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JPH02231773A - 非晶質太陽電池 - Google Patents

非晶質太陽電池

Info

Publication number
JPH02231773A
JPH02231773A JP1051767A JP5176789A JPH02231773A JP H02231773 A JPH02231773 A JP H02231773A JP 1051767 A JP1051767 A JP 1051767A JP 5176789 A JP5176789 A JP 5176789A JP H02231773 A JPH02231773 A JP H02231773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
diffraction
film
transparent electrode
intensity
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
Application number
JP1051767A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryuichi Shirato
竜一 白土
Masao Misonoo
雅郎 御園生
Hideo Kawahara
秀夫 河原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP1051767A priority Critical patent/JPH02231773A/ja
Publication of JPH02231773A publication Critical patent/JPH02231773A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は非晶質半導体を用いた太陽電池、特に非晶質シ
リコンを用いた太陽電池に関する.《従来の技術》 非晶質シリコン太陽電池に用いる光入射側電極としては
,面積抵抗の低い透明導伝性材料が望まれてきた3抵抗
の低い透明電極としては絹をドーILた′#jI1ヒイ
゛〉ジウム(ITO)が従来からよく知られているが、
その一方でITOは耐薬品性、耐プラズマ性の裸な1ヒ
字的安定性に劣るという欠点を有していた. 近年では、フッ素をドープしたvICヒ#!It!(以
下SnOIFと略す》において、比抵抗が3.5×10
’(Ωcm)程度の低いものが得られることがわかり.
化学的安定性に優れていることとあいまって、この材料
が非晶質シリコン太陽電池の透明電極とし,て広く利用
され始めた, ところで非晶質シリコン膜をf1:製するには普通プラ
ズマCVD法が好んで用いられる.しかしながらこの膜
付けの際、ラジカル状水素などを含む非常に還元力の強
いプラズマにより酸化錫といえども劣化され、ひいては
太陽電池の効率を低fヒさせてしまうことが問題となっ
ていた. 《発明が解決しようとしている間U点》本発明ではこう
したプラズマによっても容易に劣1ヒしない,いわゆる
優れた耐フ゛ラズマ性能を有するSn02:Fllを提
供し、もって効率の高い非晶質太陽電池を得ようとする
ものである7《問題点を解決する手段》 発明者はSnOz:FwAの種々の物性と耐プラズマ性
能、言い換えると還元されにくさとの関係をつぶさに調
査した結果、Sn02:F膜の結晶配向性と耐フ゛ラズ
マ性の間に一定の関係があることを見いだした.またこ
の配向性の違いによる耐プラズマ性能の差異が、非晶質
シリコン太陽電池の特性に大きな影響を与えることをつ
きとめ、従来良好とされていた低抵抗のSn02:Fl
lllは耐プラズマ性能が悪く,この膜を透明電極とし
,て用いた非晶質シリコン太陽電池において、その特性
に限界がある原因の一つであると考えた. 上記Utヒ錫の桔晶配向性はX線回折実験により調べろ
ことができる、酸1ヒ絹膜の場合.X線回折パターンに
現れる主なピークは低回折角から順に(110).(1
01)、(2001、(211)(220)、(310
).(301)となる,二のうち特に強いピーク強度が
得られるのは(110),(200)、(211>の3
つでありこれらのピーク強度の動向が酸1ヒP膜の桔晶
配向性の目安となりうる, また、酸1ヒ覇膜の腔厚と耐プラズマ性能の関1系の検
討らおこなった、太陽電池基板としては、直列抵抗との
関係からlOΩ/口程度の面積抵抗の膜が必要である,
そのためには0.3μm程度の膜厚が必要で、膜厚と耐
プラズマ性能との関係を調べたところ,以上であればほ
ぼ同等の各面積強度の比が0.25以上0.475以下
にある#!i1ヒ絹膜はそれ以外の領域にあるR(ヒ錫
膜に比べて耐プラズマ性能が良好であることが明らかと
なった,またいろいろな面強度比を持つatヒ錫膜につ
いて、非晶質シリコン太陽電池を形成しその変換効率を
調べなところ、前述の耐プラズマ性能が良好なものは太
陽電池の効率も高いことがわかった.こうしたSn02
:F透明電極膜を得る方法としてはスプレー法,CVD
法、スパッタリング法、ディ・ツプ法など種々の方法が
あるが、なかでもCVD法が得られる膜の特性の面から
も優れており、また経済性をも兼ね備えた成膜方法とし
て広く利用されている,CVD法において用いられる鍋
原料として−はSnCl4、( Cn H 2r1ヤ+
 )4 S n (ただしn=1〜4)、C4H9Sn
C13   (CH3)2SnC12等を筺用するのが
一般的である,また、フッ素をドーピングするための原
科としてはHF、CCl2F2、CHCIF2、CH3
CH・F2、C FsBr等がよく用いられている, これら原科を用いてSn02:F膜を作製するに当たっ
て,そのft!製条件によって上記配向性は変化する傾
向にある.具体的にはSnOz:FWAの形成温度,膜
厚の池に酸化削である水蒸気の導入量ら重要である.配
向性が耐プラズマ性能と密接に関係するその11綱な機
構は現在のところ明らかではないが,最表面に露出する
面における原子の単位面積当りのIII数密度または絽
原子と酸素原子の個数比等が結晶面により.異なること
が原因の一つになっていよう, 実施例l 大きさが100XIOOmm、厚さ1.9mmのソーダ
ライムガラスを十分洗浄乾燥しガラス基板とした7こめ
基板上に以下のようにして透明電極を形成した, 四塩化覇《無水》と水蒸気、酸素ガス、塩素を含まない
フレオンガスである1.1−ジフルフル才口エタンガス
および窒素ガスよりなる混合気体において,水蒸気と四
塩1ヒ覇の混合割合またはガラスの加熱温度を変化させ
ながらCVD法によりSnOz:Fligを11!製し
た,得られた透明電極の膜厚は0.6μmであり膜の面
積抵抗は約6Ω/口であった. 以山の手続きにより得られたSnOz:F膜に対して太
陽光透過率(Tg)を測定し、さらにこれら膜の配向性
をX線回折実験から調べた.第1図に代表的なX線回折
パターンを示す.X線回折強度の評価としては、簡単の
ためにSn02:F膜のX線回折パターン中、主要なピ
ークである(110),(200).、(211)の3
つに絞り次のように各ピークの相対的強度比を求めた,
これらの値をSnOz:Fillの結晶形態に対する評
価の尺度として用いた, 次にこ7tらsnoz:Fi!の耐プラズマ性能につい
て検討すろために水素ガスプラズマに基板を次のような
手続きで曝した,すなわち、SnOIF暎けきガラスを
十分洗浄乾燥した後、水素ガスを1 70Pa程(支)
の圧力下で容量結合型高周波グロー放電装置により周波
数13.56MHz,放電電力24W,基板温度220
℃で一分間の処理を行なった, こうして得られた処理基板の大陽光透過率Tgを測定す
ることにより、処理前後におけるTgの変1ヒを調べ、
耐プラズマ性能の尺度とした。
以上の結果を第1表に示す.ピーク(lto>に対する
(110)+(200)±(211)との割合を示す相
対的強度比を(110)の記号で示した.同様に,他の
ピークのものについて(2oo>.ltl>で示し.た
ゆまた各面強度比《110)、(200)、(211)
と太陽光透過率Tgの関係を第2図から第4図に示す6
各図中《0》はプラズマ処理前におけるTg、《●》は
プラズマ処理後のTgの値を示している,口2から(l
to>面強度比が0.275以下になると耐プラズマ性
能が低下すること、また口3から(200》面強度比が
0.275以下または0.47 5 L:j.上である
と酎プラズマ性能が低下すること,図4から(211)
面強度比が0.275以下または0.475LU上では
耐プラズマ性能が低下することがわかった, 実施例2 実緒例lと同様の手順に従いSn02:F膜の膜厚が0
.2、0,4、0.9μmのものを得た.この基板に実
施例と同様のX線回折実験による評酒ならびに水素ガス
プラズマ処理を施した,その結果を第2表に示す.,・
また各面強度比(110)、(200).<211)と
太陽光透過率Tgの関係を第2図から第4e?lに示す
,各図中く口、■》は2000人,(Δ、▲〉は400
0人、(◇、◆》は9oooAの膜厚の場合の結果であ
る.2000人の場合をのぞき面強度比と耐プラズマ性
能の関係はおおむね実施例1の結果に合致した,実施例
3 実施例1で得られなSnOg:FIiR付きガラスを十
分に洗浄乾燥したt& .水素およびモノシランガス等
を成分とする混合ガスを用いて170Pa程度の圧力下
で容量結合型高周波グロー放電装置を用いて非晶質シリ
コン太陽電池をこれら基板上に形成した,非晶質シ.リ
コン太陽電池の楕成ならびに成R粂件は以下に示すとお
りである.(1)ρ層 a−SiC:H  IOOAモ
ノシラン 55sccm メタン   15sccm ジボラン  30sccm 放電電力   5 SV 1板温度 220℃ 《2》1層 a−Sl:H  4000Aモノシラン1
00sccm 放電電力   5W 基板温度 220℃ 《3》n層 JJC−Sl:H  500Aモノシラン
 25secm フオスフイン25sccm 放電電力  50W 基仮温度 220℃ 以上の手順にし.たがって形成された非晶質シリコン上
に裏面電極とし.てA!層を133Pa程度の圧力下で
真空蒸着し太陽電池とした,太陽電池の特性の評償はソ
ーラーシュミレー夕を用いAM1、100mW/Cm’
の疑似太陽光を非晶質シリコン太陽電池に照射し行なっ
た,結果は第3表に示される.また太陽電池の変換効率
(従来品との相対値》とSnow:Fl!中のフ・ソ素
濃度との関係を第5図に示した, 第  3  表 No    Voc    Isc    l/.F 
   変換効率1−1     1.02      
0.97      0.99      0.981
−3     1.03     1.02     
0.96     1.011−4     1.05
     0.94      1.0?      
1.051−5     1.01     0.9?
     1.01     0.981−9    
 1.00     0.96     1.02  
   0.981−13     1.・04    
 1.0G     1.06     1.111−
16     1.05     1.Q2     
1.02     1.091−1?     1.0
6     1.01     1.04     1
.301−111     1.06     0.9
3     1.10     1.081−19  
   0.98     1.03     1.01
     1.021−21     1.00   
  1.04     0.99     3.03與
施例1の基板を用いた太陽電池ではフッ素濃度が0.2
3以下0.04重量96以上の基板で従来品より優れた
特性を示した,また夷施例3のフッ素を含まない基板で
は実施例3に述べたように耐プラズマ性能では優れてい
たものの、面積抵抗が高く従来品より良い特性とはなら
なかった,《発明の効果》 以上のように本発明によれば、非晶質太陽電池において
その基板にSn02:Fを用いる際、SnOz:Frl
Aの結晶配向性・について、胴のX線回折強度のうち、
主要ピークの(110)、(200)、(211)の3
つのピーク強度の総和に対する各ピーク強度の比が0.
25以上.0.475以下の範囲に収めれば、耐プラズ
マ性能に優れた基板となり良好な特性を示す太陽電池を
得ることが可能になった,
【図面の簡単な説明】
第1図は典型的なSnOz:F膜のX線回折パターン、
第2〜4因は各々(110)、(200)、(211)
の面のX線回折強度相対比とプラズマ処理前後における
太陽光透過率Tgの関係を示したもの、また第5ciI
ハ(11゜0》、(200)、(211)の面のX線回
折強度相対比と非晶質シリ.コン太陽電池変換効率との
関係を図示したものである. 第2図 (11G)−←(200)+(211)(2 10)+
(20G)@Z1 1 )第4図 (110)◆(20G)+(211) (130)+(200)÷(211)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透明基板上に酸化錫を主成分とする透明電極、非
    晶質層および電極を被着させた非晶質太陽電池において
    、該酸化錫を生成分とする透明電極のX線回折パターン
    中(110)、(200)、(211)の3つの面から
    の回折ピークについて、二の3つの回折強度の和に対す
    る各々の回折強度の比がいずれも0.25ないしは0.
    475の範囲にあることを特徴とする非晶質太陽電池
  2. (2)該酸化錫を主成分とする透明電極が熱分解酸化反
    応により透明基板上に付着されたものであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の非晶質太陽電池
  3. (3)該酸化錫を主成分とする透明電極の厚みが0.3
    μmないし1.0μmの範囲にあることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項あるいは第2項記載の非晶質太陽電
JP1051767A 1989-03-03 1989-03-03 非晶質太陽電池 Pending JPH02231773A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999025029A1 (en) * 1997-11-10 1999-05-20 Kaneka Corporation Method of producing silicon thin-film photoelectric transducer and plasma cvd apparatus used for the method
US7718091B2 (en) * 2003-10-02 2010-05-18 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Coating which is applied to substrate, a solar cell, and method for applying the coating to the substrate

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