(57)【要約】【課題】外観の美観が損なわれるのを防止できる太陽電池を提供する。【解決手段】受光面となる半導体基板１の表面には、テクスチャ２が形成されている。このテクスチャ２上にはＳｉＮ膜４が形成されていて、このＳｉＮ膜４の最小反射率に対応する波長が可視光以下となるようにＳｉＮ膜４の膜厚を設定している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面にテクスチャが形成され、このテクスチャ上に反射防止膜が形成された太陽電池において、
上記反射防止膜の反射率が最小となる波長が可視光の波長以下となるように、上記反射防止膜の膜厚が設定されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
受光面にテクスチャが形成され、このテクスチャ上に反射防止膜が形成された太陽電池において、
上記反射防止膜は膜厚が不均一に形成されていることを特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池に関し、特に高効率化に有効な太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の結晶シリコン太陽電池は次のようにして製造されている。まず、図２に示すｐ型半導体基板２１の表面全面に、拡散すべき不純物を含んだ液体（ＰＯＣｌ3(オキシ塩化リン)など）を膜状に塗布した後、熱処理を行ってその塗布された膜から上記不純物を基板表面に拡散させてｎ型半導体層２２を形成する（ｐｎ接合を形成する）。次に、上記ｐ型半導体基板２１の裏面全面にＡｌペーストを印刷し、焼成を行ってＡｌからなる裏面電極２５およびｐ+のＢＳＦ（バックサーフェイスフィールド）層２４を形成する。次に、上記ｐ型半導体基板２１において受光面となる表面には、全面にわたってパッシベーションおよび反射低減のためのＳｉＮ膜２３を形成する。最後に、ＳｉＮ膜２３の表面からｎ型半導体層２２の表面に達する電極２６を所定のパターンで形成する。
【０００３】
上記太陽電池において高い性能を得るには、表面からの入射光を効率よく内部に取り込むことが必須で、ＳｉＮ膜２３などの反射防止膜を形成するとともに、図には示していないが、基板表面に微細な凹凸構造すなわちテクスチャを形成する。
【０００４】
この様なテクスチャの形成方法としては、例えば単結晶シリコン基板においては、アルカリ水溶液による結晶面でのエッチング速度の差を用いて、ピラミッド状の凹凸構造を形成している。しかしながら、多結晶シリコン基板のように様々な結晶面を持つグレインから構成されている基板では、単結晶シリコン基板ほど十分な光閉じ込め効果が得られない。
【０００５】
多結晶シリコン基板にテクスチャを形成して十分な光閉じ込め効果を得る方法としては、例えば特公平７−１０５５１８号公報（特許文献１）に開示されている。この特公平７−１０５５１８号公報では、多結晶シリコン基板の表面に機械的にＶ溝を形成して凹凸構造を形成する。また、例えば特開平１１−１７２０２号公報（特許文献２）では、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング：Reactive Ion Etching）法で微細な凹凸構造を形成する方法が開示されている。さらにまた、例えば特開平１０−３０３４４３号公報（特許文献３）では、エッチング液の組成等を調整することにより、結晶面に依存せずに微細な凹凸構造を形成する方法が開示されている。
【０００６】
一方、上記反射防止膜は、下記の式１で求まる屈折率ｎ1を持つことが望ましい。
2005045001.tif 000003
【０００７】
ここで、ｎ0：大気または保護ガラスまたは耐候性シートの屈折率（≒１〜１．４）、ｎ1：反射防止膜の屈折率、ｎs：シリコン基板の屈折率（≒３．５〜４）であるので、ｎ1は２程度が望ましい。
【０００８】
また、上記反射防止膜の厚さをｄ1とすると、下記の式２を満足するとき、反射防止膜の反射率は最小となる。
ｄ1＝λ／４ｎ1    （式２）
【０００９】
ここで、λは波長である。実際には、太陽光スペクトルのピーク波長である６００ｎｍ付近で反射率が最小となるように反射防止膜の膜厚は決められている。
【００１０】
さらにまた、ＲＩＥ法で十分微細な凹凸構造を形成した場合、反射防止膜は上記の条件を満足しなくても、十分高い光閉じ込め効果が得られることが、特開平１１−３０７７９２号公報（特許文献４）で開示されている。
【００１１】
上述した方法で得たテクスチャが十分機能している場合には、光が閉じ込められて、太陽電池であるセルの表面が黒く見えることから、そのセルはブラックセルと呼ばれている。
【００１２】
しかしながら、従来の太陽電池は、テクスチャの形成状態と反射防止膜との組み合わせが少しでもばらつくと、基板表面上に形成している反射防止膜の干渉色が現れることとなり、セルごとに外観の色が異なって見えるため、家屋の屋上等に設置したときに、外観を著しく損なうという問題がある。
【００１３】
また、特開平１１−３０７７９２号公報では、干渉色の現れない反射防止膜を使用する例も開示されているが、幅と高さが２ミクロン以下の非常に微細な突起でテクスチャを形成できた場合にのみ有効であり、その他の形状のテクスチャでは利用することができない。
【特許文献１】特公平７−１０５５１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７２０２号公報
【特許文献３】特開平１０−３０３４４３号公報
【特許文献４】特開平１１−３０７７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明の課題は、外観の美観が損なわれるのを防止できる太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、第１の発明の太陽電池は、受光面にテクスチャが形成され、このテクスチャ上に反射防止膜が形成された太陽電池において、上記反射防止膜の反射率が最小となる波長が可視光の波長以下となるように、上記反射防止膜の膜厚が設定されていることを特徴としている。
【００１６】
上記構成の太陽電池によれば、上記反射防止膜を通過した光が受光面に入射する。このとき、上記反射防止膜の最小反射率の波長は可視光の波長以下であるから、可視光は受光面から効率よく内部に取り込まれる。つまり、反射防止膜の光閉じ込め効果が大きくなる。したがって、上記反射防止膜に干渉色が生じず、外観の色を一定になるので、外観の美観が損なわれるのを防止できる。
【００１７】
第２の発明の太陽電池は、受光面にテクスチャが形成され、このテクスチャ上に反射防止膜が形成された太陽電池において、上記反射防止膜は膜厚が不均一に形成されていることを特徴としている。
【００１８】
上記構成の太陽電池によれば、上記反射防止膜を通過した光が受光面に入射する。このとき、上記反射防止膜の膜厚は不均一であるから、可視光は受光面から効率よく内部に取り込まれる。つまり、反射防止膜の光閉じ込め効果が大きくなる。したがって、上記反射防止膜に干渉色が生じず、外観の色を一定になるので、外観の美観が損なわれるのを防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明の太陽電池は、テクスチャ構造を有して容易にブラックセルを形成することができることから、太陽電池の外観の色を一定にすることができる。
【００２０】
第２の発明の太陽電池は、テクスチャ構造を有して容易にブラックセルを形成することができることから、太陽電池の外観の色を一定にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の太陽電池を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
本発明の実施の一形態の太陽電池は次のようにして作製される。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１の表面をＮａＯＨのアルカリ溶液中でエッチング処理することにより、半導体基板１の表面にテクスチャ２を形成する。ここでは、上記半導体基板１として略正方形状のｐ型単結晶シリコン基板を用いる。
【００２４】
次に、上記半導体基板１の表面にＰＯＣＬ3を塗布した後、熱拡散を行ってその塗布したＰＯＣＬ3が含む不純物を基板表面に拡散させてｎ型半導体層（図示せず）を形成することにより、半導体基板１にｐｎ接合を形成する。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、受光面となるｎ型半導体層の表面全面（半導体基板１の表面全面）に、保護膜の一例としてのＳｉＮ膜４をＰ−ＣＶＤ（プラズマ化学気相成長）法で形成する。このＳｉＮ膜４はパッシベーション及び反射低減のために形成している。また、上記ＳｉＮ膜４の膜厚は４５ｎｍに設定している。なお、上記ＳｉＮ膜４の膜厚は略均一となっている。
【００２６】
その後、上記半導体基板１の裏面全面にＡｌペーストを印刷、焼成を行ってＡｌからなる裏面電極５を形成するとともに、半導体基板１の裏面部にｐ+のＢＳＦ層６を形成する。
【００２７】
最後に、図７に示すように、上記ＳｉＮ膜４の表面からｎ型半導体層の表面に達するフィンガー電極７を設ける。
【００２８】
このようにして作成された本実施形態の太陽電池と、従来の太陽電池の外観の色を比較した結果を下表１に示す。なお、従来の太陽電池では、太陽光スペクトルのピーク波長である６００ｎｍ付近で反射率が最小となるように、ＳｉＮ膜の膜厚は７５ｎｍに設定されている。
【００２９】
【表１】
2005045001.tif 000004
【００３０】
上記表１から判るように、本実施形態の太陽電池はテクスチャの形成状態にかかわらず、表面全面がブラックとなるが、従来の太陽電池は場所によって表面に干渉色が見える結果となった。なお、本実施形態の太陽電池と従来の太陽電池とにおいて、太陽電池としての変換効率には差は見られなかった。
【００３１】
上記実施の形態では、アルカリ溶液を用いてテクスチャ形成を行ったが、マスクエッチまたはＲＩＥ等の手法を用いてテクスチャ形成を行ってもよい。
【００３２】
上記実施の形態では、反射防止膜としてＳｉＮ膜を用いていたが、ＴｉＯ2膜等の屈折率の高い酸化膜等を用いてもよい。
【００３３】
上記実施の形態では、反射防止膜の一例としてのＳｉＮ膜の膜厚は４５ｎｍに設定したが、ＳｉＮ膜の最小反射率に対応する波長が可視光以下となるように設定すればよい。
【００３４】
また、上記反射防止膜の形成方法としてはＰ−ＣＶＤ法以外に蒸着法等を用いてもよい。そして、反射防止膜の形成方法として、例えばスピン塗布法のような被覆性に劣る成膜方法を用いれば、テクスチャ上に均一に反射防止膜が形成されることはないため、干渉色が現れることがなく、膜厚を厳密に設定する必要はなくなる。
【００３５】
上記実施の形態では、基板として略正方形形状の単結晶Ｓｉ半導体基板を用いたが、本発明の効果は基板の寸法、形状および結晶の種類に限定されるものではない。
【００３６】
また、本発明の太陽電池は特にテクスチャ構造上に形成する反射防止膜の膜厚を特徴とするものであり、上記以外の例えば反射防止膜の種類、電極等の構造やその製造方法、製造装置を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の一形態の太陽電池の製造工程図である。
【図２】図２は従来の太陽電池の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  半導体基板
２  テクスチャ
４  ＳｉＮ膜
【図１】
2005045001.tif 000005
【図２】
2005045001.tif 000006