太阳能电池制造技术

为了实现作为表面结构具有能够在太阳光的较宽的波长域防止反射的纳米柱阵列结构的太阳能电池单元，具有基板(1)、与基板(1)连接的直径(D1)的纳米柱(11)以及与基板(1)连接的直径(D2)的纳米柱(12)，其特征在于(D1)＜(D2)。由直径不同的两种纳米柱构成的纳米柱阵列结构(21)兼具备由直径(D1)的纳米柱(11)构成的纳米柱阵列结构的反射率的极小点和由直径(D2)的纳米柱(12)构成的纳米柱阵列结构的反射率的极小点，因此能够实现太阳光的较宽的波长域的防止反射。

Solar cell

In order to achieve as the surface structure of the solar cell can prevent nano column array structure reflected in a wide wavelength region of the light of the sun, having a substrate (1), and the substrate (1) connecting the diameter (D1) nano column (11) and (1) connected with the substrate diameter (D2) the nano column (12), which is characterized in that the (D1) \(D2). Nano column array structure composed of two kinds of nano columns of different diameters (21) with diameter (D1) were prepared by nano column (11) reflectivity nano column array structure consisting of the minimum diameter (D2) and nano column (12) minimum reflectivity nano column array structure consisting of the and to prevent a wide reflection wavelength domain it is possible to achieve the sunlight.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池
[0001 ] 本专利技术涉及一种太阳能电池。
技术介绍
近年来，作为太阳能电池单元的表面结构，使用比太阳光的波长微细的凹凸结构、所谓的亚波长结构的尝试比较活跃(例如，专利文献I?3，非专利文献I)。其动机在于通过亚波长结构能得到比薄膜的防反射膜更高的防止反射效果这一点。作为太阳能电池单元的表面防止反射结构，当前最普遍使用的是通过基于碱溶液或酸溶液的湿式蚀刻而形成的纹理结构。通过将该结构置换成亚波长结构，期待能实现更低的反射率，能实现太阳能电池单元的输出电流增大。例如，在非专利文献I中，公开了如下情况:通过将亚波长结构中的尤其是后述的纳米柱阵列结构作为太阳能电池单元的表面结构使用，能够实现基于防止反射效果的输出电流增大。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开2007-328096号公报专利文献2:日本特开2010-219495号公报专利文献3:日本特开2009-128543号公报非专利文献非专利文献I:IEDM Tech.Dig.，pp.704-707(2010).
技术实现思路
专利技术要解决的课题在下一代太阳能电池中，希望进一步提闻光电转换效率，因此【专利技术者】等从提闻防止反射效果的观点出发，关注使用了亚波长结构中的尤其是纳米柱阵列结构的太阳能电池单元，并进行了研究。如图9所示，纳米柱阵列结构是指在基板I上周期性地排列直径比太阳光3的波长微细的纳米柱4而成的结构。以下，作为纳米柱4的形状，以圆柱为例进行说明，但本专利技术也可以适用于棱柱等其他形状的情况。而且，如图9所示，太阳光3假定为沿着纳米柱4的高度方向行进，并从空气向纳米柱阵列结构入射，但是本专利技术也可以适用于纳米柱4的高度方向与太阳光3的行进方向不一致的情况。对基于纳米柱阵列结构的防止反射效果的特征进行说明。图10(a)示出Si镜面的反射率光谱，图10(b)示出Si纹理结构的反射率光谱的一例，图10(c)示出Si纳米柱阵列结构的反射率光谱的一例。反射率光谱是基于二维的FDTD法(Finite Differential TimeDomain method)的计算结果。将图10(a)与图10(b)进行比较可知,通过将表面形状从镜面向纹理结构变更，反射率的绝对值减少，但反射率光谱的形状不变化。另一方面，观察图10(c)可知，在将表面形成为纳米柱阵列结构的情况下，不仅反射率的绝对值变化，而且反射率光谱的形状也变化。具体而言，根据图10(a)和图10(b)，在表面形状为镜面或纹理结构时的反射率光谱中，可观察到这样单调的形态:在波长360nm附近存在反射率的极大点，但是在除此以外的波长域中，波长越长而反射率越低。另一方面，根据图10(c)，在表面形状为纳米柱阵列结构时的反射率光谱中，反射率的极大点及极小点存在多个，具有反射率相对于波长非单调地变化这样的特征。在纳米柱阵列结构中，发生光的衍射，衍射条件会给反射率的值造成影响。认为是由于满足衍射条件的光的波长取得离散的值，因而反射率光谱表现出具有多个极大点和极小点的非单调的形态。使纳米柱阵列结构带有特征的尺寸参数是纳米柱的直径、高度及纳米柱间间隔这三个。在专利文献I中公开了纳米柱阵列结构的反射率光谱依赖于上述的尺寸参数而变化的情况。这是因为上述的衍射条件依赖于纳米柱阵列结构的尺寸参数而变化。为了将纳米柱阵列结构作为太阳能电池单元的表面防止反射结构使用，需要通过上述的尺寸参数的调整来减少太阳光的波长域的反射率。作为纳米柱阵列结构向太阳能电池单元的应用例，在专利文献2中公开了在太阳能电池单元表面的透明电极上设置亚波长的凹凸形状的方法，在专利文献3中公开了在纹理结构上进一步设置亚波长结构的方法。然而，如上所述，纳米柱阵列结构的反射率仅在离散的波长中变得极小，而在这些极小点之间的波长中，无法避免反射率的值的增大。仅通过上述的尺寸参数的调整，难以实现能够防止像太阳光那样遍及较宽的波长域的光的反射的纳米柱阵列结构。另一方面，在专利文献I中公开了这样的方法:利用纳米柱阵列结构的衍射条件依赖于上述的尺寸参数的情况，利用改变了尺寸参数的纳米柱阵列结构，在较宽的波长域实现高衍射效率的衍射光栅。然而，尺寸参数中的纳米柱的直径、高度、纳米柱间间隔分别对防止反射起到怎样的作用尚不明确，因此，以往并未确立能在较宽的波长域防止反射的纳米柱阵列结构的实现方法。本专利技术是鉴于上述情况而做成的，其目的在于实现作为表面结构具有能够在太阳光的较宽的波长域防止反射的纳米柱阵列结构的太阳能电池单元。本专利技术的前述以及其他的目的和新特征通过本说明书的记述及附图而明确可知。用于解决课题的手段简单说明本申请所公开的专利技术中的代表性的结构的话，如下所述。即，一种太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池具有基板、与所述基板连接的第一纳米柱、与所述基板连接的第二纳米柱，所述第二纳米柱的直径比所述第一纳米柱的直径大。专利技术效果根据本专利技术，通过具备直径不同的纳米柱，能够实现具有能够在太阳光的较宽的波长域防止反射的纳米柱阵列结构的太阳能电池单元。【附图说明】图1是本专利技术的实施例1的太阳能电池单元的表面结构的剖视图。图2是本专利技术的实施例1的太阳能电池单元的表面结构的第一俯视图。图3是本专利技术的实施例1的太阳能电池单元的表面结构的第二俯视图。图4是本专利技术的实施例1的太阳能电池单元的表面结构的第三俯视图。图5是本专利技术的实施例2的太阳能电池单元的表面结构的剖视图。图6是本专利技术的实施例2的太阳能电池单元的表面结构的俯视图。图7是本专利技术的实施例3的太阳能电池单元的表面结构及杂质层的剖视图。图8是本专利技术的实施例3的另一太阳能电池单元的表面结构及杂质层的剖视图。图9是表面具有纳米柱阵列结构的以往的太阳能电池单元的鸟瞰图。图10表示反射光谱，(a)是Si镜面的情况，(b)是Si纹理结构的情况的一例，(c)是Si纳米柱阵列结构的情况的一例。图11表示反射光谱，(a)是直径40nm、高度200nm、纳米柱间间隔40nm的Si纳米柱阵列结构的情况，(b)是直径40nm、高度200nm、纳米柱间间隔120nm的Si纳米柱阵列结构的情况，(c)是直径120nm、高度200nm、纳米柱间间隔40nm的Si纳米柱阵列结构的情况，(d)是直径120nm、高度200nm、纳米柱间间隔120nm的Si纳米柱阵列结构的情况，(e)是直径120nm、高度600nm、纳米柱间间隔120nm的Si纳米柱阵列结构的情况。图12是本专利技术的实施例1的太阳能电池单元的表面结构中的、Dl = 40nm、D2 =120nm、H = 200nm> G = 40nm的Si纳米柱阵列结构的反射率光谱。图13中，(a)是本专利技术的实施例2的太阳能电池单元的表面结构中的、Dl = 40nm、D2 = 120nm、Hl = 200nm、H2 = 800nm、G = 40nm的Si纳米柱阵列结构的反射率光谱，(b)是直径120nm、高度600nm、纳米柱间间隔120nm的Si纳米柱阵列结构中的沿着纳米柱的高度方向的光强度分布。图14是本专利技术的实施例3的太阳能电池单元的杂质层的横向电阻的增加率R/R0，实线对应于本实施例3的结构的情况，虚线对应于本实施例3的比较实施例的结构的情况。图15是本专利技术的实施例3的太阳能电池单元的在杂质层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池具有：基板；与所述基板连接的第一柱；以及与所述基板连接的第二柱，所述第二柱的直径比所述第一柱的直径大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池具有: 基板； 与所述基板连接的第一柱；以及 与所述基板连接的第二柱， 所述第二柱的直径比所述第一柱的直径大。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于， 所述第一柱的直径为20nm以上且小于50nm, 所述第二柱的直径为50nm以上且150nm以下。3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于， 所述第一柱的高度和所述第二柱的高度均为IOOnm以上且1000nm以下。4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于， 所述第一柱与所述第二柱之间的间隔为所述第一柱的直径的1/5倍以上且为所述第二柱的直径的5倍以下。5.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于， 该太阳能电池还具有与所述基板连 接的第三柱， 所述第三柱的直径超过所述第二柱的直径。6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于， 所述第一柱的直径为20nm以上且小于50nm, 所述第二柱的直径为50nm以上且小于90nm, 所述第三柱的直径为90nm以上且150nm以下。7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于， 所述第一柱与所述第二柱之间的间隔、所述第一柱与所述第三柱之间的间隔以及所述第二柱与所述第三柱之间的间隔均为所述第一柱的直径的1/5倍以上且为所述第三柱的直径的5倍以下。8.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于， 该太阳能电池还具有: 经由所述第二柱与所述基板连接的第四柱；以及 经由所述第二柱与所述基板连接的、与所述第四柱不同的第五柱， 所述第二柱的直径超过所述第四柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边敬司，土屋龙太，服部孝司，松村三江子，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：
国别省市：