(57)【要約】      （修正有）【課題】裏面を着色、粗化及び裏面に垂直及び開口角度を持った多数の穿孔を有する事によって、太陽光を効率良く光電変換する事の出来る太陽電池を提供する。【解決手段】金属製基板上のアルミ金属を当該基盤に垂直或いは及び異なる角度を有する異なる方向に開口するようにする事によって、穿孔の表面に対する開口方向が異なる多数の穿孔を形成すると共に表面を粗化した後、アルミ表面を着色する事によって、封じ込め効果を大きくした太陽電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ金属層（合金を含む）を有する金属基盤上に、シリコン金属層を形成した太陽電池に於いて、アルミ金属層を着色した事を特徴とする太陽電池。
【請求項２】
アルミ金属層（合金を含む）を有する金属基盤上に、シリコン金属層を形成した太陽電池に於いて、アルミ金属層に多数の穿孔パターンを形成した事を特徴とする太陽電池。
【請求項３】
アルミ金属層（合金を含む）を有する金属基板上に、シリコン金属層を形成した太陽電池に於いて、アルミ金属層を粗化した事を特徴とする太陽電池。
【請求項４】
アルミ金属層（合金を含む）を有する金属基板上に、シリコン金属層を形成した太陽電池に於いて、アルミ金属層に形成された多数の穿孔の開口面が、金属基盤に対して垂直方向或いはおよび複数方向になる様に穿孔された事を特徴とする太陽電池。
【請求項５】
上記各請求項に於いて記載されているアルミ金属層への穿孔は、加圧によって形成される事を特徴とする太陽電池。
【請求項６】
上記各請求項に於いて記載されているアルミ金属層への粗化は、加圧によって形成される事を特徴とする太陽電池。
【請求項７】
上記各請求項にて記載されている穿孔及び粗化は同時に加圧によって形成される事を特徴とする太陽電池。
【請求項８】
アルミ金属層（合金を含む）を有する金属基板上に、シリコン金属層を形成した太陽電池に於いて、アルミと合金或いは及び混合する事によって着色する金属を用いた事を特徴とする太陽電池。
【請求項９】
アルミ金属層（合金を含む）を有する金属基板上に、シリコン金属層を形成した太陽電池に於いて、アルミ金属層とシリコン金属層の間に、新たな金属層を形成した事を特徴とする太陽電池。
【請求項１０】
アルミ金属層（合金を含む）を含む金属基盤を予め爾後に予定される工程温度よりも高い温度で熱処理する事を特徴とする太陽電池。
【請求項１１】
アルミ金属層に銅等の着色金属をバイナリー（２元）、ターナリー（３元）として混合、合金する事によって当該アルミ層を着色した事を特徴とする太陽電池。
【請求項１２】
上記記載の各請求項を順不同にて組み合わせて形成された太陽電池。
【請求項１３】
上記記載の各請求項を順不同にて、複数組み合わせて形成された太陽電池。
【請求項１４】
上記記載の各請求項を順不同にて、複数回繰り返して形成された太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金属基板上に形成されたシリコン太陽電池に於いて、基板金属表面を処理し、封じ込め効果を高める事によって、光電変換効率を高めた太陽電池に関する物である。
【背景技術】
【０００２】  シリコンを用いた太陽電池の光電変換効率を高める為に、従来から多くの試みがなされている。例えば受光面積を大きくする為に、化学的方法によって太陽光の受光表面積を大きくする事。或いは起電損失を少なくする為に、アルミや水素を用いて不純物をゲッターする事等は、既に実際に適用され、効果的な方法として認識されている。また反射防止剤を表面に形成する事も効果的で有る事も良く知られている事実である。また太陽光受光表面を多孔質にして、面積の増大と同時に反射膜の効果をも持つ様な方法も提案されている。【０００３】  一方薄膜構造を有する太陽電池は、ガラス基板上に電池形成物質を生成し、ガラス基盤を通して太陽光を受ける構造である。従って従来構造の様に効果的な受光面積の増大を図る事は、困難な構造になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  薄膜構造を有する多くの太陽電池は、ガラス基板上に発電物質を形成する為に、またガラス基盤を通して、太陽光を受光する為に、本質的に問題を包含している。【０００５】  即ち機械的な衝撃に脆い、構造的に熱膨張の相違を吸収する事が困難な為に、径時変化が大きい、受光表面積を大きくする事が困難、太陽光のガラス透過損失が有る、ガラスの品質、特に脈理による損失が発生する、また構造的に大きな封じ込め効果が期待出来無いなど多くの問題が有る。
【課題を解決する為の手段】
【０００６】  本発明は、上記従来のガラス基盤を用いた薄膜太陽電池が包含する多くの問題を解決する為に新たに提案する物である。
【０００７】  即ち、本発明の特徴は、従来の膜型太陽電池の作成順序を全く逆にした事及び金属を基盤にした事及び封じ込め効果を大きくする為に、着色すると共に開口角度の異なる多数の穿孔を設けた事及び太陽光を受光する面積を立体的にする事によって、効率を高めた事である。
【発明の効果】
【０００８】  本発明の効果は、一貫した連続量産設備の構築が容易で有る事。
【０００９】  簡単な工程の組み合わせで有る事。
【００１０】  構成された各工程は、既に別分野で完成され、安定な量産実績を有している事。
【００１１】  工程が簡単である為に、設備価格が安価で有る事。
【００１２】  効率の向上に着色と言う従来に無い新しい概念を持ち込んだ事。
【００１３】  更に起電の為の移動距離を長くする為に、開口角度の異なる多数の穿孔を設けた事。
【００１４】  更にその効果を高める為に、当該面を粗化した事。
【００１５】  これ等の工程を一回の加圧作業にて実行した事。
【発明を実施する為の最良の形態】
【００１６】  以下本発明の実施の形態を図及び実施例に基ずいて説明する。
【実施例】
【００１７】  ニッケルとアルミをクラッド（Ｃｌａｄ）にした金属板を本発明の太陽電池の基盤として準備した。本金属基盤を１２．５センチメートル角に切断し、４隅を通常の太陽電池と同じ大きさに裁断した。本金属基盤をＨ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨの溶液にて洗浄し、遠心乾燥機にて乾燥した。  しかる後還元性雰囲気中摂氏８５０度にて３０分熱処理を実施した。そしてニッケルとアルミの界面に相変態理論に基ずくアルミーニッケルの合金層を形成した。冷却の後、金属基盤のアルミ側を機械的に加圧して、図１の様なパターンを形成した。パターン寸法は、２０ミクロンである。ａ）は開口が基盤に対して垂直上方、ｂ）は開口が基盤に対して６０度の方向、ｃ）はｂ）と反対方向に６０度の方向、ｄ）は、模様が梨地となる様に粗化した。なお上記ａ）ｂ）ｃ）ｄ）の配列、順序に、規則は無いが、連続形成の観点からは、ｄ）を先行加工するのが好適である。但し開口角度の６０度は参考までのもので、固執する物ではない。なおパターン深さの最深部は１５ミクロンでパターンの形状は、正４角形である。次に有機溶剤を用いて加圧加工中の汚染を洗浄し、次いで通常のアルマイト処理によって金色に着色した。勿論黒、赤等受光、透過光の情況によって、反射効率及び封じ込め効果の良好な色彩を任意に選別できる。次いで錫等の透明電極膜を形成した。その上にＳｉＨ２Ｃｌ２にＢ２Ｈ６を混合した気体を摂氏８００度に加熱された上記金属基盤に供給し、Ｐ型の導電型の多結晶シリコン膜を形成し、連続してＢ２Ｈ６を遮断して傾斜型不純物シリコン層を形成した後、新たにＰＨ３を供給して、Ｎ型導電型の多結晶シリコン膜を形成した。そして周辺の短絡層を除去し、印刷法にて、表面電極を形成、焼成し太陽電池１を作成した。【００１８】鉄とアルミをクラッド（Ｃｌａｄ）にした金属板を本発明の太陽電池の基盤として準備した。本金属基盤を１２．５センチメートル角に切断し、４隅を通常の太陽電池と同じ大きさに切断した。本金属基盤をＨ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨの溶液にて洗浄し、遠心乾燥機にて、乾燥した。しかる後還元性雰囲気中摂氏８５０度にて３０分熱処理を実施した。そして、鉄とアルミの界面に相変態理論に基ずくアルミー鉄の合金層を形成した。冷却の後、金属基盤のアルミ側を機械的に加圧して、図１の様なパターンを形成した。パターン寸法は、２０ミクロンである。ａ）は開口が基盤に対して垂直方向、ｂ）は開口が基盤に対して６０度の方向、ｃ）はｂ）と反対方向に３０度の方向、ｄ）は、模様が梨地となる様に粗化した。なお上記ａ）ｂ）ｃ）ｄ）の配列、順序に規則は無いが、連続形成の観点からは、ｄ）先行加工するのが好適である。但し開口角度の６０度は参考までの物で固執する物ではない。なお加圧パターンの最深部は１５ミクロンでパターンの形状は、正４角形である。次に有機溶剤を用いて加圧加工中の汚染を洗浄し、次いで通常のアルマイト処理によって金色に着色した。勿論黒、赤等受光、透過光の情況によって、反射効率及び封じ込め効果の良好な色彩を任意に選別できる。次いで錫等の透明電極を形成した。その上にＳｉＨ２Ｃｌ２にＢ２Ｈ６を混合した気体を摂氏８００度に加熱された上記金属基盤に供給し、Ｐ型の導電型の多結晶シリ��ン膜を形成し、連続してＢ２Ｈ６を遮断して傾斜型不純物シリコン層を形成した後、新たにＰＨ３を供給してＮ型導電型の多結晶シリコン膜を形成した。そして、周辺の短絡層を除去し、印刷法にて、表面電極を形成、焼成し太陽電池２を作成した。【００１９】ニッケルとアルミをクラッド（Ｃｌａｄ）にした金属板を本発明の太陽電池の基盤として準備した。本金属基盤を１２．５センチメートル角に切断し、４隅を通常の太陽電池と同じ大きさに裁断した。本金属基盤をＨ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨの溶液にて洗浄し、遠心乾燥機にて乾燥した。  しかる後還元性雰囲気中摂氏８５０度にて３０分熱処理を実施した。そしてニッケルとアルミの界面に相変態理論に基ずくアルミーニッケルの合金層を形成した。冷却の後、金属基盤のアルミ側を機械的に加圧して、図２の様に先ず全体に模様が梨地となる様に粗化した後、開口が基盤に対して垂直上方となる様に加圧した。なお加圧パターンの最深部は、１５ミクロンでパターンの形状は、正４角形で寸法は、２０ミクロンである。次に有機溶剤を用いて加圧加工中の汚染を洗浄し、次いで通常のアルマイト処理によって金色に着色した。勿論黒、赤等受光、透過光の情況によって、反射効率及び封じ込め効果の良好な色彩を任意に選別できる。次いで錫等の透明電極膜を形成した。その上にＳｉＨ２Ｃｌ２にＢ２Ｈ６を混合した気体を摂氏８００度に加熱された上記金属基盤に供給し、Ｐ型の導電型の多結晶シリコン膜を形成し、連続してＢ２Ｈ６を遮断して傾斜型不純物シリコン層を形成した後、新たにＰＨ３を供給して、Ｎ型導電型の多結晶シリコン膜を形成した。そして周辺の短絡層を除去し、印刷法にて、表面電極を形成、焼成し太陽電池３を作成した。【００２０】ニッケルとアルミをクラッド（Ｃｌａｄ）にした金属板を本発明の太陽電池の基盤として準備した。本金属基盤を１２．５センチメートル角に切断し、４隅を通常の太陽電池と同じ大きさに裁断した。本金属基盤をＨ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨの溶液にて洗浄し、遠心乾燥機にて乾燥した。  しかる後還元性雰囲気中摂氏８５０度にて３０分熱処理を実施した。そしてニッケルとアルミの界面に相変態理論に基ずくアルミーニッケルの合金層を形成した。冷却の後、金属基盤のアルミ側を機械的に加圧して、図３の様なパターンを形成した。パターン寸法は、２０ミクロンである。  ａ）は開口が基盤に対して垂直上方、ｂ）は開口が基盤に対して６０度の方向、ｃ）はｂ）と反対方向に６０度の方向、ｄ）は、模様が梨地となる様に粗化した。なお上記ａ）ｂ）ｃ）ｄ）の配列、順序に、規則は無いが、連続形成の観点からは、ｄ）を先行加工するのが好適でこの場合のパターンを図３に示してある。但し開口角度の６０度は参考までのもので、固執する物ではない。  なお加圧パターンの最深部は、１５ミクロンでパターンの形状は、正４角形である。次に有機溶剤を用いて加圧加工中の汚染を洗浄し、次いで通常のアルマイト処理によって金色に着色した。勿論黒、赤等受光、透過光の情況によって、反射効率及び封じ込め効果の良好な色彩を任意に選別できる。次いで錫等の透明電極膜を形成した。その上にＳｉＨ２Ｃｌ２にＢ２Ｈ６を混合した気体を摂氏８００度に加熱された上記金属基盤に供給し、Ｐ型の導電型の多結晶シリコン膜を形成し、連続してＢ２Ｈ６を遮断して傾斜型不純物シリコン層を形成した後、温度を摂氏５５０度迄低下せしめ、新たにＰＨ３を供給して、図４の様な多結晶成長表面を有する  Ｎ型導電型の多結晶シリコン膜を形成した。そして周辺の短絡層を除去し、印刷法にて、表面電極を形成、焼成し太陽電池４を作成した。【００２１】上記００２０と同様な手法によって太陽電池５，６，７を作成した。但し太陽電池５は、加圧パターンの深さが１０ミクロン、６は加圧パターンの深さが５ミクロン、７は、加圧パターンの深さが２ミクロンである。【００２２】上記００２０と同様な手法によって太陽電池８，９，１０を作成した。但し太陽電池８は、加圧パターンの大きさが、２０ミクロン、９は５０ミクロン、１０は、１００ミクロンである。なお加圧パターンの間隔は、全て２０ミクロンである。【００２３】上記００２０と同様な手法によって太陽電池１１，１２，１３を作成した。但し太陽電池１１は、Ｐ型多結晶シリコンの厚さが１ミクロン、１２は５ミクロン、１３は、１０ミクロンである。何れもパターンの大きさは２０ミクロン、パターンの形状は正４角形、パターンの深さは１５ミクロンである。【００２４】本文にて特に記載の全ての太陽電池に共通的なパラメーターは、以下の通りである。Ｎ型ポリシリコンの厚さは、３ミクロン。傾斜型不純物ポリシリコンの厚さは１０ミクロン、パターン間隔は、２０ミクロンである。また本文に記載の無い場合、Ｐ型多結晶の厚さは５ミクロン、パターンの大きさは、２０ミクロンの正４角形である。【００２５】ニッケルとアルミをクラッド（Ｃｌａｄ）にした金属板を本発明の太陽電池の基盤として準備した。本金属基盤を１２．５センチメートル角に切断し、４隅を通常の太陽電池と同じ大きさに裁断した。本金属基盤をＨ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨの溶液にて洗浄し、遠心乾燥機にて乾燥した。  しかる後還元性雰囲気中摂氏８５０度にて３０分熱処理を実施した。そしてニッケルとアルミの界面に相変態理論に基ずくアルミーニッケルの合金層を形成した。冷却の後、希フッ酸にて表面を洗浄した後、通常の半導体デバイスの電極に用いられるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕをスパッターター手法を用いて５ミクロンの厚さに形成した。その後金属基盤のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ側を機械的に加圧して、図３の様なパターンを形成した。パターン寸法は、２０ミクロンである。  ａ）は開口が基盤に対して垂直上方、ｂ）は開口が基盤に対して６０度の方向、ｃ）はｂ）と反対方向に６０度の方向、ｄ）は、模様が梨地となる様に粗化した。なを上記ａ）ｂ）ｃ）ｄ）の配列、順序に、規則は無いが、連続形成の観点からは、ｄ）を先行加工するのが好適でこの場合のパターンを図３に示してある。但し開口角度の６０度は参考までのもので、固執する物ではない。  なを加圧パターンの最深部は、１５ミクロンでパターンの形状は、正４角形である。次に有機溶剤を用いて加圧加工中の汚染を洗浄した。この時の表面色は、明るい赤銅着であった。勿論銅の含量によって得られる色は変化するので、受光、透過光の情況によって、銅の含量を最適化して、反射効率及び封じ込め効果の良好な色彩を任意に選別できる。次いでその上にＳｉＨ２Ｃｌ２���Ｂ２Ｈ６を混合した気体を摂氏８００度に加熱された上記金属基盤に供給し、相変態理論に基ずく組成上にＰ型の導電型の多結晶シリコン膜を形成し、連続してＢ２Ｈ６を遮断して傾斜型不純物シリコン層を形成した後、温度を摂氏５５０度迄低下せしめ、新たにＰＨ３を供給して、図３のｄ）の様な表面を有する  Ｎ型導電型の多結晶シリコン膜を形成した。そして周辺の短絡層を除去し、印刷法にて、表面電極を形成、焼成し太陽電池１４を作成した。【００２６】ニッケルとアルミをクラッド（Ｃｌａｄ）にした金属板を本発明の太陽電池の基盤として準備した。本金属基盤を１２．５センチメートル角に切断し、４隅を通常の太陽電池と同じ大きさに裁断した。本金属基盤をＨ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨの溶液にて洗浄し、遠心乾燥機にて乾燥した。  しかる後還元性雰囲気中摂氏８５０度にて３０分熱処理を実施した。そしてニッケルとアルミの界面に相変態理論に基ずくアルミーニッケルの合金層を形成した。次いでアルミ表面を通常のアルマイト処理によって白に着色した。次いでＳｎＯ等の透明電極膜を形成した。その上にＳｉＨ２Ｃｌ２にＢ２Ｈ６を混合した気体を摂氏８００度に加熱された上記金属基盤に供給し、Ｐ型の導電型の多結晶シリコン膜を５ミクロン形成し、連続してＢ２Ｈ６を遮断して傾斜型シリコン層を１０ミクロン形成した後、新たにＰＨ３を供給して、Ｎ型導電型の多結晶シリコン膜を３ミクロン形成した。そして周辺の短絡層を除去し、印刷法にて、表面電極を形成、焼成し太陽電池１５を作成した。【００２７】太陽電池１から１５までの光電変換効率の測定結果を表１に示す。本結果から本発明が極めて有効で有る事が理解される。なお記載されている数字は、現在の標準値の平均を１００％として、％で示したものである。測定条件は、ＡＭ１．５．１００ｍＷ／ｃｍ２である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】穿孔の開口方向を示す断面図
【図２】加圧されたパターンの穿孔の内部及び表面の情況
【図３】開口角度の異なる穿孔内部及び表面のパターンの状況
【図４】多結晶成長表面の例
【符号の説明】
【００２９】    ａ）穿孔が金属基盤に対して垂直の例
ｂ）穿孔が金属基盤に対して角度を持っている例
ｃ）穿孔が金属基盤に対して、ｂ）と反対方向の角度を持っている例
ｄ）金属基盤に形成された梨地情況を示す例
ｅ）梨地表面を形成した後、金属基盤に対して垂直に穿孔した場合の例
ｆ）梨地表面を形成した後、金属基盤に対して角度を持って穿孔した場合の例
ｇ）梨地表面を形成した後、金属基盤に対してｆ）とは反対方向の角度で穿孔した場合の例
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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