JPH1197724A - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその製造方法Info
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- JPH1197724A JPH1197724A JP9259471A JP25947197A JPH1197724A JP H1197724 A JPH1197724 A JP H1197724A JP 9259471 A JP9259471 A JP 9259471A JP 25947197 A JP25947197 A JP 25947197A JP H1197724 A JPH1197724 A JP H1197724A
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- Japan
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- film
- substrate
- solar cell
- aluminum
- amorphous silicon
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- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで光電変換効率が高いアモルファス
シリコン太陽電池を提供する。 【解決手段】 金属基板１上にアモルファス発電層３お
よび透明電極４が順次配設してなる太陽電池において、
前記金属基板１がアルミニウムからなり、前記アルミニ
ウム基板１上に凹凸面２ａを有するアルミニウム酸化膜
２を具備した。
シリコン太陽電池を提供する。 【解決手段】 金属基板１上にアモルファス発電層３お
よび透明電極４が順次配設してなる太陽電池において、
前記金属基板１がアルミニウムからなり、前記アルミニ
ウム基板１上に凹凸面２ａを有するアルミニウム酸化膜
２を具備した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池およびその
製造方法に関し、さらに詳細には、光電変換効率を向上
させたアモルファスシリコン太陽電池およびその製造方
法に関する。
製造方法に関し、さらに詳細には、光電変換効率を向上
させたアモルファスシリコン太陽電池およびその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】有害物質を出さないクリーンで非枯渇性
のエネルギーを利用する低コスト太陽電池としてアモル
ファス（非晶質）シリコン太陽電池が知られている。こ
のようなアモルファスシリコン太陽電池は、安価な基板
と、低温で形成できる厚さ１μｍ以下の薄膜とで構成で
きるため、低コストで製造できる特長がある。このよう
な特長を十分に活かすためには、光電変換効率を向上さ
せ、実用に供し得る性能にする必要がある。
のエネルギーを利用する低コスト太陽電池としてアモル
ファス（非晶質）シリコン太陽電池が知られている。こ
のようなアモルファスシリコン太陽電池は、安価な基板
と、低温で形成できる厚さ１μｍ以下の薄膜とで構成で
きるため、低コストで製造できる特長がある。このよう
な特長を十分に活かすためには、光電変換効率を向上さ
せ、実用に供し得る性能にする必要がある。
【０００３】従来このようなアモルファスシリコン太陽
電池の基板材料として、ステンレス鋼等の金属基板、ガ
ラス、高分子フィルム、セラミック等の絶縁性基板ある
いは金属基板表面に絶縁物をコ−ティングした絶縁性基
板等が知られている。あまり薄くできないガラス基板と
違って、軽量小型化を図ることが可能な金属基板に絶縁
膜をコ−ティングした構造を使用する場合、一般にステ
ンレス鋼基板上にポリイミド等の耐熱性樹脂膜等が使用
される。
電池の基板材料として、ステンレス鋼等の金属基板、ガ
ラス、高分子フィルム、セラミック等の絶縁性基板ある
いは金属基板表面に絶縁物をコ−ティングした絶縁性基
板等が知られている。あまり薄くできないガラス基板と
違って、軽量小型化を図ることが可能な金属基板に絶縁
膜をコ−ティングした構造を使用する場合、一般にステ
ンレス鋼基板上にポリイミド等の耐熱性樹脂膜等が使用
される。
【０００４】又、従来に於いては、基板に、例えば、Ｓ
ＵＳ等のステンレス系金属材料を使用した場合には、複
数個のセル素子部間を直列に接続して容量の大きい太陽
電池を構成するに際して、当該基板と下部電極との間に
絶縁膜を介在させる必要がある。然しながら、従来に於
いては、当該絶縁膜として、有機材料からなる絶縁膜を
使用する場合が多く、当該有機材料からなる絶縁膜は、
熱電導性が大きく、又耐熱性に乏しい為、太陽電池とし
ての特性を悪化させるものであった。
ＵＳ等のステンレス系金属材料を使用した場合には、複
数個のセル素子部間を直列に接続して容量の大きい太陽
電池を構成するに際して、当該基板と下部電極との間に
絶縁膜を介在させる必要がある。然しながら、従来に於
いては、当該絶縁膜として、有機材料からなる絶縁膜を
使用する場合が多く、当該有機材料からなる絶縁膜は、
熱電導性が大きく、又耐熱性に乏しい為、太陽電池とし
ての特性を悪化させるものであった。
【０００５】しかも下地金属の表面加工や、膜厚を薄く
する必要があるため製造コストも高くなる。
する必要があるため製造コストも高くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記問題を鑑み、本発
明の目的は、耐熱性を有する絶縁部位を備えた薄い金属
基板を備え、しかも光電変換効率の高い太陽電池および
その製造方法を提供することである。
明の目的は、耐熱性を有する絶縁部位を備えた薄い金属
基板を備え、しかも光電変換効率の高い太陽電池および
その製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の態様は、金属基板上に下部電極、アモ
ルファス発電層および上部電極が順次配設してなる太陽
電池において、前記金属基板がアルミニウムからなり、
前記アルミニウム基板と該下部電極との間に粗面化され
たアルミニウム酸化膜層が配置されている太陽電池であ
り、又本発明の第２の態様は、金属基板上に下部電極、
アモルファス発電層および上部電極が順次配設してなる
太陽電池の製造方法において、金属基板としてアルミニ
ウムを選択する工程、当該アルミニウム基板表面に粗面
化された表面を有するアルミニウム酸化膜層を形成する
工程、当該粗面化されたアルミニウム酸化膜層の上に下
部電極、アモルファス発電層および上部電極を順次に形
成する工程とから構成されている太陽電池の製造方法で
ある。
の本発明の第１の態様は、金属基板上に下部電極、アモ
ルファス発電層および上部電極が順次配設してなる太陽
電池において、前記金属基板がアルミニウムからなり、
前記アルミニウム基板と該下部電極との間に粗面化され
たアルミニウム酸化膜層が配置されている太陽電池であ
り、又本発明の第２の態様は、金属基板上に下部電極、
アモルファス発電層および上部電極が順次配設してなる
太陽電池の製造方法において、金属基板としてアルミニ
ウムを選択する工程、当該アルミニウム基板表面に粗面
化された表面を有するアルミニウム酸化膜層を形成する
工程、当該粗面化されたアルミニウム酸化膜層の上に下
部電極、アモルファス発電層および上部電極を順次に形
成する工程とから構成されている太陽電池の製造方法で
ある。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明では、アルミニウム基板表
面が陽極酸化によって酸化されるため、アルミニウム基
板表面に陽極酸化工程の酸を選択することによって表面
が凹凸になる粗面化した皮膜層を形成することができ
る。この凹凸表面で波長５５０〜８００ｍｍの太陽光が
拡散反射させ光を閉じ込め、アモルファスシリコン中の
行路長を長くし、その結果、太陽電池の短絡電流を大き
くすることができる。このことにより光電変換効率が高
い太陽電池を得ることができる。
面が陽極酸化によって酸化されるため、アルミニウム基
板表面に陽極酸化工程の酸を選択することによって表面
が凹凸になる粗面化した皮膜層を形成することができ
る。この凹凸表面で波長５５０〜８００ｍｍの太陽光が
拡散反射させ光を閉じ込め、アモルファスシリコン中の
行路長を長くし、その結果、太陽電池の短絡電流を大き
くすることができる。このことにより光電変換効率が高
い太陽電池を得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照
して詳細に説明する。図１は、本発明の太陽電池の第１
実施例の製造方法を説明するための工程断面図である。
図１（ａ）に示すように、先ず、表面をバフ研磨等によ
り研磨した後、リン酸−硝酸混合液で化学研磨して鏡面
性を持たせた約０．２ｍｍの厚さのアルミニウム（Ａ
ｌ）基板１に、陽極酸化によって電気化学的に絶縁膜で
ある酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）膜２を形成する。
この陽極酸化はアルミニウム基板１を硝酸浴中で行なわ
れ、基板１表面にポ−ラス形皮膜（Ａｌ2 Ｏ3 ）を２〜
６μｍの厚さに成長させたもので、その膜２の表面２ａ
が凹凸状態（粗面化）になっている。
して詳細に説明する。図１は、本発明の太陽電池の第１
実施例の製造方法を説明するための工程断面図である。
図１（ａ）に示すように、先ず、表面をバフ研磨等によ
り研磨した後、リン酸−硝酸混合液で化学研磨して鏡面
性を持たせた約０．２ｍｍの厚さのアルミニウム（Ａ
ｌ）基板１に、陽極酸化によって電気化学的に絶縁膜で
ある酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）膜２を形成する。
この陽極酸化はアルミニウム基板１を硝酸浴中で行なわ
れ、基板１表面にポ−ラス形皮膜（Ａｌ2 Ｏ3 ）を２〜
６μｍの厚さに成長させたもので、その膜２の表面２ａ
が凹凸状態（粗面化）になっている。
【００１０】次に、図１（ｂ）に示すように、凹凸面２
ａを有するＡｌ2 Ｏ3 膜２上に通常と同様にプラズマＣ
ＶＤ法により約２５０℃の温度で５５５０Å（Ｐ層：４
００Å、Ｉ層：５０００Å、Ｎ層：１５０Å、）の厚さ
のＰ−Ｉ−Ｎ接合型のアモルファスシリコン膜３を成膜
しアモルファスシリコン発電層とし、次に、ＤＣスパッ
タ法によりＡｒガス中、３００℃で１０００Åの厚さの
透明電極となるＩＴＯ膜４を形成する。この透明電極か
ら光が入射される（矢印Ｌ）。
ａを有するＡｌ2 Ｏ3 膜２上に通常と同様にプラズマＣ
ＶＤ法により約２５０℃の温度で５５５０Å（Ｐ層：４
００Å、Ｉ層：５０００Å、Ｎ層：１５０Å、）の厚さ
のＰ−Ｉ−Ｎ接合型のアモルファスシリコン膜３を成膜
しアモルファスシリコン発電層とし、次に、ＤＣスパッ
タ法によりＡｒガス中、３００℃で１０００Åの厚さの
透明電極となるＩＴＯ膜４を形成する。この透明電極か
ら光が入射される（矢印Ｌ）。
【００１１】以上の工程により金属基板１上にアモルフ
ァス発電層３および透明電極４が順次配設してなる太陽
電池において、この金属基板１がアルミニウムからな
り、アルミニウム基板１上に凹凸面２ａを有するアルミ
ニウム酸化膜２を具備した太陽電池を低コストで得るこ
とができる。なお図示していないが、Ａｌ2 Ｏ3 膜２と
アモルファスシリコン膜３の間にこのアモルファスシリ
コン膜３とのオ−ミック接触を得るため金属膜を形成し
てもよい。その材料は、チタン、モリブデン、ニッケ
ル、クロム等が可能である。
ァス発電層３および透明電極４が順次配設してなる太陽
電池において、この金属基板１がアルミニウムからな
り、アルミニウム基板１上に凹凸面２ａを有するアルミ
ニウム酸化膜２を具備した太陽電池を低コストで得るこ
とができる。なお図示していないが、Ａｌ2 Ｏ3 膜２と
アモルファスシリコン膜３の間にこのアモルファスシリ
コン膜３とのオ−ミック接触を得るため金属膜を形成し
てもよい。その材料は、チタン、モリブデン、ニッケ
ル、クロム等が可能である。
【００１２】図２は本発明の太陽電池の第２実施例を示
す断面図である。図２に示した太陽電池は上記第１実施
例のアルミニウム基板１１の表面に予め物理的、あるい
は化学的に凹凸面１１ａを設けた後に、第１実施例と同
様に、陽極酸化膜のＡｌ2 Ｏ 3 膜２、アモルファスシリ
コン膜３、透明電極のＩＴＯ膜４を順次形成した構造と
なっている。
す断面図である。図２に示した太陽電池は上記第１実施
例のアルミニウム基板１１の表面に予め物理的、あるい
は化学的に凹凸面１１ａを設けた後に、第１実施例と同
様に、陽極酸化膜のＡｌ2 Ｏ 3 膜２、アモルファスシリ
コン膜３、透明電極のＩＴＯ膜４を順次形成した構造と
なっている。
【００１３】この第２実施例では陽極酸化膜のＡｌ2 Ｏ
3 膜２の凹凸面２ａを形成する下地アルミニウム表面が
予め凹凸面１１ａが設けられているため、第１実施例よ
りさらに粗面のＡｌ2 Ｏ3 膜２が得られアモルファスシ
リコン発電層内に光を閉じ込め、光電変換効率の高い太
陽電池を得ることができる。上記本実施例では透明電極
４としてＩＴＯを使用したが、可視光に対する透明性と
電気伝導性に優れた特性を有する材料、例えば、ＳｎＯ
2 膜およびＩｎ2 Ｏ 3 膜等も利用することができる。
3 膜２の凹凸面２ａを形成する下地アルミニウム表面が
予め凹凸面１１ａが設けられているため、第１実施例よ
りさらに粗面のＡｌ2 Ｏ3 膜２が得られアモルファスシ
リコン発電層内に光を閉じ込め、光電変換効率の高い太
陽電池を得ることができる。上記本実施例では透明電極
４としてＩＴＯを使用したが、可視光に対する透明性と
電気伝導性に優れた特性を有する材料、例えば、ＳｎＯ
2 膜およびＩｎ2 Ｏ 3 膜等も利用することができる。
【００１４】上記実施例ではアモルファスシリコン膜３
は、アモルファスシリコンＳｉ膜中に水素を取り込ませ
るようにプラズマＣＶＤ法により水素化アモルファスシ
リコン膜を形成させている。水素化アモルファスシリコ
ン膜のｐ層およびｎ層は、ＳｉＨ4 ガスにそれぞれＢ2
Ｈ6 ガスおよびＰＨ3 ガスを不純物添加（ド−ピング）
により得られ、Ｉ層はＳｉＨ4 ガスのみのグロ−放電分
解によって形成した。
は、アモルファスシリコンＳｉ膜中に水素を取り込ませ
るようにプラズマＣＶＤ法により水素化アモルファスシ
リコン膜を形成させている。水素化アモルファスシリコ
ン膜のｐ層およびｎ層は、ＳｉＨ4 ガスにそれぞれＢ2
Ｈ6 ガスおよびＰＨ3 ガスを不純物添加（ド−ピング）
により得られ、Ｉ層はＳｉＨ4 ガスのみのグロ−放電分
解によって形成した。
【００１５】さらに本実施例においては、Ｐ−Ｉ−Ｎ接
合型の水素化アモルファスシリコン積層膜としたが、Ｓ
ｉとの結合力がより強いフッ素Ｆをアモルファスシリコ
ン膜に取り込んだフッ素化アモルファスシリコン膜など
も可能である。本実施例では実施していないが、透明電
極４とアモルファスシリコン発電層３の間にＳｉＮXな
どの絶縁膜を形成することによって、より化学的に安定
で平坦性を有するアモルファスシリコン発電層を得るこ
とができる。しかしながらその場合、絶縁膜は透明電極
４との対応のため透光性に優れたものでなくてはならな
い。
合型の水素化アモルファスシリコン積層膜としたが、Ｓ
ｉとの結合力がより強いフッ素Ｆをアモルファスシリコ
ン膜に取り込んだフッ素化アモルファスシリコン膜など
も可能である。本実施例では実施していないが、透明電
極４とアモルファスシリコン発電層３の間にＳｉＮXな
どの絶縁膜を形成することによって、より化学的に安定
で平坦性を有するアモルファスシリコン発電層を得るこ
とができる。しかしながらその場合、絶縁膜は透明電極
４との対応のため透光性に優れたものでなくてはならな
い。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低コストで金属基板に高耐熱性の絶縁膜を形成した光電
変換効率が高いアモルファスシリコン太陽電池を得るこ
とができる。
低コストで金属基板に高耐熱性の絶縁膜を形成した光電
変換効率が高いアモルファスシリコン太陽電池を得るこ
とができる。
【図１】図１は、本発明の太陽電池の第１実施例の製造
工程を示す工程断面図。
工程を示す工程断面図。
【図２】図２は、本発明の太陽電池の第２実施例を示す
断面図。
断面図。
１，１１…アルミニウム基板 ２…Ａｌ2 Ｏ3 膜（陽極酸化膜） ２ａ…凹凸面（Ａｌ2 Ｏ3 膜） ３…アモルファスシリコン膜（発電層） ４…ＩＴＯ膜（透明電極） １１ａ…凹凸面（アルミニウム基板）
Claims (4)
- 【請求項１】 金属基板上に下部電極、アモルファス発
電層および上部電極が順次配設してなる太陽電池におい
て、前記金属基板がアルミニウムからなり、前記アルミ
ニウム基板と該下部電極との間に粗面化されたアルミニ
ウム酸化膜層が配置されていることを特徴とする太陽電
池。 - 【請求項２】 金属基板上に下部電極、アモルファス発
電層および上部電極が順次配設してなる太陽電池の製造
方法において、金属基板としてアルミニウムを選択する
工程、当該アルミニウム基板表面に粗面化された表面を
有するアルミニウム酸化膜層を形成する工程、当該粗面
化されたアルミニウム酸化膜層の上に下部電極、アモル
ファス発電層および上部電極を順次に形成する工程とか
ら構成されていることを特徴とする太陽電池の製造方
法。 - 【請求項３】 当該アルミニウム基板表面に粗面化され
たアルミニウム酸化膜を形成する工程は、前記アルミニ
ウム基板表面を陽極酸化する工程である事を特徴とする
請求項２記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】 金属基板として、アルミニウムを選択す
る工程、当該アルミニウム基板表面を粗面化する工程、
当該粗面化されたアルミニウム基板表面に陽極酸化を施
して、粗面化されたアルミニウム酸化膜層を形成する工
程、当該粗面化されたアルミニウム酸化膜層の上に下部
電極、アモルファス発電層および上部電極を順次に形成
する工程とから構成されてい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 |
|---|---|---|---|
| JP9259471A JPH1197724A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9259471A JPH1197724A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 太陽電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197724A true JPH1197724A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17334546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9259471A Pending JPH1197724A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197724A (ja) |
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1997
- 1997-09-25 JP JP9259471A patent/JPH1197724A/ja active Pending
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