JP2002222969A - Laminated solar battery - Google Patents

Laminated solar battery

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JP2002222969A
JP2002222969A JP2001017181A JP2001017181A JP2002222969A JP 2002222969 A JP2002222969 A JP 2002222969A JP 2001017181 A JP2001017181 A JP 2001017181A JP 2001017181 A JP2001017181 A JP 2001017181A JP 2002222969 A JP2002222969 A JP 2002222969A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
solar cell
conversion layer
transparent conductive
layer
Prior art date
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Application number
JP2001017181A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanori Nakano
孝紀 中野
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminated solar battery having a plurality of photoelectric conversion layers laminated so that the layers are electrically connected in series with each other to enable characteristics such as a conversion efficiency or the like to be improved and to enable a yield in the case of producing in a large area and a large quantity to be improved. SOLUTION: At least one or more of photoelectric conversion layers 503 to 505 has a transparent conductive film layer 504 having a ruggedness on a light incident side surface 508. The layer 505 of the light incident side is formed in a state in which the ruggedness is reflected. A sheet resistance of the layer 504 is 30 Ω/(square) or more, and a resistance in a thickness direction is 3 Ω.cm2 or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は積層型太陽電池に
関し、より詳しくは、光電変換層が複数積層され、それ
らの光電変換層が電気的に直列に接続されたタイプの太
陽電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stacked solar cell, and more particularly, to a solar cell in which a plurality of photoelectric conversion layers are stacked and the photoelectric conversion layers are electrically connected in series.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の積層型太陽電池としては、互い
に禁止帯幅が異なる材料からなる光電変換層を積層し、
それらを電気的に直列に接続したものが知られている
(例えば特開平1−289173号)。この積層型太陽
電池では、光入射側(上部)に禁止帯幅が大きい非晶質
系シリコンからなる光電変換層、下部に禁止帯幅が小さ
い結晶性シリコンからなる光電変換層を配置して、より
広い波長範囲の光エネルギを効率的に取り出すようにし
ている。すなわち、半導体材料では、禁止帯幅(Eg)
以上のエネルギを持つ光子だけが吸収され、Egより低
いエネルギを有する光子は、透過して損失となる。とこ
ろが、吸収された光子のもつエネルギ(hν)が、Eg
よりも大きい場合には、(hν−Eg)に相当するエネ
ルギは、半導体の格子に吸収されて熱エネルギとなり、
電気的に外部に取り出すことができないため、吸収した
エネルギの利用効率が悪くなる。そこで、光の入射側か
らEgが大きい順番に複数の半導体材料を並べることに
よって、エネルギ損失を少なくして、光の利用をより効
率的に行うようにしている。
2. Description of the Related Art As a laminated solar cell of this type, photoelectric conversion layers made of materials having different band gaps are laminated,
It is known that they are electrically connected in series (for example, JP-A-1-289173). In this stacked solar cell, a photoelectric conversion layer made of amorphous silicon having a large band gap is arranged on the light incident side (upper), and a photoelectric conversion layer made of crystalline silicon having a small band gap is arranged below. Light energy in a wider wavelength range is efficiently extracted. That is, in semiconductor materials, the forbidden band width (Eg)
Only photons having the above energies are absorbed, and photons having an energy lower than Eg are transmitted and lost. However, the energy (hν) of the absorbed photon is Eg
If it is larger than the above, the energy corresponding to (hv-Eg) is absorbed by the semiconductor lattice and becomes thermal energy,
Since it cannot be electrically extracted outside, the utilization efficiency of the absorbed energy deteriorates. Therefore, by arranging a plurality of semiconductor materials in order of Eg from the light incident side, energy loss is reduced, and light is more efficiently used.

【0003】このような積層型太陽電池において、特許
第2738557号公報では、各光電変換層の出力電流
の整合を取り、太陽電池全体の出力電流を最大にするた
め、光の入射側から順に禁止帯幅が小さくなる2つの光
電変換層の間に、選択反射膜を備えたものが提案されて
いる。この積層型太陽電池では、選択反射膜の膜厚を最
適に選ぶことにより、光入射側(上部)の光電変換層が
光感度最大になる波長域で選択反射膜表面の反射率を極
大にするとともに、下部の光電変換層が吸収できうる波
長域では選択反射膜表面の反射率を低くしている。これ
により、各光電変換層の出力電流が等しくなるように調
整でき、太陽電池全体の出力電流を最適化できる、とさ
れている。
In such a stacked solar cell, Japanese Patent No. 2738557 discloses that the output current of each photoelectric conversion layer is matched and the output current of the entire solar cell is maximized so that the output current is prohibited in order from the light incident side. A device provided with a selective reflection film between two photoelectric conversion layers having a small band width has been proposed. In this stacked solar cell, the reflectance of the surface of the selective reflection film is maximized in the wavelength region where the photoelectric conversion layer on the light incident side (upper) has the maximum photosensitivity by optimally selecting the thickness of the selective reflection film. At the same time, the reflectance of the surface of the selective reflection film is lowered in a wavelength range where the lower photoelectric conversion layer can absorb the light. Thereby, the output current of each photoelectric conversion layer can be adjusted to be equal, and the output current of the entire solar cell can be optimized.

【0004】また別に、特開平11−214728号公
報では、基板や下地層の表面(または裏面電極の表面)
を微細な凹凸を含むテクスチャ構造にすることで、光入
射側の光電変換層の光入射側表面を凹凸化したものが提
案されている。この形成した凹凸によって、光入射側の
光電変換層内における多重反射を抑えて長波長域での表
面反射率(光入射側表面での反射率)を減少させるとと
もに、光入射側の光電変換層内部での光路長を長くして
その光電変換層中での光吸収量を増加させることができ
る(光閉じ込め効果)。特に、非晶質シリコン系材料か
らなる光電変換層においては、光照射によって生じたキ
ャリアが移動する距離を短くできると共に、膜中の内部
電界を強めることができるため、光電変換効率の向上お
よび光照射による特性劣化を抑制することができる。
[0004] Separately, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-214728 discloses that the surface of a substrate or underlayer (or the surface of a back electrode)
Has been proposed in which a light incident side surface of a photoelectric conversion layer on the light incident side is made uneven by forming a texture structure including fine irregularities. The unevenness formed suppresses multiple reflection in the photoelectric conversion layer on the light incident side, reduces surface reflectance in a long wavelength region (reflectance on the surface on the light incident side), and reduces the photoelectric conversion layer on the light incident side. By increasing the optical path length inside, the amount of light absorption in the photoelectric conversion layer can be increased (light confinement effect). In particular, in a photoelectric conversion layer made of an amorphous silicon-based material, the distance over which carriers generated by light irradiation move can be shortened, and the internal electric field in the film can be increased. Characteristic deterioration due to irradiation can be suppressed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、積層型
太陽電池における上述の二つの提案には、それぞれ次の
ような問題がある。
However, the above two proposals for the stacked solar cell have the following problems, respectively.

【0006】特許第2738557号公報に記載の提案
では、光電変換層間に膜内部の多重反射による干渉を利
用した選択反射膜を用いており、膜厚の制御が重要にな
る。光入射側の光電変換層として非晶質シリコン系薄膜
を用いた場合、その膜厚が数百nm程度と非晶質シリコ
ン系薄膜太陽電池が最も感度を有する波長と同オーダー
であり、光電変換層における多重反射による干渉も考慮
に入れると選択反射膜の反射スペクトルの制御は困難に
なる。また仮に、特開平11−214728号公報に記
載のような凹凸を形成した場合には、選択反射膜内の多
重反射による干渉の効果がなくなり、選択反射の機能が
果たせなくなる。さらに、シート抵抗の小さい透明導電
膜を選択反射膜として挿入すると、外部へ電力を取り出
すための表面電極と透明導電膜層との間で光電変換層の
欠陥を通して短絡によるシャントパスリークが生じた場
合に、リーク部分以外の発電領域の特性に悪影響を及ぼ
すといった問題がある。
[0006] In the proposal described in Japanese Patent No. 2738557, a selective reflection film utilizing interference due to multiple reflection inside the film is used between photoelectric conversion layers, and control of the film thickness becomes important. When an amorphous silicon-based thin film is used as the photoelectric conversion layer on the light incident side, its thickness is about several hundred nm, which is on the same order as the wavelength at which the amorphous silicon-based thin-film solar cell has the highest sensitivity. It is difficult to control the reflection spectrum of the selective reflection film when interference due to multiple reflection in the layer is taken into account. Further, if irregularities are formed as described in JP-A-11-214728, the effect of interference due to multiple reflection in the selective reflection film is lost, and the function of selective reflection cannot be performed. Furthermore, when a transparent conductive film having a small sheet resistance is inserted as a selective reflection film, a shunt path leak occurs due to a short circuit through a defect in the photoelectric conversion layer between the surface electrode for taking out electric power and the transparent conductive film layer. In addition, there is a problem that the characteristics of the power generation region other than the leak portion are adversely affected.

【0007】特開平11−214728号公報に記載の
提案では、最適な積層型太陽電池の表面の凹凸は、結晶
性シリコンや裏面電極の表面の凹凸に依存する。よっ
て、結晶性シリコンや裏面電極の成膜条件が限定され、
これらの膜質と積層型太陽電池の構造を同時に最適化す
ることが極めて困難となる。特に、結晶性シリコンの膜
質は、変換効率に大きな影響を与えるため、他の要素と
分離して最適化する必要がある。また、光入射側の光電
変換層として非晶質シリコン系材料を用いた場合、下部
の結晶性シリコンとの間の屈折率差はほとんど無い(非
晶質、結晶性シリコン共に屈折率3〜4程度)ため、光
電変換層間の界面における反射が小さくなり、光入射側
の光電変換層の出力電流が小さくなる。このため、太陽
電池全体の出力電流が光入射側の光電変換層の出力電流
によって律速されて、太陽電池全体の出力電流が小さく
なるという問題がある。
In the proposal described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-214728, the optimum unevenness on the surface of the stacked solar cell depends on crystalline silicon and the unevenness on the surface of the back electrode. Therefore, the conditions for forming the crystalline silicon and the back electrode are limited,
It is extremely difficult to simultaneously optimize these film properties and the structure of the stacked solar cell. In particular, the film quality of crystalline silicon has a great influence on the conversion efficiency, and therefore needs to be optimized separately from other elements. When an amorphous silicon-based material is used as the photoelectric conversion layer on the light incident side, there is almost no difference in the refractive index between the amorphous silicon material and the lower crystalline silicon (the refractive index is 3 to 4 for both amorphous and crystalline silicon). Therefore, the reflection at the interface between the photoelectric conversion layers is reduced, and the output current of the photoelectric conversion layer on the light incident side is reduced. Therefore, there is a problem that the output current of the entire solar cell is limited by the output current of the photoelectric conversion layer on the light incident side, and the output current of the entire solar cell is reduced.

【0008】そこで、この発明の目的は、以上の問題を
解決しながら、変換効率等の特性を改善でき、しかも大
面積、大量生産の際の歩留りを向上できる積層型太陽電
池を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stacked solar cell which can improve characteristics such as conversion efficiency while solving the above problems, and can also improve the yield in large-area and mass production. is there.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の積層型太陽電池は、光電変換層が複数積
層され、それらの光電変換層が電気的に直列に接続され
た積層型太陽電池において、上記光電変換層の間の少な
くとも1つ以上に光入射側表面に凹凸を有する透明導電
膜層を備え、光入射側の光電変換層は上記凹凸を反映し
た状態に形成されており、上記透明導電膜層のシート抵
抗が30Ω/□以上、かつ膜厚方向の抵抗が3Ω・cm
以下であることを特徴とする。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, a laminated solar cell according to the present invention comprises a laminated solar cell in which a plurality of photoelectric conversion layers are laminated and the photoelectric conversion layers are electrically connected in series. In the battery, a transparent conductive film layer having irregularities on the light incident side surface is provided on at least one or more of the photoelectric conversion layers, and the photoelectric conversion layer on the light incident side is formed in a state reflecting the irregularities, The sheet resistance of the transparent conductive film layer is 30Ω / □ or more, and the resistance in the film thickness direction is 3Ω · cm.
2 or less.

【0010】ここで、「光入射側の光電変換層」とは、
この積層型太陽電池が使用されるときに上記透明導電膜
層よりも光入射側に配置される光電変換層を指す。
Here, the “photoelectric conversion layer on the light incident side” is
When the stacked solar cell is used, it refers to a photoelectric conversion layer disposed on the light incident side of the transparent conductive film layer.

【0011】また、「凹凸」とは、一定の形状を意味す
るものではなく、太陽光を散乱するような所定の表面粗
さを意味する。
The term "irregularities" does not mean a fixed shape but a predetermined surface roughness that scatters sunlight.

【0012】この発明の積層型太陽電池では、光電変換
層の間の少なくとも1つ以上に透明導電膜層を備えてい
るので、光入射側の光電変換層の材料と透明導電膜層の
材料との間に屈折率差を容易に大きくすることができ
る。光電変換層の材料として一般的な非晶質または結晶
性シリコンは屈折率が3〜4程度であるのに対し、透明
導電膜層の材料として一般的なZnO(酸化亜鉛)やI
TO(錫添加酸化インジウム)は屈折率が2程度だから
である。この結果、光入射側の光電変換層と透明導電膜
層との間の界面での反射率を大きくでき、光入射側の光
電変換層の出力電流を大きくすることができる。したが
って、太陽電池全体の出力電流が光入射側の光電変換層
の出力電流によって律速される状態(通常はこの傾向に
ある)を解消でき、太陽電池全体の出力電流を増加させ
ることができる。また、上記透明導電膜層は光入射側表
面に凹凸を有し、光入射側の光電変換層は上記凹凸を反
映した状態に形成されているので、光入射側光電変換層
内における多重反射を抑えて長波長域での表面反射率を
減少させるとともに、光入射側光電変換層内部での光路
長を長くしてその光電変換層中での光吸収量を増加させ
ることができる(光閉じ込め効果)。しかも、透明導電
膜層のシート抵抗が30Ω/□以上と大きいので、外部
へ電力を取り出すための表面電極と透明導電膜層との間
で光電変換層内の欠陥部分を通じて短絡によるシャント
パスリークが生じた場合でも、リーク部分とこのリーク
部分以外の他の発電領域との間の抵抗成分が大きなもの
となり、他の発電領域の光電変換特性に悪影響を与える
ことが無くなる。また、透明導電膜層の膜厚方向の抵抗
が3Ω・cm以下と小さいので、光電変換層の間のシ
リーズ抵抗増大による特性低下を招くことはない。
In the stacked solar cell of the present invention, since at least one or more transparent conductive layers are provided between the photoelectric conversion layers, the material of the photoelectric conversion layer and the material of the transparent conductive layer on the light incident side are different. The difference in the refractive index can be easily increased during. Amorphous or crystalline silicon, which is generally used as a material for a photoelectric conversion layer, has a refractive index of about 3 to 4, whereas ZnO (zinc oxide) or I, which is generally used as a material for a transparent conductive film layer, is used.
This is because TO (tin-added indium oxide) has a refractive index of about 2. As a result, the reflectance at the interface between the photoelectric conversion layer on the light incident side and the transparent conductive film layer can be increased, and the output current of the photoelectric conversion layer on the light incident side can be increased. Therefore, the state where the output current of the entire solar cell is limited by the output current of the photoelectric conversion layer on the light incident side (usually in this tendency) can be eliminated, and the output current of the entire solar cell can be increased. Further, since the transparent conductive film layer has irregularities on the light incident side surface, and the photoelectric conversion layer on the light incident side is formed in a state reflecting the irregularities, multiple reflection in the light incident side photoelectric conversion layer is prevented. In addition to reducing the surface reflectivity in the long wavelength region, the optical path length inside the photoelectric conversion layer on the light incident side can be increased to increase the amount of light absorption in the photoelectric conversion layer (light confinement effect) ). In addition, since the sheet resistance of the transparent conductive film layer is as large as 30 Ω / □ or more, shunt path leak due to a short circuit between the surface electrode for taking out power to the outside and the transparent conductive film layer through a defective portion in the photoelectric conversion layer is reduced. Even if it occurs, the resistance component between the leaked portion and the other power generation region other than the leaked portion becomes large, so that the photoelectric conversion characteristics of the other power generation regions are not adversely affected. In addition, since the resistance in the thickness direction of the transparent conductive film layer is as small as 3 Ω · cm 2 or less, a decrease in characteristics due to an increase in series resistance between the photoelectric conversion layers does not occur.

【0013】一般的にスパッタ法による金属酸化物の透
明導電膜の成膜において、比抵抗を大きくするために
は、図1に示すように、酸素分圧/アルゴン分圧比を大
きくすることで膜内の酸素欠陥を減少させ、キャリア密
度を減少させることにより実現されるが、キャリア密度
が少なくなれば、図2に示すように、光の吸収量が小さ
くなり、出力電流の増大に寄与する。また、膜厚方向の
シリーズ抵抗を小さくするためには、透明導電膜層の膜
厚を薄くすることで対応可能である。図3には、シリー
ズ抵抗に対するFF(曲線因子)低下を実験的に検討し
た結果を示した。シリーズ抵抗3Ω・cm以下であれ
ば、FFの低下は5%以内に抑えることができる。この
発明においては、この結果を基にシリーズ抵抗3Ω・c
以下と定めている。
In general, in forming a transparent conductive film of a metal oxide by a sputtering method, in order to increase the specific resistance, as shown in FIG. 1, the film is formed by increasing the oxygen partial pressure / argon partial pressure ratio. This is realized by reducing the oxygen vacancies in the inside and reducing the carrier density. However, as the carrier density decreases, as shown in FIG. 2, the amount of light absorbed decreases, which contributes to an increase in output current. Further, in order to reduce the series resistance in the film thickness direction, it is possible to reduce the thickness of the transparent conductive film layer. FIG. 3 shows the results of experimentally examining the FF (fill factor) reduction with respect to the series resistance. If the series resistance is 3 Ω · cm 2 or less, the decrease in FF can be suppressed to within 5%. In the present invention, a series resistance of 3Ω · c
It is defined as m 2 or less.

【0014】また、図4は表面形状がフラットな場合の
積層型太陽電池の表面反射率シミュレーション結果を示
している。光電変換層間の透明導電膜層の膜厚を50n
mと大きくすると、光入射側光電変換層における多重反
射の効果によって長波長域での表面反射率が大きくな
り、下部の光電変換薄膜層が感度を有する長波長域の光
の入射量が小さくなってしまう。従来技術(特開平11
−214728号公報)に関して述べたように、基板や
下地層の表面を微細な凹凸を含むテクスチャ構造にする
ことで、光入射側光電変換層の光入射側表面を凹凸化す
れば、光入射側光電変換層内における多重反射を抑えて
長波長域での表面反射率を減少させることができる。し
かし、形成した凹凸により、表面電極と透明導電膜層と
の間で光電変換層の欠陥部分を通じて短絡が起こってシ
ャントパスリークが生じ易くなり、特性低下を招く。こ
の発明では、この下地層のシート抵抗を30Ω/□以上
と大きくしているので、光閉じ込め効果を狙った凹凸に
起因してシャントパスリークが生じた場合であっても、
太陽電池特性の低下を抑えることが可能となる。したが
って、大面積、大量生産の際の歩留りを向上させること
ができる。
FIG. 4 shows a simulation result of the surface reflectance of the stacked solar cell when the surface shape is flat. The thickness of the transparent conductive film layer between the photoelectric conversion layers is 50 n
When it is increased to m, the surface reflectivity in the long wavelength region increases due to the effect of multiple reflection on the light incident side photoelectric conversion layer, and the amount of incident light in the long wavelength region where the lower photoelectric conversion thin film layer has sensitivity decreases. Would. Conventional technology (Japanese Unexamined Patent Application Publication
As described in relation to JP-A-214728, if the surface of the substrate and the underlying layer is made to have a texture structure including fine irregularities, and if the light incident side surface of the light incident side photoelectric conversion layer is made uneven, the light incident side Multiple reflection in the photoelectric conversion layer can be suppressed, and the surface reflectance in a long wavelength region can be reduced. However, due to the formed irregularities, a short circuit occurs between the surface electrode and the transparent conductive layer through a defective portion of the photoelectric conversion layer, so that a shunt path leak is likely to occur, resulting in deterioration of characteristics. In the present invention, since the sheet resistance of the underlayer is increased to 30 Ω / □ or more, even if a shunt path leak occurs due to irregularities aiming at a light confinement effect,
It is possible to suppress the deterioration of the solar cell characteristics. Therefore, the yield at the time of large area and mass production can be improved.

【0015】一実施形態の積層型太陽電池は、上記複数
の光電変換層が支持基板上に積層されていることを特徴
とする。
In one embodiment, the stacked solar cell is characterized in that the plurality of photoelectric conversion layers are stacked on a supporting substrate.

【0016】この一実施形態の積層型太陽電池では、上
記複数の光電変換層が支持基板によって支持される。こ
れにより、機械的強度が得られる。
In the stacked solar cell of this embodiment, the plurality of photoelectric conversion layers are supported by a support substrate. Thereby, mechanical strength is obtained.

【0017】一実施形態の積層型太陽電池は、上記複数
の光電変換層のうち少なくとも1つの光電変換層は、残
りの光電変換層を支持する支持材料を含むことを特徴と
する。
In one embodiment, at least one of the plurality of photoelectric conversion layers includes a supporting material for supporting the remaining photoelectric conversion layers.

【0018】この一実施形態の積層型太陽電池では、少
なくとも1つの光電変換層によって残りの光電変換層が
支持される。これにより、機械的強度が得られる。
In the stacked solar cell of this embodiment, at least one photoelectric conversion layer supports the remaining photoelectric conversion layers. Thereby, mechanical strength is obtained.

【0019】一実施形態の積層型太陽電池は、上記透明
導電膜層の光入射側表面の凹凸は、この透明導電膜をエ
ッチング加工して形成されていることを特徴とする。
In one embodiment, the unevenness on the light incident side surface of the transparent conductive film layer is formed by etching the transparent conductive film.

【0020】この一実施形態の積層型太陽電池では、上
記透明導電膜層の光入射側表面の凹凸が容易に形成され
る。
In the stacked solar cell of this embodiment, the irregularities on the light incident side surface of the transparent conductive film layer are easily formed.

【0021】一実施形態の積層型太陽電池は、上記支持
基板の表面は凹凸を有することを特徴とする。
In one embodiment, the surface of the support substrate has irregularities.

【0022】この一実施形態の積層型太陽電池では、上
記支持基板の表面上に光電変換層を堆積し、その上に上
記透明導電膜層を堆積すれば、上記支持基板の表面の凹
凸を反映して、上記透明導電膜層の凹凸が形成される。
In the stacked solar cell of this embodiment, if a photoelectric conversion layer is deposited on the surface of the support substrate and the transparent conductive film layer is deposited thereon, the unevenness on the surface of the support substrate is reflected. Thus, irregularities of the transparent conductive film layer are formed.

【0023】一実施形態の積層型太陽電池は、上記支持
材料を含む光電変換層の表面は凹凸を有することを特徴
とする。
In one embodiment, the surface of the photoelectric conversion layer containing the support material has irregularities.

【0024】この一実施形態の積層型太陽電池では、上
記支持材料を含む光電変換層の表面上に上記透明導電膜
層を堆積すれば、上記支持材料を含む光電変換層の表面
の凹凸を反映して、上記透明導電膜層の凹凸が形成され
る。
In the stacked solar cell of this embodiment, if the transparent conductive film layer is deposited on the surface of the photoelectric conversion layer containing the support material, the unevenness on the surface of the photoelectric conversion layer containing the support material is reflected. Thus, irregularities of the transparent conductive film layer are formed.

【0025】一実施形態の積層型太陽電池は、上記支持
基板上の電極表面に凹凸を有することを特徴とする。
In one embodiment, the stacked solar cell is characterized in that the electrode surface on the support substrate has irregularities.

【0026】この一実施形態の積層型太陽電池では、上
記電極表面に光電変換層、上記透明導電膜層を堆積すれ
ば、上記電極表面の凹凸を反映して、上記透明導電膜層
の凹凸が形成される。
In the stacked solar cell of this embodiment, if the photoelectric conversion layer and the transparent conductive film layer are deposited on the electrode surface, the unevenness of the transparent conductive film layer reflects the unevenness of the electrode surface. It is formed.

【0027】一実施形態の積層型太陽電池は、上記透明
導電膜層下の光電変換層の表面が凹凸を有することを特
徴とする。
The stacked solar cell according to one embodiment is characterized in that the surface of the photoelectric conversion layer below the transparent conductive film layer has irregularities.

【0028】この一実施形態の積層型太陽電池では、上
記光電変換層の表面上に上記透明導電膜層を堆積すれ
ば、上記光電変換層の表面の凹凸を反映して、上記透明
導電膜層の凹凸が形成される。
In the stacked solar cell of this embodiment, if the transparent conductive film layer is deposited on the surface of the photoelectric conversion layer, the transparent conductive film layer reflects the unevenness of the surface of the photoelectric conversion layer. Are formed.

【0029】一実施形態の積層型太陽電池は、上記透明
導電膜層が酸化亜鉛を主成分とすることを特徴とする。
In one embodiment, the stacked solar cell is characterized in that the transparent conductive film layer contains zinc oxide as a main component.

【0030】この一実施形態の積層型太陽電池では、透
明導電膜層が公知のスパッタリング法、真空蒸着法など
により容易に形成される。また、透明導電膜層の表面の
凹凸が公知のウエットエッチング、ドライエッチング技
術により容易に形成される。さらに、酸化亜鉛は耐プラ
ズマ性を有するので、透明導電膜層の表面に形成された
凹凸が後の工程、つまり光電変換層堆積工程で良好に維
持される。
In the stacked solar cell of this embodiment, the transparent conductive film layer is easily formed by a known sputtering method, vacuum evaporation method or the like. In addition, irregularities on the surface of the transparent conductive film layer can be easily formed by known wet etching and dry etching techniques. Furthermore, since zinc oxide has plasma resistance, the unevenness formed on the surface of the transparent conductive film layer is favorably maintained in a later step, that is, a photoelectric conversion layer deposition step.

【0031】一実施形態の積層型太陽電池は、上記光電
変換層は2層設けられ、光入射側の光電変換層が非晶質
シリコンまたは非晶質シリコンの合金からなり、下部の
光電変換層が結晶性シリコンを含む材料からなることを
特徴とする積層型太陽電池。
In one embodiment of the stacked solar cell, two photoelectric conversion layers are provided, the photoelectric conversion layer on the light incident side is made of amorphous silicon or an amorphous silicon alloy, and the lower photoelectric conversion layer Is composed of a material containing crystalline silicon.

【0032】この一実施形態の積層型太陽電池では、光
入射側の光電変換層、下部の光電変換層が公知の半導体
プロセスにより容易に形成される。
In the stacked solar cell of this embodiment, the photoelectric conversion layer on the light incident side and the lower photoelectric conversion layer are easily formed by a known semiconductor process.

【0033】一実施形態の積層型太陽電池は、上記光電
変換層は3層設けられ、光入射側の光電変換層が非晶質
シリコンまたは非晶質シリコンの合金からなり、中間の
光電変換層と下部の光電変換層がそれぞれ結晶性シリコ
ンを含む材料からなることを特徴とする。
In one embodiment of the stacked solar cell, three photoelectric conversion layers are provided, the photoelectric conversion layer on the light incident side is made of amorphous silicon or an amorphous silicon alloy, and an intermediate photoelectric conversion layer is provided. And the lower photoelectric conversion layers are each made of a material containing crystalline silicon.

【0034】この一実施形態の積層型太陽電池では、光
入射側の光電変換層、中間の光電変換層、下部の光電変
換層が公知の半導体プロセスにより容易に形成される。
In the stacked solar cell of this embodiment, the photoelectric conversion layer on the light incident side, the intermediate photoelectric conversion layer, and the lower photoelectric conversion layer are easily formed by a known semiconductor process.

【0035】一実施形態の積層型太陽電池は、上記光電
変換層は3層設けられ、光入射側の光電変換層と中間の
光電変換層がそれぞれ非晶質シリコンまたは非晶質シリ
コンの合金からなり、下部の光電変換層が結晶性シリコ
ンを含む材料からなることを特徴とする。
In one embodiment of the stacked solar cell, three photoelectric conversion layers are provided, and the photoelectric conversion layer on the light incident side and the intermediate photoelectric conversion layer are each made of amorphous silicon or an amorphous silicon alloy. Wherein the lower photoelectric conversion layer is made of a material containing crystalline silicon.

【0036】この一実施形態の積層型太陽電池では、光
入射側の光電変換層、中間の光電変換層、下部の光電変
換層が公知の半導体プロセスにより容易に形成される。
In the stacked solar cell of this embodiment, the photoelectric conversion layer on the light incident side, the intermediate photoelectric conversion layer, and the lower photoelectric conversion layer are easily formed by a known semiconductor process.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、この発明の積層型太陽電池
を図示の実施の形態により詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a laminated solar cell according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

【0038】(第1実施形態)図5は第1実施形態の積
層型太陽電池の断面構造を模式的に示している。この積
層型太陽電池は、非晶質シリコン/透明導電膜/多結晶
シリコン基板が積層された構造を有している。具体的に
は、この積層型太陽電池では、n型半導体基板501
と、その表面に形成されたp型半導体層503aとで第
1光電変換層503を構成している。その第1光電変換
層503上には、表面508に凹凸を有する透明導電膜
層504と、第2光電変換層505と、上部透明電極5
06と、上部櫛形電極507とがこの順に積層されてい
る。n型半導体基板501の裏面(透明導電膜層504
が形成された面と反対側に位置する面)には、裏面電極
502が形成されている。なお、照射光509は、太陽
電池特性測定時に照射する光を示している。
(First Embodiment) FIG. 5 schematically shows a sectional structure of a laminated solar cell according to a first embodiment. This stacked solar cell has a structure in which amorphous silicon / transparent conductive film / polycrystalline silicon substrate are stacked. Specifically, in the stacked solar cell, the n-type semiconductor substrate 501
And the p-type semiconductor layer 503a formed on the surface thereof constitutes the first photoelectric conversion layer 503. On the first photoelectric conversion layer 503, a transparent conductive film layer 504 having irregularities on the surface 508, a second photoelectric conversion layer 505, and an upper transparent electrode 5
06 and the upper comb-shaped electrode 507 are stacked in this order. Back side of n-type semiconductor substrate 501 (transparent conductive layer 504)
The back electrode 502 is formed on the surface opposite to the surface on which is formed). The irradiation light 509 indicates light to be irradiated at the time of measuring solar cell characteristics.

【0039】この積層型太陽電池は次のようにして製造
される。
This laminated solar cell is manufactured as follows.

【0040】まず、n型半導体基板501として、リン
を1017cm−3含有したn型多結晶シリコン基板を
用意する。このようなn型半導体基板としては、単結晶
シリコン基板を用いることも可能である。
First, as the n-type semiconductor substrate 501, an n-type polycrystalline silicon substrate containing 10 17 cm -3 of phosphorus is prepared. As such an n-type semiconductor substrate, a single crystal silicon substrate can be used.

【0041】次に、基板501の表面に付着しているア
ルカリ成分や有機物を取り除くためにRCA洗浄(RC
A社が開発した、H、NHOH、Hclを用い
る洗浄方法)を施す。続いて、熱拡散法により、基板5
01の表面にp型半導体層503aを形成する。詳しく
は、n型半導体基板501を炉の中で加熱し、BBr
を拡散源とし、n型半導体基板501の表面領域にホウ
素を拡散させることでp型半導体層503aを形成す
る。このp型半導体層503aを形成するための他の方
法としては、プラズマCVD法や、イオン注入法など公
知の技術を用いることができる。
Next, the surface of the substrate 501
RCA cleaning (RC
H developed by Company A2O2, NH4Using OH and Hcl
Cleaning method). Subsequently, the substrate 5 is formed by a thermal diffusion method.
01, a p-type semiconductor layer 503a is formed. In detail
Heats the n-type semiconductor substrate 501 in a furnace, 3
Is used as a diffusion source, and the surface region of the n-type semiconductor substrate 501 is
Forming a p-type semiconductor layer 503a by diffusing silicon
You. The other one for forming the p-type semiconductor layer 503a
The methods include public methods such as plasma CVD and ion implantation.
Known techniques can be used.

【0042】この後、電子ビーム蒸着法により、n型半
導体基板501の裏面側にTi/Pd/Agからなる裏
面電極502を形成する。裏面電極502の材料として
は、このほかにAlなどの金属単体またはそれらの合金
を用いることが可能である。また、裏面電極502の形
成方法としては、電子ビーム蒸着法に限ること無く、ス
パッタリング法等の公知の技術を用いることが可能であ
る。
Thereafter, a back electrode 502 made of Ti / Pd / Ag is formed on the back surface of the n-type semiconductor substrate 501 by electron beam evaporation. In addition, as the material of the back surface electrode 502, a simple metal such as Al or an alloy thereof can be used. The method for forming the back electrode 502 is not limited to the electron beam evaporation method, and a known technique such as a sputtering method can be used.

【0043】裏面電極502の形成後、第1光電変換層
503の上部に酸化亜鉛(ZnO)を主成分とする透明
導電膜層504を形成する。透明導電膜層504の材料
としては、酸化亜鉛(ZnO)のほか、ITO(酸化イ
ンジウムに数重量%の錫を含有した材料)、二酸化錫
(SnO)などでも良いが、耐プラズマ性に特に優れ
るZnOが望ましい。さらに、このZnOは、ガリウム
(Ga)やアルミニウム(Al)、ホウ素(B)等のド
ーパントを混入したものであっても構わない。透明導電
膜層504の形成方法としては、スパッタリング法、真
空蒸着法などを採用することができる。この例では、透
明導電膜層504として、ガリウムを含んだZnOをス
パッタリング法によって堆積した。この成膜にあたって
は、スパッタリング装置中で、基板501を200℃に
加熱した状態で、酸素を流量1.5sccm、アルゴン
を流量100sccmだけ流し、圧力を0.7Paに設
定し、基板501とカソード(図示しないターゲット)
との間に500VのDCバイアスを印可する。この成膜
条件は、透明導電膜層504の比抵抗が1×10−2Ω
・cmと大きくなる条件である。この成膜後の透明導電
膜層504の膜厚は約600nm、表面粗さはRmax
=42nmであった。続いて、この透明導電膜層504
の表面に凹凸を形成するために、エッチング液として
0.5重量%の酢酸水溶液を用い、透明導電膜層504
の表面に対して50秒間だけウエットエッチング(これ
を「凹凸エッチング」と呼ぶ。)を実施する。その結
果、透明導電膜層504の表面508の粗さをRmax
=198nmにすることができた。この凹凸エッチング
後の透明導電膜504の膜厚は400nm±100nm
程度、シート抵抗は200Ω/□、膜厚方向の抵抗値は
5×10−7Ω・cmであった。なお、透明導電膜層
504の表面508に凹凸を形成する方法としては、ウ
エットエッチングに限らず、ドライエッチングなど他の
方法を採用することもできる。
After the formation of the back electrode 502, a transparent conductive film layer 504 containing zinc oxide (ZnO) as a main component is formed on the first photoelectric conversion layer 503. As a material of the transparent conductive film layer 504, in addition to zinc oxide (ZnO), ITO (a material containing several percent by weight of tin in indium oxide), tin dioxide (SnO 2 ), and the like may be used. Excellent ZnO is desirable. Further, the ZnO may be a mixture of dopants such as gallium (Ga), aluminum (Al), and boron (B). As a method for forming the transparent conductive film layer 504, a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like can be employed. In this example, ZnO containing gallium was deposited as the transparent conductive film layer 504 by a sputtering method. In this film formation, in a sputtering apparatus, with the substrate 501 heated to 200 ° C., oxygen is flowed at a flow rate of 1.5 sccm, argon is flowed at a flow rate of 100 sccm, the pressure is set to 0.7 Pa, and the substrate 501 and the cathode ( (Not shown target)
And a DC bias of 500 V is applied. This film formation condition is that the specific resistance of the transparent conductive film layer 504 is 1 × 10 −2 Ω.
・ This is a condition that is as large as cm. The thickness of the transparent conductive film layer 504 after this film formation is about 600 nm, and the surface roughness is Rmax.
= 42 nm. Subsequently, the transparent conductive film layer 504
In order to form irregularities on the surface of the transparent conductive layer 504, a 0.5% by weight aqueous solution of acetic acid is used as an etchant.
Is wet-etched for 50 seconds (this is called "irregularity etching"). As a result, the roughness of the surface 508 of the transparent conductive film layer 504 is reduced to Rmax
= 198 nm. The thickness of the transparent conductive film 504 after the uneven etching is 400 nm ± 100 nm.
The sheet resistance was 200 Ω / □ and the resistance in the film thickness direction was 5 × 10 −7 Ω · cm 2 . Note that a method for forming unevenness on the surface 508 of the transparent conductive film layer 504 is not limited to wet etching, and other methods such as dry etching can be adopted.

【0044】次に、この表面508に凹凸(テクスチ
ャ)を有する透明導電膜層504上に、スパッタリング
法により、光入射側光電変換層としての第2光電変換層
505を形成する。第2光電変換層505の材料として
は、結晶性シリコンよりも禁止帯幅の広い非晶質シリコ
ンを採用した。非晶質シリコンは、禁止帯幅が結晶シリ
コンの禁止帯幅よりも広いので、積層型太陽電池の光入
射側光電変換層のための材料として適しているからであ
る。この成膜後の第2光電変換層505の表面粗さは、
透明導電膜層504の表面508の粗さを反映したもの
となる。この例では、第2光電変換層(n、i、p層を
含む)505の形成条件は次の表1の通りとした。
Next, a second photoelectric conversion layer 505 as a light incident side photoelectric conversion layer is formed on the transparent conductive film layer 504 having irregularities (texture) on the surface 508 by a sputtering method. As a material of the second photoelectric conversion layer 505, amorphous silicon having a wider band gap than crystalline silicon was employed. This is because amorphous silicon has a wider band gap than that of crystalline silicon and is therefore suitable as a material for the light incident side photoelectric conversion layer of the stacked solar cell. The surface roughness of the second photoelectric conversion layer 505 after this film formation is:
This reflects the roughness of the surface 508 of the transparent conductive film layer 504. In this example, the conditions for forming the second photoelectric conversion layer (including the n, i, and p layers) 505 were as shown in Table 1 below.

【表1】 [Table 1]

【0045】次に、この第2光電変換層505上に上部
透明電極506を形成する。上部透明電極506は、ス
パッタリング法で、ITOを60nmの厚さに堆積す
る。この成膜にあたっては、スパッタリング装置中で、
基板501を220℃に加熱した状態で、酸素を流量
1.4sccm、アルゴンを流量250sccmだけ流
し、ガス圧を3.8Paに設定し、基板501とカソー
ド(図示しないターゲット)との間に450VのDCバ
イアスを印可する。成膜後の上部透明電極506の表面
粗さは、第2光電変換層505の表面粗さを反映したも
のとなる。成膜後の上部透明電極506の表面粗さはR
max=186nmであった。この値は、積層型太陽電
池の表面での反射を低減でき、光閉じ込め効果が得られ
るものである。
Next, an upper transparent electrode 506 is formed on the second photoelectric conversion layer 505. The upper transparent electrode 506 is formed by depositing ITO to a thickness of 60 nm by a sputtering method. In this film formation, in a sputtering apparatus,
With the substrate 501 heated to 220 ° C., oxygen was flowed at a flow rate of 1.4 sccm, argon was flowed at a flow rate of 250 sccm, the gas pressure was set at 3.8 Pa, and 450 V was applied between the substrate 501 and a cathode (not shown). Apply DC bias. The surface roughness of the upper transparent electrode 506 after the film formation reflects the surface roughness of the second photoelectric conversion layer 505. The surface roughness of the upper transparent electrode 506 after film formation is R
max = 186 nm. This value can reduce the reflection on the surface of the stacked solar cell and obtain a light confinement effect.

【0046】次に、この上部透明電極506上に上部櫛
形電極507を形成する。上部櫛形電極507は、電子
ビーム蒸着法で、銀を300nmの厚さに形成する。こ
の上部櫛形電極507の形成にあたっては、蒸着装置中
で、基板501を180℃に加熱した状態で、メタルマ
スクを用いて基板表面に選択的に銀を蒸着する。上部櫛
形電極507の材料として銀のような低抵抗材質を用い
ることで、上部透明電極506の電流収集能力を補完
し、電流収集をより効率的に行うことができる。上部櫛
形電極507の形成方法としては、真空蒸着法のほか、
スパッタリング法などが挙げられる。
Next, an upper comb-shaped electrode 507 is formed on the upper transparent electrode 506. The upper comb-shaped electrode 507 is formed of silver to a thickness of 300 nm by an electron beam evaporation method. In forming the upper comb-shaped electrode 507, silver is selectively deposited on the substrate surface using a metal mask while the substrate 501 is heated to 180 ° C. in an evaporation apparatus. By using a low-resistance material such as silver as the material of the upper comb-shaped electrode 507, the current collecting capability of the upper transparent electrode 506 can be complemented, and current collection can be performed more efficiently. As a method for forming the upper comb-shaped electrode 507, in addition to the vacuum evaporation method,
A sputtering method is exemplified.

【0047】次の表2は、このようにして作製した積層
型太陽電池に、上部透明電極506側から、AM−1.
5、100mW/cmの照射光509を与えて、太陽
電池特性(短絡電流密度、開放電圧、曲線因子、変換効
率)を測定した結果を、比較例の結果と共に示してい
る。なお、比較例としては、光電変換層間に透明導電
膜を挿入しないもの(これを「比較例」と表す。)、
透明導電膜表面に凹凸を形成していないもの(これを
「比較例」と表す。)を作製した。比較例,のそ
れ以外の作製条件は上述の積層型太陽電池のものと同じ
である。
The following Table 2 shows that the laminated solar cell fabricated in this manner was subjected to AM-1.
The results of measuring solar cell characteristics (short-circuit current density, open-circuit voltage, fill factor, and conversion efficiency) by giving irradiation light 509 of 5 , 100 mW / cm 2 are shown together with the results of the comparative example. In addition, as a comparative example, a transparent conductive film is not inserted between the photoelectric conversion layers (this is referred to as a “comparative example”),
A transparent conductive film having no irregularities on its surface (this is referred to as “Comparative Example”) was produced. Other manufacturing conditions of the comparative example are the same as those of the above-described stacked solar cell.

【表2】 [Table 2]

【0048】この表2から分かるように、この実施形態
の積層型太陽電池では、太陽電池全体の出力電流(短絡
電流密度)が比較例,のものよりも増大している。
この理由は、第1に、光入射側の光電変換層505と下
部の光電変換層503との間に透明導電膜層504を挿
入したことによってその界面での反射率を大きくでき、
光入射側光電変換層505の出力電流を大きくすること
ができるからである。これに対して、比較例では、太
陽電池全体の出力電流が光入射側光電変換層505の出
力電流によって律速される状態にあり、太陽電池全体の
出力電流が低くなっている。第2に、透明導電膜層50
4は光入射側表面508に凹凸を有するので、光入射側
光電変換層505内での多重反射を抑えて長波長域での
表面反射率を低減できるとともに、光入射側光電変換層
505内部での光路長を長くしてその光電変換層505
中での光吸収量を増加させることができるからである
(光閉じ込め効果)。これに対して比較例では、その
ような効果が得られない分だけ、太陽電池全体の出力電
流が低くなっている。なお、光閉じ込め構造を形成する
ために、結晶シリコン基板の表面に化学エッチングや機
械加工によって凹凸を形成しても良い。
As can be seen from Table 2, in the stacked solar cell of this embodiment, the output current (short-circuit current density) of the entire solar cell is larger than that of the comparative example.
The first reason is that, by inserting the transparent conductive film layer 504 between the photoelectric conversion layer 505 on the light incident side and the lower photoelectric conversion layer 503, the reflectance at the interface can be increased,
This is because the output current of the light incident side photoelectric conversion layer 505 can be increased. On the other hand, in the comparative example, the output current of the entire solar cell is controlled by the output current of the light incident side photoelectric conversion layer 505, and the output current of the entire solar cell is low. Second, the transparent conductive film layer 50
4 has irregularities on the light incident side surface 508, so that multiple reflection in the light incident side photoelectric conversion layer 505 can be suppressed to reduce the surface reflectance in a long wavelength region, and that the light incident side photoelectric conversion layer 505 has The optical path length of the photoelectric conversion layer 505
This is because the amount of light absorbed in the inside can be increased (light confinement effect). On the other hand, in the comparative example, the output current of the entire solar cell is reduced by the extent that such an effect is not obtained. Note that in order to form a light confinement structure, irregularities may be formed on the surface of the crystalline silicon substrate by chemical etching or mechanical processing.

【0049】図6は、ZnOを主成分とした透明導電膜
504の形成工程において、酸素流量を0〜1.5sc
cmと変化させることにより、得られる透明導電膜50
4のシート抵抗値を変えた場合の、シート抵抗と積層型
太陽電池の特性歩留りとの相関関係を示している。ここ
で、特性歩留りの閾値は最高値の95%とした。この図
6の結果から、シート抵抗30Ω/□以上で100%の
歩留りが得られていることが分かる。したがって、透明
導電膜層504のシート抵抗を30Ω/□以上に設定し
ておけば、表面電極506,507と透明導電膜層50
4との間で光電変換層505内の欠陥部分を通じて短絡
によるシャントパスリークが生じた場合でも、リーク部
分とこのリーク部分以外の他の発電領域との間の抵抗成
分が大きなものとなり、他の発電領域の光電変換特性に
悪影響を与えることが無いと言える。ここで、上記凹凸
エッチング後の透明導電膜層504の膜厚方向の抵抗値
は、計算結果により特性に影響が現れる3Ω・cm
(既述)と比較すると、5×10−7Ω・cmと非
常に小さな値であるから、太陽電池特性にはほとんど影
響が無い。
FIG. 6 shows that in the step of forming the transparent conductive film 504 containing ZnO as a main component, the flow rate of oxygen is 0 to 1.5 sc.
cm, the resulting transparent conductive film 50 is obtained.
4 shows the correlation between the sheet resistance and the characteristic yield of the stacked solar cell when the sheet resistance value of FIG. 4 is changed. Here, the threshold value of the characteristic yield was set to 95% of the maximum value. From the results of FIG. 6, it can be seen that a yield of 100% is obtained at a sheet resistance of 30 Ω / □ or more. Therefore, if the sheet resistance of the transparent conductive film layer 504 is set to 30Ω / □ or more, the surface electrodes 506 and 507 and the transparent conductive film layer 50
Even when a shunt path leak occurs due to a short circuit through a defective portion in the photoelectric conversion layer 505 between the leaked portion and the power generation region other than the leaked portion, the resistance component between the leaked portion and another power generation region other than the leaked portion becomes large. It can be said that there is no adverse effect on the photoelectric conversion characteristics of the power generation region. Here, the resistance value in the thickness direction of the transparent conductive film layer 504 after the above-mentioned uneven etching is 3 Ω · cm, which has an influence on the characteristics according to the calculation result.
2 (described above), which is a very small value of 5 × 10 −7 Ω · cm 2 , so that there is almost no effect on the solar cell characteristics.

【0050】このように、第1実施形態の積層型太陽電
池では、二つの光電変換層503,505の間に光入射
側表面508に凹凸を有する透明導電膜層504を挿入
しているので、特性を改善できる。しかも、その透明導
電膜504のシート抵抗を30Ω/□と大きくしている
ので、歩留りを向上させることができる。すなわち、特
性と歩留りとを両立させることができる。この結果、製
造コストを低減させることができる。
As described above, in the stacked solar cell of the first embodiment, the transparent conductive film layer 504 having the unevenness on the light incident side surface 508 is inserted between the two photoelectric conversion layers 503 and 505. Characteristics can be improved. In addition, since the sheet resistance of the transparent conductive film 504 is increased to 30Ω / □, the yield can be improved. That is, both characteristics and yield can be achieved. As a result, manufacturing costs can be reduced.

【0051】(第2実施形態)図7は第2実施形態の積
層型太陽電池の断面構造を模式的に示している。この積
層型太陽電池は、非晶質シリコン/透明導電膜/結晶性
シリコン薄膜/支持基板構造を有している。具体的に
は、この積層型太陽電池では、基板701上に、裏面電
極702と、第1光電変換層703と、表面708にテ
クスチャ(凹凸)を有する透明導電膜層704と第2光
電変換層705と、上部透明電極706と、上部櫛形電
極707とがこの順に積層されている。なお、照射光7
09は、太陽電池特性測定時に照射する光を示してい
る。
(Second Embodiment) FIG. 7 schematically shows a sectional structure of a stacked solar cell according to a second embodiment. This stacked solar cell has an amorphous silicon / transparent conductive film / crystalline silicon thin film / support substrate structure. Specifically, in the stacked solar cell, a back electrode 702, a first photoelectric conversion layer 703, a transparent conductive film layer 704 having a texture (unevenness) on a surface 708, and a second photoelectric conversion layer 705, an upper transparent electrode 706, and an upper comb-shaped electrode 707 are stacked in this order. The irradiation light 7
Reference numeral 09 denotes light to be applied when measuring solar cell characteristics.

【0052】この積層型太陽電池は次のようにして製造
される。
This laminated solar cell is manufactured as follows.

【0053】まず、基板701として、ステンレス基板
を用意する。基板701としては、ガラス、金属、セラ
ミック、シリコンなどの材料のほか、これらの材料上に
金属膜や絶縁性材料を堆積したものを用いることも可能
である。
First, a stainless steel substrate is prepared as the substrate 701. As the substrate 701, in addition to materials such as glass, metal, ceramic, and silicon, a material in which a metal film or an insulating material is deposited over these materials can be used.

【0054】次に、ステンレス基板701を純水、アセ
トンで洗浄する。続いて、電子ビーム蒸着法によって、
この基板701の片面に、裏面電極702の材料として
銀および酸化亜鉛(ZnO)を堆積する。この銀の蒸着
にあたっては、基板温度を180℃とし、表面側が凹凸
を有さず平坦になるようにして、膜厚100nmだけ堆
積する。さらに、このZnOの蒸着にあたっては、基板
温度を220℃とし、酸素を42sccm流し、ターゲ
ットであるZnOに電子ビームを照射して、膜厚50n
mだけ堆積する。裏面電極702の材料としては、金属
や導電性金属酸化膜も構わず、これらの単層若しくは、
複合層でも構わない。また、裏面電極702の形成方法
は、スパッタリング法などでも構わない。
Next, the stainless steel substrate 701 is washed with pure water and acetone. Then, by electron beam evaporation,
On one surface of the substrate 701, silver and zinc oxide (ZnO) are deposited as a material of the back electrode 702. When depositing silver, the substrate is deposited at a film thickness of 100 nm with a substrate temperature of 180 ° C. and a flat surface without irregularities. Further, when depositing ZnO, the substrate temperature was set to 220 ° C., oxygen was supplied at a flow rate of 42 sccm, and ZnO as a target was irradiated with an electron beam to have a thickness of 50 nm.
m. As the material of the back electrode 702, a metal or a conductive metal oxide film may be used.
A composite layer may be used. The method for forming the back electrode 702 may be a sputtering method or the like.

【0055】次に、平行平板型プラズマCVD装置を用
いて、裏面電極702上に、第1光電変換層703の材
料として、電気的な導電型がそれぞれn、i、p型であ
る結晶シリコン薄膜を連続形成する。この第1光電変換
層703の形成にあたっては、基板701を加熱した状
態で、基板701とカソード(図示しないターゲット)
との間に高周波電力を印可し、プラズマを発生させる。
これにより、目的とする結晶シリコン薄膜を得ることが
できる。この例では、第1光電変換層(n、i、p層を
含む)703の形成条件は次の表3の通りとした。
Next, using a parallel plate type plasma CVD apparatus, as a material of the first photoelectric conversion layer 703, a crystalline silicon thin film having an electrical conductivity type of n, i, and p, respectively, is formed on the back electrode 702. Are continuously formed. In forming the first photoelectric conversion layer 703, the substrate 701 and a cathode (a target (not shown)) are heated while the substrate 701 is heated.
And a high frequency power is applied between them to generate plasma.
Thereby, a target crystalline silicon thin film can be obtained. In this example, the conditions for forming the first photoelectric conversion layer (including the n, i, and p layers) 703 were as shown in Table 3 below.

【表3】 [Table 3]

【0056】次に、この第1光電変換層703上に透明
導電膜層704を形成する。透明導電膜層704の材料
としては、酸化亜鉛(ZnO)のほか、ITO(酸化イ
ンジウムに数重量%の錫を含有した材料)、二酸化錫
(SnO)などでも良いが、耐プラズマ性に特に優れ
るZnOが望ましい。さらに、このZnOは、ガリウム
(Ga)やアルミニウム(Al)、ホウ素(B)等のド
ーパントを混入したものであっても構わない。透明導電
膜層704の形成方法としては、スパッタリング法、真
空蒸着法などで実施することができる。この例では、透
明導電膜層704として、ガリウムを含んだZnOをス
パッタリング法によって堆積した。この成膜にあたって
は、スパッタリング装置中で、基板701を200℃に
加熱した状態で、酸素を流量1.5sccm、アルゴン
を流量100sccmだけ流し、圧力を0.7Paに設
定し、基板701とカソード(図示しないターゲット)
との間に500VのDCバイアスを印可する。この成膜
後のZnOの膜厚は約600nm、表面粗さはRmax
=42nmであった。続いて、透明導電膜層704の表
面に凹凸を形成するために、エッチング液として0.5
重量%の酢酸水溶液を用い、透明導電膜層704の表面
に対して50秒間だけウエットエッチング(これを「凹
凸エッチング」と呼ぶ。)を実施する。その結果、透明
導電膜層704の表面708の粗さをRmax=189
nmにすることができた。この凹凸エッチング後の透明
導電膜層704の膜厚は400nm±100nm程度、
シート抵抗は約300Ω/□、膜厚方向の抵抗値は3×
10−7Ω・cmであった。なお、透明導電膜層70
4の表面に凹凸を形成する方法としては、ウエットエッ
チングに限らず、ドライエッチングなど他の方法を採用
することもできる。
Next, a transparent conductive film layer 704 is formed on the first photoelectric conversion layer 703. As a material of the transparent conductive film layer 704, in addition to zinc oxide (ZnO), ITO (a material containing several weight% of tin in indium oxide), tin dioxide (SnO 2 ), and the like may be used. Excellent ZnO is desirable. Further, the ZnO may be a mixture of dopants such as gallium (Ga), aluminum (Al), and boron (B). As a method for forming the transparent conductive film layer 704, a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like can be used. In this example, ZnO containing gallium was deposited as the transparent conductive film layer 704 by a sputtering method. In this film formation, while the substrate 701 is heated to 200 ° C. in a sputtering apparatus, oxygen is flowed at a flow rate of 1.5 sccm, argon is flowed at a flow rate of 100 sccm, the pressure is set to 0.7 Pa, and the substrate 701 and the cathode ( (Not shown target)
And a DC bias of 500 V is applied. After this film formation, the thickness of ZnO is about 600 nm, and the surface roughness is Rmax.
= 42 nm. Subsequently, in order to form irregularities on the surface of the transparent conductive film layer 704, an etching solution of 0.5
The surface of the transparent conductive film layer 704 is wet-etched for 50 seconds (this is referred to as “irregularity etching”) using an aqueous solution of acetic acid of weight%. As a result, the roughness of the surface 708 of the transparent conductive film layer 704 was reduced to Rmax = 189.
nm. The thickness of the transparent conductive film layer 704 after the uneven etching is about 400 nm ± 100 nm,
The sheet resistance is about 300Ω / □, and the resistance in the film thickness direction is 3 ×
It was 10 −7 Ω · cm 2 . Note that the transparent conductive film layer 70
The method for forming the irregularities on the surface of 4 is not limited to wet etching, and other methods such as dry etching can also be adopted.

【0057】次に、この表面708に凹凸(テクスチ
ャ)を有する透明導電膜層704上に、スパッタチリン
グ法により、光入射側光電変換層としての第2光電変換
層705を形成する。第2光電変換層705の材料とし
ては、第1実施形態と同様に、結晶性シリコンよりも禁
止帯幅の広い非晶質シリコンを採用した。非晶質シリコ
ンは、禁止帯幅が結晶シリコンの禁止帯幅よりも広いの
で、積層型太陽電池の光入射側光電変換層のための材料
として適しているからである。この成膜後の第2光電変
換層705の表面粗さは、透明導電膜層704の表面7
08の粗さを反映したものとなる。この例では、第2光
電変換層(n、i、p層を含む)705の形成条件は次
の表4の通りとした。
Next, a second photoelectric conversion layer 705 as a light incident side photoelectric conversion layer is formed on the transparent conductive film layer 704 having unevenness (texture) on the surface 708 by a sputtering method. As the material of the second photoelectric conversion layer 705, as in the first embodiment, amorphous silicon having a wider band gap than crystalline silicon was employed. This is because amorphous silicon has a wider band gap than that of crystalline silicon and is therefore suitable as a material for the light incident side photoelectric conversion layer of the stacked solar cell. The surface roughness of the second photoelectric conversion layer 705 after this film formation depends on the surface roughness of the transparent conductive film layer 704.
08 is reflected. In this example, the conditions for forming the second photoelectric conversion layer (including the n, i, and p layers) 705 were as shown in Table 4 below.

【表4】 [Table 4]

【0058】なお、第2光電変換層705の材料とし
て、n型やp型の非晶質シリコンに替わって、n型およ
びp型微結晶シリコンを用いても構わない。
As a material of the second photoelectric conversion layer 705, n-type and p-type microcrystalline silicon may be used instead of n-type or p-type amorphous silicon.

【0059】次に、この第2光電変換層705上に上部
透明電極706を形成する。上部透明電極706は、ス
パッタリング法で、ITOを60nmの厚さに堆積す
る。この成膜にあたっては、スパッタリング装置中で、
基板701を220℃に加熱した状態で、酸素を流量
1.5sccm、アルゴンを流量250sccmだけ流
し、ガス圧を3.8Paに設定し、基板701とカソー
ド(図示しないターゲット)との間に450VのDCバ
イアスを印可する。成膜後の上部透明電極706の表面
粗さは、第2光電変換層705の表面粗さを反映したも
のとなる。成膜後の上部透明電極706の表面粗さはR
max=170nmであった。この値は、積層型太陽電
池の表面での反射を低減でき、光閉じ込め効果が得られ
るものである。
Next, an upper transparent electrode 706 is formed on the second photoelectric conversion layer 705. The upper transparent electrode 706 is formed by depositing ITO to a thickness of 60 nm by a sputtering method. In this film formation, in a sputtering apparatus,
With the substrate 701 heated to 220 ° C., oxygen was flowed at a flow rate of 1.5 sccm and argon was flowed at a flow rate of 250 sccm, the gas pressure was set at 3.8 Pa, and 450 V was applied between the substrate 701 and a cathode (not shown target). Apply DC bias. The surface roughness of the upper transparent electrode 706 after film formation reflects the surface roughness of the second photoelectric conversion layer 705. The surface roughness of the upper transparent electrode 706 after film formation is R
max = 170 nm. This value can reduce the reflection on the surface of the stacked solar cell and obtain a light confinement effect.

【0060】次に、この上部透明電極706上に上部櫛
形電極707を形成する。上部櫛形電極707は、電子
ビーム蒸着法で、銀を300nmの厚さに形成する。こ
の上部櫛形電極707の形成にあたっては、蒸着装置中
で、基板701を180℃に加熱した状態で、メタルマ
スクを用いて基板表面に選択的に銀を蒸着する。上部櫛
形電極707の材料として銀のような低抵抗材質を用い
ることで、上部透明電極706の電流収集能力を補完
し、電流収集をより効率的に行うことができる。上部櫛
形電極707の形成方法としては、真空蒸着法のほか、
スパッタリング法などが挙げられる。
Next, an upper comb-shaped electrode 707 is formed on the upper transparent electrode 706. The upper comb-shaped electrode 707 is formed of silver to a thickness of 300 nm by an electron beam evaporation method. In forming the upper comb-shaped electrode 707, silver is selectively deposited on the substrate surface using a metal mask while the substrate 701 is heated to 180 ° C. in an evaporation apparatus. By using a low-resistance material such as silver as the material of the upper comb-shaped electrode 707, the current collecting capability of the upper transparent electrode 706 can be complemented, and current collection can be performed more efficiently. As a method for forming the upper comb-shaped electrode 707, in addition to the vacuum evaporation method,
A sputtering method is exemplified.

【0061】次の表5は、このようにして作製した積層
型太陽電池に、上部透明電極706側から、AM−1.
5、100mW/cmの照射光709を与えて、太陽
電池特性(短絡電流密度、開放電圧、曲線因子、変換効
率)を測定した結果を、比較例の結果と共に示してい
る。なお、比較例としては、透明導電膜表面に凹凸を形
成しないもの作製した。比較例のそれ以外の作製条件は
上述の積層型太陽電池のものと同じである。なお、比較
例の第2光電変換層の表面粗さはRmax=37nm、
光入射側光電変換層の下地である透明導電膜のシート抵
抗は約150Ω/□、太陽電池特性歩留りは100%で
あった。
The following Table 5 shows that the laminated solar cell fabricated in this manner was subjected to AM-1.
The results of measuring solar cell characteristics (short-circuit current density, open-circuit voltage, fill factor, and conversion efficiency) by giving irradiation light 709 of 5 , 100 mW / cm 2 are shown together with the results of the comparative example. As a comparative example, a transparent conductive film having no irregularities on its surface was manufactured. Other manufacturing conditions of the comparative example are the same as those of the above-described stacked solar cell. The surface roughness of the second photoelectric conversion layer of the comparative example was Rmax = 37 nm,
The sheet resistance of the transparent conductive film which was the base of the photoelectric conversion layer on the light incident side was about 150 Ω / □, and the yield of solar cell characteristics was 100%.

【表5】 [Table 5]

【0062】この表5から分かるように、この実施形態
の積層型太陽電池では、太陽電池全体の出力電流(短絡
電流密度)が比較例のものよりも増大している。この理
由は、透明導電膜層704は光入射側表面708に凹凸
を有するので、光入射側光電変換層705内での多重反
射を抑えて長波長域での表面反射率を低減できるととも
に、光入射側光電変換層705内部での光路長を長くし
てその光電変換層705中での光吸収量を増加させるこ
とができるからである(光閉じ込め効果)。これに対し
て比較例では、そのような効果が得られない分だけ、太
陽電池全体の出力電流が低くなっている。
As can be seen from Table 5, in the stacked solar cell of this embodiment, the output current (short-circuit current density) of the entire solar cell is larger than that of the comparative example. The reason is that the transparent conductive film layer 704 has irregularities on the light incident side surface 708, so that multiple reflection in the light incident side photoelectric conversion layer 705 can be suppressed to reduce the surface reflectance in a long wavelength region, This is because the optical path length inside the incident-side photoelectric conversion layer 705 can be lengthened to increase the amount of light absorbed in the photoelectric conversion layer 705 (light confinement effect). On the other hand, in the comparative example, the output current of the entire solar cell is reduced by the extent that such an effect is not obtained.

【0063】また、図6に関して既に述べたように、透
明導電膜層704のシート抵抗を30Ω/□以上に設定
しておけば、表面電極706,707と透明導電膜層7
04との間で光電変換層705内の欠陥部分を通じて短
絡によるシャントパスリークが生じた場合でも、リーク
部分とこのリーク部分以外の他の発電領域との間の抵抗
成分が大きなものとなり、他の発電領域の光電変換特性
に悪影響を与えることが無いと言える。ここで、上記凹
凸エッチング後の透明導電膜層704の膜厚方向の抵抗
値は、計算結果により特性に影響が現れる3Ω・cm
(既述)と比較すると、3×10−7Ω・cmと非常
に小さな値であるから、太陽電池特性にはほとんど影響
が無い。
As described above with reference to FIG. 6, if the sheet resistance of the transparent conductive layer 704 is set to 30 Ω / □ or more, the surface electrodes 706 and 707 and the transparent conductive layer 7
Even if a shunt path leak occurs due to a short circuit through the defective portion in the photoelectric conversion layer 705 between the leaked portion and the other portion, the resistance component between the leaked portion and another power generation region other than the leaked portion becomes large. It can be said that there is no adverse effect on the photoelectric conversion characteristics of the power generation region. Here, the resistance value in the thickness direction of the transparent conductive film layer 704 after the above-mentioned uneven etching is 3 Ω · cm 2 , which has an effect on the characteristics according to the calculation result.
Compared with (described above), it is a very small value of 3 × 10 −7 Ω · cm 2, and thus has little effect on the solar cell characteristics.

【0064】このように、第2実施形態の積層型太陽電
池では、二つの光電変換層703,705の間に光入射
側表面708に凹凸を有する透明導電膜層704を挿入
しているので、特性を改善できる。しかも、その透明導
電膜704のシート抵抗を30Ω/□以上に大きくして
いるので、歩留りを向上させることができる。実際に、
この第2実施形態の積層型太陽電池の特性歩留りは10
0%であった。すなわち、特性と歩留りとを両立させる
ことができた。この結果、製造コストを低減させること
につながる。
As described above, in the stacked solar cell of the second embodiment, since the transparent conductive film layer 704 having irregularities on the light incident side surface 708 is inserted between the two photoelectric conversion layers 703 and 705, Characteristics can be improved. Moreover, since the sheet resistance of the transparent conductive film 704 is increased to 30 Ω / □ or more, the yield can be improved. actually,
The characteristic yield of the stacked solar cell of the second embodiment is 10
It was 0%. That is, it was possible to achieve both the characteristics and the yield. As a result, the manufacturing cost is reduced.

【0065】(第3実施形態)図8は第3実施形態の積
層型太陽電池の断面構造を模式的に示している。この積
層型太陽電池は、いわゆるスーパーストレート構造を有
している。具体的には、この積層型太陽電池では、使用
時に前面パネルとなるガラス基板801の片面に、表面
803にテクスチャ(凹凸)を有する第1透明電極80
2と、第1光電変換層804と、透明導電膜層805
と、第2光電変換層806と、裏面電極807とがこの
順に積層されている。なお、照射光808は、太陽電池
特性測定時に照射する光を示している。
(Third Embodiment) FIG. 8 schematically shows a sectional structure of a stacked solar cell according to a third embodiment. This stacked solar cell has a so-called super straight structure. Specifically, in this laminated solar cell, the first transparent electrode 80 having a texture (unevenness) on the surface 803 is provided on one surface of a glass substrate 801 which becomes a front panel when used.
2, the first photoelectric conversion layer 804, and the transparent conductive film layer 805
, A second photoelectric conversion layer 806 and a back electrode 807 are stacked in this order. Note that irradiation light 808 indicates light to be irradiated when measuring solar cell characteristics.

【0066】この積層型太陽電池は次のようにして製造
される。
This laminated solar cell is manufactured as follows.

【0067】まず、絶縁性および透光性を有するガラス
基板801を用意する。このガラス基板801の片面
に、常圧CVD法によって、SiO(膜厚10nm)
と、第1透明電極層802としてのSnO(膜厚80
0nm)とを連続して積層する。この成膜後の第1透明
電極層802は表面803に凹凸を有するものであり、
その表面粗さはRmax=200nmであった。この成
膜方法は、常圧CVD法のみに限られるものではなく、
例えば蒸着法やスパッタリング法等によっても良い。ま
た、第1透明電極層802の材料として、ZnO、IT
O等の材料を用いても良い。
First, a glass substrate 801 having an insulating property and a light transmitting property is prepared. One side of the glass substrate 801 is coated with SiO 2 (thickness 10 nm) by a normal pressure CVD method.
And SnO 2 (film thickness 80) as the first transparent electrode layer 802.
0 nm). The first transparent electrode layer 802 after this film formation has irregularities on the surface 803,
The surface roughness was Rmax = 200 nm. This film formation method is not limited to only the normal pressure CVD method,
For example, an evaporation method or a sputtering method may be used. Further, as a material of the first transparent electrode layer 802, ZnO, IT
A material such as O may be used.

【0068】次に、この表面803に凹凸を有する第1
透明電極層802上に、第1光電変換層(p、i、n層
を含む)804を形成する。第1光電変換層の材料とし
ては、第1、第2実施形態と同様に非晶質シリコンを用
いた。第1光電変換層804の成膜条件は、第1実施形
態のものと同一に設定した。
Next, the first surface 803 having irregularities
A first photoelectric conversion layer (including p, i, and n layers) 804 is formed over the transparent electrode layer 802. As the material of the first photoelectric conversion layer, amorphous silicon was used as in the first and second embodiments. The conditions for forming the first photoelectric conversion layer 804 were set to be the same as those in the first embodiment.

【0069】次に、第1光電変換層804上に透明導電
膜層805を形成する。この透明導電膜層805の材料
としては、酸化亜鉛(ZnO)のほか、ITO(酸化イ
ンジウムに数重量%の錫を含有した材料)、二酸化錫
(SnO)などでも良いが、耐プラズマ性に特に優れ
るZnOが望ましい。さらに、このZnOは、ガリウム
(Ga)やアルミニウム(Al)、ホウ素(B)等のド
ーパントを混入しているものであっても構わない。透明
導電膜層805の形成方法としては、スパッタリング
法、真空蒸着法などを採用することもができる。この例
では、透明導電膜層805として、第1実施形態と同条
件で、ガリウムを含んだZnOをスパッタリング法によ
って堆積した。この成膜後の透明導電膜層805の比抵
抗は1×10 −2Ω・cm、膜厚は約400nm、表面
粗さはRmax=100nm、シート抵抗は300Ω/
□であった。
Next, a transparent conductive layer is formed on the first photoelectric conversion layer 804.
A film layer 805 is formed. Material of this transparent conductive film layer 805
In addition to zinc oxide (ZnO),
Material containing several weight percent tin in indium), tin dioxide
(SnO2) May be used, but it is particularly excellent in plasma resistance
ZnO is desirable. Furthermore, this ZnO is gallium
(Ga), aluminum (Al), boron (B), etc.
-Punting may be used. Transparent
As a method for forming the conductive film layer 805, sputtering
Method, a vacuum evaporation method, or the like can also be adopted. This example
Then, the transparent conductive film layer 805 is the same as that of the first embodiment.
Gallium-containing ZnO by sputtering.
Was deposited. The resistivity of the transparent conductive film layer 805 after this film formation
Anti 1 × 10 -2Ω · cm, thickness about 400nm, surface
The roughness is Rmax = 100 nm, and the sheet resistance is 300Ω /
□.

【0070】次に、透明導電膜層805上に第2光電変
換層806を形成する。この第2光電変換層806とし
ては、平行平板型プラズマCVD装置を用いて、第2実
施形態と同条件で、結晶シリコン薄膜を形成する。この
成膜後の第2光電変換層806の表面粗さは、透明導電
膜層805の表面の粗さを反映したものとなる。
Next, a second photoelectric conversion layer 806 is formed on the transparent conductive film layer 805. As the second photoelectric conversion layer 806, a crystalline silicon thin film is formed using a parallel plate type plasma CVD apparatus under the same conditions as in the second embodiment. The surface roughness of the second photoelectric conversion layer 806 after the film formation reflects the surface roughness of the transparent conductive film layer 805.

【0071】その後、第2光電変換層806上に裏面電
極807を形成する。この裏面電極807としては、D
Cマグネトロンスパッタリング法によって、基板801
を180℃に加熱した状態で、ITO(膜厚50nm)
およびアルミニウム(膜厚500nm)を堆積する。こ
の裏面電極807としては、金属や導電性金属酸化膜を
材料としても良く、これらの単層若しくは複合層でも構
わない。裏面電極807の形成方法は、蒸着法等でも構
わない。
After that, a back electrode 807 is formed on the second photoelectric conversion layer 806. As the back electrode 807, D
The substrate 801 is formed by C magnetron sputtering.
Is heated to 180 ° C., and ITO (film thickness: 50 nm)
And aluminum (film thickness 500 nm) are deposited. As the back electrode 807, a metal or a conductive metal oxide film may be used as a material, or a single layer or a composite layer thereof may be used. The back electrode 807 may be formed by a vapor deposition method or the like.

【0072】次の表6は、このようにして作製した積層
型太陽電池に、ガラス基板801側から、AM−1.
5、100mW/cmの照射光808を与えて、太陽
電池特性(短絡電流密度、開放電圧、曲線因子、変換効
率)を測定した結果を、比較例の結果と共に示してい
る。なお、比較例としては、光電変換層間に透明導電膜
を挿入しないものを作製した。比較例のそれ以外の作製
条件は上述の積層型太陽電池のものと同じである。な
お、比較例の太陽電池特性歩留りは100%であった。
The following Table 6 shows that the laminated solar cell manufactured in this manner was subjected to AM-1.
The results of measuring the solar cell characteristics (short-circuit current density, open-circuit voltage, fill factor, and conversion efficiency) by giving irradiation light 808 of 5 , 100 mW / cm 2 are shown together with the results of the comparative example. As a comparative example, a device in which a transparent conductive film was not inserted between the photoelectric conversion layers was manufactured. Other manufacturing conditions of the comparative example are the same as those of the above-described stacked solar cell. In addition, the solar cell characteristic yield of the comparative example was 100%.

【表6】 [Table 6]

【0073】この表6から分かるように、この実施形態
の積層型太陽電池では、太陽電池全体の出力電流(短絡
電流密度)が比較例のものよりも増大している。この理
由は、第1に、光入射側の光電変換層804と下部の光
電変換層806との間に透明導電膜層805を挿入した
ことによってその界面での反射率を大きくでき、光入射
側光電変換層804の出力電流を大きくすることができ
るからである。これに対して、比較例では、太陽電池全
体の出力電流が光入射側光電変換層の出力電流によって
律速される状態にあり、太陽電池全体の出力電流が低く
なっている。
As can be seen from Table 6, in the stacked solar cell of this embodiment, the output current (short-circuit current density) of the entire solar cell is larger than that of the comparative example. The first reason is that the reflectance at the interface can be increased by inserting the transparent conductive film layer 805 between the photoelectric conversion layer 804 on the light incident side and the photoelectric conversion layer 806 on the lower side. This is because the output current of the photoelectric conversion layer 804 can be increased. On the other hand, in the comparative example, the output current of the entire solar cell is controlled by the output current of the light incident side photoelectric conversion layer, and the output current of the entire solar cell is low.

【0074】このように、第3実施形態の積層型太陽電
池では、二つの光電変換層804,806の間に光入射
側表面に凹凸を有する透明導電膜層805を挿入してい
るので、特性を改善できる。しかも、その透明導電膜層
805のシート抵抗を30Ω/□以上に大きくしている
ので、歩留りを向上させることができる。実際に、この
第3実施形態の積層型太陽電池の特性歩留りは100%
であった。すなわち、特性と歩留りとを両立させること
ができた。この結果、製造コストを低減させることがで
きる。
As described above, in the stacked solar cell according to the third embodiment, since the transparent conductive film layer 805 having irregularities on the light incident side surface is inserted between the two photoelectric conversion layers 804 and 806, the characteristics are improved. Can be improved. Moreover, since the sheet resistance of the transparent conductive film layer 805 is increased to 30 Ω / □ or more, the yield can be improved. Actually, the characteristic yield of the stacked solar cell of the third embodiment is 100%.
Met. That is, it was possible to achieve both the characteristics and the yield. As a result, manufacturing costs can be reduced.

【0075】上述の各実施形態では、積層に含まれる光
電変換層の数を二つとしたが、これに限られるものでは
なく、積層内に光電変換層を三つ以上含んでも良い。そ
の場合、透明導電層を上記光電変換層の間の二つ以上に
設けても良い。
In each of the above embodiments, the number of photoelectric conversion layers included in the stack is two. However, the number is not limited to this, and three or more photoelectric conversion layers may be included in the stack. In that case, two or more transparent conductive layers may be provided between the photoelectric conversion layers.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の積
層型太陽電池によれば、変換効率等の特性を改善でき、
しかも大面積、大量生産の際の歩留りを向上できる。
As is clear from the above, according to the stacked solar cell of the present invention, characteristics such as conversion efficiency can be improved.
In addition, the yield in large area and mass production can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 透明導電膜の比抵抗と成膜時酸素分圧の関係
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the specific resistance of a transparent conductive film and the oxygen partial pressure during film formation.

【図2】 入射波長600nmにおける透明導電膜の透
過率と成膜時酸素分圧の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the transmittance of a transparent conductive film at an incident wavelength of 600 nm and the oxygen partial pressure during film formation.

【図3】 シリーズ抵抗と曲線因子(FF)との相関を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a correlation between a series resistance and a fill factor (FF).

【図4】 フラット構造積層型太陽電池の表面反射率シ
ミュレーション結果を示す図である。
FIG. 4 is a view showing simulation results of surface reflectivity of a flat structure laminated solar cell.

【図5】 第1実施形態の積層型太陽電池の構造を模式
的に示す図である。
FIG. 5 is a view schematically showing a structure of the stacked solar cell of the first embodiment.

【図6】 上記積層型太陽電池の透明導電膜のシート抵
抗と太陽電池特性歩留りとの関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the sheet resistance of a transparent conductive film of the stacked solar cell and the yield of solar cell characteristics.

【図7】 第2実施形態の積層型太陽電池の構造を模式
的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a structure of a stacked solar cell according to a second embodiment.

【図8】 第3実施形態の積層型太陽電池の構造を模式
的に示す図である。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a structure of a stacked solar cell according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

501 n型半導体基板 701 ステンレス基板 502、702、807 裏面電極 503a p型半導体層 503、703、804 第1光電変換層 504、704、805 透明導電膜層 505、705、806 第2光電変換層 506、706 上部透明電極 507、707 上部櫛形電極 508、708 透明導電膜層の表面 509、709、808 照射光 801 ガラス基板 802 第1透明電極層 803 第1透明電極層の表面 501 n-type semiconductor substrate 701 stainless steel substrate 502, 702, 807 back electrode 503a p-type semiconductor layer 503, 703, 804 first photoelectric conversion layer 504, 704, 805 transparent conductive film layer 505, 705, 806 second photoelectric conversion layer 506 , 706 Upper transparent electrode 507, 707 Upper comb-shaped electrode 508, 708 Surface of transparent conductive film layer 509, 709, 808 Irradiation light 801 Glass substrate 802 First transparent electrode layer 803 Surface of first transparent electrode layer

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光電変換層が複数積層され、それらの光
電変換層が電気的に直列に接続された積層型太陽電池に
おいて、 上記光電変換層の間の少なくとも1つ以上に光入射側表
面に凹凸を有する透明導電膜層を備え、光入射側の光電
変換層は上記凹凸を反映した状態に形成されており、 上記透明導電膜層のシート抵抗が30Ω/□以上、かつ
膜厚方向の抵抗が3Ω・cm以下であることを特徴と
する積層型太陽電池。
1. A stacked solar cell in which a plurality of photoelectric conversion layers are stacked and the photoelectric conversion layers are electrically connected in series, wherein at least one or more between the photoelectric conversion layers is provided on a light incident side surface. A transparent conductive film layer having irregularities is provided, and the photoelectric conversion layer on the light incident side is formed so as to reflect the irregularities. The sheet resistance of the transparent conductive film layer is 30Ω / □ or more, and the resistance in the film thickness direction. Is 3Ω · cm 2 or less.
【請求項2】 請求項1に記載の積層型太陽電池におい
て、 上記複数の光電変換層が支持基板上に積層されているこ
とを特徴とする積層型太陽電池。
2. The stacked solar cell according to claim 1, wherein the plurality of photoelectric conversion layers are stacked on a support substrate.
【請求項3】 請求項1に記載の積層型太陽電池におい
て、 上記複数の光電変換層のうち少なくとも1つの光電変換
層は、残りの光電変換層を支持する支持材料を含むこと
を特徴とする積層型太陽電池。
3. The stacked solar cell according to claim 1, wherein at least one of the plurality of photoelectric conversion layers includes a supporting material for supporting the remaining photoelectric conversion layers. Stacked solar cells.
【請求項4】 請求項1、2または3に記載の積層型太
陽電池において、 上記透明導電膜層の光入射側表面の凹凸は、この透明導
電膜をエッチング加工して形成されていることを特徴と
する積層型太陽電池。
4. The stacked solar cell according to claim 1, wherein the irregularities on the light incident side surface of the transparent conductive film layer are formed by etching the transparent conductive film. Characteristic stacked solar cell.
【請求項5】 請求項2に記載の積層型太陽電池におい
て、 上記支持基板の表面は凹凸を有することを特徴とする積
層型太陽電池。
5. The stacked solar cell according to claim 2, wherein the surface of the support substrate has irregularities.
【請求項6】 請求項3に記載の積層型太陽電池におい
て、 上記支持材料を含む光電変換層の表面は凹凸を有するこ
とを特徴とする積層型太陽電池。
6. The stacked solar cell according to claim 3, wherein the surface of the photoelectric conversion layer including the support material has irregularities.
【請求項7】 請求項2または5に記載の積層型太陽電
池において、 上記支持基板上の電極表面に凹凸を有することを特徴と
する積層型太陽電池。
7. The stacked solar cell according to claim 2, wherein the electrode surface on the support substrate has irregularities.
【請求項8】 請求項1、2または3に記載の積層型太
陽電池において、 上記透明導電膜層下の光電変換層の表面が凹凸を有する
ことを特徴とする積層型太陽電池。
8. The stacked solar cell according to claim 1, wherein the surface of the photoelectric conversion layer below the transparent conductive film layer has irregularities.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれか一つに記載の
積層型太陽電池において、 上記透明導電膜層が酸化亜鉛を主成分とすることを特徴
とする積層型太陽電池。
9. The stacked solar cell according to claim 1, wherein the transparent conductive film layer contains zinc oxide as a main component.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれか一つに記載
の積層型太陽電池において、 上記光電変換層は2層設けられ、光入射側の光電変換層
が非晶質シリコンまたは非晶質シリコンの合金からな
り、下部の光電変換層が結晶性シリコンを含む材料から
なることを特徴とする積層型太陽電池。
10. The stacked solar cell according to claim 1, wherein two photoelectric conversion layers are provided, and the photoelectric conversion layer on the light incident side is made of amorphous silicon or amorphous silicon. A stacked solar cell comprising a silicon alloy and a lower photoelectric conversion layer comprising a material containing crystalline silicon.
【請求項11】 請求項1乃至9のいずれか一つに記載
の積層型太陽電池において、 上記光電変換層は3層設けられ、光入射側の光電変換層
が非晶質シリコンまたは非晶質シリコンの合金からな
り、中間の光電変換層と下部の光電変換層がそれぞれ結
晶性シリコンを含む材料からなることを特徴とする積層
型太陽電池。
11. The stacked solar cell according to claim 1, wherein three photoelectric conversion layers are provided, and the photoelectric conversion layer on the light incident side is made of amorphous silicon or amorphous silicon. A stacked solar cell comprising a silicon alloy, wherein an intermediate photoelectric conversion layer and a lower photoelectric conversion layer are each made of a material containing crystalline silicon.
【請求項12】 請求項1乃至9のいずれか一つに記載
の積層型太陽電池において、 上記光電変換層は3層設けられ、光入射側の光電変換層
と中間の光電変換層がそれぞれ非晶質シリコンまたは非
晶質シリコンの合金からなり、下部の光電変換層が結晶
性シリコンを含む材料からなることを特徴とする積層型
太陽電池。
12. The stacked solar cell according to claim 1, wherein three photoelectric conversion layers are provided, and the photoelectric conversion layer on the light incident side and the intermediate photoelectric conversion layer are non-conductive. A stacked solar cell comprising a crystalline silicon or an amorphous silicon alloy, wherein a lower photoelectric conversion layer comprises a material containing crystalline silicon.
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