CN102037566B - 薄膜光电转换装置用基板和包括它的薄膜光电转换装置、以及薄膜光电转换装置用基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种薄膜光电转换装置用基板,能够以低成本且高效率地生产具有被改善的特性的薄膜光电转换装置。薄膜光电转换装置用基板的特征在于,包括透明基体、以及在其一个主面上依次层叠的透明衬底层和透明电极层,该衬底层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂,这些透明绝缘微粒分散为以30%以上且小于80%的覆盖率覆盖该透明基体的一个主面,透明基体的另一个主面上具有反射防止层,该反射防止层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂,这些透明绝缘微粒分散为以比衬底层高的覆盖率覆盖另一个主面,透明电极层包括通过低压CVD而沉积的氧化锌。

Description

薄膜光电转换装置用基板和包括它的薄膜光电转换装置、以及薄膜光电转换装置用基板的制造方法
技术领域
本发明涉及薄膜光电转换装置用基板的改善和包括该被改善的基板的薄膜光电转换装置、以及薄膜光电转换装置用基板的制造方法。 
背景技术
光电转换装置在受光传感器、太阳能电池等的各种领域中使用。其中,太阳能电池作为对地球来说较好的能源之一而受到瞩目。并且,随着近年来对于环境问题的关心的增加和各国的太阳能电池的加速引进政策,急速地推进着太阳能电池的普及。 
近年来,为了兼顾光电转换装置的低成本化和高效率化,可以减少原材料的薄膜光电转换装置受到瞩目,努力地进行着它的开发。尤其是,在玻璃板等的廉价的基体上使用低温工艺而形成良好的半导体层的方法,作为能够以低成本实现光电转换装置的方法而受到期待。 
在制造可通过高电压产生高输出的大面积的电力用薄膜光电转换装置的情况下,一般并不是将在基体上形成的多个薄膜光电转换装置用布线串联连接而使用,而是为了提高成品率,将在大的基体上形成的薄膜光电转换单元层分割为多个区(cell),并将这些区通过图案化(patterning)串联连接而集成。例如,在从玻璃基体侧入射光的类型的薄膜光电转换装置中,为了降低玻璃基体上的透明电极层的电阻所引起的电性损耗,通过激光划线形成用于将该透明电极分割为多个规定宽度的长方形形状的分离槽,并将各个区在与这些长方形形状的长度方向垂直的方向串联连接而集成。 
此外,为了形成薄膜光电转换装置,在它的一部分设置透明电极层是不可缺少的。即,薄膜光电转换装置在透明电极层和背面电极层之间包括一个以上的光电转换单元。并且,光从透明电极层侧入射。作为透明电极层,例如使用SnO2、ZnO等的导电性金属氧化物,且它们通过CVD、溅射(spatter)、蒸镀等的方法而形成。优选地,透明电极层通过具有微细的表面凹凸而具有 增加入射光的散射的效果。 
光电转换单元由包括pn结或pin结的半导体层而形成。在光电转换单元包括pin结的情况下,p型层、i型层以及n型层按照这个顺序或者它的逆序而层叠,占据该单元的主要部分的i型的光电转换层中非晶体层被称为非晶体光电转换单元,i型层为晶体层的单元被称为晶体光电转换单元。在半导体层中,作为硅类薄膜,可使用非晶硅层或晶硅层,此外,作为化合物半导体薄膜,可使用CuInSe2(简称为CIS)或CdTe等的薄膜。另外,在本申请的说明书中的“晶体”和“微结晶”还意味着部分包括非晶体的情况。 
包含在硅类薄膜光电转换装置中的光电转换单元包括由p型层、实质上为本征半导体的i型光电转换层、以及n型层所形成的pin结。该光电转换单元在i型层为非晶硅的情况下被称为非晶硅光电转换单元,在i型层为包括晶体的硅的情况下被称为晶硅光电转换单元。另外,作为非晶体或晶体的硅类材料,除了仅包括硅作为主要元素的材料之外,还可以使用也将碳、氧、氮、锗等作为主要元素而包括的合金材料。此外,导电层不需要一定由与i型层相同的主要元素构成,例如可以在非晶硅光电转换单元的p型层中使用非晶体碳化硅,在n型层中使用微晶硅(也被称为μc-Si层)。 
作为在光电转换单元上形成的背面电极层,例如可将Al、Ag等的金属层通过溅射法或蒸镀法而形成。一般,在光电转换单元和金属电极层之间形成ITO、SnO2或者ZnO等的导电性氧化物层。 
另外,在非晶硅薄膜光电转换装置中,存在如下的问题:与利用了单晶体或多晶体的硅的光电转换装置相比,初始光电转换效率低,且在受到了长时间的光照射的情况下,因光劣化现象而导致转换效率降低。因此,将如多晶硅、微晶硅那样的晶硅的薄膜作为光电转换层而使用的晶硅薄膜光电转换装置,作为可兼顾生产的低成本化和光电转换的高效率化的装置而受到期待并研究着。这是因为,晶硅薄膜光电装置能够与非晶硅薄膜光电转换层的情况相同地,利用低温的等离子CVD而形成,且晶硅光电转换层几乎不会产生光劣化现象。此外,相对于非晶硅光电转换层在长波长侧可对800nm左右的波长为止的光进行光电转换,晶硅光电转换层能够对比它长的约1200nm左右的波长为止的光进行光电转换。 
进而,作为提高薄膜光电转换装置的转换效率的方法,已知将两个以上的光电转换单元层叠而形成层叠型薄膜光电转换装置的方法。在这个方法中, 在薄膜光电转换装置的光入射侧配置包括具有大的能带隙的光电转换层的前方单元,在其之后依次配置包括具有小的能带隙的光电转换层的后方单元,从而可进行在入射光的宽的波长范围中的光电转换,实现了作为装置整体的转换效率的提高。在层叠型薄膜光电转换装置中,将由非晶硅光电转换单元和晶硅光电转换单元层叠而成的装置称为混合型薄膜光电转换。 
在上述的薄膜光电转换装置中,虽然光电转换层与以往的利用团状(bulk)的单晶硅和多晶硅的基板的光电转换装置相比薄,但存在光吸收因膜厚而受到限制的问题。因此,为了更有效地利用入射到包括光电转换层的光电转换单元的光,接触到光电转换单元的透明电极层或金属层的表面实现微细凹凸化(纹理(texture)化)。即,通过使光在该微细凹凸界面散射之后入射到光电转换单元内,从而试图延长在光电转换层内的光路而增加光吸收量。该表面凹凸(表面纹理)技术也被称为“锁光”技术,是在将具有高的光电转换效率的薄膜光电转换装置的实际应用中重要的基本技术。 
这里,为了求出最适合薄膜光电转换装置的透明电极层的表面凹凸形状,期望定量地代表该表面凹凸形状的指标。作为代表表面凹凸形状的指标,已知雾度(haze)率、表面面积比(Sdr)等。 
雾度率是光学性地评价透明板的表面凹凸的指标,且由(扩散透过率/总光线透过率)×100[%]表现(JIS K7135)。关于雾度率的测定,销售有可自动测定的雾度计(haze meter),容易测定该雾度。作为该测定用的光源,一般使用C光源。 
表面面积比是不仅可表征凹凸的高低差,还可以表征凹凸的形状的指标。若透明导电膜的表面凹凸的变动激烈,则存在薄膜光电转换装置的开放电压和曲线因子下降的情况,所以表面面积比作为代表薄膜光电转换装置用的透明导电膜的表面凹凸的指标而有效。表面面积比也被称为展开的表面面积比(Developed Surface Area Ratio),作为其简称而使用Sdr。该Sdr由式1和式2所定义(K.J.Stout,P.J.Sullivan,W.P.Dong,E.Manisah,N.Luo,T.Mathia:“The development of methods for characterization of roughness on three dimensions”,Publication no.EUR 15178 EN of the Commission of the European Communities,Lucembourg,1994)。 
【数学式1】 
S dr = ( Σ j M - 1 Σ k N - 1 A jk ) - ( M - 1 ) ( N - 1 ) ΔXΔY ( M - 1 ) ( N - 1 ) ΔXΔY × 100 % (式1) 
其中,Ajk由以下的式2所表示。 
【数学式2】 
A jk = 1 2 [ Δ Y 2 + { Z ( x j , y k ) - Z ( x j , y k + 1 ) } 2 + Δ Y 2 + { Z ( x j + 1 , y k ) - Z ( x j + 1 , y k + 1 ) } 2 ]
× 1 2 [ Δ X 2 + { Z ( x j , y k ) - Z ( x j + 1 , y k ) } 2 + Δ X 2 + { Z ( x j , y k + 1 ) - Z ( x j + 1 , y k + 1 ) } 2 ]
                        (式2) 
这里,ΔX和ΔY分别表示X方向和Y方向的测定间隔的距离。 
即,Sdr表示相对于平坦的XY平面的面积,表面积增加的比例。换言之,表面凹凸中的高低差越大,凸部越尖锐,则Sdr越大。 
在以往的非晶硅薄膜光电转换装置中,作为在玻璃板等的透明基体上形成的透明电极层,经常使用具有表面凹凸的氧化锡(SnO2)膜。该透明电极层的表面凹凸对光电转换层内的锁光有效地做出贡献。但是,为了进一步增加锁光效果,期望表面凹凸增大,但难以单独用SnO2膜在维持光电转换装置所需的透明和导电性的情况下显著地改变表面凹凸形状。 
此外,作为具有对于锁光有效的表面凹凸的透明电极层,通过常压热化学气相沉积法(常压热CVD法)在玻璃板上形成SnO2膜的情况下,由于该热CVD法大约为550~650℃的高温工艺,所以存在透明电极层的形成成本增加的问题。并且,在成膜温度高的情况下,存在难以利用通常的玻璃板、塑料薄膜等的廉价基体的问题。此外,若将强化玻璃板置于高温工艺中,则其强化效果会消失。因此,在高温工艺中将玻璃板的基体应用于大面积太阳能电池的情况下,为确保玻璃板的强度,需要增加其厚度,结果存在玻璃板变重的问题。 
进而,由于SnO2膜的抗等离子性低,所以在光电转换层的沉积环境中的包括氢的高等离子体密度之下,能够还原SnO2膜。并且,由于SnO2膜被还原就会变黑,所以入射光被该变黑的电极层所吸收,从而导致透射至光电转换层内的透过光量减少,其结果导致光电转换效率的下降。 
另一方面,氧化锌(ZnO)还具有比广泛地用作透明电极层的材料的SnO2膜或氧化铟锡(ITO)廉价,且抗等离子性高的优点,适合用作在薄膜太阳能 电池中包含的透明电极层的材料。尤其是,在将与非晶硅层的沉积条件相比,使用大量氢且需要高的等离子体密度的薄膜多晶硅层或微晶硅层这样的晶硅层作为光电转换单元的一部分而包括的晶硅薄膜光电转换装置中,作为透明电极层的材料而使用氧化锌(ZnO)是有效的。 
在专利文献1的特开2003-243676号公报中,公开了为了以低成本形成锁光效果高的透明电极层,通过在玻璃板上设置包括绝缘性微粒和粘合剂的衬底层,且用绝缘性微粒占据该衬底层的80%以上的区域,从而增加在衬底层上形成的透明电极层的表面凹凸的方法。作为该绝缘性微粒而使用粒径为0.1~1μm的二氧化硅(SiO2),作为粘合剂而使用硅氧化物。更具体地说,通过使用了辊涂器(roll coater)的溶胶凝胶法形成衬底层,且通过溅射法形成作为透明电极层的ZnO层。 
专利文献1:特开2003-243676号公报(特许3706835号公报) 
发明内容
发明要解决的问题 
如上所述,在专利文献1中,通过溅射法沉积了作为透明电极层的ZnO层。但是,溅射法是与CVD(化学气相沉积)法相比成本高的工艺,且CVD法比溅射法适合覆盖大面积的基体的成膜且成膜速度快。此外,还存在如下问题:通过溅射法沉积的ZnO层容易成为载流子密度过剩的膜,容易成为透明低的膜。 
从这样的观点出发,本发明人尝试着通过低压热CVD法而不是溅射法来沉积专利文献1的发明中的ZnO层。其结果,在玻璃板上设置包括绝缘性微粒和粘合剂的衬底层且用绝缘性微粒占据该衬底层的80%以上的区域的情况下,出现了如下问题:将包括在该衬底层上通过低压热CVD法沉积的ZnO导电层在内制作而成的薄膜光电转换装置不一定具有高的光电转换效率。 
因此,本发明的目的在于,提供一种通过低压热CVD法沉积了在薄膜光电转换装置中包含的ZnO透明电极层的基板,并提供一种通过使用该基板而改善了成本和光电转换效率的薄膜光电转换装置。 
另一方面,存在如下的课题:在透明基体的、与衬底层接触的相反侧的主面(反射防止面)上,若粒子覆盖率小,则反射率高,入射到光电转换层的光减少,从而Jsc降低。 
另外,“低压热CVD法”的用语表示使用了比大气压低的压力的反应气体的CVD法,也被称为减压CVD法、低压力CVD法(简称:LP-CVD法)。此外,“CVD”的用语在除了“等离子CVD”、“光CVD”等那样明示了能源的情况以外通常表示“热CVD”,所以“低压CVD法”的用语和“低压热CVD”是同义的。此外,低压热CVD法还包括在减压下的有机金属CVD法(简称:MO-CVD法)。 
解决问题的方法 
本发明的第1方案是一种薄膜光电转换装置用基板,包括透明基体以及在所述透明基体的一个主面即衬底面上依次层叠的透明衬底层和透明电极层,还包括在所述透明基体的、与所述衬底层相反侧的一个主面即反射防止面上设置而成的反射防止层,其特征在于,所述透明衬底层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂,所述透明绝缘微粒的平均粒径为50nm以上且200nm以下,所述透明绝缘微粒分散为以30%以上且小于80%的粒子覆盖率覆盖所述衬底面,所述透明电极层包括通过低压CVD而沉积的氧化锌,所述反射防止层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂,该透明绝缘微粒分散为覆盖所述反射防止面,在反射防止层中的透明绝缘微粒的粒子覆盖率大于在衬底层中的透明绝缘微粒的粒子覆盖率。 
本发明也是将如下技术特征作为特征的薄膜光电转换装置用基板:在所述反射防止层中的透明绝缘性微粒的粒子覆盖率为80%以上。 
本发明也是将如下技术特征作为特征的薄膜光电转换装置用基板:所述反射防止层中包含的透明绝缘微粒的材料和所述衬底层中包含的透明绝缘微粒的材料相同。 
本发明的第2方案是一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其特征在于,包括通过浸渍(dipping)法同时形成所述透明衬底层和反射防止层的步骤。 
另外,浸渍法是将基板浸渍在包括形成膜的成分的涂敷(coating)液之后捞起而制造薄膜的方法。该方法具有由于能够在基板两面同时制膜,所以生产效率高,且能够以低成本制膜,方法简单的特征。此外,还能够通过变更涂敷液的组成而改变形成膜的组成。 
本发明也是将如下技术特征作为特征的薄膜光电转换装置用基板的制造方法:包括清洗透明基体的步骤以及在清洗所述透明基体的步骤之后通过 浸渍法同时形成衬底层和反射防止层的步骤,在清洗透明基体的步骤中透明基体的衬底面的清洗条件和透明基体的反射防止面的清洗条件不同。 
本发明也是一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其特征在于,仅通过用纯水洗刷而进行透明基体的衬底面的清洗,通过cerico(セリコ)清洗而进行透明基体的反射防止面的清洗。 
本发明也是一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其特征在于,通过cerico清洗进行衬底面和反射防止面的清洗,且与在清洗衬底面时对衬底面的按压相比,在清洗反射防止面时对反射防止面的按压更大。 
本发明也是一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其特征在于,使用将含浸有氧化铈粒子的研磨抛光轮进行所述cerico清洗。 
本发明的第3方案是一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其特征在于,包括通过印刷法形成衬底层和反射防止层的步骤,印刷衬底层时的印刷条件和印刷反射防止层时的印刷条件不同。 
本发明也是将如下技术特征作为特征的薄膜光电转换装置用基板的制造方法:与印刷衬底层时涂敷液的透明绝缘微粒的重量百分比相比,印刷反射防止层时涂敷液的透明绝缘微粒的重量百分比大。 
本发明的第4方案是一种薄膜光电转换装置,其特征在于,包括上述的薄膜光电转换装置用基板,还包括在所述透明电极层上形成的一个以上的光电转换单元。 
本发明也是将如下技术特征作为特征的薄膜光电转换装置:所述一个以上的光电转换单元包括非晶体光电转换单元。 
本发明也是将如下技术特征作为特征的薄膜光电转换装置:所述一个以上的光电转换单元包括晶体光电转换单元。 
本发明的第5方案是一种薄膜光电转换装置,包括上述的薄膜光电转换装置用基板,还包括在所述透明电极层之上依次层叠的一个以上的光电转换单元层和背面电极层,所述透明电极层、所述光电转换单元层以及所述背面电极层通过多个分离槽而分离成多个光电转换区,且这多个光电转换区经由多个连接槽而相互电性串联连接。 
此外,本发明的薄膜光电转换装置用基板用于解决课题的重要事项之一在于,包括接触透明基体的一个主面即衬底面且由透明绝缘微粒和透明粘合剂而成的衬底层,包括接触透明基体的、与衬底面相反侧的另一个主面即反 射防止面且由透明绝缘微粒和透明粘合剂而成的反射防止层,在反射防止层的透明绝缘微粒的粒子覆盖率大于在衬底层的透明绝缘微粒的粒子覆盖率。通过反射防止层的透明绝缘微粒的粒子覆盖率大于衬底层的粒子覆盖率,入射到反射防止层的光的反射降低,入射到光电转换层的光量增加,所以光电转换装置的Jsc提高,薄膜光电转换装置的特性提高。尤其是,优选反射防止层的透明绝缘性微粒的粒子覆盖率为80%以上。 
另外,在上述的薄膜光电转换装置用基板中清洗透明基体的步骤之后,使用通过浸渍法同时形成衬底层和反射防止层的步骤,进一步优选地使用在透明基体的衬底面的清洗条件和透明基体的反射防止面的清洗条件不同的制造方法,从而能够使反射防止层的粒子覆盖率比衬底层的粒子覆盖率大。具体地说,优选例如用纯水洗刷衬底面,仅对反射防止面通过例如含浸有氧化铈粒子的研磨抛光轮进行cerico清洗,或者与清洗衬底面时相比,使在清洗反射防止面时cerico清洗的研磨抛光轮的按压大。另外,这里所称的“清洗”不仅是利用如上所述的液体或固体的方法,还包括利用气体或该等离子体来改善表面状态的方法。 
此外,在上述的薄膜光电转换装置用基板中,优选使用通过印刷法形成衬底层和反射防止层的步骤,使用印刷衬底层时的印刷条件和印刷反射防止层时的印刷条件不同的制造方法。尤其是,优选地,与印刷衬底层时相比,印刷反射防止层时的涂敷液的透明绝缘微粒的重量百分比大。 
发明效果 
根据本发明,通过使所述衬底层中的透明绝缘微粒分散为以30%以上且小于80%的覆盖率覆盖透明基体的一个主面,从而能够提高在该衬底上制作的薄膜光电转换装置的填充因子(fill factor)和光电转换效率(Eff)。即,通过将微粒的覆盖率设定为小于80%,能够抑制这些微粒部分性多级地重叠的情况,并通过将该覆盖率设定为30%以上,能够形成具有对于锁光有效的表面凹凸的氧化锌透明电极层,且还能够提高该电极层的密合性。此外,若能够抑制绝缘微粒部分性多级地重叠的情况,则能够抑制在集成型薄膜光电转换装置的制作时的激光划线的不良,由此也能够提高集成型薄膜光电转换装置的FF和Eff。 
另外,通过将衬底层中的透明绝缘微粒的平均粒径设定为50nm以上且200nm以下的范围内,能够容易将这些粒子的覆盖率设定为30%以上且小于 80%。此外,通过低压CVD法沉积氧化锌透明电极层,能够容易且以高的成膜速度来形成具有适合包括微粒的衬底层的表面凹凸的ZnO层。 
另一方面,通过使反射防止层的粒子覆盖率比衬底层大,优选将反射防止层的粒子覆盖率设为80%以上,从而能够降低入射到反射防止层的光的反射率,Jsc增加,从而能够进一步提高薄膜光电转换装置的特性。 
附图说明
图1是透明基体主面的中央部和端部的示意图。 
图2是透明基体侧面的中央部和端部的示意图。 
图3是表示薄膜光电转换装置用基板和包括该薄膜光电转换装置用基板的薄膜光电转换装置的示意性的截面图。 
图4是表示集成型薄膜光电转换模块的示意性的截面图。 
图5是表示本发明的实验例1中的透明绝缘基体上的粒子覆盖状态的AFM(原子力显微镜)图像。 
图6是表示实验例1中的透明绝缘基体上的粒子覆盖状态的SEM(扫描型电子显微镜)图像。 
图7是表示实验例2中的透明绝缘基体上的粒子覆盖状态的AFM图像。 
图8是表示实验例2中的透明绝缘基体上的粒子覆盖状态的SEM图像。 
图9是表示实验例3-6和参考例2-4的集成型薄膜光电转换模块的转换效率和在该模块用基板中的粒子覆盖率之间的关系的曲线图。 
图10是表示本发明的一实施方式中的具有反射防止层的薄膜光电转换装置用基板和包括该薄膜光电转换装置用基板的薄膜光电转换装置的示意性的界面图。 
图11是表示本发明的其他实施方式中的具有反射防止层的集成型薄膜光电转换模块的示意性的截面图。 
图12是表示比较例1中的透明绝缘基体的衬底层上的粒子覆盖状态的SEM图像。 
图13是表示比较例1中的透明绝缘基体的反射防止层上的粒子覆盖状态的SEM图像。 
图14是表示实验例9(实施例1)中的透明绝缘基体的衬底层上的粒子覆盖状态的SEM图像。 
图15是表示实验例9(实施例1)中的透明绝缘基体的反射防止层上的粒子覆盖状态的SEM图像。 
图16是表示实验例10(实施例2)中的透明绝缘基体的衬底层上的粒子覆盖状态的SEM图像。 
图17是表示实验例10(实施例2)中的透明绝缘基体的反射防止层上的粒子覆盖状态的SEM图像。 
图18是实验例9(实施例1)和比较例2中的透明绝缘基板上的反射防止面的反射率。 
具体实施方式
根据本发明人的研究,在衬底层的粒子覆盖率过高的情况下,发现包括在衬底层上通过低压CVD法而不是通过溅射法沉积的ZnO透明电极层的薄膜光电转换装置的曲线因子(FF)和开放电压(Voc)下降,转换效率(Eff)降低。 
其理由并不一定是明确的,但认为与通过溅射法沉积的ZnO层与通过低压CVD法沉积的ZnO层具有互不相同的膜特性有关。即,认为与一般通过溅射法沉积的膜倾向于具有缓和了衬底的微细的表面凹凸的上表面相比,通过低压CVD法沉积的膜倾向于具有增加了衬底的微细的表面凹凸的上表面。 
此外,若衬底层的粒子覆盖率过高,则认为难以将微粒的分布确保为单层,微粒部分性地重叠为多层,从而形成相对大且尖锐的凸部。若在具有这样大的表面凹凸的衬底层上通过低压CVD法沉积ZnO透明电极层,则获得的透明电极层也具有相对大的表面凹凸,进而在其上通过等离子CVD沉积半导体层的情况下,在该透明电极层上获得的半导体层的覆盖范围成为不完全。例如,在粗糙的表面凹凸的深的凹部的底部,有可能半导体层的填充有可能不完全。另一方面,还存在在粗糙的表面凹凸的尖锐的凸部的顶端,半导体层的覆盖不完全,从而产生透明电极层和背面电极之间产生局部短路的可能性。 
此外,在衬底层的粒子覆盖率过高的情况下,在具有通过激光划线而被分离的多个区串联连接的结构的集成型薄膜光电转换装置中,还存在该激光划线不完全,从而曲线因子(FF)和开放电压(Voc)下降,转换效率(Eff)降低的情况。 
另一方面,若衬底层的粒子覆盖率过低,则作为ZnO透明电极层的表面凹凸减小而锁光效果减少的结果,薄膜光电转换装置的短路电流密度(Jsc)下降,转换效率(Fff)降低。此外,若衬底层的粒子覆盖率过低,则ZnO透明电极层的密合性下降,产生该ZnO透明电极层容易剥离的问题。尤其是,在集成型薄膜光电转换装置中,以通过激光划线形成的分离槽为起点,容易产生透明电极层的剥离。 
基于如上所述的本发明人的详细的研究,以下参照附图说明本发明的优选的实施方式。另外,在本申请的附图中,为了附图的清楚和简化,厚度和宽度等的尺寸关系被适当地变更,不表示实际的尺寸关系。此外,在本申请的附图中,同一个参考标号表示同一部分或相当的部分。 
基本上,在薄膜光电转换装置中,增加透明电极层的表面凹凸来增加锁光效果,对于提高光电转换特性是重要的。即,一般认为衬底层的微粒尽可能紧密堆积时,锁光效果更大且薄膜光电转换装置的特性更高。但是,根据本发明人的研究,意外得知了存在在衬底层中的微粒之间设置了某种程度的间隙时薄膜光电转换装置的特性提高的条件。具体地说,在衬底层的粒子覆盖率小于80%,且在该衬底层上通过低压CVD法沉积了ZnO透明电极层的情况下,薄膜光电转换装置的特性提高。 
此外,认为为了获得具有对于锁光来说充分的表面凹凸的透明电极层和绝缘基体之间的密合性,需要衬底层的粒子覆盖率高(例如,在专利文献1中粒子覆盖率为80%以上)。但是,本发明人发现了在衬底层的粒子覆盖率相当低的情况下,也能够实现基于低压CVD法的ZnO透明电极层的良好的表面凹凸和密合性。具体地说,若衬底层的粒子覆盖率为30%以上,则能够通过低压CVD法沉积具有对于锁光来说充分的表面凹凸且具有良好的密合性的ZnO透明电极层。 
图10通过示意性的截面图表示本发明的一实施方式的薄膜光电转换装置用基板和包括该基板的薄膜光电转换装置。在该图中,薄膜光电转换装置用基板1A包括在透明绝缘基体11A上沉积的透明电极层12,在该基板1A上按照前方光电转换单元2、透明且反射性的中间层6、后方光电转换单元3以及背面电极层4的顺序层叠而形成薄膜光电转换装置5。 
透明绝缘基体11A包括透明基体111、在该透明基体111之上的透明衬底层112以及在该透明基体111之下的透明反射防止层113。作为透明基体 111,主要使用由玻璃板、透明树脂形成的板状部件或者片状部件等。尤其是,若作为透明基体111而使用玻璃板,则由于其具有高的透过率且廉价,因此优选。 
即,由于透明绝缘基体11A位于薄膜光电转换装置5的光入射侧,所以为了使更多的太阳光透过并由光电转换单元2、3吸收,优选尽可能透明。从同样的观点出发,为了降低在太阳光的入射面中的光反射损耗,优选在透明绝缘基体11A的光入射面上设置反射防止层113。 
例如能够通过将透明微粒1121和1131与包含了溶剂的粘合剂形成材料一同涂敷在透明基体111上,从而形成透明衬底层112和透明反射防止层113。具体地说,作为透明的粘合剂1122和1132,能够利用硅氧化物、铝氧化物、钛氧化物、锆氧化物以及钽氧化物等金属氧化物。此外,作为透明微粒1121和1131,可使用二氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铟锡(ITO)、或者氟化镁(MgF2)等。 
本发明的优选的一个实施方式的特征在于,反射防止层包括的透明绝缘微粒的材料和衬底层包括的透明绝缘微粒的材料相同。若反射防止层包括的透明绝缘微粒的材料和衬底层包括的透明绝缘微粒的材料相同,则能够通过一个步骤同时涂敷两面,因此优选。例如910mm×455mm这样的大小、1m见方(1000mm×1000mm)以上、1.2m见方(1200mm×1200mm)以上、1000mm×1300mm、1000mm×1400mm、1.4m见方(1400mm×1400mm)的大小等逐渐进行大面积化,在该大面积的透明基体上涂敷透明绝缘粒子等的情况下,能够通过两面同时涂敷等一个步骤同时涂敷意味着大面积的透明基体的处理等的步骤数减少,成为非常大的优点,从而优选。 
作为在透明基体111上涂敷涂料液的方法,可利用浸渍法、旋涂(spin coat)法、棒涂(bar coat)法、喷雾涂(spray)法、模压涂布(die coat)法、辊涂(roll coat)法(印刷法)、浇涂(flow coat)法等,但为了紧密且均匀地形成透明微粒,可优选使用浸渍法或者辊涂法。在涂敷液的涂敷完成之后,立即使该涂敷液加热干燥。另外,为了在透明衬底层112和透明反射防止层113中均匀地形成微细的表面凹凸,透明衬底层112和透明反射防止层113的形状优选是球状。 
透明衬底层112的粒子覆盖率设定在30%以上且小于80%的范围内。即,通过将粒子覆盖率设为小于80%,能够抑制透明微粒1121局部地重叠为多层, 由此能够提高薄膜光电转换装置5的FF和Eff,且在集成型薄膜光电转换装置的情况下,能够抑制激光划线的不良而提高该FF和Eff。另一方面,通过将粒子覆盖率设为30%以上,可形成具有对于锁光来说有效的表面凹凸的透明电极层12,且该透明电极层的密合性提高。另外,如后述的本发明的实验例和实施例所示,若粒子覆盖率为44%以上且77%以下,则集成型混合模块的转换效率还能够显示出12.5%以上的高的值,所以更加优选。 
在本发明人实验性地研究了透明微粒1121的平均粒径的影响时,发现了存在若平均粒径越小则粒子覆盖率越容易变高,若平均粒径越大则粒子覆盖率越容易变小的倾向。并且,为了将粒子覆盖率设定在30%以上且小于80%的范围内,通过动态光散射法或者图像分析而计算出的平均粒径优选在50nm以上200nm以下的范围内,更加优选在80nm以上且120nm以下的范围内。 
通过调整涂敷液中的透明微粒、粘合剂以及溶剂的质量比,能够控制透明衬底层112的粒子覆盖率。除此之外,根据涂敷涂敷液时的温度、湿度、涂敷速度、涂敷次数、加热干燥条件等,也能够调整粒子覆盖率。微粒相对于涂敷液整体的质量浓度优选在0.1%至10%的范围内,更加优选在1至6%的范围内。 
可通过原子力显微镜(AFM)或扫描隧道显微镜(STM)等扫描型显微镜、或者扫描型电子显微镜(SEM)来测定粒子覆盖率。例如,能够利用AFM,通过以下步骤来求出粒子覆盖率。即,获得包括微粒的衬底层的表面的AFM图像,求出反映该表面的高度分布的3维数据。关于该表面高度制作直方图,将频度最多的表面高度设为平均粒径(d)。然后,在可显示表面的3维信息的AFM图像中,比d/2高的区域(意味着至少由一层粒子所覆盖的区域,也包括由两层以上的粒子所覆盖的区域)的面积的比例相当于粒子覆盖率。在本发明中,在AFM测定中,使用了Nano-R系统(Pacific NanoTechnology公司制造)的非接触模式。 
另外,在本发明中,将接触到透明基体111的一个主面即透明衬底层112的面称为衬底面,将衬底面的相反侧的透明基体的另一个主面称为反射防止面。优选接触透明基体的反射防止面且具备由透明绝缘微粒和透明粘合剂形成的反射防止层113,且优选反射防止层的粒子覆盖率比衬底层的粒子覆盖率高。尤其优选粒子覆盖率为80%以上。即,这是因为为降低反射防止层的反射率而使绝缘型微粒紧密堆积,从而使反射率降低。与衬底层相同地,反 射防止层可通过浸渍法、旋涂法、棒涂法、喷雾涂法、模压涂布法、辊涂法、浇涂法等制造。由于浸渍法可同时形成衬底层和反射防止层,因此特别优选。 
所述浸渍法是将透明基体浸渍在溶液之后捞起而制膜的方法,所以具有如下特征:在捞起之后的透明基体中,并非仅在成为透明基体的主面的衬底面和反射防止面上附着制膜成分,在其“侧面”和“下面”等上也不可避免地必然会附着制膜成分。另外,在这里叙述的透明基体的“侧面”是图2所示的部分,是指在侧方向上与衬底面和反射防止面垂直连接的面,“下面”是指在底方向上与衬底面和反射防止面垂直连接的面。通常,例如侧面的粒子覆盖率有可能为10%以上且小于99.5%,下面的粒子覆盖率有可能为10%以上且100%以下。 
此外,在所述浸渍法中,在想要避免基体支撑部对于溶液的浸渍的情况下,使基体的一部分(例如,基体把持部)不浸渍,但此时该部分必然不能制膜,其结果,在同一基体内产生制膜部和未制膜部。具体地说,例如在把持基体主面端部的情况下,在把持部的主面端部中不包括透明绝缘微粒,在侧面端部中也不包括透明绝缘微粒。另外,在这里叙述的主面端部是图1中表示的部分,是指衬底面、反射防止面的端部区域。此外,端部并不一定是明确规定范围的性质的区域,但在将主面整体设为100%时,意味着距离最外部的5%以内,优选是1%以内,更加优选是0.5%以内的区域。此外,侧面端部意味着在所述侧面中的同样的端部,有时也将这些统称为端部。 
此外,在浸渍法中,存在如下特征:由于在捞起时因重力的影响,基体下部必然倾向于溶液积留制膜液容易滴露,所以下端部的膜局部性地变厚。具体地说,为避免基体把持部对于溶液的浸渍,把持主面上端部而捞起的情况下,倾向于与主面中央部相比,“未包括透明绝缘微粒的主面端部的相反侧的主面端部”的透明绝缘微粒容易层叠为多层。例如,在未包括透明绝缘微粒的主面端部(基体把持部)为图1的上端部的情况下,该主面端部的相反侧的主面端部相当于图1中表示的下端部。此外,主面中央部意味着在主面中除去所述端部的区域,优选是以主面的中央作为基准的99%~90%的区域。 
另一方面,在浸渍法中,优选在形成衬底层和/或反射防止层之前清洗透明基体。在透明基体中使用了玻璃基板的情况下,优选在形成衬底层和/或反射防止层之前清洗玻璃基板,从而除去玻璃基板表面的附着碳成分和烧斑 (burned spot)。作为玻璃基板的清洗方法,可举出超声波清洗、等离子清洗、碱清洗、cerico清洗等。为了除去作为在玻璃基板表面的产生了化学变化的变质成分的烧斑,优选通过化学方式除去或者通过研磨等物理方式除去。因此,在上述的清洗方法中,优选选择等离子清洗、碱清洗、cerico清洗。在等离子清洗的情况下,可通过使用四氟化碳等离子体而除去玻璃基板表面的碳成分、烧斑,但在玻璃基板表面残留作为玻璃成分的Mg、Na、Ca、Al。此外,在碱清洗的情况下,在玻璃表面形成硅酸钠的膜(屏蔽(barrier)),由于碱通过该屏蔽进行作用,所以该表面成为渗透(porous)状态。另一方面,cerico清洗在清洗之后不会发生在玻璃基板表面残留异物、表面形状变化等的问题,所以容易控制清洗。因此,在上述的清洗方法中优选选择cerico清洗,但若清洗之后的玻璃基板表面的碳元素浓度达到9.5%以下,则可以选择任何清洗方法。 
这里说明cerico清洗。cerico清洗作为玻璃的研磨清洗是一般的方法。另外,“cerico清洗”是使用以水和氧化铈作为主要成分的研磨浆(slurry)进行研磨清洗的方法,且该机理(mechanism)优选为:氧化铈和水在压缩应力的作用之下接近玻璃表面的氧化硅,通过化学反应而成为Si(OH)4,洗脱到溶液中。清洗方法,优选是将由水和氧化铈构成的研磨浆抹在布或海绵上,擦洗玻璃而进行cerico清洗。此外,进一步优选例如使将氧化铈粒子固定在聚乙烯醇制成的海绵上的研磨抛光轮吸收水,按压玻璃表面而清洗。在cerico清洗之后,优选用纯水洗刷而清洗。 
作为在浸渍法中使反射防止层的粒子覆盖率比衬底层大的方法,可通过透明基体的衬底面的清洗条件和透明基体的反射防止面的清洗条件不同而实现。具体地说,优选仅对反射防止面进行cerico清洗,之后将反射防止面和衬底面用纯水洗刷而清洗。或者,优选通过cerico清洗对衬底面和反射防止面都进行清洗,且与在清洗衬底面时对衬底面的按压相比,在清洗反射防止面时对反射防止面的按压更大。更具体地说,优选通过含浸有氧化铈粒子的研磨抛光轮对衬底面和反射防止面均进行cerico清洗,且与在衬底面的cerico清洗时相比,在反射防止面的cerico清洗时研磨抛光轮的按压更大。除此之外,通过与在衬底面的cerico清洗时相比,使在反射防止面的cerico清洗时的研磨次数、研磨抛光轮的转速更大也能够制造。或者,通过将cerico清洗的步骤结束之后开始浸渍步骤为止的时间,在反射防止层形成时比衬底层形 成时缩短也能够实现。关于研磨抛光轮的按压,优选在反射防止面的cerico清洗时设为2~10kgf、在衬底面的cerico清洗时设为0.5~2kgf。 
此外,在衬底层和反射防止层的形成中使用了印刷法的情况下,作为使反射防止层的粒子覆盖率比衬底层大的方法,通过使反射防止层的印刷条件中涂敷液的绝缘性微粒的重量百分比比衬底层的印刷条件中的重量百分比大的方法来制造。此时,通过将两个印刷辊接触到衬底面和反射防止面,能够同时形成透明衬底层和反射防止层。除此之外,通过使在反射防止层的印刷条件中印刷次数比衬底的印刷条件中的印刷次数多,或者增加反射防止面通过的印刷辊的数的方法也能够制造。 
此外,在透明基体使用了浮法玻璃(float glass)的情况下,优选将锡含量少的面用作衬底面,将锡含量多的面用作反射防止面。这是因为在以相同程度的压力对浮法玻璃进行了cerico清洗之后,使用了浸渍法的情况下,锡含量少的面比锡含量多的面倾向于透明微粒的覆盖率小,更适合作为衬底面。 
作为透明绝缘基体11上的透明电极层12的材料,使用ZnO。作为其掺杂杂质,优选包括B、Al以及Ga中的至少一种,尤其优选以2×1019个/cm3以上的浓度包括B原子。此外,除了掺杂杂质之外,优选以2×1020个/cm3以上的浓度包括H原子。在包括H的ZnO层中,容易形成可产生锁光效果的表面凹凸,所以适合作为薄膜光电转换装置用的透明电极层。 
薄膜光电转换装置用基板1的ZnO透明电极层12可通过低压热CVD法在200℃以下的沉积温度下形成。另外,该透明电极层12的沉积温度代表基体11与CVD装置的加热部相接触的面的温度。 
在该ZnO透明电极层12的沉积中,优选使用作为有机金属蒸汽的二乙基锌(也称为DEZ)或者二甲基锌、作为氧化剂蒸汽的水以及作为掺杂气体的B2H6,并加入作为稀释气体的H2、He以及Ar中的至少一种,将这样获得的混合气体导入5~200Pa的压力下的减压槽内。沉积温度优选是200℃以下,进一步优选是140℃以上且170℃以下。DEZ的流量设定为10~1000sccm、水的流量设定为10~1000sccm、H2的流量设定为100~10000sccm、Ar的流量设定为100~10000sccm。优选B2H6相对于DEZ设定为0.1%~10%的浓度。 
作为沉积的透明电极层(ZnO层)12,在获得薄膜光电转换装置的锁光效果的方面来说,优选大致具有50~500nm的结晶粒径且大致具有20~200nm的高低差的表面凹凸的薄膜。此外,从获得锁光效果的观点出发,包括该ZnO 层12的基板1的雾度率优选是在15%以上,进一步优选是在20%以上。 
从抑制电阻损失的观点出发,ZnO层12的薄层电阻优选是在15Ω/□以下,进一步优选是在10Ω/□以下。 
ZnO层12的平均厚度优选是0.7~5μm,进一步优选是1~3μm。这是因为若ZnO膜过薄,则产生对锁光效果充分有效地贡献的表面凹凸本身变得困难,且难以获得作为透明电极层所需的导电性。另一方面,若ZnO膜过厚,则由于该膜本身的光吸收而到达光电转换单元的光量减少,从而光电转换效率降低。此外,在ZnO膜过厚的情况下,倾向于成膜时间增加而成膜成本增加。 
沉积的ZnO层12的表面面积比(Sdr)优选在55%以上且95%以下。在Sdr过大的情况下,开放电压(Voc)和曲线因子(FF)降低,从而转换效率(Eff)降低。在某些情况下,短路电流密度(Jsc)降低,从而转换效率(Eff)降低。认为在Sdr大时Voc和FF降低的理由在于,基板1的表面凹凸的水平变化急剧(锐角的),透明电极层12上的硅半导体层的覆盖范围变差,产生了薄膜光电转换装置中的接触电阻的增加或者漏电流的增加。此外,认为在Sdr大时Jsc降低的理由在于,透明导电膜12上的半导体层的成长受阻,半导体层的膜质降低,在该半导体层中的载流子复合所引起的损失增多。 
另一方面,在Sdr过小的情况下,基板1的表面凹凸减小,所以锁光效果减弱,Jsc降低,从而Eff降低。ZnO层12的表面面积比可通过抑制其成膜条件而调整为最合适的值。例如,在低压热CVD法中,ZnO层的表面面积比依赖沉积温度、原料气体流量、压力等成膜条件而显著变化,所以可通过控制这些条件而将表面面积比调整为希望的值。 
若用于前方光电转换单元2而选择非晶硅类材料,则其对大约360~800nm的波长的光具有感度。另一方面,若用于后方光电转换单元3而选择晶硅类材料,则其对更长的大约1200nm为止的波长的光具有感度。因此,在从光入射侧开始非晶硅类材料的前方光电转换单元2和晶硅类材料的后方光电转换单元3按照这个顺序层叠的混合型薄膜光电转换装置5中,能够在更宽的波长范围中有效利用入射光。这里,在“硅类”的材料中,除了硅之外,还包括碳化硅或硅化锗等硅合金半导体材料。 
为了提高层叠型薄膜光电转换装置的转换效率,有在薄膜光电转换单元2、3之间形成由具有导电性且具有折射率比构成光电转换单元2、3的材料 低的材料形成的中间透过反射层6的方法。这样的中间透过反射层6可进行使短波长侧的光反射且使长波长侧的光透过的设计,可进行基于薄膜光电转换单元2、3的各个单元的更有效的光电转换。 
例如,在前方非晶硅光电转换单元2和后方晶硅光电转换单元3之间插入了中间透过反射层6的情况下,能够增加由该前方单元2所产生的电流,而无需增加非晶硅光电转换层22的膜厚。此外,在包括中间透过反射层6的情况下,与不包括的情况相比,能够减小为获得相同的电流值所需的非晶硅光电转换层22的厚度,所以能够抑制由根据非晶硅层的厚度的增加而变得显著的光劣化(Staebler-Wronsky效应)所产生的非晶硅光电转换单元2的特性降低。 
中间透过反射层既可以插入在前方光电转换单元和后方光电转换单元之间,也可以作为前方光电转换单元中的后方导电型层的一部分而设置,且也可以作为后方光电转换单元中的前方导电型层的一部分而设置。 
前方光电转换单元2通过等离子CVD法,例如按照p层、i层以及n层的顺序层叠而形成。具体地说,按照下述顺序沉积:掺杂了0.01原子%以上的硼的p型非晶体碳化硅层21、实质上为i型的非晶硅的光电转换层22、以及掺杂了0.01原子%以上的磷的n型微晶硅层23。 
作为中间透过反射层6的材料,可使用氧化锌、ITO等的导电性金属氧化物,还可使用包括与非晶硅层或晶硅层相同地通过CVD法形成的微晶硅和氧化硅的硅类复合材料。在集成型模块的情况下,若对中间透过反射层6使用导电性氧化物,则可产生后方光电转换单元的短路的问题,但若使用比较高电阻的硅类复合材料,则能够避免这个问题,所以优选。优选地,硅类复合层作为反应气体,例如使用SiH4、CO2、H2以及PH3,设定为作为所谓的微晶硅形成条件的大的H2/SiH4比,且将有关氧化硅的比CO2/SiH4设定为2以上并通过等离子CVD法形成。优选在该等离子CVD中,例如使用电容耦合型的平行平板电极,电源频率为10~1000MHz、高频功率密度为0.01~0.5W/cm2、压力为50~1500Pa、且沉积温度为150~250℃的条件。若增加CO2/SiH4比,则膜中氧气浓度单调增加,能够降低中间透过反射层6的折射率。 
后方光电转换单元3也通过等离子CVD法,例如按照p层、i层以及n层的顺序层叠而形成。具体地说,按照下述顺序沉积:掺杂了0.01原子%以 上的硼的p型微晶硅层31、实质上为i型的晶硅光电转换层32、以及掺杂了0.01原子%以上的磷的n型微晶硅层按照这个顺序沉积。 
作为背面电极层4,优选从Al、Ag、Au、Cu、Pt以及Cr中选择的至少一种材料作为至少一层的金属层42而通过溅射法或蒸镀法而沉积。此外,优选在金属层42和与其相邻的光电转换单元3之间,形成ITO、SnO2、ZnO等的导电性氧化物层41作为背面电极层4的一部分。为了提高背面电极层4和与其相邻的光电转换单元3之间的密合性,该导电性氧化物层41还具有提高背面电极层4的光反射率,进而防止光电转换单元3、2的化学变化的功能。 
另外,薄膜光电转换装置可以如图10所示那样包括2层的光电转换单元,但可以是仅包括1层的光电转换单元的所谓的单区、包括3层的光电转换单元的所谓的3重区、包括4层以上的光电转换单元的多重区当然也是可以的。例如,也可以是仅形成相当于图10的前方光电转换单元2的非晶硅光电转换单元,而省略中间透过反射层6和后方光电转换单元3的非晶体单区。此外,还可以在本发明的透明电极层12中使用ZnO,由于ZnO比SnO2的抗等离子性高,所以还可以在透明电极层12上直接形成晶硅光电转换单元。即,在本发明中,还可以形成仅包括图10的晶硅光电转换单元3并省略了前方光电转换单元2和中间透过反射层6的晶体单区。进而,作为3重区的例子,也可以按照非晶硅光电转换单元/包含实质上为i型的非晶体硅化锗层的非晶体硅化锗光电转换单元/晶硅光电转换单元的顺序层叠3个光电转换单元。此外,还可以按照非晶硅光电转换单元/晶硅光电转换单元/晶硅光电转换单元的顺序层叠3个光电转换单元。 
图11是概略性地表示本发明的其他实施方式的集成型薄膜光电转换模块的截面图。在该集成型薄膜光电转换模块901中,在包括玻璃板111、衬底层112以及反射防止层113的透明绝缘基体11上依次层叠了透明电极层12、作为非晶硅光电单元的前方单元2、中间透过反射层6、作为晶硅光电转换单元的后方单元3以及背面电极层4。 
此外,在图11的集成型薄膜光电转换模块901中,设置了第1和第2分离槽903、904以及连接槽905。这些第1和第2分离槽903、904以及连接槽905相互平行,沿着相对图11的纸面垂直的方向延伸。另外,相邻的光电转换区902之间的边界区域由邻近的第1和第2分离槽903、904规定。 
第1分离槽903对应于各个光电转换区902分割透明电极层12。第2分 割槽904对应于各个光电转换区902分割前方光电转换单元2、中间透过反射层6、后方光电转换单元3以及背面电极层4。连接槽905贯通前方光电转换单元2、中间透过反射层6以及后方光电转换单元3,且由构成背面电极层4的金属材料填埋,将相邻的光电转换区902的一个背面电极层4和另一个透明电极层12电连接。即,连接槽905用于将在透明绝缘基体11上并列设置的光电转换区902之间串联连接而设置。 
实施例 
以下,与各种参考例和比较例一同具体说明本发明的各种实验例和实施例。另外,本发明的范围在不超出其意旨的范围内并不限定于以下的实施例是理所当然的。 
(实验例1) 
作为本发明的实验例1,制作了如图3所示的薄膜光电转换装置用基板1。首先,在具有4mm的厚度和910mm×455mm的面积的玻璃板111上,形成包括SiO2微粒1121和粘合剂1122的透明衬底层112,获得了透明绝缘基体11。在形成透明衬底层112时使用的涂敷液是在平均粒径为100nm的球状二氧化硅的分散液、水以及乙基溶纤剂的混合液中加入四乙氧基硅烷,在此之后添加盐酸而水解四乙氧基硅烷,进而作为稀释液而加入双丙酮醇和丙二醇而调制而成。相对于涂敷液整体的球状二氧化硅的质量浓度为6%。在玻璃板111上通过印刷机涂敷了涂敷液之后,在90℃干燥30分钟之后,在450℃加热5分钟,从而获得了具有微细的表面凹凸的透明绝缘基体11。 
图5表示获得的透明绝缘基体11的上表面的原子力显微镜(AFM)图像。该正方形的图像的每边相当于大约5μm(5.06μm),其右侧表示的明度标度(scale)对应于表面高度。即,表示在AFM图像中,明度越高的点越处于高的表面位置。在图5中在二氧化硅粒子间观察到间隙,通过上述的AFM测定的粒子覆盖率为76.7%。 
图6是用于参考而表示在本实验例1中获得的透明绝缘基体11的上表面的扫描型电子显微镜(SEM)图像。在图6的SEM图像中,也观察到表示与图5的AFM图像相同的粒子分布。即,如上所述,可理解为粒子覆盖率不仅可以通过AFM测定获得,还可以通过SEM图像获得。 
在透明绝缘基体11上,通过低压热CVD法形成了由ZnO形成的透明电极层12。该透明电极层12在沉积温度160℃、压力30Pa、二乙基锌(DEZ) 蒸汽流量200sccm、水蒸气流量700sccm、乙硼烷(B2H6)流量2sccm、且氢气流量1000sccm的条件下形成。 
在获得的ZnO透明电极层12中,从反射光谱的干涉求出的厚度是1.7μm,薄层电阻是12.1Ω/□,使用C光源而测定的雾度率是21.6%,且通过AFM测定的表面面积比(Sdr)是75.5%。此外,通过次级离子质量分析(SIMS)而测定的ZnO透明电极层12的H浓度在膜厚方向具有分布,但在9×1020~3×1021个/cm3的范围内。另外,在SIMS测定中使用Cs+离子源。 
(实验例2) 
在本发明的实验例2中,也制作了类似于实验例1的薄膜光电转换装置用基板1。即,在实验例2中与实验例1的不同点仅在于,相对于涂敷液整体,球状二氧化硅的质量浓度从6%变更为2%。 
图7类似于图5,表示通过本实验例2而获得的透明绝缘基体11的上表面的AFM图像。明显在实验例2的图7中与实验例1的图5相比,二氧化硅粒子间的间隙扩大,此时的粒子覆盖率为49.3%。 
图8是用于参考而表示在本实验例2中获得的透明绝缘基体11的上面的SEM图像。在图8的SEM图像中,也观察到表示与图7的AFM图像相同的粒子分布。 
在通过本实验例2而获得的透明绝缘基体11上,通过与实验例1的情况相同的方法沉积了由ZnO形成的透明电极层12。其结果,在通过本实验例2而获得的ZnO膜透明电极层12中,从反射光谱的干涉求出的厚度是1.7μm,薄层电阻是11.1Ω/□,使用C光源而测定的雾度率是22.2%,且通过AFM测定的表面面积比(Sdr)是70.2%。此外,通过SIMS而测定的ZnO透明电极层12的H浓度在9×1020~3×1021个/cm3的范围内。 
(参考例1) 
在参考例1中,也制作了类似于实验例1的薄膜光电转换装置用基板1。即,在参考例1中与实验例1的不同点仅在于,球状二氧化硅的平均粒径从100nm变更为50nm,且相对于涂敷液整体的球状二氧化硅的质量浓度从6%变更为4%。 
在通过AFM测定了在该参考例1中获得的透明绝缘基体11的表面时,其粒子覆盖率为98.9%。 
在本参考例1中的透明绝缘基体11上,通过与实验例1的情况相同的方 法沉积了由ZnO形成的透明电极层12。其结果,在通过本参考例1而获得的ZnO膜透明电极层12中,从反射光谱的干涉求出的厚度是1.7μm,薄层电阻是10.1Ω/□,使用C光源而测定的雾度率是26.8%,且通过AFM测定的表面面积比(Sdr)是85.4%。此外,通过SIMS而测定的ZnO透明电极层12的H浓度在9×1020~3×1021个/cm3的范围内。 
(实验例3) 
作为本发明的实验例3,利用实验例1的基板1而制作了如图3所示的层叠型薄膜光电转换装置5。即,在本实验例3中,通过在实验例1的基板1上依次形成非晶硅光电转换单元2、中间透过反射层6、晶硅光电转换单元3以及背面电极层4,从而制作混合型薄膜光电转换装置。其中,利用激光划线,作为如图4所示的集成型薄膜光电转换模块901而制作本实验例3的薄膜光电转换装置。 
在该集成型薄膜光电转换模块901的制作中,使用波长1064nm的YAG(钇铝石榴石)激光器而在透明电极层12上形成分离槽903之后,进行了基板1的清洗和干燥。 
在该进行了激光器加工的透明电极层12上,将由厚度10nm的p型微晶硅层和厚度15nm的p型非晶体碳化硅层的层叠而构成的p型层21、厚度350nm的i型非晶硅光电转换层22、以及厚度15nm的n型微晶硅层23依次通过等离子CVD法层叠而形成了前方光电转换单元2。接着,通过等离子CVD,形成了由厚度50nm的硅类复合层构成的中间透过反射层6。进而,将厚度15nm的p型微晶硅层31、厚度2.5μm的i型晶硅光电转换层32、以及厚度15nm的n型微晶硅层33依次通过等离子CVD法层叠而形成了后方光电转换单元3。 
之后,使用YAG激光的第二高次谐波(波长:532nm),形成了将前方光电转换单元2、中间透过反射层6以及后方光电转换单元3贯通的连接槽905。 
在形成连接槽905之后,作为在后方光电转换单元3上的背面电极层4,通过溅射法依次沉积了厚度90nm的Al掺杂ZnO层41和厚度200nm的Ag层42。此时,连接槽905由该背面电极层而填埋。 
最后,使用YAG激光的第二高次谐波,形成了将前方光电转换单元2、中间透过反射层6、后方光电转换单元3以及背面电极层4贯通的分离槽904。 
在通过对这样获得的实验例3的薄膜光电转换模块901以100mW/cm2的光量照射了AM(空气质量)1.5的光而测定了输出特性时,开放电压(Voc)为1.334、短路电流密度(Jsc)为13.30mA/cm2、曲线因子(FF)为0.710,且转换效率(Eff)为12.59%。 
由此,可知通过利用具有处于30%以上且小于80%的范围内的76.7%的粒子覆盖率的实验例1的基板1,能够获得具有超过12%的高的Eff的薄膜光电转换装置。 
(实验例4) 
在本发明的实验例4中,也制作了类似于实验例3的集成型薄膜光电转换模块。即,实验例4的集成型薄膜光电转换模块与实验例3的不同点仅在于,使用实验例2而非实验例1的基板1而制作。 
在与实验例3的情况相同地测定了获得的本实验例4的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.331V、Jsc为13.11mA/cm2、FF为0.728、且Eff为12.70%。 
从本实验例4与实验例3的对比,可知通过利用具有比76.7%低的49.3%的粒子覆盖率的基板1,Eff反而从12.59%提高至12.70%。 
(参考例2) 
在参考例2中,也制作了类似于实验例3的集成型薄膜光电转换模块。即,参考例2的集成型薄膜光电转换模块与实验例3的不同点仅在于,使用参考例1而非实验例1的基板1而制作。 
在与实验例3的情况相同地测定了获得的本参考例2的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.311V、Jsc为12.93mA/cm2、FF为0.682、且Eff为11.55%。 
从本参考例2与实验例3的对比,可知在使用了具有80%以上的98.9%的粒子覆盖率的基板1的情况下,Eff降低至小于12%。此外,在通过显微镜观察了激光划线的结果时,在粒子覆盖率高的本参考例2的情况下,在分离槽904和连接槽905中,观察到多处槽宽度变细或没有完全形成槽的部分。 
(参考例3) 
在参考例3中,也制作了类似于实验例3的集成型薄膜光电转换模块。更具体地说,参考例3的集成型薄膜光电转换模块与实验例3的不同点仅在于,省略基板1中的衬底层112而制作。即,在本参考例3中的粒子覆盖率 相当于0%。 
在与实验例3的情况相同地测定了获得的本参考例3的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.222V、Jsc为12.35mA/cm2、FF为0.655、且Eff为9.89%。 
根据本参考例3相对于实验例3、4以及参考例2的比较,可知在基板1不包括衬底层112的情况下,Voc、Jsc以及FF的任一个参数都减少,从而Eff显著降低。此外,在基板1不包括衬底层112的本参考例3的情况下,以通过激光划线而形成的分离槽903作为起点,观察到多处透明电极层12的剥离,确认了在没有衬底层112时透明电极层12的密合性降低的情况。 
(实验例5) 
在本发明的进一步的实验例5中,也制作了类似于实验例3的集成型薄膜光电转换模块。更具体地说,本实验例5的集成型薄膜光电转换模块与实验例3的不同点仅在于,相对于涂敷液整体的球状二氧化硅的质量浓度从6%变更为1.5%,且粒子覆盖率从76.7%变更为43.9%而制作。 
在与实验例3的情况相同地测定了获得的本实验例5的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.314V、Jsc为13.45mA/cm2、FF为0.709、且Eff为12.53%。 
(实验例6) 
在本发明的进一步的实验例6中,也制作了类似于实验例3的集成型薄膜光电转换模块。更具体地说,本实验例6的集成型薄膜光电转换模块与实验例3的不同点仅在于,相对于涂敷液整体的球状二氧化硅的质量浓度从6%变更为1%,且粒子覆盖率从76.7%变更为32.6%而制作。 
在与实验例3的情况相同地测定了获得的本实验例6的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.310V、Jsc为13.53mA/cm2、FF为0.699、且Eff为12.38%。 
(参考例4) 
在进一步的参考例4中,也制作了类似于实验例3的集成型薄膜光电转换模块。更具体地说,本参考例4的集成型薄膜光电转换模块与实验例3的不同点仅在于,相对于涂敷液整体的球状二氧化硅的质量浓度从6%变更为8%,且粒子覆盖率从76.7%变更为87.6%而制作。 
在与实验例3的情况相同地测定了获得的本参考例4的薄膜光电转换模 块的输出特性时,Voc为1.275V、Jsc为13.39mA/cm2、FF为0.686、且Eff为11.70%。 
(实验例3-6以及参考例2-4的总结) 
图9是关于上述的实验例3-6以及参考例2-4表示相对于衬底层112的粒子覆盖率(%)的集成型的混合型薄膜光电转换模块的转换效率Eff(%)的曲线图。另外,从上述的实验例3-6以及参考例2-4可知,通过调整用于形成衬底层的涂敷液中包含的球状二氧化硅的粒径和质量%,能够控制衬底层的粒子覆盖率。 
从图9明确可知,在衬底层的粒子覆盖率为30%以上且小于80%的范围内,Eff显示出比12%高的值,实验例3-6具有在这个范围内的粒子覆盖率。换言之,参考例2-4具有小于30%或80%以上的范围的粒子覆盖率,此时只能获得小于12%的Eff。此外,在图9中,可知在粒子覆盖率为44%以上且77%以下的范围内,Eff显示出12.5%以上的更高的值。由此,可理解为衬底层的粒子覆盖率优选在30%以上且小于80%的范围内,更优选在44%以上且77%以下的范围内。另外,在图9中,Eff对粒子覆盖率具有极大值,大约在50%的粒子覆盖率处Eff最大。 
(实验例7) 
作为本发明的进一步的实验例7,制作了仅包括1层非晶硅光电转换单元(单区)的薄膜光电转换装置。更具体地说,在本实验例7中,除了使用厚度0.7mm且面积125mm×125mm的玻璃板,并且用于形成衬底层112的涂敷液使用小型的辊涂器而涂敷之外,与实验例1的情况相同的条件下制作了薄膜光电转换装置用基板1。 
在本实验例7中,衬底层12的粒子覆盖率为73.8%。此外,关于ZnO透明电极层12,从反射光谱的干涉求出的厚度是2.0μm,薄层电阻是7.9Ω/□。并且,使用C光源而测定的基板1的雾度率是44.2%。 
在通过本实验例7所获得的基板1上,形成了非晶体光电转换单元2。具体地说,通过将由厚度10nm的p型微晶硅层和厚度15nm的p型非晶体碳化硅层构成的p型层21、厚度300nm的i型非晶硅光电转换层22、以及厚度30nm的n型微晶硅层23依次通过等离子CVD法层叠而形成了非晶体光电转换单元2。 
在该非晶体光电转换单元2上,依次通过溅射法将厚度90nm的Al掺杂 ZnO层41和厚度200nm的Ag层42作为背面电极层4而沉积,而并不是层叠晶体光电转换单元3。 
最后,使用YAG激光的第二高次谐波(波长:532nm)进行加工,从而制作出受光面积为10mm×10mm的薄膜光电转换装置。 
在通过对这样获得的本实验例7的薄膜光电转换装置以100mW/cm2的光量照射了AM为1.5的光而测定了输出特性时,Voc为0.875V、Jsc为15.94mA/cm2、FF为0.687,且Eff为9.57%。 
(实验例8) 
在本发明的进一步的实验例8中,也与实验例7类似地制作了单区的薄膜光电转换装置。更具体地说,本实验例8的薄膜光电转换装置与实验例7的不同点仅在于,用于形成衬底层的涂敷液中的球状二氧化硅质量浓度从6%变更为1%而制作。 
在本实验例8中,衬底层112的粒子覆盖率为34.3%。此外,ZnO透明电极层12的厚度是2.0μm,且其薄层电阻是6.3Ω/□。并且,使用C光源而测定的基板1的雾度率是40.7%。 
在通过对这样获得的本实验例8的薄膜光电转换装置以100mW/cm2的光量照射了AM为1.5的光而测定了输出特性时,Voc为0.879V、Jsc为15.78mA/cm2、FF为0.689,且Eff为9.56%。 
(参考例5) 
在参考例5中,也与实验例7类似地制作了单区的薄膜光电转换装置。更具体地说,本参考例5的薄膜光电转换装置与实验例7的不同点仅在于,用于形成衬底层的涂敷液中的球状二氧化硅质量浓度从6%变更为9%而制作。 
在本参考例5中,衬底层112的粒子覆盖率为93.8%。此外,ZnO透明电极层12的厚度是2.0μm,且其薄层电阻是5.8Ω/□。并且,使用C光源而测定的基板1的雾度率是41.8%。 
在通过对这样获得的本参考例5的薄膜光电转换装置以100mW/cm2的光量照射了AM为1.5的光而测定了输出特性时,Voc为0.870V、Jsc为15.88mA/cm2、FF为0.639,且Eff为8.84%。 
(参考例6) 
在参考例6中,也与实验例7类似地制作了单区的薄膜光电转换装置。 更具体地说,本参考例6的薄膜光电转换装置与实验例7的不同点仅在于,用于形成衬底层的涂敷液中的球状二氧化硅质量浓度从6%变更为11%而制作。 
在本参考例6中,衬底层112的粒子覆盖率为94.5%。此外,ZnO透明电极层12的厚度是2.0μm,且其薄层电阻是5.1Ω/□。并且,使用C光源而测定的基板1的雾度率是38.2%。 
在通过对这样获得的参考例6的薄膜光电转换装置以100mW/cm2的光量照射了AM为1.5的光而测定了输出特性时,Voc为0.792V、Jsc为15.39mA/cm2、FF为0.612,且Eff为7.45%。 
(参考例7) 
在参考例7中,也与实验例7类似地制作了单区的薄膜光电转换装置。更具体地说,本参考例7的薄膜光电转换装置与实验例7的不同点仅在于,用于形成衬底层的涂敷液中的球状二氧化硅质量浓度从6%变更为0.5%而制作。 
在本参考例7中,衬底层112的粒子覆盖率为12.4%。此外,ZnO透明电极层12的厚度是2.0μm,且其薄层电阻是7.2Ω/□。并且,使用C光源而测定的基板1的雾度率是23.4%。 
在通过对这样获得的本参考例7的薄膜光电转换装置以100mW/cm2的光量照射了AM为1.5的光而测定了输出特性时,Voc为0.872V、Jsc为14.68mA/cm2、FF为0.643,且Eff为8.23%。 
(实验例7-8以及参考例5-7的总结) 
若比较实验例7-8和参考例5-7,在衬底层112的粒子覆盖率为30%以上且小于80%的范围内的实验例7-8中,包括非晶硅光电转换层的单区可获得比较高的9.5%以上的Eff。相对于此,在粒子覆盖率为超过80%的93.8%的参考例5中,首先主要是FF减少,从而Eff降低至8.84%。此外,在粒子覆盖率为进一步增加的94.5%的参考例6中,可知FF、Voc以及Jsc的任一个都显著减少,从而作为其结果,Eff大幅降低至7.45%。另一方面,在粒子覆盖率为小于30%的12.4%的参考例8中,主要Jsc和FF减少,从而Eff降低至8.23%。由此,可以认为在没有集成化且仅包括单区的薄膜光电转换装置中,粒子覆盖率优选在30%以上且小于80%的范围内。 
(实验例9:实施例1) 
作为本发明的实验例9,制作了薄膜光电转换装置用基板。具体地说,在图10的薄膜光电转换装置的截面图中,制作了相当于1A的部分的薄膜光电转换装置用基板。在厚度4mm、面积360mm×465mm的玻璃基板的透明基体111的反射防止面1112上,形成包括SiO2微粒1131和粘合剂1132的透明反射防止层113,在透明基体111的衬底面1111上形成包括SiO2微粒1121和粘合剂1122的透明衬底层112,作为透明绝缘基体11A。 
在形成透明反射防止层113、透明衬底层112时,首先进行了玻璃基板的cerico清洗。具体地说,使将氧化铈固定在聚乙烯醇制成的海绵上的研磨抛光轮吸收水,以转速2000rpm、移动速度30mm/s按压透明基体而进行cerico清洗。此时,将衬底面的按压为2kgf、作为与衬底面不同的一个主面的反射防止面的按压为4kgf而进行了清洗。进而,用纯水洗刷而进行了清洗。之后,在80℃干燥了30分钟。 
在形成透明反射防止层113、透明衬底层112时使用的涂敷液是将水、异丙醇、盐酸、四乙氧基硅烷的低聚物(n=4~6)、以及平均粒径90nm的二氧化硅微粒分散液(水溶剂固体成分40%)搅拌混合而制作。通过在该涂敷液中浸渍玻璃基板,并以速度0.115m/分钟捞起的浸渍涂料法,同时进行了透明反射防止层113和透明衬底层112的涂敷操作。之后,通过在200℃进行5分钟的烧制处理,从而获得了在表面形成了微细的凹凸的透明绝缘基体11A。 
图14表示通过扫描型电子显微镜(SEM)观察了该透明绝缘基体11A的衬底层的图像。图15表示通过扫描型电子显微镜(SEM)观察了该透明绝缘基体11A的反射防止层的图像。 
尤其在图14中在SiO2的粒子间观察到间隙。此时,图14所示的衬底层的粒子覆盖率为62.4%,图15所示的反射防止层的粒子覆盖率为91.1%。图18表示实验例9(实施例1)的反射防止层相对于光波长的反射率。反射防止层的反射率在波长452nm下显示最小值1.35%。 
此外,在通过扫描型电子显微镜(SEM)观察该透明绝缘基板的侧面时,观测到SiO2的粒子。另外,在通过扫描型电子显微镜(SEM)观察作为浸涂时的支撑部周边的透明绝缘基板内的未制膜部分(主面端部)时,未观测到SiO2的粒子。此外,在相同的方法中,观察到“与未制膜部分(上端部)相反侧的下端部(主面端部)”的SiO2粒子比基板中央部成为多层。 
在获得的透明绝缘基体11A上通过低压热CVD法形成由ZnO构成的透明电极层12,获得了薄膜光电转换装置用基板1A。该透明电极层12在基板温度150℃、压力30Pa、气化的二乙基锌(DEZ)的流量200sccm、气化的水的流量700sccm、乙硼烷(B2H6)流量2sccm、氢气流量1000sccm的条件下形成。 
由获得的ZnO膜构成的透明电极层12的反射光谱的干涉求出的厚度是1.8μm。薄层电阻是11.9Ω/□。使用C光源而测定的雾度率是30.3%。 
(实验例10:实施例2) 
作为本发明的实验例10,制作了薄膜光电转换装置用基板。除了透明绝缘基板的清洗条件不同之外,其结构、制造方法与实验例9相同。具体地说,与实验例9(实施例1)的不同点在于,仅对反射防止面进行cerico清洗之后,将反射防止面和衬底面用纯水洗刷而进行清洗。图16表示通过扫描型电子显微镜(SEM)观察了该透明绝缘基体11A的衬底层的图像。图17表示通过扫描型电子显微镜(SEM)观察了该透明绝缘基体11A的反射防止层的图像。与实验例9(实施例1)相比,衬底层的二氧化硅粒子之间的间隙变大。此时,图16所示的衬底层的粒子覆盖率为43.6%,图17所示的反射防止层的粒子覆盖率为94.3%。反射防止层的反射率在波长447nm下显示最小值1.38%。 
在获得的透明绝缘基体11A上通过与实验例9(实施例1)相同的方法制作由ZnO构成的透明电极层12,获得了薄膜光电转换装置用基板1A。由获得的ZnO膜构成的透明电极层12的反射光谱的干涉求出的厚度是1.8μm。薄层电阻是11.8Ω/□。使用C光源而测定的雾度率是38.0%。 
(比较例1) 
作为比较例1,制作了薄膜光电转换装置用基板。除了在cerico清洗中将衬底面的按压设为4kgf之外,其结构、制造方法与实验例9(实施例1)相同。图12表示通过扫描型电子显微镜(SEM)观察了该透明绝缘基体11A的衬底层的表面的图像。图13表示通过扫描型电子显微镜(SEM)观察了该透明绝缘基体11A的反射防止层的表面的像。衬底层和反射防止层中二氧化硅粒子之间没有间隙,而紧密堆积。此时,图12所示的衬底层的粒子覆盖率为92.8%,图13所示的反射防止层的粒子覆盖率为99.6%。反射防止层的反射率在波长454nm下显示最小值1.39%。 
在获得的透明绝缘基体11A上通过与实验例9(实施例1)相同的方法制作由ZnO构成的透明电极层12,获得了薄膜光电转换装置用基板。由获得的ZnO膜构成的透明电极层12的反射光谱的干涉求出的厚度是1.8μm。薄层电阻是11.9Ω/□。使用C光源而测定的雾度率是19.9%。 
(比较例2) 
作为比较例2,制作了薄膜光电转换装置用基板。除了在cerico清洗中将衬底面和反射防止面的按压设为1kgf之外,其结构、制造方法与实验例9(实施例1)相同。此时,衬底层的粒子覆盖率为57.8%,反射防止层的粒子覆盖率为51.5%。图18表示比较例2的反射防止面相对于光的波长的反射率。反射防止层的反射率在波长520nm下显示最小值1.67%。 
在获得的透明绝缘基体11A上通过与实验例9相同的方法制作由ZnO构成的透明电极层12,获得了薄膜光电转换装置用基板。由获得的ZnO膜构成的透明电极层12的反射光谱的干涉求出的厚度是1.8μm。薄层电阻是12.1Ω/□。使用C光源而测定的雾度率是35.1%。 
(实验例11:实施例3) 
作为本发明的实验例11(实施例3),使用实验例9(实施例1)的薄膜光电转换装置用基板,制作了集成型薄膜光电转换模块。除了薄膜光电转换装置用基板之外,薄膜光电转换模块的结构、制造方法与实验例3相同。在测定了获得的实验例11(实施例3)的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.327V、Jsc为13.70mA/cm2、FF为0.721、且Eff为13.11%。 
(实验例12:实施例4) 
作为本发明的实验例12(实施例4),使用实验例10(实施例2)的薄膜光电转换装置用基板,制作了集成型薄膜光电转换模块。除了薄膜光电转换装置用基板之外,薄膜光电转换模块的结构、制造方法与实验例3相同。在测定了获得的实验例12(实施例4)的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.332V、Jsc为13.89mA/cm2、FF为0.728、且Eff为13.47%。 
(比较例3) 
作为以往方法的比较例3,使用比较例1的薄膜光电转换装置用基板,制作了集成型薄膜光电转换模块。除了薄膜光电转换装置用基板之外,薄膜光电转换模块的结构、制造方法与实验例3相同。在测定了获得的比较例3的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.298V、Jsc为11.96mA/cm2、FF为0.682、且Eff为10.59%。 
(比较例4) 
作为以往方法的比较例4,使用比较例2的薄膜光电转换装置用基板,制作了集成型薄膜光电转换模块。除了薄膜光电转换装置用基板之外,薄膜光电转换模块的结构、制造方法与实验例3相同。在测定了获得的比较例4的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.312V、Jsc为12.65mA/cm2、FF为0.715、且Eff为11.87%。 
(实验例11-12(实施例3-4)以及比较例3-4的总结) 
若比较实验例11-12和比较例3-4,在衬底层112的粒子覆盖率为30%以上且小于80%,并且反射防止层113的粒子覆盖率为80%以上的范围内的实验例11-12(实施例3-4)中,作为集成型薄膜光电转换模块获得了比较高的13.0%以上的Eff。相对于此,在衬底层112的粒子覆盖率为超过80%的92.8%,并且反射防止层113的粒子覆盖率为80%以上的99.6%的比较例3中,可知FF、Voc以及Jsc的任一个都显著减少,从而作为其结果,Eff大幅降低至10.59%。另一方面,在衬底层112的粒子覆盖率为30%以上且小于80%的57.8%,并且反射防止层113的粒子覆盖率为小于80%的51.5%而粒子覆盖率比衬底层小的比较例4中,主要Jsc减少,从而Eff降低至11.87%。由此,可以认为在集成型薄膜光电转换模块中,优选衬底层的粒子覆盖率在30%以上且小于80%,反射防止层113的粒子覆盖率为80%以上。 
(实验例13:实施例5) 
作为本发明的实验例13(实施例5),制作了类似于实验例1的薄膜光电转换装置用基板。即,在实验例13中与实验例1相同地形成透明衬底层,且与实验例1的不同点仅在于,改变涂敷液在与玻璃基板111的衬底层相反侧的主面形成了反射防止面。涂敷液和涂敷方法与实验例1的不同点仅在于,相对于涂敷液整体的球状二氧化硅的质量浓度在衬底层中为6%,而在反射防止层中为10%,其他与实验例1相同。此时,衬底层的粒子覆盖率为72.1%,反射防止层的粒子覆盖率为95.2%。反射防止层的反射率在波长460nm下显示最小值1.34%。 
在获得的透明绝缘基体11A上通过与实验例9相同的方法制作由ZnO构成的透明电极层12,获得了薄膜光电转换装置用基板1A。由获得的ZnO膜构成的透明电极层12从反射光谱的干涉求出的厚度是1.8μm。薄层电阻是11.3Ω/□。使用C光源而测定的雾度率是32.1%。 
(实验例14:实施例6) 
作为本发明的实验例14(实施例6),使用实验例13的薄膜光电转换装置用基板,制作了集成型薄膜光电转换模块。除了薄膜光电转换装置用基板之外,薄膜光电转换模块的结构、制造方法与实验例3相同。在测定了获得的实验例14的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.329V、Jsc为13.65mA/cm2、FF为0.736、且Eff为13.35%。 
(比较例5) 
作为比较例5,制作了薄膜光电转换装置用基板。除了涂敷液的球状二氧化硅的质量浓度在衬底层和反射防止层中为10%之外,其结构、制造方法与实验例14相同。此时,衬底面的粒子覆盖率为95.3%,反射防止面的粒子覆盖率为95.1%。反射防止面的反射率在波长453nm下显示最小值1.33%。 
在获得的透明绝缘基体11A上通过与实验例9相同的方法制作由ZnO构成的透明电极层12,获得了薄膜光电转换装置用基板1A。由获得的ZnO膜构成的透明电极层12从反射光谱的干涉求出的厚度是1.8μm。薄层电阻是11.4Ω/□。使用C光源而测定的雾度率是25.3%。 
(比较例6) 
作为以往方法的比较例6,使用比较例5的薄膜光电转换装置用基板,制作了集成型薄膜光电转换模块。除了薄膜光电转换装置用基板之外,薄膜光电转换模块的结构、制造方法与实验例3相同。在测定了获得的比较例6的薄膜光电转换模块的输出特性时,Voc为1.285V、Jsc为13.10mA/cm2、FF为0.672、且Eff为11.31%。 
(实验例14(实施例6)以及比较例6的总结) 
若比较实验例14和比较例6,在衬底层112的粒子覆盖率为30%以上且小于80%,并且反射防止层113的粒子覆盖率为80%以上的范围内的实验例14中,作为集成型薄膜光电转换模块获得了比较高的13.0%以上的Eff。相对于此,在衬底层112的粒子覆盖率为超过80%的95.3%,并且反射防止层113的粒子覆盖率为80%以上的95.1%的比较例6中,可知主要是FF和Voc减少,从而作为其结果,Eff大幅降低至11.31%。由此,可以认为在使用了印刷法形成了衬底层和反射防止层的集成型薄膜光电转换模块中,优选衬底层的粒子覆盖率在30%以上且小于80%,反射防止层的粒子覆盖率为80%以上。 
工业实用性 
如上所述,根据本发明,能够提供一种通过低压热CVD法沉积了在薄膜光电转换装置中包含的ZnO透明电极层的基板,并提供一种通过使用该基板而改善了成本和光电转换效率的薄膜光电转换装置。 
符号说明 
1和1A薄膜光电转换装置用基板、11和11A透明绝缘基体、111透明基体、1111衬底面、1112反射防止面、112透明衬底层、1121透明微粒、1122透明粘合剂、113透明反射防止层、1131透明微粒、1132透明粘合剂、12透明电极层、2前方光电转换单元、21一导电型层、22光电转换层、23逆导电型层、3后方光电转换单元、31一导电型层、32光电转换层、33逆导电型层、4背面电极层、41导电性氧化物层、42金属层、5薄膜光电转换装置、6中间透过反射层、901集成型薄膜光电转换模块、902光电转换区、903第1分离槽、904第2分离槽、905连接槽。 

Claims (8)

1.一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其包括透明基体以及在所述透明基体的一个主面即衬底面上依次层叠的透明衬底层和含有氧化锌的透明电极层,还包括在所述透明基体的、与所述衬底层相反侧的一个主面即反射防止面上设置而成的反射防止层,其特征在于,
所述透明衬底层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂,所述透明绝缘微粒的平均粒径为50nm以上且200nm以下,所述透明绝缘微粒分散为以44%以上且77%以下的粒子覆盖率覆盖所述衬底面,
所述反射防止层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂,该透明绝缘微粒分散为覆盖所述反射防止面,在所述反射防止层中的透明绝缘性微粒的粒子覆盖率为80%以上,
在反射防止层中的透明绝缘微粒的粒子覆盖率大于在衬底层中的透明绝缘微粒的粒子覆盖率,
所述制造方法包括清洗透明基体的步骤以及在清洗所述透明基体的步骤之后通过浸渍法同时形成所述透明衬底层和反射防止层的步骤,
在清洗透明基体的步骤中透明基体的衬底面的清洗条件和透明基体的反射防止面的清洗条件不同,其中,
仅通过用纯水洗刷而进行透明基体的衬底面的清洗,通过cerico清洗而进行透明基体的反射防止面的清洗,
所述透明电极层通过低压CVD而沉积。
2.一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其包括透明基体以及在所述透明基体的一个主面即衬底面上依次层叠的透明衬底层和含有氧化锌的透明电极层,还包括在所述透明基体的、与所述衬底层相反侧的一个主面即反射防止面上设置而成的反射防止层,其特征在于,
所述透明衬底层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂,所述透明绝缘微粒的平均粒径为50nm以上且200nm以下,所述透明绝缘微粒分散为以44%以上且77%以下的粒子覆盖率覆盖所述衬底面,
所述反射防止层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂,该透明绝缘微粒分散为覆盖所述反射防止面,在所述反射防止层中的透明绝缘性微粒的粒子覆盖率为80%以上,
在反射防止层中的透明绝缘微粒的粒子覆盖率大于在衬底层中的透明绝缘微粒的粒子覆盖率,
所述制造方法包括清洗透明基体的步骤以及在清洗所述透明基体的步骤之后通过浸渍法同时形成所述透明衬底层和反射防止层的步骤,
在清洗透明基体的步骤中透明基体的衬底面的清洗条件和透明基体的反射防止面的清洗条件不同,其中,
通过cerico清洗对衬底面和反射防止面均进行清洗,且与在清洗衬底面时对衬底面的按压相比,在清洗反射防止面时对反射防止面的按压更大,
所述透明电极层通过低压CVD而沉积。
3.如权利要求1或2所述的薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其特征在于,
所述反射防止层中包含的透明绝缘微粒的材料和所述衬底层中包含的透明绝缘微粒的材料相同。
4.如权利要求1或2所述的薄膜光电转换装置用基板的制造方法,其特征在于,使用将含浸有氧化铈粒子的研磨抛光轮进行所述cerico清洗。
5.一种薄膜光电转换装置的制造方法,其特征在于,按照权利要求1~3中任一项所述的方法形成薄膜光电转换装置用基板,进一步在所述透明电极层上形成一个以上的光电转换单元。
6.如权利要求5所述的薄膜光电转换装置的制造方法,其特征在于,所述一个以上的光电转换单元包括非晶体光电转换单元。
7.如权利要求5或6所述的薄膜光电转换装置的制造方法,其特征在于,所述一个以上的光电转换单元包括晶体光电转换单元。
8.一种薄膜光电转换装置的制造方法,其为多个光电转换区通过多个连接槽相互电性串联连接的薄膜光电转换装置的制造方法,其中,
按照权利要求1~3中任一项所述的方法形成薄膜光电转换装置用基板,进一步在所述透明电极层之上依次形成一个以上的光电转换单元层和背面电极层,所述透明电极层、所述光电转换单元层以及所述背面电极层通过多个分离槽而分离成多个光电转换区,且这多个光电转换区经由多个连接槽而相互电性串联连接。
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