JPS63215082A - 非晶質太陽電池の製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は非晶質太陽電池に係り、特に光の有効利用に好
適なｐｉｎ形非晶質太陽電池に関する。

〔従来の技術〕

無公害で無尽層にある太陽エネルギーの有効利用が近年
注目されつつあるが、現在大降電池そのものが高価であ
るため実用化を妨げている。太陽電池の発電コストを下
げるための方法として、水素を混入した非蟲質シリコン
（ａ−８ｉ：Ｈ）が価電子制御可能なことから、安価な
基板の上に大面積に形成できる非晶質シリコン太陽電池
の開発が進められてき九〇ところで、太陽光は紫外から
可視、近赤外の波長を含む幅広いスペクトルを持ち、太
陽電池の効率を向上させるには、この幅広いスペクトル
波長を有する太陽光をできる限シ有効に吸収し、電気エ
ネルギーに変換する必要がある。

（ガラス）／（透明電極）／（ａ−８ｉ：Ｈを用いてｐ
ａ　　１ｓ　　ｎ接合を形成した非晶質層）／（裏面電
極）構造の太陽電池において、光を有効に利用する方法
として、（り透明電極表面を凹凸形状にし、入射光をセ
ル内で散乱させることによシ、セル内での光学バスを増
大させる。（２）裏面電極をより反射率の高いものにし
、裏面での反射光を再度１層で吸収させる０等が考えら
れる０このうち、上記（２）についてはａ−８ｉセルの
太陽光スペクトル利用範囲（［１５〜１μｍ）において
銀の反射率が最もすぐれている。たとえば富士技報Ｖｏ
Ｌ、　５８．　Ｎｏ、　５（１９８５）１７５頁に記載
されているように銀を用いることによシ、裏面での反射
率を上げ、セルの短絡電流増大に効果を上げている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、実用レベルにおいては、セル作成のさいに裏面
電極をマスクとして非晶質部分を７ツ累系のガスでドラ
イエツチングにより除去する工程がある丸め、銀（Ａｇ
）を裏面電極として用いると、潮解性の７ツ化銀が形成
され、裏面電極が損傷し、膜はがれを生じセル特性を大
きく低下させるという問題があった。

本発明の目的は、前記従来の技術の問題点を解決し、ド
ライエツチングの際に裏面電極の損傷のない非晶質太陽
電池を提供することにある。

〔問題点を解決する丸めの手段〕

前記の目的は、裏面電極の少なくとも非晶質層側を反射
率の高い金属からなる薄膜とし、この上にフッ素系エツ
チングガスに耐えうる金属からなる薄膜を設けた構成す
ることによシ達成される。

ここで非晶質側に銀を形成する場合、高反射率を維持す
るために必要な銀の膜厚は少くとも４層０ス以上必要で
ある。それ以下δ薄い膜では反射率が低下する。また、
非晶質上に銀を形成した上に他の耐ドライエツチング性
の金属を形成する場合ドライエツチング時の歩留シを低
下させないためには銀の膜厚は５０００Ａ以下が望まし
い。銀の膜厚が、それ以上ではその上に耐ドライエツチ
ング性の金属を保護膜として形成しても断面から銀が損
傷を受け、裏面電極はがれを生じやすくなる〇ま九、必
要に厄じて、非晶質層と銀との間に工Ｔｏ（インヂエウ
ムチンオキサイド）　（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ　０ｘｉａ
ｓ　）等の導電性物質層を設けることも可能である。

〔作用〕

裏面電極としてたとえば非晶質側に銀、その上にアルミ
ニウム（ＡＩりを形成すると、フッ素系のドライエツチ
ングガスによる非晶質のエツチングの際、アルミニウム
はフッ素と反応して７ツ化アルミニウムを表面に形成す
る。形成された７ツ化アルミニウムは非常に安定で、そ
れ以上はフッ素系ガスとアルミニウムの反応を表面に形
成され九７ツ化アルミニウムによシ防止することができ
るので、下層の銀に損傷を与えることはない０また、銀
の厚みが５ｏｏｏＸ以下であれば断面からのフッ素によ
る銀の損傷も問題なく、銀の厚みが４層０Ａ以上であれ
ば銀の反射率が低減しないので高反射率の銀を用いるメ
リットがある。

本発明で用いる透明基板としてはガラス、耐熱性プラス
チック、等が挙げられるが、なかでも成膜の際の基板加
熱（約２２０°Ｃ）に対して安定でかつ安価であるとい
う点からガラスが好ましい。

本発明で用いる透明電極としてはＩ’Ｅ’Ｏ（インジウ
ムチンオヤサイド）、５ｎＯ２（チンオキサイド）、ｚ
ｎＯ（ジンクオキサイド）等が挙げられるが、グロー放
電時のｐ層膜中への汚染のされにくさの点で５ｎ０２が
好ましい。

ケイ素系非晶質層としては目的に応じた材料を選ぶこと
が可能である◇光入射側に近い層（ｐ層あるいはｎ層）
は光学的バンドキャップの大きい水素化アモルファスシ
リコンカーバ４　）’　（ａ−８ｉＣ：Ｈ）や微結晶シ
リコンが適しておシ、また光吸収層（１層）は太陽光を
十分吸収するため、やや光学バンドギャップが小さく、
また、光による発生電流を大きくするため光導電率の大
きな水素化アモルファスシリコン（ａ−ｓｉ　：Ｈ）カ
好’＊　Ｌイ。また、ｐｉｎ接合を形成する非晶質層の
順序としては、目的に応じて、光入射側（透明基板側）
からｐ型。

１型１　　ｎｆｆ１でもｎＬ　　ｉ潰、ｐ層でもよいが
、後者の場合は、１層形成の際Ｋｎ型層中の不純物（ｐ
原子）が１層中に混入し、１層の膜質を低下させる恐れ
があるため、特に制約がなければ、光入射側からｐ型、
ｉ型、ｎ型の順序で形成することが好ましい。

反射率の高い金属としては、裏面電極という性格上、非
晶質層で吸収しきれない長波長側（６００ｎｍ以上）の
光に対する反射率の大きな金属を選ぶ必要があシ、その
観点から、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等が従来用いられて
いるアルミニウム（Ａ／）よシも長波長光に対して反射
率が大きく、効果があると考えられる。しかし、コスト
の点から高反射率の金属としては銀が好ましい。

最後に、フッ素系エツチングガスに耐えられるガスとし
ては、金、クロム、白金、アルミニウム（表面に酸化層
が出き、エツチングされにくいｃ、）等が挙げられるが
、コストの点でアルミニウムが好ましい。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によって説明する０実施例１．比
較例１ 第１図は本発明の一実施例である非晶質太陽電池のセル
の断面図である。

第１図に示す如く、ガラス基板１上に透明電極２として
、５ｎ０２を４００ＯＡ形成し、その上にグロー放電プ
ラズマ法によりｐ型ａ−８ｉＣ：Ｈ層５．１層ａ−８ｉ
：Ｈ層４、ｎ型微結晶Ｓ１層５を順次形成した。前記ｐ
型ａ−９ｉＣ：Ｈ層はＨｅ希釈１％ＢｚＨａを３０ｓｃ
ｃｍ、Ｈ６希釈５０％、ＳＩＨ層４を５５ｓｃｃｍ、Ｃ
Ｈ４６５ｓｅｃｍの流量で２２０℃、α５Ｔｏｒｒ、　
　Ｑ、１４Ｗ１０ｎ２の放ｔ１！ＩＬ力密度で約１００
父形成した。また前記１層ａ−３ｉ：Ｈ層４はＳｉ２Ｈ
６４０ｓｃｃｍ、　２２０℃α８５　Ｔｏｒｒ　（Ｌ　
４５　Ｗ／ｃｍ２の放電電力密度で５５００Ａ形成した
。さらに前記ｎ温微結晶Ｓｉ層５はＨ２希枳１００　ｐ
ｐｍ　ＰＨ３８０ａｃｃｍ　、　Ｈｅ希釈５０％ＳｉＳ
ｉＨ４５ｓｃ、　２２０℃１．　ＯＴｏｒｒ　、　（Ｌ
　６４　ｗ、”　ｃｍ２で３５ＯＡ形成した〇 ついで前記ｎｆｉ微結晶Ｓｉ層５上に裏面電極として銀
６を１ｏｏｏＸと、アルミニウム７を８００ＯＡ形成し
ている。

このように構成されたセルを裏面のアルミニウム電極７
をマスクとしてＣＦ４１０２ドライエツチングによシ非
晶質層を除去したところ裏面電極ははがれずかつ損傷が
発見されなかった。

またこのセルの分光感度特性を第２図に示す。

ｎ屋微結晶８１５上に銀６を１００ＯＡ形成し、その上
にアルミニウム７を８００ＯＡ形成したものは、同条件
でｐ、ｉｎ層を形成しアルミニウム７を裏面電極として
形成したものに比較してセルの分光感度は特に長波長領
域（６００μｍ以上）で大きく向上している。

さらにガラス上に銀６を１０００Ａ形成し、その上にア
ルミニウム７をａｏｏｏＸ形成したものと、ガラス上に
１０ＯＡのＩＴＯ，１００ＯＡのＡｇ、８０００ＸのＡ
Ｉ！をつけたものと、ガラス上に単にアルミニウム７を
８０００Ａ形成したものについてガラス側から入射した
光に対する反射率を測定した結果第３図に示すように１
！１６およびアルミニウム７を形成したものは単にアル
ミニウム８を形成したものと比較して反射率が向上して
いる。このことからセルの状態においても、裏面での反
射率は銀６およびアルミニウム７にて形成したものの万
が単に銀６にて形成したものよシ大きいため、長波長光
をよシ有効に反射することができ、セル内部で利用でき
るものと思われる。

なお、比較例として、第４図に示すように、ｐ。

ｉ、　　ｎの形成方法を前記実施例１と同様にし、裏面
電極として銀６を８０００Ａ形成したものは、ＣＦ４１
０２による非晶質層のドライエツチング処理後、裏面電
極がはがれてセルの出力特性を測定することができなか
った＠ 実施例２〜４、比較例２，５ 前記第１実施例と同様の方法でｐ、ｉｎ層を形成し裏面
電極として下表のＮ００２のように銀６を４００又と、
アルミニウム７を８００ＯＡ形成し、Ｎｏ、５のように
銀６を２０００Ａと、アルミニウム７を８０００Ｘ　形
成Ｌ、Ｎｏ、　４　ｏ　ヨ５１Ｃ銀６ｔ　５０００Ａ　
ト、アルミニウム７をａｏｏｏＸ形成したところ、ＣＦ
、１０２ドライエツチング後のはがれおよび損傷が発見
されなかった。

この結果から第５図に示すように銀層は厚みが：　５ｏ
ｏｏＸ以下ではＣＦ４１０２ドライエツチングによるは
がれを防止することができる。

これに対して下表の比較例２のように銀層の膜厚が４ｏ
ｏｆ以上では銀を用いるととＫよる分光感度向上効果は
あるが銀層の厚さが３０ＯＡになると長波長側でのセル
の分光感度の向上は殆んどなかったＯ また比較例２のように銀層の膜厚が６００ＯＡになると
、前記第５図に示すように歩留シが急激に低下した。

表 く第５実施例〉 前記第ｔ４施例と同様な方法でＰｅ　　Ｌ　　ｎ層を形
成し第６図に示すように裏面電極として光入射側からＩ
ＴＯ膜８を１ｏｏｆ、銀を１ｏｏｏＸ、アルミニウムを
５ｏｏｏＸに形成したところ、ＣＦａ７０２による非晶
質層のエツチングのさいにもはがれがなく、かつセルの
分光感度向上効果した結果前記第２図に示すようにアル
ミニウムのみで形成した場合に比較して長波長側の分光
感度が向上していた。

これは前記第３図でも明らかなように、アルミニウムの
みの場合に比較して５５０μｍ以上の長波長側でＩ　Ｔ
　Ｏ／Ａｇの方が反射率が大きくそれだけよ〕有効に裏
面からの光を利用できるためであると思われる。

〔発明の効果〕

本発明によれば非晶質のエツチングのさいに裏面電極の
はがれおよび損傷を防止することができ、かつ反射率の
高い金属を裏面電極として使用できるので、高歩留で高
効率の非晶質太陽電池を得ることができる〇

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である非晶質太陽電池のセル
を示す断面図、第２図は裏面電極を形成したセルの分光
感度特性曲線図、第３図はガラスＫＡ／電極、Ａｇ／Ａ
　Ｉ！導電極ＩＴＯ／Ａｇ／ＡＩ！電極を形成した場合
のガラス側の光に対する反射率を示す図、第４図は比較
例として示すセルの断面図、第５図は裏面電極としてＡ
ｇ＃の厚みとドライエツチング後の歩留シとの関係を示
す図、第６図は本発明の他の一実施例を示す非晶質太陽
電池のセルを示す断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明導電極、６・・・ｐ
　ｆＪ、　ａ−８ｉＣ：Ｈ／ｉｔ、　４　・・・ａ　−
８ｉ　Ｈ層、５　・・・ｎ型微小結晶８１層、６・・・
銀（Ａｇ　）、７・・・アルミニウム（ＡＩり電極、８
・・・Ｉ’ｌ’０膜。 で、。 革　２図 ４００　　　　５００　　　　６００　　　　　’７０
０　　　　　ｆｆｏ。 派表（π乳） 第　３図 第　４図 第　５図 萬６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明基板、この基板上に設けられた透明電極、この
   透明電極上に設けられたケイ素系非晶質層、このケイ素
   系非晶質層上に設けられた裏面電極からなる太陽電池に
   おいて、前記裏面電極が反射率の高い金属からなる層と
   フッ素系エッチングガスに耐えうる金属層からなり、か
   つ前記反射率の高い金属層が前記ケイ素系非晶質層上に
   設けられていることを特徴とする非晶質太陽電池。 ２、前記反射率の高い金属が、銀よりなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の非晶質太陽電池。 ３、前記銀は、その膜厚が４００Å以上５０００Å以下
   であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の非
   晶質太陽電池。 ４、前記フッ素系エッチングガスに耐えうる金属層が、
   アルミニウムよりな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。