DE60219740T2

DE60219740T2 - Photovoltaische Vorrichtung

Info

Publication number: DE60219740T2
Application number: DE60219740T
Authority: DE
Inventors: Eiji Katano-shi Maruyama; Toshiaki Kobe-shi Baba
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP4162447B2; CN1230917C; DE60227302D1; ES2306443T3; CN1411078A; EP1300889A2; EP1300889B1; EP1786040B1; US20030062081A1; ES2284764T3; EP1300889A3; EP1786040A1; JP2003347571A; US7214872B2; DE60219740D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein photovoltaisches Element, wie eine Solarzelle und einen optischen Sensor, mit einer Struktur, die einen transparenten leitfähigen Film umfasst, der auf einer Halbleiterschicht wie einer Anschlussstift-Verbindung abgeschieden ist, und sie bezieht sich auch auf eine photovoltaische Vorrichtung unter Verwendung des photovoltaischen Elements.
In den letzten Jahren hat die Einführung eines Systems zur Erzeugung von Solarenergie, das auf dem Dach eines Hauses installiert ist, rasch zugenommen. Eine Solarzelle zur Verwendung in einem System zur Erzeugung von Solarenergie verwendet z.B. ein photovoltaisches Element vom HIT-Typ (Heteroanschluss mit inhärenter Dünnschicht), das durch nacheinander erfolgendes Auftragen amorpher Halbleiterschichten vom i-Typ und p-Typ und eines transparenten leitfähigen Films aus einem Sn-dotierten Indiumoxidfilm (nachstehend als ITO (Indium-Zinnoxid-Film) bezeichnet) auf einem kristallinen Silicium-Wafer vom n-Typ und die Bildung einer Sammelelektrode auf dem transparenten leitfähigen Film hergestellt wird oder ein photovoltaisches Element, das durch Bildung einer Rückelektrode, amorpher Halbleiterschichten vom n-Typ, i-Typ und p-Typ, eines transparenten leitfähigen Films aus einem ITO-Film und einer Sammelelektrode in dieser Reihenfolge auf einem Substrat mit einer isolierenden Oberfläche, wie Glasplatte, Kunststoffplatte oder Metallplatte, wobei ein isolierender Film auf der Oberfläche derselben gebildet ist, erhalten wird.
Da ein Solarzellenmodul unter Verwendung eines solchen photovoltaischen Elements im Allgemeinen im Außenbereich montiert wird, muss er eine hohe Umgebungsbeständigkeit aufweisen. Wenn daher herkömmlicher Weise ein photovoltaisches Element als Produkt in einen Modul eingefügt wird, wird oft ein Deckglas verwendet, um das photovoltaische Element zu schützen und dadurch die Umgebungsbeständigkeit des Moduls zu gewährleisten.
Als Deckglas wird im Allgemeinen preisgünstiges Sodaglas verwendet. Unter Bedingungen wie einer Bedingung hoher Feuchtigkeit, können jedoch Alkalimetallionen, wie Na, Li und K, die in dem Sodaglas enthalten sind, in den transparenten leitfähigen Film und die amorphen Halbleiterschichten diffundieren und einen schädlichen Einfluss auf den transparenten leitfähigen Film und die amorphen Halbleiterschichten ausüben. Wenn Alkalimetallionen in den transparenten leitfähigen Film diffundieren, nimmt die Leitfähigkeit ab und es treten Anomalien des Brechungsindex usw. auf. Wenn Alkalimetallionen in die amorphen Halbleiterschichten diffundieren, erfolgt eine Änderung des Diffusionspotentials und es tritt das Problem einer Verschlechterung der Eigenschaften des photovoltaischen Elements auf.
Das Dokument US 5413959 offenbart eine Solarzellen-Vorrichtung mit amorphen Halbleiterschichten. Das in Materials Science and Engineering B, Band 55, Nr. 3, 4. September 1998, Seite 195–200 von Thilakan et al. veröffentlichte Dokument offenbart transparente leitfähige Filme mit verschiedenen Kristallorientierungen.
Es ist daher wünschenswert, dass das photovoltaische Element selbst eine ausgezeichnete Umgebungsbeständigkeit haben sollte, insbesondere eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Alkalimetallionen, und es besteht ein Bedarf an einem verbesserten transparenten leitfähigen Film. Zudem muss der transparente leitfähige Film des photovoltaischen Elements für eine hohe Wirksamkeit eine hohe Lichtdurchlässigkeit und einen niedrigen elektrischen Widerstand haben. Zum Erreichen einer hohen Lichtdurchlässigkeit und eines niedrigen elektrischen Widerstands ist es im Allgemeinen notwendig, die Kristallinität des transparenten leitfähigen Films zu verbessern. In diesem Fall werden jedoch in dem ITO, der eine polykristalline Substanz ist, die Kristallkörner größer, und demgemäß nimmt der Einfluss der Kristallkorngrenzen zu. Somit bestehen Möglichkeiten einer Förderung der Diffusion von Alkalimetallionen durch die Korngrenzen als Weg und eine Abnahme der Zuverlässigkeit der Umgebungsbeständigkeit.
Als Verfahren zum Verhindern der Diffusion von Alkalimetallionen wird in Betracht gezogen, eine die Diffusion von Alkalimetallionen verhindernde Schicht (z.B. eine SiO₂-Schicht) zwischen dem Deckglas und dem transparenten leitfähigen Film bereitzustellen. Dieses Verfahren hat jedoch dahingehende Probleme, dass der zusätzliche Schritt der Bildung einer diffusionsverhindernden Schicht und zusätzliche Kosten notwendig sind.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine photovoltaische Vorrichtung bereitzustellen, wie im Anspruch 1 definiert ist. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 6 offenbart.
Kurzbeschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer photovoltaischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer photovoltaischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
3A und 3B sind Photographien, die sekundäre Elektronenabbildungen der Oberfläche eines ITO-Films zeigen.
4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und P_max (die Messung der maximalen Abgabeleistung eines photovoltaischen Elements vor einem Natriumbeständigkeitstest) zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und P_max' (die Messung der maximalen Abgabeleistung eines photovoltaischen Elements nach einem Natriumbeständigkeitstest) zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und dem Antinatrium-Verhältnis (P_max'/P_max) zeigt.
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem absoluten Wert der Kathodenspannung und dem (222)-Orientierungsgrad zeigt.
8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem absoluten Wert der Kathodenspannung und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt.
9A und 9B sind Photographien, die SEM-Bilder zeigen, welche bei Änderung der Kathodenspannung erhalten wurden.
10 ist eine schematische Ansicht der Korngrenzen mit geringem Neigungswinkel.
11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Korngrenzen mit geringem Neigungswinkel und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt.
12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Oberflächenrauigkeit des ITO-Films und der Bindungsstärke zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildungstemperatur des ITO-Films und dem (321)/(222)-Beugungsstärken-Verhältnis zeigt.
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildungstemperatur des ITO-Films und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt.
15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildungstemperatur des ITO-Films und dem (321)/(222)-Beugungsstärken-Verhältnis zeigt, wenn die Sauerstoffströmungsrate 4 sccm und 12 sccm ist.
16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildungstemperatur des ITO-Films und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt, wenn die Sauerstoffströmungsrate 4 sccm und 12 sccm ist.
17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und P_max zeigt.
18 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und P_max' zeigt.
19 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt.
20 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (321)/(222) Beugungsstärken-Verhältnis in der Grenzfläche des ITO-Films und P_max zeigt.
21 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (321)/(222) Beugungsstärken-Verhältnis in der Grenzfläche des ITO-Films und P_max' zeigt.
22 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (321)/(222) Beugungsstärken-Verhältnis in der Grenzfläche des ITO-Films und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt, und
23 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel einer photovoltaischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung Die folgende Beschreibung erklärt die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die einige Ausführungsformen derselben erläutern.
1 und 2 sind die perspektivische Ansicht und die schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer photovoltaischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen. In diesen Figuren stellt 1 einen kristallinen Silicium-Wafer vom n-Typ dar, der aus einem kristallinen Halbleiter wie monokristallinem Silicium und polykristallinem Silicium besteht. Auf einer Fläche des Silicium-Wafers 1 sind eine amorphe Siliciumhydrid-Schicht vom i-Typ 2 (nachstehend als die a-Si:H-Schicht vom i-Typ bezeichnet) und eine amorphe Siliciumhydrid-Schicht vom p-Typ 3 (nachstehend als die a-Si:H-Schicht vom p-Typ bezeichnet) in Schichten ausgebildet, um so eine Halbleiterschicht mit einer Anschlussstift-Verbindung zu erzeugen.
Nach dem Entfernen von Verunreinigungen vom (100) Silicium-Wafer vom n-Typ 1 mit etwa 1 Ω·cm und einer Dicke von 300 μm durch normales Waschen werden die a-Si:H-Schicht vom i-Typ 2 und die a-Si:H-Schicht vom p-Typ 3 zu jeweils etwa 5 nm durch eine bekannte RF-Plasma-CVD-Technik abgeschieden, um so eine Anschlussstift-Verbindung zu bilden. Wenn die a-Si:H-Schicht vom i-Typ 2 und die a-Si:H-Schicht vom p-Typ 3 abgeschieden werden, beträgt die Bildungstemperatur 100–300 °C, beträgt der Reaktionsdruck 5–100 Pa und beträgt die RF-Leistung 1–50 mW/cm². Als Dotierungsmittel vom p-Typ, das bei der Bildung der a-Si:H-Schicht vom p-Typ 3 verwendet wird, wird B, Al, Ga oder In, die Elemente der Gruppe 13 sind, verwendet. Durch Einmischen eines Gasgemisches, das wenigstens eines dieser Elemente enthält, in ein Quellengas wie SiH₄ ist es möglich, die amorphe Schicht so zu steuern, dass sie vom p-Typ ist.
Die a-Si:H-Schicht vom i-Typ 2 und die a-Si:H-Schicht vom p-Typ 3 können unter Verwendung bekannter Techniken, wie Aufdampftechnik, Sputtertechnik, Mikrowellen-Plasma-CVD-Technik, ECR-Technik, thermische CVD-Technik und eine LPCVD-Technik, anstelle der RF-Plasma-CVD-Technik gebildet werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Halbleiter, der die Halbleiterschicht bildet, ein beliebiger von amorphem oder mikrokristallinem Si, SiGe, SiGeC, SiC, SiN, SiGeN, SiSn, SiSnN, SiSnO, SiO, Ge, GeC und GeN sein kann, der wenigstens entweder Wasserstoff oder Fluor enthält.
Ein ITO-Film 4 als transparenter leitfähiger Film wird auf der Oberfläche der a-Si:H-Schicht vom p-Typ 3 durch eine Sputter-Technik gebildet. Ein gesinterter Körper eines In₂O₃-Pulvers, das 5 Gew.-% darin eingemischtes SnO₂-Pulver enthält, wird als Target auf der Kathode montiert. Nach dem Anordnen des laminierten Produkts des Silicium-Wafers 1, der a-Si:H-Schicht vom i-Typ 2 und der a-Si:H-Schicht vom p-Typ 3 parallel zur Kathode und derselben gegenüberliegend, wird eine Kammer evakuiert. Die Temperatur des laminierten Produkts (Substrat-Temperatur) wird unter Verwendung einer Heizvorrichtung bei 25–250 °C gehalten, der Druck wird durch einen Strom eines Gasgemischs aus Ar und O₂ (Ar-Strömungsrate: 200–800 sccm, O₂-Strömungsrate: 0–30 sccm) bei 0,4–1,3 Pa gehalten, und es wird eine Gleichstromleistung von 0,5–2 kW an die Kathode angelegt, um so die Entladung zu starten. Wenn das laminierte Produkt gegenüber der Kathode stationär ist, beträgt die Filmabscheidungsrate etwa 67 nm/min.
Da die Aufnahmemenge von atmosphärischem Gas des ITO-Films 4 von der Abscheidungsrate abhängt, ist es zweckmäßiger die (Partialdruck)/(Abscheidungsrate) als Parameter zu nehmen, als den Partialdruck als Parameter zu nehmen. Ein bevorzugter Bereich von O₂ beträgt 5 × 10^–5 bis 5 × 10^–4 Pa·min/nm. Wenn O₂ 5 × 10^–4 Pa·min/nm oder mehr beträgt, ist die Lichtabsorption gering, nimmt aber der spezifische Widerstand zu und nimmt die Umwandlungseffizienz ab. Wenn O₂ andererseits 5 × 10^–5 Pa·min/nm oder weniger beträgt, hat der sich ergebende Film eine hohe Elektronen-Konzentration und eine hohe Lichtabsorption, und die Umwandlungseffizienz nimmt ab. H₂O beträgt vorzugsweise nicht mehr als 2 × 10^–4 Pa·min/nm zum Zeitpunkt der Abscheidung. Wenn der Partialdruck von H₂O als 2 × 10^–4 Pa·min/nm oder mehr beträgt, wird die Elektronen-Konzentration 6 × 10²⁰ cm^–3 oder mehr, nimmt die Lichtabsorption zu und wird der spezifische Widerstand höher.
Es ist möglich, anstelle von Ar ein inertes Gas, wie He, Ne, Kr und Xe oder ein Gasgemisch derselben zu verwenden. Es ist auch möglich, eine Gasentladung durch Impulsmodulations-Gleichstromentladung, RF, VHF oder Mikrowellenentladung durchzuführen. Obwohl der Gehalt an Sn, das in dem ITO-Film 4 enthalten ist, geändert werden kann, indem die Menge des zuzumischenden SnO₂ geändert wird, beträgt die Sn-Menge, bezogen auf In, vorzugsweise 1–10 At-% und besonders bevorzugt 3–7 At-%. Eine bevorzugte Dichte nach dem Sintern des Targets ist 90% oder mehr. Es ist darauf hinzuweisen, dass es möglich ist, anstelle von Sn wenigstens eines der Elemente Zn, As, Ca, Cu, F, Ge, Mg, S, Si oder Te als Dotierungsmittel in dem Indiumoxid zu verwenden.
Durch Steuerung der verschiedenen Bedingungen (wie Substrattemperatur, Ar- und O₂-Strömungsraten, O₂-Partialdruck und Kathodenspannung) in dem oben beschriebenen Verfahren der Herstellung des ITO-Films 4 (transparenter leitfähiger Film) ist es übrigens möglich, die Orientierung des sich ergebenden ITO-Films 4 zu steuern, insbesondere die Orientierung in der Nähe der Grenzfläche nahe der a-Si:H-Schicht vom p-Typ 3. Die Steuerung dieser Orientierung, die ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Zudem ist auf dem ITO-Film 4 eine kammartige Sammelelektrode 5 ausgebildet. Nach der Bildung einer Silberpaste – die durch Einkneten eines feinen Silberpulvers in ein Epoxyharz erhalten wurde – in einer Höhe von 10–30 μm und einer Breite von 100–500 μm durch Siebdruck wird die Silberpaste 80 Minuten lang bei 200 °C gesintert und gehärtet, um so die Sammelelektrode 5 zu bilden, die aus kammartigen Elektroden besteht, die mehrere zueinander parallele Verzweigungsteile und eine Sammelschienenleiter-Elektrode zum Sammeln von Strömen aufweist, die in diesen kammartigen Elektroden fließen.
Auf der Rückseite des Silicium-Wafers 1 ist eine Rückelektrode 6 aus einem Metallfilm wie Ag und Al ausgebildet. Diese Rückelektrode 6 wird durch ein bekanntes Aufdampfverfahren unter Verwendung von Sputtern, Widerstandsheizung oder einen Energiestrahl gebildet.
Die photovoltaische Vorrichtung (Solarzellenmodul) ist ein Produkt, das durch Einfügen eines photovoltaischen Elements, das die oben beschriebenen Einzelteile aufweist, als ein Modul erhalten wird. Auf dem ITO-Film 4 und der Sammelelektrode 5 wird ein transparenter Harzfilm 7 aus z.B. EVA (Ethylenvinylacetat) angeordnet. Zudem wird auf dem Harzfilm 7 ein Deckglas 8, das Alkalimetallionen wie Na, Li und K enthält, bereitgestellt, um das photovoltaische Element während einer langen Zeitspanne zu schützen. Zusätzlich dazu ist ein rückseitiger Schutzfilm 10 auf der Rückelektrode 6 mit einer dazwischen liegenden Harzschicht 9 aus z.B. EVA angeordnet.
Die folgende Beschreibung erklärt die Beziehung zwischen der Orientierungseigenschaft und der Natriumbeständigkeit des ITO-Films (transparenter leitfähiger Film) der vorliegenden Erfindung, und zwar basierend auf den Ergebnissen von Tests, die durch die Erfinder et al. der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, um die Eigenschaften des ITO-Films zu bestimmen. Zuerst werden verschiedene Parameter der Orientierungseigenschaft und Natriumbeständigkeit erklärt.
Es ist möglich, die Makro-Orientierungseigenschaft des ITO-Films durch Röntgenbeugung zu bestimmen. Der Orientierungsgrad Q (pqr) der Kristallebene (pqr) ist durch die folgende Gleichung definiert Q(pqr) = (I(pqr)/ΣI(hkl)/I*(pqr)/ΣI*(hkl))
Hierin ist I(hkl) die Peakstärke der Röntgenbeugung von der (hkl)-Ebene, und ΣI(hkl) bedeutet die Addition aller Peakstärken. Darüber hinaus bedeutet I*(hkl) die Peakstärke der (hkl)-Ebene für eine Pulverprobe. Z.B. bedeutet "(222)-orientiert", dass der Orientierungsgrad größer ist als der Durchschnittswert der Pulverprobe, d.h. der Anteil der Kristallkörner mit (222)-Ebenen parallel zur Oberfläche des Silicium-Wafers 1 ist größer als derjenige der Kristallkörner mit (222)-Ebenen, die zufällig orientiert sind.
Durch Messen der Stärken von Beugungslinien der Röntgenbeugung für zwei Arten von Kristallebenen und Berechnen des Verhältnisses der gemessenen Beugungsstärken der zwei Ebenen kann zudem das berechnete Stärkeverhältnis als Index der Orientierungseigenschaft des ITO-Films verwendet werden.
Außerdem ist das Antinatrium-Verhältnis, das als Index für die Bewertung der Beständigkeit gegenüber Natriumionen verwendet wird, wie folgt definiert. Das Antinatrium-Verhältnis ist eine Änderungsrate der Abgabeleistung des photovoltaischen Elements, wenn 0,1 g einer wässrigen 0,05 %igen NaHCO₃-Lösung auf die Oberfläche des ITO-Films aufgebracht wurden und 3 Stunden lang bei 200 °C belassen wurden. Insbesondere ist das Antinatrium-Verhältnis als das Verhältnis der Messung der maximalen Abgabeleistung (P_max') nach der Behandlung zur Messung der maximalen Abgabeleistung (P_max) vor der Behandlung definiert, d.h. ein Wert, der durch Standardisierung von P_max durch P_max erhalten wird, d.h. P_max'/P_max. Die 3A und die 3B sind Photographien, die sekundäre Elektronenabbildungen (nachstehend als SEM-Bilder bezeichnet) der Struktur des ITO-Films zeigen. 3A ist ein SEM-Bild der Oberfläche des ITO-Films, der auf einem amorphen Siliciumhydrid gebildet wurde. 3B ist ein SEM-Bild der Oberfläche des ITO-Films, der auf Glas unter den gleichen Bedingungen gebildet wurde. Durch Vergleich von 3A und 3B ist ersichtlich, dass die Formen der ITO-Kristalle völlig verschieden sind. Aufgrund dieser Tatsache ist es verständlich, dass, wenn das amorphe Siliciumhydrid und das Glas als die Schichten verwendet werden, auf denen die ITO-Filme abgeschieden werden sollen, ein großer Unterschied zwischen den Eigenschaften der darauf abgeschiedenen ITO-Filme besteht.
Die 4 bis 6 sind Diagramme, die die Beziehung zwischen der (222)-Orientierungseigenschaft und der Natriumbeständigkeit des ITO-Films zeigen. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und P_max zeigt, 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und P_max' zeigt, und 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und dem Antinatrium-Verhältnis (P_max'/P_max) zeigt.
Aus den Ergebnissen von 6 ist ersichtlich, dass die Natriumbeständigkeit verbessert wird, wenn der ITO-Film in Bezug auf die Oberfläche der Halbleiterschicht (222) orientiert ist und insbesondere, wenn der (222)-Orientierungsgrad 1,0 oder größer ist. Zudem wird ein hohes Antinatrium-Verhältnis von nicht weniger als 0,9 erhalten, wenn der (222)-Orientierungsgrad nicht kleiner als 1,2 und nicht größer als 2,6 ist. Weiterhin wird ein extrem hohes Antinatrium-Verhältnis von nicht weniger als 0,95 erhalten, wenn der (222)-Orientierungsgrad nicht kleiner als 1,4 und nicht größer als 2,5 ist. Somit ist verständlich, dass durch Einstellen des (222)-Orientierungsgrades des ITO-Films auf einen geeigneten Wert fast keine Änderung der Abgabeleistung vor und nach der Anwendung der wässrigen NaHCO₃-Lösung erfolgt und ein hoher Verhinderungseffekt der Natriumdiffusion erhalten wird. Aus den Ergebnissen der 5 und 6 ist auch verständlich, dass es möglich ist, ein photovoltaisches Element mit einem extrem hohen Antinatrium-Verhältnis von nicht weniger als 0,95 und einer extrem hohen Abgabeleistung von nicht weniger als 1,88 W nach dem Natriumbeständigkeitstest bereitzustellen, wenn der (222)-Orientierungsgrad nicht kleiner als 1,4 und nicht größer als 2,5 ist.
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem absoluten Wert der Kathodenspannung und dem (222)-Orientierungsgrad zeigt; und 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem absoluten Wert der Kathodenspannung und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt. Aus den Ergebnissen der 7 ist verständlich, dass, wenn der absolute Wert der Kathodenspannung zwischen 100 V und 400 V während des Abscheidens des ITO-Films auf der Halbleiterschicht (a-Si:H-Schicht vom p-Typ) eingestellt wird, sich der (222)-Orientierungsgrad des ITO-Films in einem engen Bereich von 1,1 bis 1,5 ändert. Andererseits ist aus den Ergebnissen von 8 ersichtlich, dass, wenn der absolute Wert der Kathodenspannung größer als 100 V ist, das Antinatrium-Verhältnis in einem 300 V übersteigenden Bereich abnimmt.
Daher untersuchten die Erfinder et al. der vorliegenden Erfindung die Beziehung zwischen der Mikro-Orientierungseigenschaft und der Natriumbeständigkeit des ITO-Films, indem sie SEM-Bilder der Oberfläche des ITO-Films machten, während die Kathodenspannung verändert wurde. 9A und 9B sind Photographien, die SEM-Bilder zeigen, wenn die Kathodenspannung verändert wird. 9A und
9B zeigen die SEM-Bilder der Oberfläche des ITO-Films, wenn die Kathodenspannungen –280 V bzw. –380 V betragen, und es ist ersichtlich, dass ein großer Unterschied in der Form der Kristallkörner besteht. Es ist verständlich, dass, wenn die Kathodenspannung –280 V beträgt, benachbarte Kristallkörner fast keinen Unterschied in den Orientierungen haben und somit eine Korngrenze mit geringem Neigungswinkel haben, während, wenn die Kathodenspannung –380 V beträgt, die Orientierungen benachbarter Kristallkörner nicht gut ausgerichtet sind. Wie in der schematischen Ansicht der Korngrenzen mit geringen Neigungswinkel von 10 gezeigt wird, bedeutet hierin die Korngrenze mit geringem Neigungswinkel die Oberflächenkonfiguration, bestehend aus Kristallkörnern, deren Kristallorientierungen ausgerichtet sind, und sie kann unter Verwendung des SEM-Bildes der Oberfläche usw. leicht unterschieden werden.
11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Korngrenzen mit geringem Neigungswinkel und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt. Es ist ersichtlich, dass, wenn das Verhältnis der Korngrenzen mit geringem Neigungswinkel in der Oberfläche des ITO-Films verändert wird, eine Verbesserung des Antinatrium-Verhältnisses an dem Zeitpunkt einsetzte, an dem das Verhältnis der Korngrenzen mit geringem Neigungswinkel 40 % erreichte, und ein extrem hohes Antinatrium-Verhältnis von nicht weniger als 0,92 zu dem Zeitpunkt erhalten wurde, an dem das Verhältnis 50 % überstieg.
Damit wurde nachgewiesen, dass die Mikro-Orientierungseigenschaften von Kristallen sowie die Makro-Orientierungseigenschaften für die Natriumdiffusion in den polykristallinen ITO-Film wichtig sind. Es wird angenommen, dass, wenn benachbarte Kristallkörner im Wesentlichen ausgerichtete Orientierungen haben und somit über eine Korngrenze mit geringem Neigungswinkel verfügen, der Natriumdiffusionskoeffizient reduziert werden kann. Mit anderen Worten: je größer in dem polykristallinen ITO-Film die Bereiche der Oberfläche desselben sind, die einen Anteil von Korngrenzen mit geringem Neigungswinkel haben, umso höher ist die Natriumbeständigkeit.
Die Bindungsstärke zwischen dem ITO-Film und der auf dem ITO-Film gebildeten Sammelelektrode wurde untersucht. Die Bindungsstärke wurde durch das folgende Verfahren gemessen. Nach dem Löten einer Kupferstreifen-Elektrode mit einer Lötmetall-Beschichtung auf die Sammelelektrode durch Erhitzen der Streifenelektrode im Kontakt mit der Sammelelektrode wird die Streifenelektrode gebogen, um senkrecht zur Oberfläche des ITO-Films vorzuliegen, und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit hochgezogen, bis die Sammelelektrode von dem ITO-Film abgetrennt ist. Die Zugfestigkeit zu diesem Zeitpunkt ist als die Bindungsstärke definiert. Außerdem ist die Oberflächenrauigkeit des ITO-Films durch das Verhältnis zwischen der spezifischen Oberfläche des ITO-Films innerhalb des Messbereichs und der gemessenen Fläche definiert. Wenn in der Oberfläche des ITO-Films keine Unebenheit vorliegt, ist der Wert der Oberflächenrauigkeit 1, während, wenn eine Unebenheit vorliegt, die Oberflächenrauigkeit einen Wert von größer als 1 annimmt.
12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Oberflächenrauigkeit des ITO-Films und der Bindungsstärke zeigt. Aus 12 ist ersichtlich, dass die Bindungsstärke zunimmt, wenn die Oberflächenrauigkeit zunimmt. Wenn die Oberflächenrauigkeit des ITO-Films zunimmt, nimmt häufig die Zugfestigkeit zu, die zum Abtrennen der Sammelelektrode vom ITO-Film notwendig ist. Gemäß 12 ist die Oberflächenrauigkeit vorzugsweise nicht geringer als 1,1. Wenn die Oberflächenrauigkeit größer als 3,0 ist, kann die Silberpaste – da das unebene Muster in der Oberfläche des ITO-Films tief und eng ist – nicht den Boden des unebenen Musters beim Bilden der Sammelelektrode erreichen, woraus sich eine Abnahme der Bindungsstärke zwischen dem ITO-Film und der Sammelelektrode und eine Abnahme des elektrischen Kontakts ergeben. Daher muss die Oberflächenrauigkeit 3,0 oder weniger sein.
In dieser Ausführungsform wird die Oberflächenrauigkeit durch die Kristallkorngröße gesteuert. In diesem Fall ist die Kristallkorngröße vorzugsweise 6 bis 100 nm und besonders bevorzugt 10 bis 80 nm. Hierin bedeutet die Kristallkorngröße die maximale Länge des Kristallkorns in der Flächenrichtung des ITO-Films. Es ist darauf hinzuweisen, dass es auch möglich ist, die Oberflächenrauigkeit zu steuern, indem man nach dem Abscheiden des ITO-Films ein Ätzen mit verdünnter Salzsäure usw. durchführt.
13 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildungstemperatur des ITO-Films und dem Verhältnis der (321)-Beugungsstärke zur (222)-Beugungsstärke zeigt. Die Abszissenachse gibt die Substrattemperatur während der Bildung des ITO-Films an, während die Ordinatenachse das Verhältnis der (321)-Beugungsstärke zur (222)-Beugungsstärke in der Grenzfläche des ITO-Films (der 10 nm dicke Anteil auf der Halbleiterschichtseite des ITO-Films mit einer Gesamtdicke von 100 nm) anzeigt.
Die Eigenschaften der Grenzfläche wurden wie folgt bestimmt. Zuerst wurde der ITO-Film unter Verwendung eines ITO-Targets, das mit 5 At-% SnO₂ dotiert ist, in einer Dicke von 100 nm auf der Oberfläche einer Halbleiterschicht (a-Si:H-Schicht vom p-Typ) durch Änderung der Substrattemperatur unter den Bedingungen abgeschieden, dass die Ar-Strömungsrate 200 sccm betrug, die Sauerstoff-Strömungsrate 12 sccm betrug, der Druck 0,5 Pa betrug und die Gleichspannungs-Abgabeleistung 1 kW betrug. Es ist darauf hinzuweisen, dass bei der Bestimmung der Kristallinität der sich ergebenden Filme durch Röntgenbeugung bestätigt wurde, dass der bei einer Temperatur von nicht höher als 100 °C gebildete ITO-Film viele amorphe Körner aufwies, aber die höchste Beugungsstärke in der (321)-Ebene hatte, und der bei einer Temperatur von nicht weniger als 150 °C gebildete ITO-Film ein polykristalliner Film mit einer starken Orientierung von (222)-Ebenen war.
Nachdem der ITO-Film anschließend 80 Minuten lang einer Wärmebehandlung bei 200 °C an der Atmosphäre unterzogen wurde, wurde der Oberflächenanteil des ITO-Films entfernt, indem man ein Ätzen mit einer 35%igen wässrigen HCl-Lösung 5 bis 7 Minuten lang durchführte, um so eine Grenzfläche mit einer Dicke von etwa 10 nm auf der Oberfläche der Halbleiterschicht zurückzulassen. Dann wurde die Kristallinität des ITO-Films als Grenzfläche durch Röntgenbeugung bestimmt. Wenn die Substrattemperatur während der Bildung des ITO-Films 200 °C oder mehr betrug, ergab sich, dass die Grenzfläche stark in der (222)-Ebene orientiert war und die zweitstärkste Beugungsstärke durch die Beugungslinie von der (400)-Ebene gekennzeichnet war.
In der Grenzfläche des ITO-Films, der bei einer Substrattemperatur von nicht mehr als 150 °C gebildet wurde, erschien jedoch eine Beugungslinie von der (321)-Ebene und sie hatte die zweitstärkste Beugungsstärke neben einer Beugungslinie von der (222)-Ebene.
Es zeigte sich, dass das Verhältnis der (321)-Beugungsstärke zur (222)-Beugungsstärke allmählich zunimmt, wenn bei der Bildung des ITO-Films die Substrattemperatur abnimmt. Mit anderen Worten: wie in 13 gezeigt ist, ist es verständlich, dass, wenn der ITO-Film bei 150 °C gebildet wird, die Beugungsstärke in der (321)-Ebene im Wesentlichen die Hälfte der Beugungsstärke in der (222)-Ebene ausmacht; wenn der ITO-Film bei 100 °C gebildet wird, die Beugungsstärke in der (321)-Ebene im Wesentlichen mit der der Beugungsstärke in der (222)-Ebene identisch ist, während, wenn die Bildungstemperatur des ITO-Films nicht höher als 100 °C ist, die Beugungsstärke in der (321)-Ebene höher ist als die Beugungsstärke in der (221)-Ebene und die (321)-Ebene vorherrschend orientiert ist.
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildungstemperatur des ITO-Films und dem Antinatrium-Verhältnis des ITO-Films zeigt. Wie in 14 gezeigt ist, ist es klar, dass die relative Änderung zwischen P_max und P_max' bei einer Substrattemperatur von nicht höher als 150 °C gering ist und ein extrem gutes Antinatrium-Verhältnis insbesondere bei einer Temperatur von nicht höher als 100 °C gewährleistet ist. Mit anderen Worten: es besteht eine Beziehung zwischen dem Auftreten der Beugungslinie von der (321)-Ebene und der Natriumbeständigkeit, und eine ausgezeichnete Natriumbeständigkeit unter den Bedingungen verwirklicht werden kann, dass die Beugungslinie von der (321)-Ebene in der Grenzfläche des ITO-Films im Kontakt mit der Halbleiterschicht auftritt und die stärkste oder zweitstärkste Beugungsstärke aufweist.
15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildungstemperatur des ITO-Films und dem Verhältnis der (321)-Beugungsstärke zur (222)-Beugungsstärke zeigt, wenn die Sauerstoffrate 4 sccm und 12 sccm betrug. Wenn – wie in
15 gezeigt ist – der Sauerstoffstrom groß ist, wird die (222)-Beugungsstärke stärker, während die (321)-Beugungsstärke schwächer wird und daher das Verhältnis der (321)-Beugungsstärke zur (222)-Beugungsstärke geringer wird. Es ist auch klar, dass, wenn der Sauerstoffstrom zunimmt, die (321)-Beugungslinie häufig bei einer niedrigeren Temperatur während der Bildung des ITO-Films auftritt. Wie aus den oben erwähnten Ergebnissen klar ersichtlich ist, kann durch die Bildung des ITO-Films auf der Oberfläche der Halbleiterschicht durch vorherige Reduktion der Kristallinität unter den Bedingungen einer niedrigen Temperatur und einer niedrigen Sauerstoff-Strömungsrate und der anschließenden Verbesserung der Kristallinität des ITO-Films durch die Wärmebehandlung die (321)-Beugungslinie leicht in der Grenzfläche des ITO-Films angrenzend an die Halbleiterschicht auftreten.
16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildungstemperatur des ITO-Films und dem Antinatrium-Verhältnis zeigt, wenn die Sauerstoff-Strömungsrate 4 sccm und 12 sccm beträgt. Wie in 16 gezeigt ist, wird bestätigt, dass eine gute Korrelation zwischen der Natriumbeständigkeit und einer Änderung des Verhältnisses der (321)-Beugungsstärke zur (222)-Beugungsstärke vorliegt. Darüber hinaus wurden die Abgabeleistungen, die durch Einstellen der Bildungstemperatur des ITO-Films auf 150 °C und der Sauerstoff-Strömungsrate auf 4 sccm und 12 sccm erhalten wurden, verglichen. Bei der Bedingung von 12 sccm nimmt der Strom stärker zu und die Abgabeleistung wurde aufgrund der hohen Lichtdurchlässigkeit des ITO-Films um etwa 2 % verbessert. Wenn die Bildungstemperatur 150 °C betrug und die Sauerstoff-Strömungsrate 12 sccm betrug, nahm dieses Merkmal im Natriumbeständigkeitstest jedoch um etwa 1,3 % ab.
Daher wurde eine Laminatstruktur erzeugt, indem man nur die Grenzfläche (eine Dicke von 10 nm) bei Raumtemperatur (25 °C) und einer Sauerstoff-Strömungsrate von 12 sccm bildete und den verbleibenden Hauptteil (eine Dicke von 90 nm) bei 150 °C und einer Sauerstoff-Strömungsrate von 12 sccm bildete, und die sich ergebende Laminatstruktur wurde untersucht. Wenn diese Laminatstruktur verwendet wurde, ergab sich, dass keine Abnahme der Eigenschaft nach dem Natriumbeständigkeitstest beobachtet wurde und es möglich war, eine Abgabeleistung zu erhalten, die derjenigen ähnlich war, welche mit dem unter den Bedingungen von 150 °C und einer Sauerstoff-Strömungsrate von 12 sccm gebildeten ITO-Film erhalten wurde. Somit wurde bestätigt, dass die Steuerung der Kristallorientierung in der Grenzfläche des ITO-Films auf der Oberfläche der Halbleiterschicht äußerst wirksam ist, um sowohl der Abgabeleistung als auch der Natriumbeständigkeit zu genügen.
Wenn, wie oben im Hinblick auf den ITO-Film des photovoltaischen Elements beschrieben wurde, in der Lichteinfallseite des ITO-Films die 10 nm dicke Grenzfläche im Kontakt mit der Halbleiterschicht eine Orientierung von (321)-Ebenen hat und die Hauptschicht des ITO-Films, ausschließlich der Grenzfläche, hauptsächlich in der (222)-Ebene orientiert ist, hat das photovoltaische Element eine hohe Lichtdurchlässigkeit, eine hohe Wirksamkeit und eine hohe Natriumbeständigkeit.
Die 17 bis 19 sind Diagramme, die die Beziehung zwischen der (222)-Orientierungseigenschaft und der Natriumbeständigkeit des ITO-Films zeigen. 17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und P_max zeigt; 18 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und P_max' zeigt; und 19 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (222)-Orientierungsgrad und dem Antinatrium-Verhältnis (P_max'/P_max) zeigt.
Aus den Ergebnissen der 18 und 19 ist ersichtlich, dass, wenn die Grenzfläche mit der Orientierung von (321)-Ebenen nicht vorliegt, die Abgabeleistung P_max' nach dem Natriumbeständigkeitstest abnimmt und sich die Natriumbeständigkeit verschlechtert, wenn der (222)-Orientierungsgrad geringer wird, während, wenn die Grenzfläche mit der Orientierung von (321)-Ebenen vorliegt, die Abgabeleistung P_max' nach dem Natriumbeständigkeitstest nicht abnimmt und eine gute Natriumbeständigkeit erhalten wird, selbst wenn der (222)-Orientierungsgrad geringer wird.
Die 20 bis 22 sind Diagramme, die die Beziehung zwischen der Natriumbeständigkeit und dem Verhältnis zwischen der (321)-Beugungsstärke und der (222)-Beugungsstärke in der Grenzfläche des ITO-Films zeigen. 20 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (321)/(222)-Beugungsstärken-Verhältnis und P_max zeigt; 21 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (321)/(222)-Beugungsstärken-Verhältnis und P_max' zeigt, und 22 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem (321)/(222)-Beugungsstärken-Verhältnis und dem Antinatrium-Verhältnis (P_max'/P_max) zeigt.
Aus den Ergebnissen von 22 ist ersichtlich, dass ein hohes Antinatrium-Verhältnis von nicht weniger als 0,98 erhalten wird, wenn das (321)/(222)-Stärkenverhältnis nicht kleiner als 0,5 und nicht größer als 2,5 ist. Zusätzlich dazu ist aus den Ergebnissen von 21 und 22 ersichtlich, dass, wenn das Stärkeverhältnis (321)/(222) nicht kleiner als 1,0 und nicht größer als 2,5 ist, es möglich ist, ein photovoltaisches Element bereitzustellen, das ein hohes Antinatrium-Verhältnis von nicht weniger als 0,98 und eine hohe Abgabeleistung von nicht weniger als 1,88 W nach dem Natriumbeständigkeitstest aufweist.
Es ist darauf hinzuweisen, dass, obwohl das oben beschriebene Beispiel die Natriumbeständigkeit gegenüber einer Natriumdiffusion erklärt, bestätigt wird, dass die vorliegende Erfindung auch vorteilhafte Effekte gegenüber einer Lithiumdiffusion und Kaliumdiffusion aufweist, die dem Effekt gegenüber einer Natriumdiffusion ähnlich sind.
Zudem wird in dem oben beschriebenen Beispiel die Anschlussstift-Verbindung durch Auftragen der a-Si:H-Schicht vom i-Typ und der a-Si:H-Schicht vom p-Typ auf den Silicium-Wafer vom n-Typ gebildet wird. Selbst wenn ein N.I.P.-Stecker vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp durch Auftragen der a-Si:H-Schicht vom i-Typ und der a-Si:H-Schicht vom n-Typ auf dem Silicium-Wafer vom p-Typ gebildet wird und dann der ITO-Film (transparenter leitfähiger Film) der vorliegenden Erfindung auf der a-Si:H-Schicht vom n-Typ angeordnet wird, ist es natürlich möglich, ähnliche vorteilhafte Wirkungen bereitzustellen.
Die folgende Beschreibung erklärt die Struktur einer anderen photovoltaischen Vorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist. 23 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel einer photovoltaischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt. In 23 ist 11 ein Substrat aus einer Glasplatte, einer Kunststoffplatte oder einer Metallplatte wie Al und SUS mit einem Isolierfilm, wie Polyimid und SiO₂, der auf der Oberfläche derselben ausgebildet ist. Auf dem Substrat 11 ist eine Rückelektrode 16 aus einem Metallfilm wie Ag und Al ausgebildet. Auf der Rückelektrode 16 ist eine Halbleiterschicht 13 ausgebildet, die durch nacheinander erfolgendes Beschichten amorpher Siliciumhydrid-Schichten vom n-Typ, i-Typ und p-Typ hergestellt wird.
Auf der Halbleiterschicht 13 ist ein ITO-Film 14, der ein transparenter leitfähiger Film sein soll, ausgebildet. Auf dem ITO-Film 14 ist eine Sammelelektrode 15 ausgebildet. Weiterhin ist auf dem ITO-Film 14 und der Sammelelektrode 15 ein transparenter Harzfilm 17 aus z.B. EVA bereitgestellt. Auf dem Harzfilm 17 ist ein Deckglas 18 angeordnet, das Alkalimetallionen wie Na, Li und K enthält.
Die gleichen Dinge wie für den ITO-Film 4 in der zuvor beschriebenen photovoltaischen Vorrichtung können auch auf den ITO-Film (transparenter leitfähiger Film) 14 in der photovoltaischen Vorrichtung mit einer derartigen Struktur angewendet werden.
Während das oben beschriebene Beispiel den Fall erklärt, in dem der ITO-Film auf der amorphen Halbleiterschicht ausgebildet ist, hat darüber hinaus der ITO-Film, der auf einer mikrokristallinen Halbleiterschicht ausgebildet ist, auch ähnliche vorteilhafte Wirkungen. Außerdem ist der ITO-Film der vorliegenden Erfindung auch auf eine amorphe Solarzelle, auf die Licht von der gegenüberliegenden Seite des Substrats einfällt, eine mikrokristalline Solarzelle und eine Hybridstruktur, die aus einer amorphen Solarzelle und einer mikrokristallinen Solarzelle besteht, anwendbar.
Da – wie oben beschrieben wurde – der transparente leitfähige Film in der vorliegenden Erfindung auf einer amorphen oder mikrokristallinen Halbleiterschicht angeordnet ist, so dass der (222)-Ebenen-Orientierungsgrad nicht kleiner als 1,0, vorzugsweise nicht kleiner als 1,2 und nicht größer als 2,6 und besonders bevorzugt nicht kleiner als 1,4 und nicht größer als 2,5 ist, hat der transparente leitfähige Film selbst die Funktion, die Diffusion von Alkalimetallionen aus dem Deckglas zu verhindern. Demgemäß ist es nicht notwendig, eine spezielle diffusionsverhindernde Schicht bereitzustellen, und ist es möglich, die Diffusion von Alkalimetallionen auf preisgünstige Weise zu verhindern.
Da in der vorliegenden Erfindung zusätzlich dazu 40 % oder mehr der Oberfläche des transparenten leitfähigen Films von Bereichen eingenommen wird, die Korngrenzen mit geringem Neigungswinkel einschließen, fungiert der transparente leitfähige Film selbst als eine Schicht, die die Diffusion von Alkalimetallionen verhindert, wodurch die Diffusion von Alkalimetallionen auf einfache Weise verhindert wird.
Da in der vorliegenden Erfindung außerdem die Oberflächenrauigkeit des transparenten leitfähigen Films nicht kleiner als 1,1 und nicht größer als 3,0 ist, ist es möglich, die Bindungsstärke der Sammelelektrode an den transparenten leitfähigen Film zu erhöhen und eine Langzeitzuverlässsigkeit zu gewährleisten.
Da in der vorliegenden Erfindung zudem die Größen der Kristallkörner, die in dem transparenten leitfähigen Film enthalten sind, zwischen 6 und 100 nm liegen, ist es möglich, die Bindungsstärke der Sammelelektrode an den transparenten leitfähigen Film zu erhöhen und eine Langzeitzuverlässsigkeit zu gewährleisten.
In der vorliegenden Erfindung hat der transparente leitfähige Film zudem eine Orientierung von (321)-Ebenen an der Grenzflächenseite in Bezug auf die Halbleiterschicht, und eine Orientierung von (222)-Ebenen ist in einem anderen Teil des transparenten leitfähigen Films vorherrschend. Daher fungiert der transparente leitfähige Film selbst als eine Schicht, die die Diffusion von Alkalimetallionen verhindert, wodurch die Diffusion von Alkalimetallionen auf einfache Weise verhindert wird.
Da in der vorliegenden Erfindung außerdem das Verhältnis der (321)-Beugungsstärke zur (222)-Beugungsstärke in dem 10 nm dicken Teil (Grenzfläche) auf der Halbleiterschichtseite des transparenten leitfähigen Films nicht kleiner als 0,5 und nicht größer als 2,5 ist, ist es möglich, eine extrem gute Alkalimetallionenbeständigkeit zu erreichen.

Claims

Photovoltaische Vorrichtung, umfassend: ein photovoltaisches Element mit einem transparenten leitfähigen Film (4, 14), der auf der Lichteinfallsseite einer Halbleiterschicht (3, 13), die einen amorphen Halbleiter oder einen mikrokristallinen Halbleiter umfasst, angeordnet ist, wobei der transparente leitfähige Film (4, 14) ein mit Dotierungsmitteln dotierter Indiumoxidfilm ist und der (222)-Ebenen-Orientierungsgrad des transparenten leitfähigen Films (4, 14) nicht kleiner als 1,0 ist, gekennzeichnet durch ein transparentes Element (8, 18), das Alkalimetallionen enthält und auf der Lichteinfallsseite des transparenten leitfähigen Films (4, 14) angeordnet ist.
Photovoltaische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der (222)-Ebenen-Orientierungsgrad nicht kleiner als 1,2 und nicht größer als 2,6 ist.
Photovoltaische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der (222)-Ebenen-Orientierungsgrad nicht kleiner als 1,4 und nicht größer als 2,5 ist.
Photovoltaische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die weiterhin eine Sammelelektrode auf einer Oberfläche des transparenten leitfähigen Films (4, 14) umfasst, wobei die Oberflächenrauigkeit des transparenten leitfähigen Films (4, 14) nicht kleiner als 1,1 und nicht größer als 3,0 ist.
Photovoltaische Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Größen von Kristallkörnern, die in dem transparenten leitfähigen Film (4, 14) enthalten sind, nicht kleiner als 6 nm und nicht größer als 100 nm sind.
Photovoltaische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiterhin einen Harzfilm (10) umfasst, der auf der Seite der Halbleiterschicht (3, 13) angeordnet ist, die der Lichteinfallsseite gegenüberliegt.