスチックフィルム上に形成した可撓
性薄膜光電変換素子が知られている。このような可撓性
薄膜光電変換素子は、ガラス板、ステンレス鋼板上にa
−Si光電変換層を形成した薄膜光電変換素子に比べて軽
量であり、かつロール状にして使用できるため、応用上
大きな可能性を有するものである。
されるアモルファスシリコン (以下a−Siと記す) は、
高々1μmの膜厚で光電変換素子として利用できるた
め、低コスト太陽電池材料として注目されている。この
a−Si光電変換素子をポリエチレンテレフタレート (P
ET) 、ポリエチレンナフタレート (PEN) 、ポリエ
チレンサルファイド (PES) およびポリふっ化ビニル
(PVF) 等のプラスチックフィルム上に形成した可撓
性薄膜光電変換素子が知られている。このような可撓性
薄膜光電変換素子は、ガラス板、ステンレス鋼板上にa
−Si光電変換層を形成した薄膜光電変換素子に比べて軽
量であり、かつロール状にして使用できるため、応用上
大きな可能性を有するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】屈折率の異なる物質の
界面での反射率Rは、二つの物質の屈折率をn1 、n2
とした場合、簡単に表すと、R= (n2 −n1 ) 2 /
(n2 +n1 ) 2 となる。ガラス基板の場合、ガラスの
屈折率は1.5であるから、大気中から光が入射するとき
のガラス基板の表面の反射率R=4%となり、反射によ
る損失は極めて少ない。これに対しPETの屈折率は1.
65、PENの屈折率は1.8、PESの屈折率は2.05など
ガラスより屈折率が高くなるため、例えば波長350 〜10
00nmの光のPESフィルムの表面での反射率R=18%と
なる。このため、a−Si光電変換層で利用できる光の割
合が減少し、出力電流がガラス板を基板とした薄膜光電
素子に比べ2割程度低くなる。また、プラスチックフィ
ルムは紫外線を長く照射すると硬化、変色などが生じ、
所期の光学特性を維持できなくなるとともに耐久性が著
しく劣化する。さらに、プラスチックフィルムは吸湿性
を有するため、湿気がa−Si薄膜光電変換層に侵入し、
素子の特性劣化を招く。一方、プラスチックフィルム上
に透明導電膜、a−Si層、金属電極の各薄膜を順次積層
して薄膜光電変換素子を形成していくとき、a−Si層の
形成温度が約200 ℃迄であるため、プラスチックフィル
ムに含まれる酸素、窒素、炭素などの化合物といった不
純物が透明電極の透明導電膜に拡散し、透明電極層の電
気的特性、すなわちシート抵抗の増大などを引きおこし
て、セルの直列抵抗成分が増大し、また光学的特性、す
なわち波長350 〜800nm の光の不純物吸収による透過率
の低下を引きおこし、太陽電池の出力電力を低下させ
る。
界面での反射率Rは、二つの物質の屈折率をn1 、n2
とした場合、簡単に表すと、R= (n2 −n1 ) 2 /
(n2 +n1 ) 2 となる。ガラス基板の場合、ガラスの
屈折率は1.5であるから、大気中から光が入射するとき
のガラス基板の表面の反射率R=4%となり、反射によ
る損失は極めて少ない。これに対しPETの屈折率は1.
65、PENの屈折率は1.8、PESの屈折率は2.05など
ガラスより屈折率が高くなるため、例えば波長350 〜10
00nmの光のPESフィルムの表面での反射率R=18%と
なる。このため、a−Si光電変換層で利用できる光の割
合が減少し、出力電流がガラス板を基板とした薄膜光電
素子に比べ2割程度低くなる。また、プラスチックフィ
ルムは紫外線を長く照射すると硬化、変色などが生じ、
所期の光学特性を維持できなくなるとともに耐久性が著
しく劣化する。さらに、プラスチックフィルムは吸湿性
を有するため、湿気がa−Si薄膜光電変換層に侵入し、
素子の特性劣化を招く。一方、プラスチックフィルム上
に透明導電膜、a−Si層、金属電極の各薄膜を順次積層
して薄膜光電変換素子を形成していくとき、a−Si層の
形成温度が約200 ℃迄であるため、プラスチックフィル
ムに含まれる酸素、窒素、炭素などの化合物といった不
純物が透明電極の透明導電膜に拡散し、透明電極層の電
気的特性、すなわちシート抵抗の増大などを引きおこし
て、セルの直列抵抗成分が増大し、また光学的特性、す
なわち波長350 〜800nm の光の不純物吸収による透過率
の低下を引きおこし、太陽電池の出力電力を低下させ
る。
【0004】本発明の目的は、上記問題点を解決し、光
電変換層で利用できる光の割合が高く、かつ耐久性のあ
る可撓性薄膜光電変換素子を提供することにある。
電変換層で利用できる光の割合が高く、かつ耐久性のあ
る可撓性薄膜光電変換素子を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、透光性で絶縁性のプラスチックフィル
ム上に透明電極、a−Si光電変換層、裏面電極を順次積
層してなる可撓性薄膜光電変換素子において、プラスチ
ックフィルムの反透明電極側の面がプラスチックフィル
ムの屈折率より低い屈折率を有するけい素化合物膜によ
って覆われたものとする。また、透光性で絶縁性のプラ
スチックフィルム上に透明電極、a−Si光電変換層、裏
面電極を順次積層してなる可撓性薄膜光電変換素子にお
いて、プラスチックフィルムと透明電極の間にけい素化
合物膜が介在するものとする。そして、けい素化合物が
窒化けい素あるいは酸化けい素であることが有効であ
り、窒化けい素の場合は窒素、酸化けい素の場合は酸素
のけい素に対する比を調整することにより屈折率が制御
されたことが有効である。
めに、本発明は、透光性で絶縁性のプラスチックフィル
ム上に透明電極、a−Si光電変換層、裏面電極を順次積
層してなる可撓性薄膜光電変換素子において、プラスチ
ックフィルムの反透明電極側の面がプラスチックフィル
ムの屈折率より低い屈折率を有するけい素化合物膜によ
って覆われたものとする。また、透光性で絶縁性のプラ
スチックフィルム上に透明電極、a−Si光電変換層、裏
面電極を順次積層してなる可撓性薄膜光電変換素子にお
いて、プラスチックフィルムと透明電極の間にけい素化
合物膜が介在するものとする。そして、けい素化合物が
窒化けい素あるいは酸化けい素であることが有効であ
り、窒化けい素の場合は窒素、酸化けい素の場合は酸素
のけい素に対する比を調整することにより屈折率が制御
されたことが有効である。
【0006】
【作用】プラスチックフィルムの光入射側にプラスチッ
クより屈折率の低いけい素化合物の膜を形成すると、プ
ラスチックの屈折率をn2 、その膜の屈折率をn3 とし
た場合、反射率は、大気とシリコン化合物膜との界面で
のR1 = (n3 −1) 2/ (n3 +1) 2 と、けい素化
合物膜とフィルムとの界面でのR2 = (n2 −n 3 ) 2
/ (n2 +n3 ) 2 の和R1 +R2 となる。例えばn2
=2.0、n3 =1.5とすると、R1 =4%、R2 =2%
となりR1 +R2 は6%にすぎず、けい素化合物のない
場合の反射率R0 =11%の半分程度に低減し、反射防止
作用が生ずる。一般的に言えば、屈折率n1 とn2 の物
質の間に屈折率n3 の物質を介在させるとき、n3 2 =
n1 n2 の場合に合計の反射率が最小になる。そして、
けい素化合物として窒化けい素を用いるときはN/Si
比、酸化けい素を用いるときは図4に示すようにO/Si
比を調整することにより屈折率を制御できるため、プラ
スチックフィルムの材料の屈折率に応じて適切な屈折率
のけい素化合物膜を用いることができる。けい素化合物
膜は反射防止膜としてプラスチックフィルム表面での反
射を低減するとともに、紫外線カットフィルタの役割お
よび湿気カットフィルタとしての役割を果たす。一方、
プラスチックフィルムと透明電極の界面に形成されたSi
N膜はプラスチックフィルムからの不純物の拡散阻止層
としての役割を果たす。
クより屈折率の低いけい素化合物の膜を形成すると、プ
ラスチックの屈折率をn2 、その膜の屈折率をn3 とし
た場合、反射率は、大気とシリコン化合物膜との界面で
のR1 = (n3 −1) 2/ (n3 +1) 2 と、けい素化
合物膜とフィルムとの界面でのR2 = (n2 −n 3 ) 2
/ (n2 +n3 ) 2 の和R1 +R2 となる。例えばn2
=2.0、n3 =1.5とすると、R1 =4%、R2 =2%
となりR1 +R2 は6%にすぎず、けい素化合物のない
場合の反射率R0 =11%の半分程度に低減し、反射防止
作用が生ずる。一般的に言えば、屈折率n1 とn2 の物
質の間に屈折率n3 の物質を介在させるとき、n3 2 =
n1 n2 の場合に合計の反射率が最小になる。そして、
けい素化合物として窒化けい素を用いるときはN/Si
比、酸化けい素を用いるときは図4に示すようにO/Si
比を調整することにより屈折率を制御できるため、プラ
スチックフィルムの材料の屈折率に応じて適切な屈折率
のけい素化合物膜を用いることができる。けい素化合物
膜は反射防止膜としてプラスチックフィルム表面での反
射を低減するとともに、紫外線カットフィルタの役割お
よび湿気カットフィルタとしての役割を果たす。一方、
プラスチックフィルムと透明電極の界面に形成されたSi
N膜はプラスチックフィルムからの不純物の拡散阻止層
としての役割を果たす。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例の薄膜光電変換素子
の断面構造を示す。この光電変換素子は、一面上に透明
電極2、pin構造をもつa−Si光電変換層3および裏
面電極4を積層したプラスチックフィルム1の他面に反
射防止膜としてSiN膜5を形成したものである。プラス
チックフィルム1は、ポリエチレンテレフタレート(P
ET) 、ポリエチレンナフタレート (PEN) 、ポリエ
チレンサルファイド(PES) あるいはポリふっ化ビニ
ル (PVF) 等の屈折率1.6以上の材料のいずれかから
なり、SiN膜5は、このフィルム1をロールから引き出
し、電力密度0.5〜1.2W/cm2 の高周波電圧の印加さ
れる対向電極の間にモノシラン (SiH 4 ) とN2 との混
合ガス、あるいはSiH4 とH2 で希釈したNH3 との混
合ガスを導入して生ずるプラズマ中を通し、フィルム温
度をプラスチックの融点200 〜300 ℃より低い100 〜18
0 ℃にしてプラズマCVD法により100 〜300 nmの厚さ
に成膜され、N/Si比を1.0〜1.5にすることにより屈
折率が1.5〜1.9になるように制御されている。a−Si
光電変換層3は、SiH4 とH2 の混合ガスに必要に応じ
てB2 H6 あるいはPH3 を添加した反応ガスを導入し
た反応室内に、スパッタリング法によりITO、SnO2
あるいはZnO等からなる透明電極2をSiN膜5と反対側
に形成したフィルム1を通し、フィルム温度100 〜180
℃、放電電力密度0.1〜0.9W/cm2 の条件で成膜す
る。裏面電極4はスパッタリング法により金属によって
形成する。この薄膜光電変換素子では、プラスチックフ
ィルム1への光6の入射側にプラスチックフィルムの屈
折率より低い屈折率をもつSiN膜5が存在しているた
め、プラスチックフィルム表面での反射率は10%以下と
低減され、紫外線は90%以上をSiN膜で吸収することが
できた。しかし、それより高い波長の光は95%以上透過
する。この結果、面積1cm2 の素子で変換効率が従来の
5〜6%から7%以上に向上した。また、プラスチック
フィルムの水蒸気透過率を評価したところ、例えばPE
Tフィルムの場合、24時間で28g/m2 であったが、Si
N膜5を被覆することにより5g/m2 以下と大幅に減
少し、耐湿性が向上した。
の断面構造を示す。この光電変換素子は、一面上に透明
電極2、pin構造をもつa−Si光電変換層3および裏
面電極4を積層したプラスチックフィルム1の他面に反
射防止膜としてSiN膜5を形成したものである。プラス
チックフィルム1は、ポリエチレンテレフタレート(P
ET) 、ポリエチレンナフタレート (PEN) 、ポリエ
チレンサルファイド(PES) あるいはポリふっ化ビニ
ル (PVF) 等の屈折率1.6以上の材料のいずれかから
なり、SiN膜5は、このフィルム1をロールから引き出
し、電力密度0.5〜1.2W/cm2 の高周波電圧の印加さ
れる対向電極の間にモノシラン (SiH 4 ) とN2 との混
合ガス、あるいはSiH4 とH2 で希釈したNH3 との混
合ガスを導入して生ずるプラズマ中を通し、フィルム温
度をプラスチックの融点200 〜300 ℃より低い100 〜18
0 ℃にしてプラズマCVD法により100 〜300 nmの厚さ
に成膜され、N/Si比を1.0〜1.5にすることにより屈
折率が1.5〜1.9になるように制御されている。a−Si
光電変換層3は、SiH4 とH2 の混合ガスに必要に応じ
てB2 H6 あるいはPH3 を添加した反応ガスを導入し
た反応室内に、スパッタリング法によりITO、SnO2
あるいはZnO等からなる透明電極2をSiN膜5と反対側
に形成したフィルム1を通し、フィルム温度100 〜180
℃、放電電力密度0.1〜0.9W/cm2 の条件で成膜す
る。裏面電極4はスパッタリング法により金属によって
形成する。この薄膜光電変換素子では、プラスチックフ
ィルム1への光6の入射側にプラスチックフィルムの屈
折率より低い屈折率をもつSiN膜5が存在しているた
め、プラスチックフィルム表面での反射率は10%以下と
低減され、紫外線は90%以上をSiN膜で吸収することが
できた。しかし、それより高い波長の光は95%以上透過
する。この結果、面積1cm2 の素子で変換効率が従来の
5〜6%から7%以上に向上した。また、プラスチック
フィルムの水蒸気透過率を評価したところ、例えばPE
Tフィルムの場合、24時間で28g/m2 であったが、Si
N膜5を被覆することにより5g/m2 以下と大幅に減
少し、耐湿性が向上した。
【0008】本発明の別の実施例の薄膜光電変換素子
は、断面構造は図1と同様であるが反射防止膜としてSi
N膜の代わりにSiOx 膜を用いた。SiOx 膜の成膜は、
Arガス圧力2Pa、スパッタ投入電力300 Wの条件下のR
Fマグネトロンスパッタ法によりプラスチックフィルム
を加熱しないで行った。SiOx 膜の膜厚が薄いと厚さむ
らが生ずるので50nmとし、成膜条件を調整してx値を制
御することにより、図4に示すようにフィルムの屈折率
に対応した屈折率をもつ膜を成膜した。これにより、プ
ラスチックフィルム表面での光の反射率を10%以下にす
ることができた。また、SiOx 膜の形成により、大気中
の酸素や水蒸気のプラスチックフィルムへの吸着を防
ぎ、プラスチックフィルムの光の透過率を維持すること
が可能になった。図2に示す実施例では、プラスチック
フィルム1と透明電極の間にSiN膜5が存在する。すな
わち、プラスチックフィルム1の一面上に図1に示した
実施例と同様のプラズマCVD法により成膜温度180 ℃
以下で100 〜300nm の膜厚のSiN膜5を形成後、その上
に透明電極2、a−Si変換層3、裏面電極4を順次積層
したものである。このSiN膜5により、その上のa−Si
層3の成膜時の温度上昇により、プラスチックフィルム
に含まれる水素、酸素、炭素、窒素等の化合物などの不
純物が透明電極2側へ拡散するのを阻止することができ
る。このような不純物遮蔽膜のSiN膜5を挿入しない素
子と挿入した素子を面積1cm2 で作製し、特性を比較し
たところ、前者では直列抵抗成分が6〜10Ωと高く、変
換効率が5〜6%であったが、後者では直列抵抗成分が
2〜4Ωと通常のガラス基板を用いた光電変換素子とほ
ぼ同じとなり、8%以上の変換効率が得られた。
は、断面構造は図1と同様であるが反射防止膜としてSi
N膜の代わりにSiOx 膜を用いた。SiOx 膜の成膜は、
Arガス圧力2Pa、スパッタ投入電力300 Wの条件下のR
Fマグネトロンスパッタ法によりプラスチックフィルム
を加熱しないで行った。SiOx 膜の膜厚が薄いと厚さむ
らが生ずるので50nmとし、成膜条件を調整してx値を制
御することにより、図4に示すようにフィルムの屈折率
に対応した屈折率をもつ膜を成膜した。これにより、プ
ラスチックフィルム表面での光の反射率を10%以下にす
ることができた。また、SiOx 膜の形成により、大気中
の酸素や水蒸気のプラスチックフィルムへの吸着を防
ぎ、プラスチックフィルムの光の透過率を維持すること
が可能になった。図2に示す実施例では、プラスチック
フィルム1と透明電極の間にSiN膜5が存在する。すな
わち、プラスチックフィルム1の一面上に図1に示した
実施例と同様のプラズマCVD法により成膜温度180 ℃
以下で100 〜300nm の膜厚のSiN膜5を形成後、その上
に透明電極2、a−Si変換層3、裏面電極4を順次積層
したものである。このSiN膜5により、その上のa−Si
層3の成膜時の温度上昇により、プラスチックフィルム
に含まれる水素、酸素、炭素、窒素等の化合物などの不
純物が透明電極2側へ拡散するのを阻止することができ
る。このような不純物遮蔽膜のSiN膜5を挿入しない素
子と挿入した素子を面積1cm2 で作製し、特性を比較し
たところ、前者では直列抵抗成分が6〜10Ωと高く、変
換効率が5〜6%であったが、後者では直列抵抗成分が
2〜4Ωと通常のガラス基板を用いた光電変換素子とほ
ぼ同じとなり、8%以上の変換効率が得られた。
【0009】図3に示す実施例の薄膜光電変換素子は、
プラスチックフィルム1の両面をSiN膜5により被覆し
たのち、透明電極2、a−Si光電変換層3、裏面電極4
を順次形成したもので、表面反射率の低下、透明電極の
シート抵抗の低下により面積1cm2 の素子で変換効率が
9%向上し、耐湿性も良好であった。図2、図3に示す
実施例においても、SiN膜5の代わりに、Arガス圧力2
Pa、スパッタ投入電力30Wの条件下でのRFマグネトロ
ンスパッタ法で形成した50nm以上の膜厚のSiOx 膜を不
純物遮蔽膜として用いることができた。
プラスチックフィルム1の両面をSiN膜5により被覆し
たのち、透明電極2、a−Si光電変換層3、裏面電極4
を順次形成したもので、表面反射率の低下、透明電極の
シート抵抗の低下により面積1cm2 の素子で変換効率が
9%向上し、耐湿性も良好であった。図2、図3に示す
実施例においても、SiN膜5の代わりに、Arガス圧力2
Pa、スパッタ投入電力30Wの条件下でのRFマグネトロ
ンスパッタ法で形成した50nm以上の膜厚のSiOx 膜を不
純物遮蔽膜として用いることができた。
【0010】
【発明の効果】プラスチックフィルムを基板として透明
電極、a−Si光電変換層、裏面電極を順次積層して形成
した薄膜光電変換素子のプラスチックフィルムの光入射
側に、屈折率1.7〜1.9のフィルムのプラスチックより
屈折率の低いSiN膜あるいはSiOx 膜のようなけい素化
合物からなる反射防止膜を形成することにより、フィル
ム表面での反射率を低減し、かつ紫外光のフィルムへの
入射を抑えてプラスチックフィルムの変質を防止し、さ
らに耐湿性を高めるので素子の性能の向上に効果があ
る。また、プラスチックフィルムと透明電極の間にけい
素化合物からなる不純物遮蔽膜を介在させることによ
り、フィルム内の不純物の透明電極への拡散が防止さ
れ、素子特性の向上が図れた。そして、両者の併用によ
り一層高い素子特性と高耐久性の可撓性薄膜光電変換素
子が得られた。
電極、a−Si光電変換層、裏面電極を順次積層して形成
した薄膜光電変換素子のプラスチックフィルムの光入射
側に、屈折率1.7〜1.9のフィルムのプラスチックより
屈折率の低いSiN膜あるいはSiOx 膜のようなけい素化
合物からなる反射防止膜を形成することにより、フィル
ム表面での反射率を低減し、かつ紫外光のフィルムへの
入射を抑えてプラスチックフィルムの変質を防止し、さ
らに耐湿性を高めるので素子の性能の向上に効果があ
る。また、プラスチックフィルムと透明電極の間にけい
素化合物からなる不純物遮蔽膜を介在させることによ
り、フィルム内の不純物の透明電極への拡散が防止さ
れ、素子特性の向上が図れた。そして、両者の併用によ
り一層高い素子特性と高耐久性の可撓性薄膜光電変換素
子が得られた。
【図1】本発明の一実施例の薄膜光電変換素子の断面構
造図
造図
【図2】本発明の別の実施例の薄膜光電変換素子の断面
構造図
構造図
【図3】本発明のさらに別の実施例の薄膜光電変換素子
の断面構造図
の断面構造図
【図4】SiOx の屈折率とxとの関係線図
1 プラスチックフィルム 2 透明電極 3 a−Si光電変換層 4 裏面電極 5 SiN膜
Claims (6)
- 【請求項1】透光性で絶縁性のプラスチックフィルム上
に透明電極、アモルファスシリコン光電変換層、裏面電
極を順次積層してなるものにおいて、プラスチックフィ
ルムの反透明電極側の面がプラスチックフィルムの屈折
率より低い屈折率を有するけい素化合物膜によって覆わ
れたことを特徴とする可撓性薄膜光電変換素子。 - 【請求項2】透光性で絶縁性のプラスチックフィルム上
に透明電極、アモルファスシリコン光電変換層、裏面電
極を順次積層してなるものにおいて、プラスチックフィ
ルムと透明電極の間にけい素化合物膜が介在することを
特徴とする可撓性薄膜光電変換素子。 - 【請求項3】けい素化合物が窒化けい素である請求項1
あるいは2記載の可撓性薄膜光電変換素子。 - 【請求項4】窒素のけい素に対する比を調整することに
より、窒化けい素の屈折率が制御された請求項3記載の
可撓性薄膜光電変換素子。 - 【請求項5】けい素化合物が酸化けい素である請求項1
あるいは2記載の可撓性薄膜光電変換素子。 - 【請求項6】酸素のけい素に対する比を調整することに
より酸化けい素の屈折率が制御された請求項5記載の可
撓性薄膜光電変換素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5108617A JPH06232437A (ja) | 1992-12-07 | 1993-05-11 | 可撓性薄膜光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-325866 | 1992-12-07 | ||
JP32586692 | 1992-12-07 | ||
JP5108617A JPH06232437A (ja) | 1992-12-07 | 1993-05-11 | 可撓性薄膜光電変換素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06232437A true JPH06232437A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=26448451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5108617A Pending JPH06232437A (ja) | 1992-12-07 | 1993-05-11 | 可撓性薄膜光電変換素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06232437A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001156313A (ja) * | 1999-11-24 | 2001-06-08 | Toppan Printing Co Ltd | 太陽電池用基材および太陽電池 |
JP2008529305A (ja) * | 2005-01-26 | 2008-07-31 | ユナイテッド ソーラー オヴォニック コーポレイション | 薄い可撓性基板上のデバイスのカールを無くす方法及びかかる方法により作られるデバイス |
JP2011009287A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Showa Shell Sekiyu Kk | Cis系薄膜太陽電池 |
US8025929B2 (en) | 2004-11-19 | 2011-09-27 | Helianthos B.V. | Method for preparing flexible mechanically compensated transparent layered material |
JP2013524549A (ja) * | 2010-04-13 | 2013-06-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 結晶性太陽電池上の機能的および光学的グレーデッドARC層のための多層SiN |
WO2015060013A1 (ja) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | シャープ株式会社 | 光電変換素子 |
-
1993
- 1993-05-11 JP JP5108617A patent/JPH06232437A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001156313A (ja) * | 1999-11-24 | 2001-06-08 | Toppan Printing Co Ltd | 太陽電池用基材および太陽電池 |
US8025929B2 (en) | 2004-11-19 | 2011-09-27 | Helianthos B.V. | Method for preparing flexible mechanically compensated transparent layered material |
JP2008529305A (ja) * | 2005-01-26 | 2008-07-31 | ユナイテッド ソーラー オヴォニック コーポレイション | 薄い可撓性基板上のデバイスのカールを無くす方法及びかかる方法により作られるデバイス |
JP2011009287A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Showa Shell Sekiyu Kk | Cis系薄膜太陽電池 |
JP2013524549A (ja) * | 2010-04-13 | 2013-06-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 結晶性太陽電池上の機能的および光学的グレーデッドARC層のための多層SiN |
WO2015060013A1 (ja) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | シャープ株式会社 | 光電変換素子 |
JPWO2015060013A1 (ja) * | 2013-10-25 | 2017-03-09 | シャープ株式会社 | 光電変換素子 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8133747B2 (en) | Textured rear electrode structure for use in photovoltaic device such as CIGS/CIS solar cell | |
RU2423755C2 (ru) | Лицевой контакт с промежуточным слоем (слоями), смежным(и) с ним для использования в фотоэлектрических устройствах, и способ его производства | |
US4940495A (en) | Photovoltaic device having light transmitting electrically conductive stacked films | |
US8012317B2 (en) | Front electrode including transparent conductive coating on patterned glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same | |
US4663495A (en) | Transparent photovoltaic module | |
KR101000057B1 (ko) | 다층 투명전도층을 구비한 태양전지 이의 제조방법 | |
US4663188A (en) | Method for making a photodetector with enhanced light absorption | |
US5230746A (en) | Photovoltaic device having enhanced rear reflecting contact | |
US20080223436A1 (en) | Back reflector for use in photovoltaic device | |
US20080178932A1 (en) | Front electrode including transparent conductive coating on patterned glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same | |
CN101356455A (zh) | 包含抗反射涂层的透明衬底 | |
US20080105293A1 (en) | Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same | |
US20080105298A1 (en) | Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same | |
US20070193624A1 (en) | Indium zinc oxide based front contact for photovoltaic device and method of making same | |
WO2005011002A1 (ja) | シリコン系薄膜太陽電池 | |
US8354586B2 (en) | Transparent conductor film stack with cadmium stannate, corresponding photovoltaic device, and method of making same | |
JPH06232437A (ja) | 可撓性薄膜光電変換素子 | |
RU2455730C2 (ru) | Солнечный элемент | |
US20110180130A1 (en) | Highly-conductive and textured front transparent electrode for a-si thin-film solar cells, and/or method of making the same | |
JP2005244073A (ja) | 太陽電池及び太陽電池の製造方法 | |
JP7431303B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法、光起電力モジュール | |
JPH07321362A (ja) | 光起電力装置 | |
JP3025392B2 (ja) | 薄膜太陽電池とその製造方法 | |
JPH10190028A (ja) | 高屈折率透明導電膜および太陽電池 | |
JP3196155B2 (ja) | 光起電力装置 |