JP2002222972A - Laminated solar battery - Google Patents

Laminated solar battery

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JP2002222972A
JP2002222972A JP2001019900A JP2001019900A JP2002222972A JP 2002222972 A JP2002222972 A JP 2002222972A JP 2001019900 A JP2001019900 A JP 2001019900A JP 2001019900 A JP2001019900 A JP 2001019900A JP 2002222972 A JP2002222972 A JP 2002222972A
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JP
Japan
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solar cell
photoelectric conversion
intermediate layer
layer
stacked solar
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Application number
JP2001019900A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasue Nagano
尉絵 長野
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • 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 conversion layers are electrically connected in series with each other to improve a conversion efficiency by balancing output currents of the respective conversion layers. SOLUTION: The laminated solar battery comprises an intermediate layer 4 made of a transparent conductive film provided between photoelectric conversion layers 3 and 5. A light transmittance of a single layer 4 is in a range of 80 to 95% in a range of 700 to 1,100 nm of a wavelength.

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】一般的に、このような積層型太陽電池で
は、光入射側(上部)の光電変換層の出力電流が下部の
光電変換層の出力電流よりも小さくなって、太陽電池全
体の出力電流が制限される傾向がある。
Generally, in such a stacked solar cell, the output current of the photoelectric conversion layer on the light incident side (upper) is smaller than the output current of the lower photoelectric conversion layer, and the output current of the entire solar cell is increased. Tend to be limited.

【0004】そこで、特許第2738557号公報で
は、各光電変換層間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、透明導
電膜からなる中間層(同公報では「選択反射膜」という
表現が用いられている。)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 Japanese Patent No. 2738557, in order to match the output current between the respective photoelectric conversion layers and maximize the output current of the entire solar cell, two band gaps having a smaller forbidden band width in order from the light incident side are disclosed. There has been proposed a device provided with an intermediate layer made of a transparent conductive film (in this publication, the expression "selective reflection film" is used) between photoelectric conversion layers. In this stacked solar cell, by optimally selecting the thickness of the selective reflection film, the reflectance of the surface of the selective reflection film is maximized in the wavelength region where the light incident side photoelectric conversion layer has the maximum photosensitivity, and In the wavelength range where the photoelectric conversion layer can absorb, the reflectance of the surface of the selective reflection film is reduced. 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.

【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提案では、中間層の材料として
光透過率の高い材料を選択するとされているのみであ
り、それ以上の考慮がなされていない。このため、本出
願人が先に特願2000−164988号で提案したよ
うに、特性向上のために中間層に凹凸(最大高低差50
nm〜800nm、更に望ましくは80nm〜400n
m)を形成した結果、中間層の膜厚が或る程度(少なく
とも最大高低差以上)必要とされる場合、中間層自身の
光吸収を無視できず、各光電変換層間の出力電流のバラ
ンスをとることができない、という問題がある。つま
り、中間層自身の光吸収が増大することによって、積層
型太陽電池から外部へ取り出される電流が、光入射側の
光電変換層の短絡電流値によって制限されるのではな
く、光入射側と逆側の光電変換層の短絡電流値により制
限されることとなる。
However, in the above proposal for the stacked solar cell, only a material having a high light transmittance is selected as a material for the intermediate layer, and no further consideration is given. . Therefore, as proposed by the applicant of the present invention in Japanese Patent Application No. 2000-164988, irregularities (maximum height difference of 50) are formed on the intermediate layer in order to improve the characteristics.
nm to 800 nm, more preferably 80 nm to 400 n
As a result of the formation of m), when a certain thickness (at least the maximum height difference or more) of the intermediate layer is required, the light absorption of the intermediate layer itself cannot be ignored, and the output current balance between the photoelectric conversion layers must be balanced. There is a problem that cannot be taken. That is, the increase in the light absorption of the intermediate layer itself causes the current taken out of the stacked solar cell to the outside not to be limited by the short-circuit current value of the photoelectric conversion layer on the light incident side, but to the reverse of the light incident side. It is limited by the short-circuit current value of the photoelectric conversion layer on the side.

【0006】そこで、この発明の目的は、各光電変換層
間の出力電流のバランスをとって、変換効率を改善でき
る積層型太陽電池を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a stacked solar cell capable of improving the conversion efficiency by balancing the output current between the photoelectric conversion layers.

【0007】[0007]

【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つ以上に透明導電膜からなる中間層を備え、こ
の中間層の単膜での光透過率が波長700nm乃至11
00nmの領域で80%乃至95%の範囲内にあること
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, an intermediate layer made of a transparent conductive film is provided on at least one or more of the photoelectric conversion layers, and the light transmittance of this intermediate layer as a single film is from 700 nm to 11 nm.
It is characterized by being in the range of 80% to 95% in the region of 00 nm.

【0008】この発明の積層型太陽電池は、光電変換層
の間の少なくとも1つ以上に透明導電膜からなる中間層
を備え、この中間層の単膜での光透過率が波長700n
m乃至1100nmの領域で80%乃至95%の範囲内
にあるから、各光電変換層間の出力電流のバランスをと
ることができる。次に、その理由を説明する。
[0008] The stacked solar cell of the present invention includes an intermediate layer made of a transparent conductive film in at least one or more layers between the photoelectric conversion layers.
Since it is within the range of 80% to 95% in the region of m to 1100 nm, the output current between the photoelectric conversion layers can be balanced. Next, the reason will be described.

【0009】i)図4は、ガラス基板上に成膜された中
間層の単膜での光透過率と、2つの光電変換層の間にそ
の中間層(同じ組成のもの)を備えた積層型太陽電池の
短絡電流密度(最大出力電流)との相関関係を示してい
る。図4中の各データ(記号◆で表す)に対応する中間
層の膜厚はそれぞれ約350nmであり、各中間層の光
透過率は成膜条件によって変化されている。この図4か
ら分かるように、中間層の光透過率が80%以上である
場合は、短絡電流密度は高いレベルにあり、殆ど変化は
みられない。つまり、積層型太陽電池の出力電流は、光
入射側(上部)の光電変換層の短絡電流密度によって制
限されており、中間層の光透過率からはあまり大きな影
響を受けない状態にある。一方、中間層の光透過率が8
0%以下になると、短絡電流密度が小さくなっている。
中間層の光透過率が減少して、光入射側と逆の側(下
部)の光電変換層が受ける光量が少なくなった場合は、
下部の光電変換層の短絡電流密度によって出力電流が制
限される状態になるため、透過率の減少に伴って、積層
型太陽電池の出力電流は小さくなる。
I) FIG. 4 shows a single-layer light transmittance of an intermediate layer formed on a glass substrate and a laminate having the intermediate layer (having the same composition) between two photoelectric conversion layers. 2 shows a correlation with a short-circuit current density (maximum output current) of a solar cell. The thickness of the intermediate layer corresponding to each data (represented by the symbol ◆) in FIG. 4 is about 350 nm, and the light transmittance of each intermediate layer is changed depending on the film forming conditions. As can be seen from FIG. 4, when the light transmittance of the intermediate layer is 80% or more, the short-circuit current density is at a high level and hardly changes. That is, the output current of the stacked solar cell is limited by the short-circuit current density of the photoelectric conversion layer on the light incident side (upper side), and is not significantly affected by the light transmittance of the intermediate layer. On the other hand, the light transmittance of the intermediate layer is 8
When it becomes 0% or less, the short-circuit current density becomes small.
When the light transmittance of the intermediate layer decreases and the amount of light received by the photoelectric conversion layer on the side (lower) opposite to the light incident side decreases,
Since the output current is limited by the short-circuit current density of the lower photoelectric conversion layer, the output current of the stacked solar cell decreases as the transmittance decreases.

【0010】ii)また、積層型太陽電池においては、一
般的に禁止帯幅の大きい順番に光入射側から光電変換層
を並べる。波長700nmより小さい領域は、光入射側
の光電変換層の光吸収領域であるので、中間層の光透過
率は積層型太陽電池の特性にあまり大きな影響を及ぼす
ことはない。また、波長1200nm以上の領域では、
下部の光電変換層で吸収しにくくなるため、積層型太陽
電池の特性にあまり大きな影響を与えない。
Ii) In a stacked solar cell, generally, the photoelectric conversion layers are arranged from the light incident side in the descending order of the band gap. Since the region smaller than the wavelength of 700 nm is the light absorption region of the photoelectric conversion layer on the light incident side, the light transmittance of the intermediate layer does not significantly affect the characteristics of the stacked solar cell. In the region of wavelength 1200 nm or more,
Since absorption by the lower photoelectric conversion layer becomes difficult, the characteristics of the stacked solar cell are not significantly affected.

【0011】iii)また、中間層に要求される比抵抗を
考慮すると、単膜での光透過率を95%より大きくする
ことは困難である。中間層の比抵抗が大きくなりすぎる
と、光電変換層の間のシリーズ抵抗増大による特性低下
を招くからである。
Iii) In view of the specific resistance required for the intermediate layer, it is difficult to increase the light transmittance of a single film to more than 95%. This is because if the specific resistance of the intermediate layer is too large, the characteristics are reduced due to an increase in the series resistance between the photoelectric conversion layers.

【0012】これらの理由から、この発明の積層型太陽
電池によれば、各光電変換層間の出力電流のバランスを
とることができる。したがって、変換効率を改善でき
る。
For these reasons, according to the stacked solar cell of the present invention, the output current between the photoelectric conversion layers can be balanced. Therefore, the conversion efficiency can be improved.

【0013】なお、「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中間層よりも
光入射側に配置される光電変換層を指す。
The "photoelectric conversion layer on the light incident side" refers to a photoelectric conversion layer disposed on the light incident side of the intermediate layer when the laminated solar cell is used.

【0014】一実施形態の積層型太陽電池は、上記中間
層の比抵抗が3×10−4Ωcm乃至10Ωcmの範囲
内にあることを特徴とする。
In one embodiment of the present invention, the interlayer solar cell is characterized in that the specific resistance of the intermediate layer is in the range of 3 × 10 −4 Ωcm to 10 Ωcm.

【0015】上記中間層は光電変換層の間のシリーズ抵
抗成分となる。一般的に言うと、中間層の比抵抗は低い
方が望ましい。実際に、図5のデータに示すように、中
間層の比抵抗が10Ωcm以上になると、シリーズ抵抗
成分の影響で積層型太陽電池の曲線因子が低下する。一
方、中間層の比抵抗が10Ωcmよりも小さくなると、
太陽電池特性に影響を殆ど与えることはない。中間層に
要求される光透過率を考慮すると、3×10−4Ωcm
より小さい材料の選択は非常に困難である。これらの理
由から、上記中間層の比抵抗が3×10−4Ωcm乃至
10Ωcmの範囲内にあるのが望ましい。
The intermediate layer serves as a series resistance component between the photoelectric conversion layers. Generally speaking, the lower the specific resistance of the intermediate layer, the better. Actually, as shown in the data of FIG. 5, when the specific resistance of the intermediate layer becomes 10 Ωcm or more, the fill factor of the stacked solar cell decreases due to the influence of the series resistance component. On the other hand, when the specific resistance of the intermediate layer is smaller than 10 Ωcm,
It hardly affects the solar cell characteristics. Considering the light transmittance required for the intermediate layer, 3 × 10 −4 Ωcm
Choosing smaller materials is very difficult. For these reasons, it is desirable that the specific resistance of the intermediate layer be in the range of 3 × 10 −4 Ωcm to 10 Ωcm.

【0016】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.

【0017】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.

【0018】一実施形態の積層型太陽電池は、上記中間
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ことを特徴
とする。
In one embodiment of the present invention, the intermediate layer has irregularities on the light incident side surface, and the photoelectric conversion layer on the light incident side is formed so as to reflect the irregularities. I do.

【0019】ここで、「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。
Here, "irregularities" does not mean a fixed shape but a predetermined surface roughness that scatters sunlight.

【0020】この一実施形態の積層型太陽電池では、上
記中間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)。したがって、光入射側光電変換層の短絡電流密度
を向上でき、ひいては出力電流密度を向上させることが
できる。実際には、上記凹凸の最大高低差が200nm
〜400nmのときに最大の短絡電流密度を得ることが
できる。
In the stacked solar cell of this embodiment, the intermediate layer has irregularities on the light incident side surface, and the photoelectric conversion layer on the light incident side is formed so as to reflect the irregularities. In addition to suppressing multiple reflections in the incident-side photoelectric conversion layer and reducing surface reflectance in a long wavelength region, the optical path length in the light-incident-side photoelectric conversion layer is lengthened to increase the amount of light absorbed in the photoelectric conversion layer. Can be increased (light confinement effect). Therefore, the short-circuit current density of the light incident side photoelectric conversion layer can be improved, and the output current density can be improved. Actually, the maximum height difference of the irregularities is 200 nm.
The maximum short-circuit current density can be obtained when the thickness is up to 400 nm.

【0021】一実施形態の積層型太陽電池は、上記中間
層が酸化亜鉛を含有していることを特徴とする。
In one embodiment, the stacked solar cell is characterized in that the intermediate layer contains zinc oxide.

【0022】中間層の材料としては、ITO(酸化イン
ジウムに数重量%の錫を含有した材料)や酸化すず(S
nO)などでも良いが、中間層形成後の光電変換層形
成工程で中間層が水素プラズマに晒されることを考慮す
ると、耐水素プラズマ性に優れた酸化亜鉛を含有してい
る材料が特に望ましい。
As the material of the intermediate layer, ITO (material containing several weight% of tin in indium oxide) or tin oxide (S
nO 2 ), etc., but considering that the intermediate layer is exposed to hydrogen plasma in the photoelectric conversion layer forming step after the formation of the intermediate layer, a material containing zinc oxide excellent in hydrogen plasma resistance is particularly desirable. .

【0023】一実施形態の積層型太陽電池は、上記中間
層は、スパッタリング法により0.1%乃至5.0%の
酸素を含有した雰囲気中で透明導電膜を堆積し、その透
明導電膜の表面を凹凸状に加工して形成されていること
を特徴とする。
In one embodiment of the stacked solar cell, the intermediate layer is formed by depositing a transparent conductive film in an atmosphere containing 0.1% to 5.0% oxygen by a sputtering method. It is characterized by being formed by processing the surface into an uneven shape.

【0024】中間層を形成するために、スパッタリング
法により透明導電膜を堆積する場合、0.1%乃至5.
0%の酸素を含有した雰囲気中で堆積することが望まし
い。酸素を膜中に混入することにより赤外領域の透過率
を上げることが可能となる。しかし、酸素含有量の増加
に伴い比抵抗が大きくなる。波長700nm〜1100
nmの領域で透過率が80%〜95%で、かつ比抵抗が
3×10−4Ωcm〜10Ωcmであるような中間層を
得るためには、0.1%〜5.0%の酸素含有雰囲気中
でスパッタリング法により堆積することが望ましい。
When a transparent conductive film is deposited by a sputtering method to form an intermediate layer, 0.1% to 5.
It is desirable to deposit in an atmosphere containing 0% oxygen. By mixing oxygen into the film, the transmittance in the infrared region can be increased. However, the specific resistance increases as the oxygen content increases. Wavelength 700nm ~ 1100
In order to obtain an intermediate layer having a transmittance of 80% to 95% and a specific resistance of 3 × 10 −4 Ωcm to 10 Ωcm in the region of nm, the oxygen content of 0.1% to 5.0% is required. It is desirable to deposit by sputtering in an atmosphere.

【0025】一実施形態の積層型太陽電池は、上記中間
層は、スパッタリング法により透明導電膜を堆積し、3
00℃乃至500℃の酸素又は大気雰囲気中でアニール
を行った後、その透明導電膜の表面を凹凸状に加工して
形成されていることを特徴とする。
In one embodiment of the stacked solar cell, the intermediate layer is formed by depositing a transparent conductive film by sputtering.
After annealing in an atmosphere of oxygen or air at a temperature of from 00 ° C. to 500 ° C., the transparent conductive film is formed by processing the surface into an uneven shape.

【0026】中間層を形成するために、スパッタリング
法により透明導電膜を堆積した後に、300℃乃至50
0℃の酸素又は大気雰囲気中でアニールを行うことが望
ましい。酸素を含有しない雰囲気中で透明導電膜を堆積
した場合、そのままでは中間層として十分な透過率を得
ることは困難である。しかし、堆積後、酸素又は大気中
でアニールを行うことにより、十分な透過率を得ること
が可能となる。図6は、ガラス基板上に透明導電膜とし
て膜厚450nmの酸化亜鉛を堆積した後、500℃の
大気雰囲気中で1時間のアニールを行った場合の、アニ
ール前後におけるその膜の単膜での光透過率を示してい
る。この図6から、アニール前には波長700nm〜1
100nmの範囲で光透過率が80%以下であるが、ア
ニール後には波長700nm〜1100nmの範囲で光
透過率が80%以上になっていることが分かる。この理
由は、上記アニールを行ったことによって、膜中のキャ
リア濃度が小さくなったからだと考えられる。すなわ
ち、酸化亜鉛では酸素欠損又は過剰亜鉛がドナーとして
働くことが知られているが、酸素あるいは大気中でアニ
ールを行うことにより、膜中に酸素が供給されてキャリ
ア濃度が小さくなるのである。また、透明導電膜として
ドーパントを含む酸化亜鉛を堆積した場合は、アニール
によるドーパント(正イオン)の中性化もキャリア濃度
が小さくなる原因となる。図5中のデータが表す各膜の
アニール後の比抵抗は2.5×10−3Ωcmであり、
中間層の材料として問題はない。図5中のデータが表す
膜に対して300℃〜500℃の酸素又は大気雰囲気中
でアニールを行った場合も、波長700nm〜1100
nmの範囲で光透過率が80%以上になるという効果が
得られることを確認した。
In order to form an intermediate layer, a transparent conductive film is deposited by a sputtering method,
It is desirable to perform annealing in oxygen at 0 ° C. or in an air atmosphere. When a transparent conductive film is deposited in an atmosphere containing no oxygen, it is difficult to obtain a sufficient transmittance as an intermediate layer as it is. However, by performing annealing in oxygen or air after the deposition, a sufficient transmittance can be obtained. FIG. 6 shows a single film before and after annealing when a 450-nm-thick zinc oxide film is deposited as a transparent conductive film on a glass substrate and then annealed in an air atmosphere at 500 ° C. for 1 hour. The light transmittance is shown. From FIG. 6, it can be seen from FIG.
It can be seen that the light transmittance is 80% or less in the range of 100 nm, but the light transmittance is 80% or more in the wavelength range of 700 nm to 1100 nm after annealing. It is considered that the reason for this is that the carrier concentration in the film was reduced by performing the annealing. That is, it is known that oxygen deficiency or excess zinc acts as a donor in zinc oxide, but annealing in oxygen or air supplies oxygen into the film and reduces the carrier concentration. When zinc oxide containing a dopant is deposited as a transparent conductive film, neutralization of the dopant (positive ion) by annealing also causes a decrease in carrier concentration. The specific resistance after annealing of each film represented by the data in FIG. 5 is 2.5 × 10 −3 Ωcm,
There is no problem as a material for the intermediate layer. When the film represented by the data in FIG. 5 is annealed in oxygen or air atmosphere at 300 ° C. to 500 ° C., the wavelength is 700 nm to 1100 nm.
It was confirmed that the effect that the light transmittance was 80% or more in the range of nm was obtained.

【0027】一実施形態の積層型太陽電池は、上記中間
層の光入射側表面の凹凸はエッチング加工により形成さ
れていることを特徴とする。
In one embodiment of the present invention, the unevenness on the light incident side surface of the intermediate layer is formed by etching.

【0028】この一実施形態の積層型太陽電池では、上
記中間層の光入射側表面の凹凸が、材料としての透明導
電膜をあまり厚く堆積しなくても、容易に形成される。
したがって、中間層(透明導電膜)を薄膜化して、中間
層の単膜での光透過率を向上できる。
In the stacked solar cell of this embodiment, the unevenness on the light incident side surface of the intermediate layer can be easily formed without depositing a transparent conductive film as a material so thickly.
Therefore, it is possible to reduce the thickness of the intermediate layer (transparent conductive film) and improve the light transmittance of the intermediate layer as a single film.

【0029】一実施形態の積層型太陽電池は、上記中間
層は、スパッタリング法により、0.1%〜60%の水
を含有した雰囲気中で形成されていることを特徴とす
る。
In one embodiment of the present invention, the intermediate layer is formed by sputtering in an atmosphere containing 0.1% to 60% of water.

【0030】中間層の材料として酸化亜鉛を採用する場
合、中間層は、スパッタリング法により、0.1%〜6
0%の水を含有した雰囲気中で形成されるのが望まし
い。水含有雰囲気中で成膜することにより配向性に乱れ
が生じ、結果として、表面に凹凸を有する膜を、水を含
有しない雰囲気中での成膜と比較して、半分程度の膜厚
で形成することができる。このようにした場合、水を含
有しない場合と比較して、膜の比抵抗が増加する傾向が
あるが、積層型太陽電池の中間層としての使用に適した
範囲内に収まる。つまり、波長700nm〜1100n
mの領域で透過率が80%〜95%で、かつ比抵抗が3
×10−4Ωcm〜10Ωcmであるような中間層が得
られる。また、このようにした場合、中間層の光入射側
表面の凹凸が成膜と同時に形成されるため、成膜後にエ
ッチング等の加工を行う必要がない。
When zinc oxide is used as the material of the intermediate layer, the intermediate layer is formed by a sputtering method at 0.1% to 6%.
Desirably, it is formed in an atmosphere containing 0% water. The orientation is disturbed by forming a film in a water-containing atmosphere, and as a result, a film having irregularities on the surface is formed with a thickness that is about half that of a film formed in an atmosphere containing no water. can do. In such a case, the specific resistance of the film tends to increase as compared with the case where no water is contained, but it falls within a range suitable for use as an intermediate layer of the stacked solar cell. That is, a wavelength of 700 nm to 1100 n
m, the transmittance is 80% to 95%, and the specific resistance is 3
An intermediate layer having a thickness of 10-4 ? Cm to 10? Cm is obtained. In addition, in this case, since the unevenness on the light incident side surface of the intermediate layer is formed simultaneously with the film formation, it is not necessary to perform processing such as etching after the film formation.

【0031】光電変換層数が、多ければ、各光電変換層
における開放電圧値の和で決定する積層型太陽電池の開
放電圧値は向上するが、最も小さい短絡電流値によって
制限されるため実質的な電流値向上は期待できない。よ
って、最大の変換効率を得るためには、光電変換層の数
は2であることが望ましい。
When the number of photoelectric conversion layers is large, the open-circuit voltage value of the stacked solar cell, which is determined by the sum of the open-circuit voltage values of the photoelectric conversion layers, improves, but is substantially limited by the short-circuit current value. No significant improvement in current value can be expected. Therefore, in order to obtain the maximum conversion efficiency, it is desirable that the number of photoelectric conversion layers is two.

【0032】そこで、一実施形態の積層型太陽電池は、
支持基板と、第1電極層と、結晶性シリコンを含有する
第1光電変換層と、中間層と、非晶質シリコンからなる
第2光電変換層と、第2電極層とをこの順に備え、上記
第2電極層側から光が入射されるようになっていること
を特徴とする。
Therefore, the laminated solar cell of one embodiment is
A supporting substrate, a first electrode layer, a first photoelectric conversion layer containing crystalline silicon, an intermediate layer, a second photoelectric conversion layer made of amorphous silicon, and a second electrode layer, in this order, Light is incident from the second electrode layer side.

【0033】また、一実施形態の積層型太陽電池は、支
持基板と、第1電極層と、非晶質シリコンを含有する第
1光電変換層と、中間層と、結晶性シリコンからなる第
2光電変換層と、第2電極層とをこの順に備え、上記支
持基板側から光が入射されるようになっていることを特
徴とする。
In one embodiment, the stacked solar cell comprises a support substrate, a first electrode layer, a first photoelectric conversion layer containing amorphous silicon, an intermediate layer, and a second layer made of crystalline silicon. A photoelectric conversion layer and a second electrode layer are provided in this order, and light is incident from the support substrate side.

【0034】一実施形態の積層型太陽電池は、第1電極
層と、支持材料としての結晶性シリコン基板を含む第1
光電変換層と、中間層と、非晶質シリコンからなる第2
光電変換層と、第2電極層とをこの順に備えたことを特
徴とする。
[0034] In one embodiment, the stacked solar cell comprises a first electrode layer and a first electrode layer including a crystalline silicon substrate as a supporting material.
A photoelectric conversion layer, an intermediate layer, and a second layer made of amorphous silicon.
A photoelectric conversion layer and a second electrode layer are provided in this order.

【0035】この一実施形態の積層型太陽電池では、支
持材料としての結晶性シリコン基板を含む第1光電変換
層によって残りの光電変換層等の要素が支持される。こ
れにより、機械的強度が得られる。
In the stacked solar cell of this embodiment, the remaining elements such as the photoelectric conversion layer are supported by the first photoelectric conversion layer including the crystalline silicon substrate as the supporting material. Thereby, mechanical strength is obtained.

【0036】一実施形態の積層型太陽電池は、上記結晶
性シリコン基板は多結晶シリコン基板または単結晶シリ
コン基板であることを特徴とする。
In one embodiment of the present invention, the crystalline silicon substrate is a polycrystalline silicon substrate or a monocrystalline silicon substrate.

【0037】第1光電変換層に含まれる結晶性シリコン
基板が多結晶シリコン基板または単結晶シリコン基板で
あれば、第1光電変換層の変換効率が高いものとなる。
したがって、積層型太陽電池全体の変換効率が高まる。
If the crystalline silicon substrate included in the first photoelectric conversion layer is a polycrystalline silicon substrate or a single crystal silicon substrate, the conversion efficiency of the first photoelectric conversion layer is high.
Therefore, the conversion efficiency of the entire stacked solar cell is increased.

【0038】[0038]

【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.

【0039】(第1実施形態)図1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
層型太陽電池では、支持基板1上に、第1電極層2と、
第1光電変換層3と、表面4aにテクスチャ(凹凸)を
有する中間層4と、第2光電変換層5と、第2電極層6
と、櫛形電極7とがこの順に積層されている。なお、照
射光9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. 1 schematically shows a sectional structure of a laminated solar cell according to a first embodiment. In this stacked solar cell, a first electrode layer 2 is provided on a support substrate 1,
A first photoelectric conversion layer 3, an intermediate layer 4 having a texture (unevenness) on a surface 4a, a second photoelectric conversion layer 5, and a second electrode layer 6
And the comb-shaped electrode 7 are stacked in this order. Here, the irradiation light 9 indicates the light to be irradiated when measuring the solar cell characteristics.

【0040】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.

【0041】まず、基板1として、ガラス基板を用意す
る。基板1としては、ガラス、金属、セラミック、シリ
コン、フィルムなどの材料のほか、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。この例では、ガラス基板(コーニング社製705
9)を用いる。
First, a glass substrate is prepared as the substrate 1. The substrate 1 may be made of a material such as glass, metal, ceramic, silicon, or film, or a material obtained by depositing a metal film or an insulating material on these materials. In this example, a glass substrate (705 manufactured by Corning Incorporated) is used.
9) is used.

【0042】次に、ガラス基板1を純水で洗浄する。続
いて、電子ビーム蒸着法によって、この基板1の片面
に、第1電極層2の材料として銀および酸化亜鉛(Zn
O)を、表面側が凹凸を有さず平坦になるように堆積す
る。この銀の蒸着にあたっては、基板温度を180℃と
し、ターゲットである純銀に電子ビームを照射して、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42s
ccm流し、ターゲットであるZnOに電子ビームを照
射して、膜厚50nmだけ堆積する。第1電極層2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、第1電極
層2の形成方法は、MOCVD(有機金属化学気相成
長)法、スパッタリング法、スプレー法などでも構わな
い。
Next, the glass substrate 1 is washed with pure water. Subsequently, silver and zinc oxide (Zn) as a material of the first electrode layer 2 were formed on one surface of the substrate 1 by electron beam evaporation.
O) is deposited so that the surface side is flat without irregularities. When depositing this silver, the substrate temperature is set to 180 ° C., and pure silver as a target is irradiated with an electron beam to deposit a film having a thickness of 100 nm. Further, in the deposition of ZnO, the substrate temperature was set to 220 ° C. and oxygen was supplied for 42 seconds.
The electron beam is irradiated on ZnO as a target by flowing the electron beam to a thickness of 50 nm to deposit a film having a thickness of 50 nm. The material of the first electrode layer 2 may be a metal or a conductive metal oxide film, or may be a single layer or a composite layer thereof. The method for forming the first electrode layer 2 may be a MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method, a sputtering method, a spray method, or the like.

【0043】次に、第1電極層2上に、平行平板型プラ
ズマCVD装置を用いてn、i、p型の結晶シリコン薄
膜を連続的に堆積して、第1光電変換層3を形成する。
第1光電変換層3の形成にあたっては、基板1を加熱し
た状態で、基板1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。
この例では、第1光電変換層3を構成するn、i、p層
の形成条件は次の表1の通りとした。この第1光電変換
層3の表面は、凹凸を有さず平坦な状態になっている。
Next, n, i, and p-type crystalline silicon thin films are successively deposited on the first electrode layer 2 using a parallel plate type plasma CVD apparatus to form a first photoelectric conversion layer 3. .
In forming the first photoelectric conversion layer 3, the substrate 1 and a cathode (a target (not shown)) are heated while the substrate 1 is heated.
And a high frequency power is applied between them to generate plasma.
In this example, the conditions for forming the n, i, and p layers constituting the first photoelectric conversion layer 3 were as shown in Table 1 below. The surface of the first photoelectric conversion layer 3 is flat without any irregularities.

【表1】 [Table 1]

【0044】次に、この第1光電変換層3上に中間層4
を形成する。この中間層4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)、インジウム(In)、スカ
ンジウム(Sc)、シリコン(Si)、チタン(T
i)、ジルコニウム(Zr)等のドーパントを混入した
ものであっても構わない。中間層4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、中間層4の材料として、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1を200℃に加熱した状態で、酸素分圧が0.1
%〜5.0%となるように酸素とアルゴンを流し、圧力
(全圧)を0.8Paに設定し、基板1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。このとき、0.1%〜5.0%の範囲内で
酸素分圧を可変して設定することによって、透過率、比
抵抗が異なるZnO膜を堆積できる。なお、酸素を含有
しない雰囲気中で成膜を行った場合は、成膜後に温度3
00℃〜500℃の酸素又は大気雰囲気中でアニールを
行えば、同等の透過率、比抵抗を持つ中間層を得ること
が可能である。続いて、中間層4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、中間層4の表面に対して所定時間だけウエッ
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、中間層4の表面4aに凹凸を形
成、つまり粗さを持たせることができる。なお、エッチ
ング液としては、酢酸水溶液以外にも、塩酸水溶液等の
酸性溶液、アルカリ溶液を用いることが可能である。中
間層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加工方
法を採用することもできる。一例として、凹凸エッチン
グ前の膜厚が500nmであり、凹凸エッチング時間が
150秒間のとき、中間層4の表面に高低差250nm
の凹凸が形成された。
Next, the intermediate layer 4 is formed on the first photoelectric conversion layer 3.
To form As a material of the intermediate layer 4, in addition to zinc oxide (ZnO), ITO (indium oxide is several weight%
Tin-containing material), tin dioxide (SnO 2 ), etc., but ZnO, which is particularly excellent in plasma resistance, is desirable.
Further, this ZnO is made of gallium (Ga), aluminum (Al), boron (B), indium (In), scandium (Sc), silicon (Si), titanium (T
i), a mixture of dopants such as zirconium (Zr) may be used. The intermediate layer 4 can be formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. In this example, ZnO containing gallium was deposited as a material of the intermediate layer 4 by a sputtering method. In this film formation, in a sputtering apparatus,
While the substrate 1 was heated to 200 ° C., the oxygen partial pressure was 0.1
% To 5.0%, the pressure (total pressure) is set to 0.8 Pa, and a DC bias of 500 V is applied between the substrate 1 and the cathode (not shown). At this time, ZnO films having different transmittances and specific resistances can be deposited by variably setting the oxygen partial pressure within the range of 0.1% to 5.0%. In the case where the film is formed in an atmosphere containing no oxygen, the film is formed at a temperature of 3 ° C.
If annealing is performed in oxygen or air atmosphere at a temperature of 00 ° C. to 500 ° C., an intermediate layer having the same transmittance and specific resistance can be obtained. Subsequently, in order to form irregularities on the surface of the intermediate layer 4, a 0.5% by weight acetic acid aqueous solution is used as an etchant, and wet etching is performed on the surface of the intermediate layer 4 for a predetermined time (this is referred to as “irregular etching”). ). As a result, irregularities can be formed on the surface 4a of the intermediate layer 4, that is, roughness can be provided. As an etching solution, an acidic solution such as a hydrochloric acid solution or an alkali solution can be used in addition to the acetic acid solution. The method of forming the irregularities on the surface of the intermediate layer 4 is not limited to wet etching, and other processing methods such as dry etching can be adopted. As an example, when the film thickness before and after the uneven etching is 500 nm and the uneven etching time is 150 seconds, the height difference of 250 nm
Irregularities were formed.

【0045】なお、中間層4を形成するために、スパッ
タリング装置を用い、0.1%〜60%の水を含有した
雰囲気中で酸化亜鉛を成膜してもよい。水を含有しない
雰囲気中では、成膜時の表面凹凸形成に1.2μm〜2
μmの膜厚を必要とするが、水を含有した雰囲気中で成
膜を行うと、0.5μm〜0.7μm程度の膜厚で表面
に高低差200〜400nmの凹凸が生じる。一例とし
て、50%の水を含有したアルゴン雰囲気中で圧力を
2.7Paとし、基板とカソード(アルミニウムがドー
プされた酸化亜鉛からなるターゲット)間にパワー密度
4.0W/cmのRFパワーを印加し、基板温度30
0℃、堆積膜厚0.6μmという設定で成膜を行ったと
ころ、表面に高低差300nmの凹凸が形成された。こ
のとき、波長700nm〜1100nmの領域で透過率
が82%で、かつ比抵抗が1.3×10−2Ωcmであ
った。このようにした場合、成膜時に表面に凹凸が形成
されるので、成膜後に凹凸エッチング等の表面加工を行
う必要はない。
In order to form the intermediate layer 4, zinc oxide may be formed using a sputtering apparatus in an atmosphere containing 0.1% to 60% of water. In an atmosphere containing no water, 1.2 μm to 2 μm
Although a film thickness of μm is required, when the film is formed in an atmosphere containing water, unevenness with a height difference of 200 to 400 nm is generated on the surface with a film thickness of about 0.5 μm to 0.7 μm. As an example, an RF power having a power density of 4.0 W / cm 2 is applied between a substrate and a cathode (a target made of zinc oxide doped with aluminum) at a pressure of 2.7 Pa in an argon atmosphere containing 50% of water. Apply, substrate temperature 30
When a film was formed at a setting of 0 ° C. and a deposited film thickness of 0.6 μm, irregularities having a height difference of 300 nm were formed on the surface. At this time, the transmittance was 82% in the wavelength region of 700 nm to 1100 nm, and the specific resistance was 1.3 × 10 −2 Ωcm. In such a case, since irregularities are formed on the surface during film formation, it is not necessary to perform surface processing such as irregularity etching after the film formation.

【0046】次に、この表面4aに凹凸(テクスチャ)
を有する中間層4上に、平行平板型プラズマCVD装置
を用いてn、i、p型の非晶質シリコン薄膜を連続的に
堆積して、光入射側光電変換層としての第2光電変換層
5を形成する。第2光電変換層5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5の表面粗さは、中間層4の表
面4a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5を構成するn、i、p層の形成条件は、次
の表2の通りとした。
Next, the surface 4a has irregularities (texture).
The n, i, p-type amorphous silicon thin film is continuously deposited on the intermediate layer 4 having the above by using a parallel plate type plasma CVD apparatus, and a second photoelectric conversion layer as a light incident side photoelectric conversion layer is formed. 5 is formed. As a material of the second photoelectric conversion layer 5, 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 5 after this film formation reflects the roughness of the surface 4a of the intermediate layer 4. In this example, the second
The conditions for forming the n, i, and p layers constituting the photoelectric conversion layer 5 were as shown in Table 2 below.

【表2】 [Table 2]

【0047】なお、第2光電変換層5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。
The material of the second photoelectric conversion layer 5 is n
Instead of the type or p-type amorphous silicon, n-type and p-type microcrystalline silicon may be used.

【0048】次に、この第2光電変換層5上に第2電極
層6を形成する。第2電極層6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1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1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
第2電極層6の表面粗さは、第2光電変換層5の表面粗
さを反映したものとなる。これにより、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。
Next, a second electrode layer 6 is formed on the second photoelectric conversion layer 5. The second electrode layer 6 is formed by depositing ITO to a thickness of 60 nm by a sputtering method. In forming this film, the substrate 1 was heated at 220 ° C. in a sputtering apparatus.
In the state of heating, oxygen was flowed at a flow rate of 1.5 sccm, argon was flowed at a flow rate of 250 sccm, and the gas pressure was 3.8 Pa.
And the substrate 1 and cathode (target not shown)
And a DC bias of 450 V is applied. The surface roughness of the second electrode layer 6 after the film formation reflects the surface roughness of the second photoelectric conversion layer 5. Thereby, reflection on the surface of the stacked solar cell can be reduced, and a light confinement effect can be obtained.

【0049】次に、この第2電極層6上に櫛形電極7を
形成する。櫛形電極7は、電子ビーム蒸着法で、銀を5
00nmの厚さに形成する。この櫛形電極7の形成にあ
たっては、蒸着装置中で、基板1を180℃に加熱した
状態で、純銀からなる蒸着源に電子ビームを照射し、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。
櫛形電極7の材料として銀のような低抵抗材質を用いる
ことで、第2電極層6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。櫛形電極7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, a comb electrode 7 is formed on the second electrode layer 6. The interdigital electrode 7 is formed by depositing silver by electron beam evaporation.
It is formed to a thickness of 00 nm. In forming the comb-shaped electrode 7, an electron beam is irradiated to an evaporation source made of pure silver while the substrate 1 is heated to 180 ° C. in an evaporation apparatus, and silver is selectively applied to the substrate surface using a metal mask. Evaporate.
By using a low-resistance material such as silver as the material of the comb-shaped electrode 7, the current collecting capability of the second electrode layer 6 can be complemented, and current collection can be performed more efficiently. Examples of the method for forming the comb-shaped electrode 7 include a sputtering method and the like in addition to the vacuum evaporation method.

【0050】次の表3は、このようにして作製した積層
型太陽電池「本発明1」に、第2電極層6側から、AM
−1.5、100mW/cmの照射光8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、表3中の「本発明1」は中間層の光透過率が
83%、比抵抗が4.0×10−3Ωcmのもの、「比
較例1」は中間層の光透過率が70%、比抵抗が3.1
×10−4Ωcmのもの、「比較例2」は中間層の光透
過率が94%、比抵抗が15Ωcmのものの測定結果で
ある。比較例1、2のそれ以外の条件は「本発明1」の
ものと同じである。なお、図4に示した中間層の光透過
率と積層型太陽電池の短絡電流密度との関係、図5に示
した中間層の比抵抗と積層型太陽電池の曲線因子との関
係は、いずれもこの測定で得られたものである。
The following Table 3 shows that the stacked solar cell “Invention 1” manufactured in this manner was subjected to AM from the second electrode layer 6 side.
The results of measuring solar cell characteristics (short-circuit current density, open-circuit voltage, fill factor, and conversion efficiency) by applying irradiation light 8 of −1.5 and 100 mW / cm 2 are shown together with the results of the comparative example. In addition, "Invention 1" in Table 3 has a light transmittance of the intermediate layer of 83% and a specific resistance of 4.0 × 10 −3 Ωcm, and “Comparative Example 1” has a light transmittance of the intermediate layer of 70%. %, Specific resistance is 3.1
× 10 −4 Ωcm, “Comparative Example 2” is a measurement result of the intermediate layer having a light transmittance of 94% and a specific resistance of 15 Ωcm. Other conditions of Comparative Examples 1 and 2 are the same as those of “Invention 1”. The relationship between the light transmittance of the intermediate layer and the short-circuit current density of the stacked solar cell shown in FIG. 4 and the relationship between the specific resistance of the intermediate layer and the fill factor of the stacked solar cell shown in FIG. Are also obtained by this measurement.

【表3】 [Table 3]

【0051】この表3から分かるように、この実施形態
の積層型太陽電池「本発明1」では、太陽電池全体の変
換効率が比較例1、2のものよりも増大している。この
理由は、図4に関して既に述べたように、「本発明1」
では中間層の光透過率が80%以上であるから短絡電流
密度が高いレベルになるのに対し、「比較例1」では中
間層の光透過率が70%しかないため短絡電流密度が低
下するからである。また、図5に関して既に述べたよう
に、「本発明1」では中間層の比抵抗が10Ωcmより
も小さいから太陽電池特性に影響を殆ど与えることはな
いのに対し、「比較例2」では中間層の比抵抗が10Ω
cm以上であるため、シリーズ抵抗成分の影響で積層型
太陽電池の曲線因子が低下するからである。
As can be seen from Table 3, in the stacked solar cell "Invention 1" of this embodiment, the conversion efficiency of the entire solar cell is higher than those of Comparative Examples 1 and 2. The reason for this is as described above with reference to FIG.
In Comparative Example 1, the light transmittance of the intermediate layer is 80% or more, and the short-circuit current density is high. On the other hand, in Comparative Example 1, the light transmittance of the intermediate layer is only 70%, and the short-circuit current density is reduced. Because. Further, as described above with reference to FIG. 5, in “Invention 1”, the specific resistance of the intermediate layer is less than 10 Ωcm, so that the characteristics of the solar cell are hardly affected. The specific resistance of the layer is 10Ω
cm or more, the fill factor of the stacked solar cell decreases due to the influence of the series resistance component.

【0052】このように、「本発明1」のように中間層
の光透過率が80%以上、かつ比抵抗が10Ωcm以下
のときに、高い変換効率が得られる。
Thus, high conversion efficiency can be obtained when the light transmittance of the intermediate layer is 80% or more and the specific resistance is 10 Ωcm or less as in “Invention 1”.

【0053】(第2実施形態)図2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
層型太陽電池では、使用時に前面パネルとなる支持基板
21の片面に、第1電極層22と、第1光電変換層23
と、表面24aに凹凸を有する中間層24と、第2光電
変換層25と、第2電極層26とがこの順に積層されて
いる。なお、照射光29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. 2 schematically shows a sectional structure of a stacked solar cell according to a second embodiment. In this stacked solar cell, a first electrode layer 22 and a first photoelectric conversion layer 23 are provided on one side of a support substrate 21 which becomes a front panel during use.
, An intermediate layer 24 having irregularities on the surface 24a, a second photoelectric conversion layer 25, and a second electrode layer 26 are stacked in this order. Here, the irradiation light 29 indicates the light to be irradiated when measuring the solar cell characteristics.

【0054】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.

【0055】まず、支持基板21として絶縁性および透
光性を有するガラス基板を用意する。なお、絶縁性およ
び透光性を有するフィルム基板を用いることもできる
が、この例では、ガラス基板(コーニング社製705
9)を用いる。
First, a glass substrate having an insulating property and a light transmitting property is prepared as the supporting substrate 21. Although a film substrate having an insulating property and a light-transmitting property can be used, in this example, a glass substrate (available from Corning 705) is used.
9) is used.

【0056】次に、ガラス基板21を純水で洗浄する。
続いて、ガラス基板21の片面に、スパッタリング法に
よって、第1電極層22としてのZnOを、表面側が凹
凸を有さず平坦になるように堆積する。この成膜にあた
っては、スパッタリング装置中で、基板21を200℃
に加熱した状態で、アルゴンを流し、圧力(全圧)を
0.8Paに設定し、基板1とカソード(図示しないタ
ーゲット)との間に所定のDCバイアスを印可する。こ
の成膜方法は、真空蒸着法、MOCVD法、スプレー法
などでも構わない。また、第1電極層22の材料として
は、ZnOの他に、ITO、SnO等の材料を用いて
も良い。
Next, the glass substrate 21 is washed with pure water.
Subsequently, ZnO as the first electrode layer 22 is deposited on one surface of the glass substrate 21 by sputtering so that the surface side is flat without any irregularities. In forming this film, the substrate 21 was heated at 200 ° C. in a sputtering apparatus.
, The pressure (total pressure) is set to 0.8 Pa, and a predetermined DC bias is applied between the substrate 1 and the cathode (target not shown). This film formation method may be a vacuum evaporation method, an MOCVD method, a spray method, or the like. Further, as a material of the first electrode layer 22, a material such as ITO and SnO 2 may be used in addition to ZnO.

【0057】次に、第1電極層22上に、平行平板型プ
ラズマCVD装置を用いてn、i、p型の非晶質シリコ
ン薄膜を連続的に堆積して、光入射側光電変換層として
の第1光電変換層23を形成する。第1光電変換層23
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。この例では、第1光電変換層23を構
成するn、i、p層の形成条件は、第1実施形態の表2
に示したものと同一に設定した。この第1光電変換層2
3の表面は、凹凸を有さず平坦な状態になっている。
Next, an n, i, and p-type amorphous silicon thin film is continuously deposited on the first electrode layer 22 using a parallel plate type plasma CVD apparatus to form a light incident side photoelectric conversion layer. Of the first photoelectric conversion layer 23 is formed. First photoelectric conversion layer 23
As the material of the above, 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. In this example, the conditions for forming the n, i, and p layers constituting the first photoelectric conversion layer 23 are as shown in Table 2 of the first embodiment.
The settings were the same as those shown in. This first photoelectric conversion layer 2
The surface of No. 3 is flat without any irregularities.

【0058】次に、第1光電変換層23上に、第1実施
形態で中間層4を形成したのと同じ方法および条件で、
中間層24を形成する。この中間層24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)、インジウム
(In)、スカンジウム(Sc)、シリコン(Si)、
チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)等のドーパント
を混入したものであっても構わない。中間層24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、中間層24の材料と
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21を200℃に加熱した状態で、酸素
分圧が0.1%〜5.0%となるように酸素とアルゴン
を流し、圧力(全圧)を0.8Paに設定し、基板21
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。このとき、0.1%〜5.
0%の範囲内で酸素分圧を可変して設定することによっ
て、透過率、比抵抗が異なるZnO膜を堆積できる。な
お、酸素を含有しない雰囲気中で成膜を行った場合は、
成膜後に温度300℃〜500℃の酸素又は大気雰囲気
中でアニールを行えば、同等の透過率、比抵抗を持つ中
間層を得ることが可能である。続いて、中間層24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、中間層24の表面に対して
所定時間だけ凹凸エッチングを実施する。その結果、中
間層24の表面24aに凹凸を形成、つまり粗さを持た
せることができる。なお、エッチング液としては、酢酸
水溶液以外にも、塩酸水溶液等の酸性溶液、アルカリ溶
液を用いることが可能である。中間層24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加工方法を採用すること
もできる。第1実施形態で述べたのと同様に、凹凸エッ
チング前の膜厚が500nmであり、凹凸エッチング時
間が150秒間のとき、中間層24の表面に高低差25
0nmの凹凸が形成された。
Next, on the first photoelectric conversion layer 23, using the same method and conditions as those for forming the intermediate layer 4 in the first embodiment,
An intermediate layer 24 is formed. As a material of the intermediate layer 24, in addition to zinc oxide (ZnO), ITO (a material containing several weight% of tin in indium oxide), tin dioxide (SnO)
2 ), etc., but ZnO which is particularly excellent in plasma resistance
Is desirable. Further, this ZnO is made of gallium (Ga).
And aluminum (Al), boron (B), indium (In), scandium (Sc), silicon (Si),
What mixed the dopants, such as titanium (Ti) and zirconium (Zr), may be used. The intermediate layer 24 can be formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. In this example, ZnO containing gallium was deposited as a material of the intermediate layer 24 by a sputtering method. In this film formation, in a sputtering apparatus, while the substrate 21 is heated to 200 ° C., oxygen and argon are flowed so that the oxygen partial pressure becomes 0.1% to 5.0%, and the pressure (total pressure) is increased. Is set to 0.8 Pa, and the substrate 21
500 V between the cathode and the target (not shown)
DC bias is applied. At this time, 0.1% to 5.
By setting the oxygen partial pressure variably within the range of 0%, ZnO films having different transmittances and specific resistances can be deposited. If the film is formed in an atmosphere containing no oxygen,
If annealing is performed in oxygen or air atmosphere at a temperature of 300 ° C. to 500 ° C. after the film formation, an intermediate layer having the same transmittance and specific resistance can be obtained. Subsequently, in order to form irregularities on the surface of the intermediate layer 24, an etching solution of 0.5
By using a weight% acetic acid aqueous solution, the surface of the intermediate layer 24 is subjected to uneven etching for a predetermined time. As a result, irregularities can be formed on the surface 24a of the intermediate layer 24, that is, roughness can be provided. As an etching solution, an acidic solution such as a hydrochloric acid solution or an alkali solution can be used in addition to the acetic acid solution. The method for forming the irregularities on the surface of the intermediate layer 24 is not limited to wet etching, and other processing methods such as dry etching can also be adopted. As described in the first embodiment, when the film thickness before and after the uneven etching is 500 nm and the uneven etching time is 150 seconds, the height difference 25
The unevenness of 0 nm was formed.

【0059】次に、中間層24上に、平行平板型プラズ
マCVD装置を用いてn、i、p型の結晶シリコン薄膜
を連続的に堆積して、第2光電変換層25を形成する。
この例では、第2光電変換層25を構成するn、i、p
層の形成条件は、第1実施形態の表1に示したものと同
一に設定した。この成膜後の第2光電変換層25の表面
粗さは、中間層24の表面の粗さを反映したものとな
る。
Next, a second photoelectric conversion layer 25 is formed on the intermediate layer 24 by continuously depositing n, i, and p-type crystalline silicon thin films using a parallel plate type plasma CVD apparatus.
In this example, n, i, p forming the second photoelectric conversion layer 25
The conditions for forming the layers were set the same as those shown in Table 1 of the first embodiment. The surface roughness of the second photoelectric conversion layer 25 after this film formation reflects the surface roughness of the intermediate layer 24.

【0060】その後、第2光電変換層25上に、電子ビ
ーム蒸着法によって銀および酸化亜鉛(ZnO)を堆積
して、第2電極層26を形成する。この銀の蒸着にあた
っては、基板温度を180℃とし、ターゲットである純
銀に電子ビームを照射して、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50nmだ
け堆積する。第2電極層26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、第2電極層26の形成方法は、
MOCVD(有機金属化学気相成長)法、スパッタリン
グ法、スプレー法などでも構わない。成膜後の第2電極
層25の表面粗さは、第2光電変換層25の表面粗さを
反映したものとなる。これにより、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。
After that, silver and zinc oxide (ZnO) are deposited on the second photoelectric conversion layer 25 by an electron beam evaporation method to form a second electrode layer 26. When depositing this silver, the substrate temperature is set to 180 ° C., and pure silver as a target is irradiated with an electron beam to deposit a film having a thickness of 100 nm. Further, in the deposition of ZnO, the substrate temperature is set to 220 ° C., oxygen is flowed at 42 sccm, and the target ZnO is irradiated with an electron beam to deposit the target to a thickness of 50 nm. As a material of the second electrode layer 26, a metal or a conductive metal oxide film may be used, and a single layer or a composite layer thereof may be used. The method for forming the second electrode layer 26 is as follows.
An MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method, a sputtering method, a spray method, or the like may be used. The surface roughness of the second electrode layer 25 after the film formation reflects the surface roughness of the second photoelectric conversion layer 25. Thereby, reflection on the surface of the stacked solar cell can be reduced, and a light confinement effect can be obtained.

【0061】次の表4は、このようにして作製した積層
型太陽電池「本発明2」に、ガラス基板21側から、A
M−1.5、100mW/cmの照射光28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、表4中の「本発明2」は中間層の光
透過率が83%、比抵抗が4.0×10−3Ωcmのも
の、「比較例3」は中間層の光透過率が70%、比抵抗
が3.1×10−4Ωcmのもの、「比較例4」は中間
層の光透過率が94%、比抵抗が15Ωcmのものの測
定結果である。比較例3、4のそれ以外の条件は「本発
明2」のものと同じである。
The following Table 4 shows that the laminated solar cell “Invention 2” manufactured in this manner was evaluated for A
The results of measuring solar cell characteristics (short-circuit current density, open-circuit voltage, fill factor, and conversion efficiency) by applying irradiation light 28 of M-1.5 and 100 mW / cm 2 are shown together with the results of the comparative example. In addition, "Invention 2" in Table 4 has a light transmittance of the intermediate layer of 83% and a specific resistance of 4.0 × 10 -3 Ωcm, and "Comparative Example 3" has a light transmittance of the intermediate layer of 70. %, The specific resistance is 3.1 × 10 −4 Ωcm, and “Comparative Example 4” is the measurement result of the intermediate layer having the light transmittance of 94% and the specific resistance of 15 Ωcm. Other conditions of Comparative Examples 3 and 4 are the same as those of "Invention 2".

【表4】 [Table 4]

【0062】この表4から分かるように、この実施形態
の積層型太陽電池「本発明2」では、太陽電池全体の変
換効率が比較例3、4のものよりも増大している。この
理由は、図4に関して既に述べたように、「本発明2」
では中間層の光透過率が80%以上であるから短絡電流
密度が高いレベルになるのに対し、「比較例3」では中
間層の光透過率が70%しかないため短絡電流密度が低
下するからである。また、図5に関して既に述べたよう
に、「本発明2」では中間層の比抵抗が10Ωcmより
も小さいから太陽電池特性に影響を殆ど与えることはな
いのに対し、「比較例4」では中間層の比抵抗が10Ω
cm以上であるため、シリーズ抵抗成分の影響で積層型
太陽電池の曲線因子が低下するからである。
As can be seen from Table 4, in the stacked solar cell “Invention 2” of this embodiment, the conversion efficiency of the entire solar cell is higher than those of Comparative Examples 3 and 4. The reason for this is as described above with reference to FIG.
In Comparative Example 3, the light transmittance of the intermediate layer is high because the light transmittance of the intermediate layer is 80% or more, whereas in Comparative Example 3, the short circuit current density is low because the light transmittance of the intermediate layer is only 70%. Because. Further, as described above with reference to FIG. 5, in “Invention 2”, the specific resistance of the intermediate layer is less than 10 Ωcm, so that the characteristics of the solar cell are hardly affected. The specific resistance of the layer is 10Ω
cm or more, the fill factor of the stacked solar cell decreases due to the influence of the series resistance component.

【0063】このように、「本発明2」のように中間層
の光透過率が80%以上、かつ比抵抗が10Ωcm以下
のときに、高い変換効率が得られる。
As described above, high conversion efficiency is obtained when the light transmittance of the intermediate layer is 80% or more and the specific resistance is 10 Ωcm or less as in “Invention 2”.

【0064】(第3実施形態)図3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
層型太陽電池では、支持基板を含む第1電変換層33上
に、表面34aに凹凸を有する中間層34と、第2光電
変換層35と、第2電極層36と、櫛形電極37とがこ
の順に積層されている。第1電変換層33は、支持基板
としてのn型半導体基板(以下、第1電変換層と同じ符
号33を用いて説明する。)と、その表面(上面)に形
成されたp型半導体層(図示せず)とからなっている。
n型半導体基板33の裏面(中間層34が形成された面
と反対側に位置する面)には、第1電極層32が形成さ
れている。なお、照射光39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. 3 schematically shows a sectional structure of a laminated solar cell according to a third embodiment. In this stacked solar cell, an intermediate layer 34 having irregularities on the surface 34 a, a second photoelectric conversion layer 35, a second electrode layer 36, and a comb-shaped electrode 37 are formed on the first electric conversion layer 33 including the support substrate. Are stacked in this order. The first electric conversion layer 33 includes an n-type semiconductor substrate as a supporting substrate (hereinafter, described using the same reference numeral 33 as the first electric conversion layer) and a p-type semiconductor layer formed on the surface (upper surface) thereof. (Not shown).
The first electrode layer 32 is formed on the back surface of the n-type semiconductor substrate 33 (the surface opposite to the surface on which the intermediate layer 34 is formed). The irradiation light 39 indicates light to be irradiated when measuring solar cell characteristics.

【0065】この積層型太陽電池は次のようにして製造
される。
This stacked solar cell is manufactured as follows.

【0066】まず、n型半導体基板33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, an n-type polycrystalline silicon substrate containing 10 17 cm −3 of phosphorus is prepared as the n-type semiconductor substrate 33. As such an n-type semiconductor substrate, a single crystal silicon substrate can be used.

【0067】次に、基板33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(RCA
社が開発した、H、NHOH、Hclを用いる
洗浄方法)を施す。そして、続いて、基板33の裏面に
不純物が拡散されないように保護用の有機材料を塗布
し、この状態で、熱拡散法により、基板33の表面にp
型半導体層を形成する。詳しくは、n型半導体基板33
を炉の中で加熱し、BBrを拡散源とし、n型半導体
基板33の表面領域にホウ素を拡散させることでp型半
導体層を形成する。この後、所定の剥離液を用いて、基
板33の裏面から上記保護用の有機材料を除去する。こ
のp型半導体層を形成するためには、このようなガス拡
散法の他に、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, RCA cleaning (RCA) is performed to remove alkali components and organic substances adhering to the surface of the substrate 33.
(A cleaning method using H 2 O 2 , NH 4 OH and Hcl developed by the company). Then, subsequently, a protective organic material is applied to the back surface of the substrate 33 so that impurities are not diffused, and in this state, p is applied to the surface of the substrate 33 by a thermal diffusion method.
Forming a mold semiconductor layer; Specifically, the n-type semiconductor substrate 33
Is heated in a furnace, and BBr 3 is used as a diffusion source to diffuse boron into the surface region of the n-type semiconductor substrate 33 to form a p-type semiconductor layer. After that, the organic material for protection is removed from the back surface of the substrate 33 using a predetermined stripper. In order to form the p-type semiconductor layer, a known technique such as a plasma CVD method or an ion implantation method can be used in addition to the gas diffusion method.

【0068】この後、電子ビーム蒸着法により、n型半
導体基板33の裏面側に銀からなる第1電極層32を形
成する。第1電極層32の材料としては、この他に、チ
タン、アルミニウム、パラジウム等の金属または合金で
あっても良い。また、これらの材料の積層膜を用いるこ
とも可能である。また、第1電極層32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, the first electrode layer 32 made of silver is formed on the back surface of the n-type semiconductor substrate 33 by the electron beam evaporation method. In addition, the material of the first electrode layer 32 may be a metal or an alloy such as titanium, aluminum, and palladium. It is also possible to use a stacked film of these materials. The method for forming the first electrode layer 32 is not limited to the electron beam evaporation method, and a known technique such as a sputtering method can be used.

【0069】第1電極層32の形成後、第1実施形態で
説明したのと全く同じ方法および条件で、中間層34
と、第2光電変換層35と、第2電極層36と、櫛形電
極37とを形成する。第1実施形態と同じであるから、
これらの層の形成についての詳細な説明は省略する。な
お、これらの層の材料、形成方法などを適宜変更し得る
点も、第1実施形態で説明したのと同様である。
After the formation of the first electrode layer 32, the intermediate layer 34 is formed in exactly the same manner and under the same conditions as described in the first embodiment.
, A second photoelectric conversion layer 35, a second electrode layer 36, and a comb-shaped electrode 37. Since it is the same as the first embodiment,
A detailed description of the formation of these layers will be omitted. It is to be noted that the materials, forming methods, and the like of these layers can be appropriately changed, as in the case of the first embodiment.

【0070】次の表5は、このようにして作製した積層
型太陽電池「本発明3」に、第2電極層36側から、A
M−1.5、100mW/cmの照射光38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、表5中の「本発明3」は中間層の光
透過率が83%、比抵抗が4.0×10−3Ωcmのも
の、「比較例5」は中間層の光透過率が70%、比抵抗
が3.1×10−4Ωcmのもの、「比較例6」は中間
層の光透過率が94%、比抵抗が15Ωcmのものの測
定結果である。比較例5、6のそれ以外の条件は「本発
明3」のものと同じである。
The following Table 5 shows that the laminated solar cell "Invention 3" manufactured in this manner was evaluated for A from the second electrode layer 36 side.
The results of measuring solar cell characteristics (short-circuit current density, open-circuit voltage, fill factor, and conversion efficiency) by applying irradiation light 38 of M-1.5 and 100 mW / cm 2 are shown together with the results of the comparative example. In addition, "Invention 3" in Table 5 has a light transmittance of the intermediate layer of 83% and a specific resistance of 4.0 × 10 −3 Ωcm, and “Comparative Example 5” has a light transmittance of the intermediate layer of 70%. %, The specific resistance is 3.1 × 10 −4 Ωcm, and “Comparative Example 6” is the measurement result of the intermediate layer having the light transmittance of 94% and the specific resistance of 15 Ωcm. Other conditions of Comparative Examples 5 and 6 are the same as those of “Invention 3”.

【表5】 [Table 5]

【0071】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「本発明3」では、太陽電池全体の変
換効率が比較例5、6のものよりも増大している。この
理由は、図4に関して既に述べたように、「本発明3」
では中間層の光透過率が80%以上であるから短絡電流
密度が高いレベルになるのに対し、「比較例5」では中
間層の光透過率が70%しかないため短絡電流密度が低
下するからである。また、図5に関して既に述べたよう
に、「本発明3」では中間層の比抵抗が10Ωcmより
も小さいから太陽電池特性に影響を殆ど与えることはな
いのに対し、「比較例6」では中間層の比抵抗が10Ω
cm以上であるため、シリーズ抵抗成分の影響で積層型
太陽電池の曲線因子が低下するからである。
As can be seen from Table 5, in the stacked solar cell “Invention 3” of this embodiment, the conversion efficiency of the entire solar cell is higher than those of Comparative Examples 5 and 6. The reason for this is as described above with reference to FIG.
In Comparative Example 5, the light transmittance of the intermediate layer is only 70% since the light transmittance of the intermediate layer is high because the light transmittance of the intermediate layer is 80% or more, whereas the short circuit current density is low in Comparative Example 5. Because. Further, as described above with reference to FIG. 5, in “Invention 3”, the specific resistance of the intermediate layer is less than 10 Ωcm, so that the characteristics of the solar cell are hardly affected. The specific resistance of the layer is 10Ω
cm or more, the fill factor of the stacked solar cell decreases due to the influence of the series resistance component.

【0072】このように、「本発明3」のように中間層
の光透過率が80%以上、かつ比抵抗が10Ωcm以下
のときに、高い変換効率が得られる。
As described above, when the light transmittance of the intermediate layer is 80% or more and the specific resistance is 10 Ωcm or less as in “Invention 3”, high conversion efficiency can be obtained.

【0073】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、透明導電膜からなる中間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 intermediate layers made of a transparent conductive film may be provided between the photoelectric conversion layers.

【0074】[0074]

【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、各光電変換層間の出力電流のバ
ランスをとって、変換効率を改善できる。
As is clear from the above, according to the stacked solar cell of the present invention, the output current between the photoelectric conversion layers can be balanced to improve the conversion efficiency.

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

【図1】 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. 1 is a diagram schematically illustrating a structure of a stacked solar cell according to a first embodiment.

【図2】 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. 2 is a diagram schematically illustrating a structure of a stacked solar cell according to a second embodiment.

【図3】 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. 3 is a diagram schematically illustrating a structure of a stacked solar cell according to a third embodiment.

【図4】 中間層の光透過率と積層型太陽電池の短絡電
流密度との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the light transmittance of an intermediate layer and the short-circuit current density of a stacked solar cell.

【図5】 中間層の比抵抗と積層型太陽電池の曲線因子
との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the specific resistance of the intermediate layer and the fill factor of the stacked solar cell.

【図6】 アニール前後の酸化亜鉛の単膜での透過率を
示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing the transmittance of a single film of zinc oxide before and after annealing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21 支持基板 2、22、32 第1電極層 3、23、33 第1光電変換層 4、24、34 中間層 5、25、35 第2光電変換層 6、26、36 第2電極層 7、37 櫛形電極 8、28、38 照射光 1, 21 Support substrate 2, 22, 32 First electrode layer 3, 23, 33 First photoelectric conversion layer 4, 24, 34 Intermediate layer 5, 25, 35 Second photoelectric conversion layer 6, 26, 36 Second electrode layer 7, 37 Comb electrode 8, 28, 38 Irradiation light

フロントページの続き Fターム(参考) 4K029 AA06 AA24 BA49 BC07 BD00 CA06 EA05 GA00 GA01 5F051 AA02 AA03 AA05 CA15 CB12 CB13 CB14 CB15 CB21 CB24 CB27 DA04 DA16 DA18 FA02 FA04 FA06 FA13 FA14 GA03 5F103 AA08 DD30 HH04 LL04 NN06 PP03 RR05 Continued on the front page F term (reference) 4K029 AA06 AA24 BA49 BC07 BD00 CA06 EA05 GA00 GA01 5F051 AA02 AA03 AA05 CA15 CB12 CB13 CB14 CB15 CB21 CB24 CB27 DA04 DA16 DA18 FA02 FA04 FA06 FA13 FA14 GA03 5F103 A0403 RR04

Claims (13)

【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つ以上に透明導電膜
からなる中間層を備え、この中間層の単膜での光透過率
が波長700nm乃至1100nmの領域で80%乃至
95%の範囲内に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 of the photoelectric conversion layers is formed of a transparent conductive film. A stacked solar cell comprising an intermediate layer, wherein the light transmittance of the single layer of the intermediate layer is in the range of 80% to 95% in the wavelength region of 700 nm to 1100 nm.
【請求項2】 請求項1に記載の積層型太陽電池におい
て、 上記中間層の比抵抗が3×10−4Ωcm乃至10Ωc
mの範囲内にあ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 intermediate layer has a specific resistance of 3 × 10 −4 Ωcm to 10Ωc.
m, wherein the thickness is within the range of m.
【請求項3】 請求項1または2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 support material for supporting the remaining photoelectric conversion layers. Laminated solar cell.
【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、 上記中間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 intermediate layer has irregularities on a light incident side surface, and the light incident side photoelectric conversion layer reflects the irregularities. A stacked solar cell characterized by being formed.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の
積層型太陽電池において、 上記中間層が酸化亜鉛を含有していることを特徴とする
積層型太陽電池。
5. The stacked solar cell according to claim 1, wherein the intermediate layer contains zinc oxide.
【請求項6】 請求項5に記載の積層型太陽電池におい
て、 上記中間層は、スパッタリング法により0.1%乃至
5.0%の酸素を含有した雰囲気中で透明導電膜を堆積
し、その透明導電膜の表面を凹凸状に加工して形成され
ていることを特徴とする積層型太陽電池。
6. The stacked solar cell according to claim 5, wherein the intermediate layer is formed by depositing a transparent conductive film in an atmosphere containing 0.1% to 5.0% oxygen by a sputtering method. A stacked solar cell, wherein a surface of a transparent conductive film is processed into an uneven shape.
【請求項7】 請求項5に記載の積層型太陽電池におい
て、 上記中間層は、スパッタリング法により透明導電膜を堆
積し、300℃乃至500℃の酸素又は大気雰囲気中で
アニールを行った後、その透明導電膜の表面を凹凸状に
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。
7. The stacked solar cell according to claim 5, wherein the intermediate layer is formed by depositing a transparent conductive film by a sputtering method and performing annealing in oxygen or air atmosphere at 300 ° C. to 500 ° C. A stacked solar cell, wherein the surface of the transparent conductive film is processed into an uneven shape.
【請求項8】 請求項6または7に記載の積層型太陽電
池において、 上記中間層の光入射側表面の凹凸はエッチング加工によ
り形成されていることを特徴とする積層型太陽電池。
8. The stacked solar cell according to claim 6, wherein the unevenness on the light incident side surface of the intermediate layer is formed by etching.
【請求項9】 請求項5に記載の積層型太陽電池におい
て、 上記中間層は、スパッタリング法により、0.1%〜6
0%の水を含有した雰囲気中で形成されていることを特
徴とする積層型太陽電池。
9. The stacked solar cell according to claim 5, wherein the intermediate layer is formed in a thickness of 0.1% to 6% by a sputtering method.
A stacked solar cell formed in an atmosphere containing 0% water.
【請求項10】 請求項1または2に記載の積層型太陽
電池において、 支持基板と、第1電極層と、結晶性シリコンを含有する
第1光電変換層と、中間層と、非晶質シリコンからなる
第2光電変換層と、第2電極層とをこの順に備え、上記
第2電極層側から光が入射されるようになっていること
を特徴とする積層型太陽電池。
10. The stacked solar cell according to claim 1, wherein the support substrate, the first electrode layer, the first photoelectric conversion layer containing crystalline silicon, the intermediate layer, and the amorphous silicon A second photoelectric conversion layer comprising: and a second electrode layer in this order, wherein light is incident from the second electrode layer side.
【請求項11】 請求項1または2に記載の積層型太陽
電池において、 支持基板と、第1電極層と、非晶質シリコンを含有する
第1光電変換層と、中間層と、結晶性シリコンからなる
第2光電変換層と、第2電極層とをこの順に備え、上記
支持基板側から光が入射されるようになっていることを
特徴とする積層型太陽電池。
11. The stacked solar cell according to claim 1, wherein the support substrate, the first electrode layer, the first photoelectric conversion layer containing amorphous silicon, the intermediate layer, and the crystalline silicon A second photovoltaic layer comprising a second photoelectric conversion layer and a second electrode layer in this order, wherein light is incident from the support substrate side.
【請求項12】 請求項3に記載の積層型太陽電池にお
いて、 第1電極層と、支持材料としての結晶性シリコン基板を
含む第1光電変換層と、中間層と、非晶質シリコンから
なる第2光電変換層と、第2電極層とをこの順に備えた
ことを特徴とする積層型太陽電池。
12. The stacked solar cell according to claim 3, comprising a first electrode layer, a first photoelectric conversion layer including a crystalline silicon substrate as a support material, an intermediate layer, and amorphous silicon. A stacked solar cell comprising a second photoelectric conversion layer and a second electrode layer in this order.
【請求項13】 請求項12に記載の積層型太陽電池に
おいて、 上記結晶性シリコン基板は多結晶シリコン基板または単
結晶シリコン基板であることを特徴とする積層型太陽電
池。
13. The stacked solar cell according to claim 12, wherein said crystalline silicon substrate is a polycrystalline silicon substrate or a single-crystal silicon substrate.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005322707A (en) * 2004-05-07 2005-11-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Integrated solar cell
JP2006310348A (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Sanyo Electric Co Ltd Laminate type photovoltaic device
JP2007524000A (en) * 2004-01-23 2007-08-23 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Transparent and conductive oxide films and their production and their use in thin film solar cells
JP2008108985A (en) * 2006-10-26 2008-05-08 Kochi Prefecture Sangyo Shinko Center Method of manufacturing semiconductor element
WO2009038083A1 (en) 2007-09-18 2009-03-26 Mitsubishi Electric Corporation Thin-film solar cell device and method for manufacturing the same
JP2009135220A (en) * 2007-11-29 2009-06-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Manufacturing method for photoelectric conversion device
JP2009152577A (en) * 2007-11-29 2009-07-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof
WO2009084527A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Ulvac, Inc. Method for manufacturing solar cell, and solar cell
JP2010192689A (en) * 2009-02-18 2010-09-02 Tdk Corp Solar cell, and method of manufacturing the same
WO2010104111A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 住友金属鉱山株式会社 Transparent conductive film and transparent conductive film laminate, processes for production of same, and silicon thin film solar cell
EP2441094A2 (en) * 2009-06-10 2012-04-18 Thinsilicon Corporation Photovoltaic modules and methods of manufacturing photovoltaic modules having multiple semiconductor layer stacks
JP2012509602A (en) * 2008-11-19 2012-04-19 ユニバシテ デ ヌシャテル Multi-junction photoelectric device and manufacturing process thereof
JP2013026400A (en) * 2011-07-20 2013-02-04 Murata Mfg Co Ltd Method for processing semiconductor crystal body
JP2013037768A (en) * 2011-08-03 2013-02-21 Kanazawa Inst Of Technology Formation method of transparent conductive film
CN116669439A (en) * 2023-07-31 2023-08-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 Solar cell, preparation method thereof, photovoltaic module and photovoltaic device
CN116669439B (en) * 2023-07-31 2024-04-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 Solar cell, preparation method thereof, photovoltaic module and photovoltaic device

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007524000A (en) * 2004-01-23 2007-08-23 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Transparent and conductive oxide films and their production and their use in thin film solar cells
JP2005322707A (en) * 2004-05-07 2005-11-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Integrated solar cell
US7952018B2 (en) 2005-04-26 2011-05-31 Sanyo Electric Co., Ltd. Stacked photovoltaic apparatus
JP2006310348A (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Sanyo Electric Co Ltd Laminate type photovoltaic device
JP2008108985A (en) * 2006-10-26 2008-05-08 Kochi Prefecture Sangyo Shinko Center Method of manufacturing semiconductor element
WO2009038083A1 (en) 2007-09-18 2009-03-26 Mitsubishi Electric Corporation Thin-film solar cell device and method for manufacturing the same
JP2009135220A (en) * 2007-11-29 2009-06-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Manufacturing method for photoelectric conversion device
JP2009152577A (en) * 2007-11-29 2009-07-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof
KR101136978B1 (en) * 2007-12-28 2012-04-19 가부시키가이샤 아루박 Method for manufacturing solar cell, and solar cell
WO2009084527A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Ulvac, Inc. Method for manufacturing solar cell, and solar cell
JP2012509602A (en) * 2008-11-19 2012-04-19 ユニバシテ デ ヌシャテル Multi-junction photoelectric device and manufacturing process thereof
JP2010192689A (en) * 2009-02-18 2010-09-02 Tdk Corp Solar cell, and method of manufacturing the same
EP2407575A4 (en) * 2009-03-13 2012-09-05 Sumitomo Metal Mining Co Transparent conductive film and transparent conductive film laminate, processes for production of same, and silicon thin film solar cell
EP2407575A1 (en) * 2009-03-13 2012-01-18 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Transparent conductive film and transparent conductive film laminate, processes for production of same, and silicon thin film solar cell
WO2010104111A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 住友金属鉱山株式会社 Transparent conductive film and transparent conductive film laminate, processes for production of same, and silicon thin film solar cell
JP5621764B2 (en) * 2009-03-13 2014-11-12 住友金属鉱山株式会社 Transparent conductive film, transparent conductive film laminate, manufacturing method thereof, and silicon-based thin film solar cell
TWI493728B (en) * 2009-03-13 2015-07-21 Sumitomo Metal Mining Co Transparent conductive film layered structure and method for producing the same, and silicon based thin film solar cell
EP2441094A2 (en) * 2009-06-10 2012-04-18 Thinsilicon Corporation Photovoltaic modules and methods of manufacturing photovoltaic modules having multiple semiconductor layer stacks
EP2441094A4 (en) * 2009-06-10 2013-07-10 Thinsilicon Corp Photovoltaic modules and methods of manufacturing photovoltaic modules having multiple semiconductor layer stacks
JP2013026400A (en) * 2011-07-20 2013-02-04 Murata Mfg Co Ltd Method for processing semiconductor crystal body
JP2013037768A (en) * 2011-08-03 2013-02-21 Kanazawa Inst Of Technology Formation method of transparent conductive film
CN116669439A (en) * 2023-07-31 2023-08-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 Solar cell, preparation method thereof, photovoltaic module and photovoltaic device
CN116669439B (en) * 2023-07-31 2024-04-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 Solar cell, preparation method thereof, photovoltaic module and photovoltaic device

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