[發明專利]用于太陽能電池的基板和用于色素增感型太陽能電池的氧化物半導體電極

無效

• 申請號: 200980122754.1
• 申請日: 2009-08-12
• 公開（公告）號: CN102106033A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 澤田正弘;永金知浩;坂本明彥;瀨戶直;藤本智史
• 申請（專利權）人: 日本電氣硝子株式會社
• 主分類號: H01M14/00
• 分類號: H01M14/00;H01L31/04
• 代理公司: 北京泛誠知識產權代理有限公司 11298
• 代理人: 陳波;楊本良

技術領域

本發明涉及用于太陽能電池的基板以及使用了該用于太陽能電池的基板的、用于色素增感型太陽能電池的氧化物半導體電極。

背景技術

近年來，對以單晶硅、多晶硅太陽能電池或非晶硅太陽能電池為首的太陽能電池的需求越來越高。這些太陽能電池主要被利用于家庭用發電、商業用發電等。另外，作為其它的太陽能電池，開發了CIS太陽能電池、CdTe太陽能電池、色素增感型太陽能電池、有機薄膜太陽能電池等，也正在將它們實用化。

將帶有透明導電膜的玻璃基板作為電極基板，使用于非晶硅太陽能電池或色素增感型太陽能電池等上。在此，考慮到在制造成本和通用性方面有利，一般使用鈉鈣玻璃來作為玻璃基板。另外，作為透明導電膜，使用摻氟氧化錫(FTO)、摻銻氧化錫(ATO)、摻錫氧化銦(ITO)等。其中，FTO和ATO與ITO相比，雖然電阻率較差，但是化學性和熱性能穩定，而且，可以期待利用膜表面的凹凸形狀封鎖光或通過增大表面積來提高導電性等效果，因此，作為用于非晶硅太陽能電池或色素增感型太陽能電池的電極基板，而被通用(例如，參照專利文獻1和非專利文獻1)。

考慮到成膜性良好并且低成本，一般將熱化學氣相沉積(熱CVD)法應用于FTO膜和ATO膜的制作中。具體地說，通過使包含錫和氟的化合物的混合氣體在已經被加熱到大約480℃以上的玻璃基板上進行熱分解反應而形成膜。此外，熱CVD法包括：在平板玻璃生產線上利用其熱來形成膜的在線CVD法；以及離線CVD法，在該方法中，將暫時被冷卻的玻璃切斷為規定的尺寸，然后進行再加熱而形成膜。

然而，伴隨著近年來的攜帶式電子設備的普及，作為電源，除了傳統的電池之外，太陽能電池也被使用。在將太陽能電池使用于攜帶式電子設備的情況下，要求比過去設置于屋外的、被使用于家庭用和商業用發電的太陽能電池更薄型化和輕量化。此外，要求對室內光等直射日光之外的光的發電效率高。色素增感型太陽能電池特別適合于這樣的用途。

另外，為了使太陽能電池薄型化和輕量化，使電極基板薄型化是最有效的。為了使電極基板薄型化，例如，可以舉出這樣的方法：研磨構成電極基板的玻璃基板，使其變薄。通常，在研磨玻璃的情況下，根據縮短時間和削減成本的理由，進行兩面研磨。但是，在將導電膜形成在玻璃基板的一側的情況下，由于只能研磨一面，因此花費時間和成本。再者，在研磨工序中，存在有容易在導電膜上形成磨損的問題。

因此，提出這樣的方法：預先準備薄的玻璃基板，在其表面上形成導電膜。根據該方法，因為不需要玻璃基板的研磨操作，所以縮短了時間和削減了成本，可以高效率地實現太陽能電池的薄型化和輕量化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國特開2002-260448號公報。

非專利文獻

非專利文獻1：透明導電膜的技術(第二修訂版)、Ohmsha出版社、第153至165頁。

發明內容

將在具有透明導電膜的基板(導電膜表面)上形成有氧化鈦或氧化鋅等氧化物半導體層的氧化物半導體電極使用于色素增感型太陽能電池。在此，如果提高氧化物半導體層和具有導電膜的基板(導電膜表面)的粘合性，則太陽能電池的能量轉換效率提高。但是，存在有這樣的問題：根據基板的種類，氧化物半導體層容易從具有導電膜的基板(導電膜表面)剝離，得不到規定的特性。

因此，本發明是鑒于上述情況而被實施的，其首要的目的在于：提供氧化物半導體層不容易剝離的用于太陽能電池的基板以及使用了該用于太陽能電池的基板的、用于色素增感型太陽能電池的氧化物半導體電極。

另外，如已經敘述的那樣，在使用離線CVD法來將FTO膜或ATO膜形成在玻璃基板上的情況下，將玻璃基板加熱到大約480℃以上，進行成膜。然而，由于被噴射到玻璃基板上的氣體的溫度比較低，因此，由于成膜，玻璃基板的溫度容易降低。由此，如果玻璃基板的面方向或厚度方向的溫度分布不均勻，則產生應力而容易發生變形。所以，產生這樣的問題：雖然在如過去那樣、玻璃基板厚度足夠厚的情況下，難以發生變形，但是在板的厚度薄的情況下，特別是為2mm以下時，變形就很明顯，不能作為用于太陽能電池的電極基板來使用。

所以本發明的次要目的在于：提供在FTO膜或ATO膜的成膜時難以發生變形的用于太陽能電池的基板、以及使用了該用于太陽能電池的基板的、用于色素增感型太陽能電池的氧化物半導體電極。

本發明者等對于所述首要目的進行了認真的探討研究，結果，發現使用于太陽能電池用基板上的玻璃基板的熱膨脹系數與氧化物半導體層的易剝離度有關，從而完成了本發明。