JP2008053273A - Solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂フィルム（太陽電池の被覆材）表面での光線の反射を抑制した太陽電池を提供すること。
【解決手段】基板１上に凹凸層２を有し、前記凹凸層２上に、第１電極３、光電変換層４および第２電極５がこの順で形成された太陽電池であって、前記凹凸層２の凹部断面深さが０．０６〜４．９μｍであり、凸部断面巾／凹部断面深さが０．４〜５．９であり、凹部断面巾／凹部断面深さが０．４〜９．９であり、前記基板１の厚さ方向から入射された波長４００ｎｍの光線の、前記凹凸層２における拡散反射率が５９％以下であり、かつ、前記基板１の厚さ方向から入射された波長６００ｎｍの光線の、前記凹凸層２における拡散反射率が７６％以上であることを特徴とする太陽電池およびその製造方法。
【選択図】図１
To provide a solar cell in which the reflection of light rays on the surface of a resin film (solar cell coating material) is suppressed.
A solar cell having a concavo-convex layer 2 on a substrate 1 and having a first electrode 3, a photoelectric conversion layer 4 and a second electrode 5 formed in this order on the concavo-convex layer 2. The concave / convex layer 2 has a concave section depth of 0.06 to 4.9 μm, a convex section width / concave section depth of 0.4 to 5.9, and a concave section width / concave section depth of 0.00. 4 to 9.9, and the diffuse reflectance of the light having a wavelength of 400 nm incident from the thickness direction of the substrate 1 in the uneven layer 2 is 59% or less, and from the thickness direction of the substrate 1 The diffused reflectance in the uneven | corrugated layer 2 of the incident light of wavelength 600nm is 76% or more, The solar cell characterized by the above-mentioned, and its manufacturing method.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光−電気変換効率に優れた太陽電池およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell excellent in photoelectric conversion efficiency and a method for manufacturing the solar cell.
近年、太陽電池は排気ガス、放射線等の公害を発生しないクリーンなエネルギ−源として注目されている。 In recent years, solar cells have attracted attention as clean energy sources that do not generate pollution such as exhaust gas and radiation.
太陽電池としては、エネルギー変換率が高く、発電特性が安定しているシリコン太陽電池が一般的に使用されている。 As a solar cell, a silicon solar cell having a high energy conversion rate and stable power generation characteristics is generally used.
太陽電池は、屋根等の屋外に設置されるため、雨水や塵埃に暴露される。
雨水や塵埃から太陽電池セルを保護するために、最表面に樹脂フィルムを有する被覆材を設けた太陽電池が広く用いられている（特許文献１参照）。
In order to protect solar cells from rainwater and dust, solar cells provided with a covering material having a resin film on the outermost surface are widely used (see Patent Document 1).
しかし、樹脂フィルムの表面は平滑であるため、樹脂フィルム表面に平行に近い角度で入射する光は臨界角を越えると全反射され、太陽電池の光電変換層に光が入光できず、発電効率が低くなるという問題が生じている。 However, since the surface of the resin film is smooth, light incident at an angle close to parallel to the resin film surface is totally reflected when the critical angle is exceeded, and light cannot enter the photoelectric conversion layer of the solar cell. There is a problem that becomes low.
本発明の課題は、前記のような被覆材を設けた場合であっても、優れた光−電気変換効率を有する太陽電池を、安価に提供することである。 The subject of this invention is providing the solar cell which has the outstanding photoelectric conversion efficiency at low cost, even when it is a case where the above coating | covering materials are provided.
請求項１に記載の発明は、基板上に凹凸構造を有し、前記凹凸構造上に、第１電極、光電変換層および第２電極がこの順で形成された太陽電池であって、
前記凹凸構造の凹部断面深さが０．０６〜４．９μｍであり、凸部断面巾／凹部断面深さが０．４〜５．９であり、凹部断面巾／凹部断面深さが０．４〜９．９であり、前記基板の厚さ方向から入射された波長４００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が５９％以下であり、かつ、前記基板の厚さ方向から入射された波長６００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が７６％以上であることを特徴とする太陽電池である。
請求項２に記載の発明は、前記基板上に設けられた凹凸構造が、前記基板上に凹凸層を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池である。
請求項３に記載の発明は、前記凹凸層が、耐熱性、耐候性、および、紫外線硬化性を有する樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池である。
請求項４に記載の発明は、前記基板が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミドおよびポリアリレートから選ばれたフィルム、または、前記フィルムの二種以上を積層した複合フィルムからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池である。
請求項５に記載の発明は、前記第１電極が、ＺｎＯからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池である。
請求項６に記載の発明は、前記第２電極が、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）（酸化インジウムスズ）からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池である。
請求項７に記載の発明は、前記光電変換層が、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池である。
請求項８に記載の発明は、前記第２電極上に、樹脂フィルムを含む被覆材をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池である。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池を製造する方法であって、
前記凹凸構造の母型パターンを有するモールドを樹脂に押し当てて、前記凹凸構造を形成する工程を有することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
請求項１０に記載の発明は、前記母型パターンが、露光源として紫外線を用いるフォトリソグラフィーを利用して形成されることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池の製造方法である。
The invention according to claim 1 is a solar cell having a concavo-convex structure on a substrate, and a first electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode formed in this order on the concavo-convex structure,
The concave-convex structure has a concave section depth of 0.06 to 4.9 μm, a convex section width / concave section depth of 0.4 to 5.9, and a concave section width / concave section depth of 0.00. 4 to 9.9, the diffuse reflectance of the light having a wavelength of 400 nm incident from the thickness direction of the substrate is 59% or less in the concavo-convex structure, and is incident from the thickness direction of the substrate The solar cell is characterized in that a diffuse reflectance of light having a wavelength of 600 nm in the concavo-convex structure is 76% or more.
The invention according to
The invention according to
In the invention according to claim 4, the substrate is a film selected from polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, polyamide, polyimide amide and polyarylate, or a laminate of two or more of the films. It consists of a composite film, It is a solar cell in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
The invention according to claim 5 is the solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the first electrode is made of ZnO.
The invention according to claim 6 is the solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the second electrode is made of ITO (Indium Tin Oxide) (indium tin oxide).
The invention according to claim 7 is the solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the photoelectric conversion layer has a pn junction or a pin junction.
The invention according to claim 8 is the solar cell according to any one of claims 1 to 7, further comprising a coating material including a resin film on the second electrode.
Invention of Claim 9 is a method of manufacturing the solar cell in any one of Claims 1-8,
A method for manufacturing a solar cell, comprising a step of pressing a mold having a matrix pattern of the concavo-convex structure against a resin to form the concavo-convex structure.
The invention according to claim 10 is the method for manufacturing a solar cell according to claim 9, wherein the matrix pattern is formed by using photolithography using ultraviolet rays as an exposure source.
請求項１に記載の発明によれば、凹凸構造の凹部断面深さが０．０６〜４．９μｍであり、凸部断面巾／凹部断面深さが０．４〜５．９であり、凹部断面巾／凹部断面深さが０．４〜９．９であり、前記基板の厚さ方向から入射された波長４００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が５９％以下であり、かつ、前記基板の厚さ方向から入射された波長６００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が７６％以上であるので、光−電気変換効率の優れた太陽電池を得ることができる。 According to invention of Claim 1, the recessed part cross-section depth of a concavo-convex structure is 0.06-4.9 micrometers, a convex part cross-sectional width / recessed part cross-sectional depth is 0.4-5.9, The cross-sectional width / recessed cross-sectional depth is 0.4 to 9.9, and the diffuse reflectance of the light having a wavelength of 400 nm incident from the thickness direction of the substrate is 59% or less in the concavo-convex structure, and Since the diffuse reflectance in the concavo-convex structure of light having a wavelength of 600 nm incident from the thickness direction of the substrate is 76% or more, a solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency can be obtained.
請求項２に記載の発明によれば、基板上に設けられた凹凸構造が、基板上に凹凸層を設けることにより形成されているので、光−電気変換効率の優れた太陽電池を得ることができる。
According to the invention described in
請求項３に記載の発明によれば、凹凸層が、耐熱性、耐候性、および、紫外線硬化性を有する樹脂からなるので、太陽電池の運転環境に耐えうる凹凸構造を、容易に形成することができる。
According to the invention described in
請求項４に記載の発明によれば、基板が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミドおよびポリアリレートから選ばれたフィルム、または、前記フィルムの二種以上を積層した複合フィルムからなるので、第１電極形成（プラズマＣＶＤ加工）における温度負荷（約２５０℃）による劣化を防止することができる。 According to the invention of claim 4, the substrate is a film selected from polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, polyamide, polyimide amide and polyarylate, or a laminate of two or more of the above films. Since the composite film is formed, deterioration due to a temperature load (about 250 ° C.) in the first electrode formation (plasma CVD processing) can be prevented.
請求項５に記載の発明によれば、第１電極を、ＺｎＯとすることにより、光の透過性を維持できるとともに、導電性の優れた電極を得ることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, by using ZnO as the first electrode, it is possible to maintain an optical transparency and obtain an electrode having excellent conductivity.
請求項６に記載の発明によれば、第２電極を、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）（酸化インジウムスズ）とすることにより、シリコン半導体膜へ拡散しない、導電性の優れた電極を得ることができる。 According to the invention described in claim 6, by using ITO (Indium Tin Oxide) (indium tin oxide) as the second electrode, an electrode having excellent conductivity that does not diffuse into the silicon semiconductor film can be obtained. .
請求項７に記載の発明によれば、光電変換層を、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する構造とすることにより、光電変換が可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, photoelectric conversion can be performed by making the photoelectric conversion layer a structure having a pn junction or a pin junction.
請求項８に記載の発明によれば、被覆材表面に平行に近い角度で光が入射した場合でも、光−電気変換効率の優れた太陽電池を得ることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, a solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency can be obtained even when light is incident on the surface of the covering material at an angle close to parallel.
請求項９に記載の発明によれば、凹凸構造の母型パターンを有するモールドを樹脂に押し当てて、前記凹凸構造を形成することにより、面内の分布が一様な凹凸構造を形成することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, a concavo-convex structure having a uniform in-plane distribution is formed by pressing a mold having a matrix pattern having a concavo-convex structure against a resin to form the concavo-convex structure. Can do.
請求項１０に記載の発明によれば、前記母型パターンが、露光源として紫外線を用いるフォトリソグラフィーを利用して形成されるので、ミクロンオーダーの微小パターンを高精度に形成できる。 According to the tenth aspect of the present invention, since the master pattern is formed using photolithography using ultraviolet rays as an exposure source, a micron-order minute pattern can be formed with high accuracy.
したがって本発明の太陽電池およびその製造方法によれば、光−電気変換効率の良い太陽電池を安価に提供することができる。 Therefore, according to the solar cell and the manufacturing method thereof of the present invention, a solar cell with good photo-electric conversion efficiency can be provided at low cost.
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明の太陽電池の作製方法を、図１を基に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
A method for manufacturing a solar cell of the present invention will be described with reference to FIG.
まず、基板1を準備し（図１（ａ））、基板１上に凹凸層２を形成する（図１（ｂ））。
First, a substrate 1 is prepared (FIG. 1A), and an
基板１の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリアリレートの中から選ばれたフィルム、または、前記フィルムの二種以上を積層した複合フィルムを用いることができる。 As the material of the substrate 1, a film selected from polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, polyamide, polyimide amide, polyarylate, or a composite film in which two or more of the above films are laminated is used. be able to.
凹凸層２の材料としては、耐熱性、耐候性、および、紫外線硬化性を有する樹脂、例えば、紫外線硬化性アクリル樹脂などを用いることができる。
As a material for the
凹凸層２の形成方法としては、基板１上に、耐熱性、耐候性、および、紫外線硬化性を有する樹脂をスピンコートし、その後、母型パターンを有するモールドを耐熱性、耐候性、および、紫外線硬化性を有する樹脂に押し当て、その後、基板１を通して紫外線を照射し、その後、モールドを外す方法を用いることができる。このとき、母型パターンが、露光源として紫外線を用いるフォトリソグラフィーを利用して形成したものであると、ミクロンオーダーの微小パターンを高精度に形成でき、好ましい。
As a method for forming the concavo-
凹凸構造の形状は、とくに制限されないが、例えば図１に示したように、断面が三角形状であり、対向する斜面同士のなす角度（頂角）が９０°のものが好ましい。 Although the shape of the concavo-convex structure is not particularly limited, for example, as shown in FIG. 1, it is preferable that the cross section is triangular and the angle (vertical angle) formed between the opposing slopes is 90 °.
次に、凹凸層２上に第１電極３を形成する（図１（ｃ））。
Next, the
第１電極３の材料としては、ＺｎＯを用いることができる。
As a material of the
第１電極３の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法や、ＤＣスパッタ法を用いることができる。
As a method for forming the
次に、第１電極３上に、光電変換層４を形成する（図１（ｄ））。 Next, the photoelectric conversion layer 4 is formed on the first electrode 3 (FIG. 1D).
光電変換層４としては、ｎ層、ｉ層、および、ｐ層からなる多結晶Ｓｉを用いることができる。 As the photoelectric conversion layer 4, polycrystalline Si composed of an n layer, an i layer, and a p layer can be used.
光電変換層４の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いることができる。 As a method for forming the photoelectric conversion layer 4, a plasma CVD method can be used.
次に、光電変換層４上に、第２電極５を形成することにより、太陽電池を得る（図１（ｅ））。 Next, a solar cell is obtained by forming the 2nd electrode 5 on the photoelectric converting layer 4 (FIG.1 (e)).
第２電極５の材料としては、ＩＴＯを用いることができる。 As a material of the second electrode 5, ITO can be used.
第２電極５の形成方法としては、ＤＣスパッタ法を用いることができる。 As a method for forming the second electrode 5, a DC sputtering method can be used.
なお、必要に応じて、前記第２電極上に、樹脂フィルムを含む被覆材をさらに設けることもできる。
樹脂フィルムとしては、強度、耐熱性、透明性（可視光域の光の透過性）と共に、耐候性にも優れる物が好ましく、例えば、ポリビニルフルオライド（以下、ＰＶＦ）フィルム、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂（以下、ＥＴＦＥ樹脂）フィルムなどのフッ素樹脂フィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリサルホンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、アクリル樹脂フィルム、セルロースアセテートフィルム、ガラス繊維強化ポリエステルフィルム、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネートフィルム、その他、耐候性ポリエチレンテレフタレートフィルム、耐候性ポリプロピレンフィルムなどを使用することができる。これらは単独のフィルムを使用してもよいが、二種以上を積層した複合フィルムを使用することもできる。
なお、基材フィルムを太陽電池に積層するために、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−αオレフィン共重合体などのエチレン共重合体、直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ・ＬＤＰＥ）、アイオノマー、ポリビニルブチラール、シリコーン系樹脂などの接着剤を用いてもよい。
また、樹脂フィルム上に、前記の特許文献１に記載されたような光線封じ込め層を設け、これが第２電極と接触するように被覆材を構成してもよい。
If necessary, a coating material including a resin film can be further provided on the second electrode.
The resin film is preferably a resin film having strength, heat resistance, transparency (light transmittance in the visible light range) and excellent weather resistance. For example, polyvinyl fluoride (hereinafter referred to as PVF) film, ethylene-tetrafluoroethylene Fluoropolymer film such as copolymer resin (hereinafter referred to as ETFE resin) film, polycarbonate film, polyethersulfone film, polysulfone film, polyacrylonitrile film, acrylic resin film, cellulose acetate film, glass fiber reinforced polyester film, glass fiber reinforced acrylic resin A film, a glass fiber reinforced polycarbonate film, a weather-resistant polyethylene terephthalate film, a weather-resistant polypropylene film, or the like can be used. Although these may use a single film, the composite film which laminated | stacked 2 or more types can also be used.
In order to laminate the base film on the solar cell, ethylene copolymers such as ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, ethylene-α olefin copolymer, linear low density Adhesives such as polyethylene (L / LDPE), ionomer, polyvinyl butyral, and silicone resin may be used.
In addition, a light containment layer as described in Patent Document 1 may be provided on the resin film, and the covering material may be configured so as to come into contact with the second electrode.
本発明では、凹凸構造の凹部断面深さが０．０６〜４．９μｍであり、凸部断面巾／凹部断面深さが０．４〜５．９であり、凹部断面巾／凹部断面深さが０．４〜９．９であり、前記基板の厚さ方向から入射された波長４００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が５９％以下であり、かつ、前記基板の厚さ方向から入射された波長６００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が７６％以上であることが必要である。これら条件のいずれか１つでも範囲外であると、本発明で所望される光−電気変換効率を得ることはできない。
さらに好ましい形態は、凹凸構造の凹部断面深さが１．０〜３．０μｍであり、凸部断面巾／凹部断面深さが３．０〜５．０であり、凹部断面巾／凹部断面深さが４．０〜５．０であり、前記基板の厚さ方向から入射された波長４００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が３０％以下であり、かつ、前記基板の厚さ方向から入射された波長６００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が８５％以上である。
In the present invention, the recess cross-sectional depth of the concavo-convex structure is 0.06 to 4.9 μm, the convex cross-sectional width / the concave cross-sectional depth is 0.4 to 5.9, and the concave cross-sectional width / recess cross-sectional depth. 0.4 to 9.9, the diffuse reflectance of the light having a wavelength of 400 nm incident from the thickness direction of the substrate is 59% or less in the concavo-convex structure, and from the thickness direction of the substrate It is necessary that the diffuse reflectance of the incident light having a wavelength of 600 nm in the concavo-convex structure is 76% or more. If any one of these conditions is out of the range, the photoelectric conversion efficiency desired in the present invention cannot be obtained.
In a more preferred embodiment, the concave / convex section depth of the concavo-convex structure is 1.0 to 3.0 μm, the convex section width / the concave section depth is 3.0 to 5.0, and the concave section width / the concave section depth. Is 4.0 to 5.0, the diffuse reflectance of the light having a wavelength of 400 nm incident from the thickness direction of the substrate in the concavo-convex structure is 30% or less, and the thickness direction of the substrate The diffuse reflectance of the light having a wavelength of 600 nm incident from the above in the concavo-convex structure is 85% or more.
また、前記凹凸構造の凹部断面深さは、凹凸構造が図１に示したような断面が三角形状である場合は、三角形の頂点から底辺までの高さであり、凸部断面巾は、三角形の底辺の長さを意味し、凹部断面巾は、隣接する三角形の頂点間距離を意味する。 In addition, when the concavo-convex structure has a triangular cross-section as shown in FIG. 1, the concave-convex cross-sectional depth of the concavo-convex structure is a height from the top of the triangle to the bottom, and the convex cross-sectional width is a triangle. The width of the concave section means the distance between vertices of adjacent triangles.
以下、実施例および比較例により本発明をさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
実施例１
まず、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと記述する）フィルムを８０ｒｐｍで回転させながら、その上に、紫外線硬化性樹脂（東亜合成社製（登録商標）アロニックスＵＶ−８０６０、粘度１００ｍＰａｓ、ガラス転移点２６０℃）を塗布し、その上に、母型パターンを有するモールドを押し当てた後、４０００ｒｐｍで１０秒間回転し、その後、出力３ｋＷの高圧水銀灯を用いて、ＰＥＴフィルム上１０ｃｍの距離から、１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射を１０秒間行ない、その後、モールドを外した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further, this invention is not restrict | limited to the following example.
Example 1
First, while rotating a polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) film having a thickness of 12 μm at 80 rpm, an ultraviolet curable resin (Aronix UV-8060 manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., viscosity 100 mPas, glass transition) Point 260 ° C.), and a mold having a matrix pattern was pressed thereon, and then rotated at 4000 rpm for 10 seconds. Then, using a high pressure mercury lamp with an output of 3 kW, from a distance of 10 cm on the PET film, 1000 mJ / cm 2 of ultraviolet irradiation was performed for 10 seconds, and then the mold was removed.
得られた凹凸構造は、図１に示した構造であり、断面が三角形状であり、対向する斜面同士のなす角度（頂角）が９０°のものであった。
この時、凹部断面深さは０．３μｍ、凸部断面巾／凹部断面深さは２．９、凹部断面巾／凹部断面深さは７．２であった。
The obtained concavo-convex structure was the structure shown in FIG. 1 and had a triangular cross section and an angle (vertical angle) formed by opposing slopes of 90 °.
At this time, the concave section depth was 0.3 μm, the convex section width / concave section depth was 2.9, and the concave section width / concave section depth was 7.2.
次に、測定光をＰＥＴフィルム表面に対して垂直に入射させ、正反射の反射光から５°以内の角度にある反射光を正反射光として扱い、拡散反射率を算出した。 Next, the measurement light was made to enter perpendicularly to the surface of the PET film, and the reflection light at an angle within 5 ° from the regular reflection light was treated as regular reflection light, and the diffuse reflectance was calculated.
波長３００〜５８０ｎｍの範囲で波長が長くなるにしたがって拡散反射率が増大しており、波長４００ｎｍでの拡散反射率は５８．５％であり、波長６００ｎｍ以上での拡散反射率は７６．０％以上の高い拡散反射率が得られた。 The diffuse reflectance increases as the wavelength increases in the wavelength range of 300 to 580 nm, the diffuse reflectance at the wavelength of 400 nm is 58.5%, and the diffuse reflectance at the wavelength of 600 nm or more is 76.0%. The above high diffuse reflectance was obtained.
次に、スパッタガスとしてＡｒを用い、２５℃下において、圧力６５Ｐａ、投入電力：０．６Ｗ／ｃｍ２の条件にて、ＺｎＯをスパッタした。 Next, Ar was used as a sputtering gas, and ZnO was sputtered at 25 ° C. under a pressure of 65 Pa and an input power of 0.6 W / cm 2 .
次に、原料ガスとして、ＰＨ３とＨ２およびＳｉＨ４を用い、ＰＨ３の流量を０．０５ｓｃｃｍ、Ｈ２の流量を９００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ４の流量を６ｓｃｃｍ、温度２２５℃下において、圧力１３３Ｐａ、投入電力：５５ｍＷ／ｃｍ２の条件にてプラズマＣＶＤを行うことにより、厚さ４０ｎｍのｎ層を形成した。 Next, PH 3 and H 2 and SiH 4 are used as source gases, the flow rate of PH 3 is 0.05 sccm, the flow rate of H 2 is 900 sccm, the flow rate of SiH 4 is 6 sccm, the temperature is 225 ° C., the pressure is 133 Pa, An n layer having a thickness of 40 nm was formed by performing plasma CVD under the condition of input power: 55 mW / cm 2 .
次に、原料ガスとして、Ｈ２およびＳｉＨ４を用い、Ｈ２の流量を９００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ４の流量を２５ｓｃｃｍ、温度２２５℃下において、圧力２６Ｐａ、投入電力：７００ｍＷ／ｃｍ２の条件にてプラズマＣＶＤを行うことにより、厚さ１２００ｎｍのｉ層を形成した。 Next, H 2 and SiH 4 are used as source gases, and the flow rate of H 2 is 900 sccm, the flow rate of SiH 4 is 25 sccm, the temperature is 225 ° C., the pressure is 26 Pa, and the input power is 700 mW / cm 2 . An i layer having a thickness of 1200 nm was formed by performing CVD.
次に、原料ガスとして、Ｂ２Ｈ６とＨ２およびＳｉＨ４を用い、Ｂ２Ｈ６の流量を０．０３ｓｃｃｍ、Ｈ２の流量を１０００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ４の流量を５ｓｃｃｍ、温度１２５℃下において、圧力６６Ｐａ、投入電力：２００ｍＷ／ｃｍ２の条件にてプラズマＣＶＤを行うことにより、厚さ１０ｎｍのｐ層を形成した。 Next, B 2 H 6 , H 2 and SiH 4 are used as source gases, the flow rate of B 2 H 6 is 0.03 sccm, the flow rate of H 2 is 1000 sccm, the flow rate of SiH 4 is 5 sccm, and the temperature is 125 ° C. A p-layer with a thickness of 10 nm was formed by performing plasma CVD under the conditions of a pressure of 66 Pa and an input power of 200 mW / cm 2 .
最後に、スパッタガスとしてＡｒおよびＯ２を用い、２５℃下において、Ａｒ圧力０．５ＰａおよびＯ２圧力０．１Ｐａ、投入電力：０．４Ｗ／ｃｍ２の条件にて、ＩＴＯをスパッタすることにより、太陽電池を得た。 Finally, Ar and O 2 are used as sputtering gases, and ITO is sputtered at 25 ° C. under the conditions of Ar pressure 0.5 Pa and O 2 pressure 0.1 Pa, input power: 0.4 W / cm 2. Thus, a solar cell was obtained.
次に、ソーラーシュミレーターを用い、太陽電池に光を照射することにより、電池特性を評価した。 Next, the battery characteristics were evaluated by irradiating the solar cell with light using a solar simulator.
開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は２４ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は９．０％であった。 The open circuit voltage was 0.5 V, the short circuit current was 24 mA / cm 2 , the form factor was 0.75, and the conversion efficiency was 9.0%.
実施例２
実施例１で得られた太陽電池におけるＩＴＯ上に、厚さ７５μｍのＥＴＦＥ樹脂フィルムを積層した。該樹脂フィルム表面に平行に近い角度で光を入射したところ、開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は２２ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は８．８％であった。
Example 2
On the ITO in the solar cell obtained in Example 1, an ETFE resin film having a thickness of 75 μm was laminated. When light was incident on the resin film surface at an angle close to parallel, the open-circuit voltage was 0.5 V, the short-circuit current was 22 mA / cm 2 , the shape factor was 0.75, and the conversion efficiency was 8.8%.
比較例１
凹凸層を設けなかった以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製し、実施例１と同様に電池特性を測定した。
Comparative Example 1
A solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the uneven layer was not provided, and the battery characteristics were measured in the same manner as in Example 1.
開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は１８ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は７．２％であった。 The open circuit voltage was 0.5 V, the short circuit current was 18 mA / cm 2 , the shape factor was 0.75, and the conversion efficiency was 7.2%.
比較例２
凹部断面深さを０．３μｍ、凸部断面巾／凹部断面深さを０．３、凹部断面巾／凹部断面深さを０．３にしたこと以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製し、実施例１と同様に電池特性を測定した。
Comparative Example 2
The solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the recess cross-sectional depth was 0.3 μm, the convex cross-sectional width / recess cross-sectional depth was 0.3, and the concave cross-sectional width / recess cross-sectional depth was 0.3. The battery characteristics were measured in the same manner as in Example 1.
開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は１９ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は６．６％であった。 The open circuit voltage was 0.5 V, the short circuit current was 19 mA / cm 2 , the form factor was 0.75, and the conversion efficiency was 6.6%.
比較例３
凹部断面深さを０．３μｍ、凸部断面巾／凹部断面深さを６．０、凹部断面巾／凹部断面深さを１０．０にしたこと以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製し、実施例１と同様に電池特性を測定した。
Comparative Example 3
The solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the recess cross-sectional depth was 0.3 μm, the convex cross-sectional width / recess cross-sectional depth was 6.0, and the concave cross-sectional width / recess cross-sectional depth was 10.0. The battery characteristics were measured in the same manner as in Example 1.
開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は１９ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は６．６％であった。 The open circuit voltage was 0.5 V, the short circuit current was 19 mA / cm 2 , the form factor was 0.75, and the conversion efficiency was 6.6%.
比較例４
凹凸層を設けなかった以外は、実施例２と同様に太陽電池を作製し、実施例２と同様に電池特性を測定した。
Comparative Example 4
A solar cell was produced in the same manner as in Example 2 except that the uneven layer was not provided, and the battery characteristics were measured in the same manner as in Example 2.
開放電圧は０．５Ｖ、短絡電流は１０ｍＡ／ｃｍ２、形状因子は０．７５、変換効率は５．０％であった。 The open circuit voltage was 0.5 V, the short circuit current was 10 mA / cm 2 , the form factor was 0.75, and the conversion efficiency was 5.0%.
比較例の太陽電池よりも実施例の太陽電池の方が、光電電流が大きく、変換効率が高い事が確認された。 It was confirmed that the solar cell of the example had a larger photoelectric current and higher conversion efficiency than the solar cell of the comparative example.
本発明の、太陽電池およびその製造方法は、電気自動車、携帯電話、自動販売機、宇宙船用電源等に用いる太陽電池に利用できる。 The solar cell and the manufacturing method thereof according to the present invention can be used for a solar cell used for an electric vehicle, a mobile phone, a vending machine, a power supply for a spacecraft, and the like.
１……基板、２……凹凸層、３……第１電極、４……光電変換層、５……第２電極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Uneven layer, 3 ... 1st electrode, 4 ... Photoelectric conversion layer, 5 ... 2nd electrode.
Claims (10)
前記凹凸構造の凹部断面深さが０．０６〜４．９μｍであり、凸部断面巾／凹部断面深さが０．４〜５．９であり、凹部断面巾／凹部断面深さが０．４〜９．９であり、前記基板の厚さ方向から入射された波長４００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が５９％以下であり、かつ、前記基板の厚さ方向から入射された波長６００ｎｍの光線の、前記凹凸構造における拡散反射率が７６％以上であることを特徴とする太陽電池。 A solar cell having a concavo-convex structure on a substrate, wherein the first electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are formed in this order on the concavo-convex structure,
The concave-convex structure has a concave section depth of 0.06 to 4.9 μm, a convex section width / concave section depth of 0.4 to 5.9, and a concave section width / concave section depth of 0.00. 4 to 9.9, the diffuse reflectance of the light having a wavelength of 400 nm incident from the thickness direction of the substrate is 59% or less in the concavo-convex structure, and is incident from the thickness direction of the substrate A solar cell, wherein a diffuse reflectance of the light having a wavelength of 600 nm in the concavo-convex structure is 76% or more.
前記凹凸構造の母型パターンを有するモールドを樹脂に押し当てて、前記凹凸構造を形成する工程を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。 A method for producing the solar cell according to claim 1,
A method for manufacturing a solar cell, comprising a step of pressing a mold having a matrix pattern of the concavo-convex structure against a resin to form the concavo-convex structure.
The method for manufacturing a solar cell according to claim 9, wherein the matrix pattern is formed using photolithography using ultraviolet rays as an exposure source.
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