JP2013138138A - Method for manufacturing photoelectric conversion element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further improve photoelectric conversion efficiency.SOLUTION: A method for manufacturing a photoelectric conversion element including a transparent conductive film and a photoelectric conversion layer comprises the steps of: subjecting the transparent conductive film to plasma treatment using a gas containing carbon dioxide; and forming the photoelectric conversion layer on the transparent conductive film. The gas containing carbon dioxide may be a mixture of carbon dioxide and hydrogen or a mixture of carbon dioxide and an inert gas.

Description

本発明は、光電変換素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion element.

アモルファスシリコンからなる光電変換素子(以下では「a−Si光電変換素子」と記すことがある)は、薄膜化が可能である、低温プロセスでの製造が可能である、または大面積なガラス基板もしくはステンレス基板に形成が容易であるなどという特徴から、低コスト太陽電池の本命として開発が進められている。   A photoelectric conversion element made of amorphous silicon (hereinafter sometimes referred to as “a-Si photoelectric conversion element”) can be thinned, can be manufactured by a low-temperature process, or has a large area glass substrate or Due to the fact that it can be easily formed on a stainless steel substrate, development is underway as a favorite of low-cost solar cells.

このようなa−Si光電変換素子は、一般に、透明絶縁基板の上面上に、透明導電膜と、1つ以上のpin接合を有する光電変換ユニットと、裏面電極層とが積層されて構成されている。ここで、光電変換ユニットは、一般に、p型半導体層、i型半導体層、およびn型半導体層がこの順、またはその逆順に積層されてなる。光電変換ユニットの主要部を占めるi型半導体層が非晶質(アモルファス)のものを非晶質光電変換ユニットと呼び、i型半導体層が結晶質のものを結晶質光電変換ユニットと呼ぶ。   Such an a-Si photoelectric conversion element is generally configured by laminating a transparent conductive film, a photoelectric conversion unit having one or more pin junctions, and a back electrode layer on the upper surface of a transparent insulating substrate. Yes. Here, the photoelectric conversion unit is generally formed by stacking a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer in this order or vice versa. An i-type semiconductor layer that occupies the main part of the photoelectric conversion unit is called an amorphous photoelectric conversion unit, and an i-type semiconductor layer is called a crystalline photoelectric conversion unit.

a−Si光電変換素子における光電変換ユニットの厚さの大部分は、実質的に真性の半導体層であるi型半導体層によって占められる。光電変換作用は、主として、このi型半導体層内で生じる。従って、光電変換層であるi型半導体層の膜厚は、光吸収のためには厚いほうが好ましい。しかし、その膜厚が必要以上に厚くなると、i型半導体層の堆積に時間がかかることになる。それだけでなく、i型半導体層が非晶質である場合には、光劣化(Staebler-Wronsky効果)が顕著となり、よって、光電変換素子の特性が低下する傾向にある。   Most of the thickness of the photoelectric conversion unit in the a-Si photoelectric conversion element is occupied by the i-type semiconductor layer which is a substantially intrinsic semiconductor layer. The photoelectric conversion action mainly occurs in this i-type semiconductor layer. Therefore, it is preferable that the i-type semiconductor layer, which is a photoelectric conversion layer, is thicker for light absorption. However, when the film thickness becomes larger than necessary, it takes time to deposit the i-type semiconductor layer. In addition, when the i-type semiconductor layer is amorphous, photodegradation (Staebler-Wronsky effect) becomes prominent, and the characteristics of the photoelectric conversion element tend to deteriorate.

このようにa−Si光電変換素子には、上記のようなメリットがある一方で、結晶系シリコン太陽電池に比べa−Si光電変換素子の変換効率が低いため更なる変換効率の向上が急務となっている。その一つの試みとして、透明導電膜の特性改善、および透明導電膜上に数nm程度の薄膜を作製して太陽電池の変換効率改善などが知られている。   As described above, the a-Si photoelectric conversion element has the above-described advantages, but since the conversion efficiency of the a-Si photoelectric conversion element is lower than that of the crystalline silicon solar cell, further improvement in conversion efficiency is an urgent need. It has become. As one of the attempts, improvement of characteristics of the transparent conductive film and improvement of the conversion efficiency of the solar cell by producing a thin film of about several nm on the transparent conductive film are known.

具体的には、特許文献1には、酸化亜鉛からなる透明導電膜を水素プラズマ処理することが記載されており、この水素プラズマ処理により透明導電膜の低効率が低下すること、およびこの水素プラズマ処理により透明導電膜の膜質が改善されるので光電変換装置の変換効率が改善されることが記載されている。   Specifically, Patent Document 1 describes that a transparent conductive film made of zinc oxide is subjected to hydrogen plasma treatment, and this hydrogen plasma treatment reduces the low efficiency of the transparent conductive film, and this hydrogen plasma. It is described that the conversion efficiency of the photoelectric conversion device is improved because the film quality of the transparent conductive film is improved by the treatment.

特開2008−283075号公報JP 2008-283075 A

光電変換素子には、光電変換効率の更なる改善が望まれている。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光電変換効率に優れた光電変換素子の製造方法を提供することである。
Further improvement in photoelectric conversion efficiency is desired for the photoelectric conversion element.
This invention is made | formed in view of this point, The objective is to provide the manufacturing method of the photoelectric conversion element excellent in photoelectric conversion efficiency.

本発明に係る光電変換素子の製造方法は、二酸化炭素を含むガスを用いて透明導電膜をプラズマ処理する工程と、透明導電膜上に光電変換層を形成する工程とを備える。   The manufacturing method of the photoelectric conversion element which concerns on this invention comprises the process of plasma-processing a transparent conductive film using the gas containing a carbon dioxide, and the process of forming a photoelectric converting layer on a transparent conductive film.

本発明に係る光電変換素子の製造方法では、光電変換効率に優れた光電変換素子を得ることができる。   In the method for producing a photoelectric conversion element according to the present invention, a photoelectric conversion element excellent in photoelectric conversion efficiency can be obtained.

本発明の一実施形態に係る光電変換素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the photoelectric conversion element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る光電変換素子の製造方法の要部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the principal part of the manufacturing method of the photoelectric conversion element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態に係る光電変換素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the photoelectric conversion element which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態に係る光電変換素子の製造方法の要部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the principal part of the manufacturing method of the photoelectric conversion element which concerns on another embodiment of this invention.

以下、本発明に係る光電変換素子の製造方法について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。   Hereinafter, the manufacturing method of the photoelectric conversion element concerning this invention is demonstrated using drawing. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. In addition, dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth are changed as appropriate for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.

<第1の実施形態>
<光電変換素子の製造方法>
図1は、第1の実施形態に係る光電変換素子の断面図である。図2は、本実施形態に係る光電変換素子の製造方法の要部を示すフロー図である。本実施形態に係る光電変換素子の製造方法は、図1に示すように透明導電膜2上に光電変換層が形成されて構成された光電変換素子を製造する方法であって、透明導電膜2をプラズマ処理する工程S12と、透明導電膜2上に光電変換層を形成する工程S13とを備えている。本実施形態に係る光電変換素子の製造方法は、透明導電膜2の準備工程S11をさらに備えていることが好ましく、第1の導電膜6および第2の導電膜7の形成工程(不図示)をさらに備えていることが好ましい。なお、本実施形態における光電変換層は、透明導電膜2の第1表面2a上にp型半導体層3、i型半導体層4、およびn型半導体層5が順に積層されて構成された光電変換ユニットAである。
<First Embodiment>
<Method for producing photoelectric conversion element>
FIG. 1 is a cross-sectional view of the photoelectric conversion element according to the first embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing the main part of the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to this embodiment. The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to this embodiment is a method for manufacturing a photoelectric conversion element in which a photoelectric conversion layer is formed on a transparent conductive film 2 as shown in FIG. The process S12 which plasma-processes, and the process S13 which forms a photoelectric converting layer on the transparent conductive film 2 are provided. The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to this embodiment preferably further includes a preparation step S11 of the transparent conductive film 2, and a formation step (not shown) of the first conductive film 6 and the second conductive film 7. Is preferably further provided. Note that the photoelectric conversion layer in the present embodiment is configured such that the p-type semiconductor layer 3, the i-type semiconductor layer 4, and the n-type semiconductor layer 5 are sequentially stacked on the first surface 2a of the transparent conductive film 2. Unit A.

<透明導電膜の準備>
透明導電膜2の準備工程S11は特に限定されない。たとえばCVD法、スパッタ法または蒸着法などにより透明導電膜2を透光性基板1の上面上に形成しても良いし、透明導電膜2が透光性基板1の上面上に予め形成された基板を準備しても良い。
<Preparation of transparent conductive film>
The preparation process S11 for the transparent conductive film 2 is not particularly limited. For example, the transparent conductive film 2 may be formed on the upper surface of the translucent substrate 1 by CVD, sputtering, vapor deposition, or the like, or the transparent conductive film 2 is previously formed on the upper surface of the translucent substrate 1. A substrate may be prepared.

ここで、透光性基板1とは、太陽光を透過可能な基板を意味し、たとえばガラス板である。よって、太陽光は透光性基板1を透過して光電変換ユニットAへ入射されることとなり、製造された光電変換素子は透光性基板1が外側(入射側)を向くように配置される。したがって、耐候性に優れた光電変換素子が得られる。   Here, the translucent board | substrate 1 means the board | substrate which can permeate | transmit sunlight, for example, is a glass plate. Therefore, sunlight passes through the translucent substrate 1 and enters the photoelectric conversion unit A, and the manufactured photoelectric conversion element is arranged so that the translucent substrate 1 faces outward (incident side). . Therefore, a photoelectric conversion element excellent in weather resistance can be obtained.

透光性基板1の厚みは、特に限定されないが、0.7mm以上6mm以下であることが好ましい。これにより、透光性基板1を透過した光は、強度の低下をほとんど招くことなく光電変換ユニットAへ入射される。   Although the thickness of the translucent board | substrate 1 is not specifically limited, It is preferable that they are 0.7 mm or more and 6 mm or less. Thereby, the light which permeate | transmitted the translucent board | substrate 1 injects into the photoelectric conversion unit A, causing almost no fall of intensity | strength.

透明導電膜2は、入射光(太陽光)を80%以上好ましくは90%以上透過可能な材料からなることが好ましく、たとえば酸化錫(SnO2)またはZnOなどの導電性金属酸化物を含むことが好ましく、酸化錫(SnO2)またはZnOなどのの導電性金属酸化物からなることが好ましい。透明導電膜2の表面は、平滑面であっても良いが、凹凸を有していることが好ましい。これにより、入射光の散乱を増大させるという効果が得られる。透明導電膜2の膜厚は特に限定されないが、500nm以上2500nm以下であることが好ましい。 The transparent conductive film 2 is preferably made of a material capable of transmitting incident light (sunlight) of 80% or more, preferably 90% or more, and includes a conductive metal oxide such as tin oxide (SnO 2 ) or ZnO. It is preferable that it is made of a conductive metal oxide such as tin oxide (SnO 2 ) or ZnO. The surface of the transparent conductive film 2 may be a smooth surface, but preferably has irregularities. Thereby, the effect of increasing the scattering of incident light is obtained. The film thickness of the transparent conductive film 2 is not particularly limited, but is preferably 500 nm or more and 2500 nm or less.

<透明導電膜に対するプラズマ処理>
二酸化炭素を含むガスを用いて透明導電膜2をプラズマ処理する。ここで、二酸化炭素を含むガスを用いて透明導電膜2をプラズマ処理するとは、高周波電圧またはマイクロ波などによる電界によって加速した電子と二酸化炭素を含むガスとの衝突電離を利用して生成されたプラズマを透明導電膜2の第1表面2aに照射することを意味する。また、透明導電膜2の第1表面2aは、透明導電膜2の表面のうち光入射側とは反対側に位置することとなる透明導電膜2の表面であり、下記<光電変換ユニットの形成>で示すように光電変換ユニットAが形成される透明導電膜2の表面である。
<Plasma treatment for transparent conductive film>
The transparent conductive film 2 is plasma-treated using a gas containing carbon dioxide. Here, the plasma treatment of the transparent conductive film 2 using a gas containing carbon dioxide is generated by using collision ionization between an electron accelerated by an electric field by a high-frequency voltage or a microwave and a gas containing carbon dioxide. It means that the first surface 2a of the transparent conductive film 2 is irradiated with plasma. Moreover, the 1st surface 2a of the transparent conductive film 2 is the surface of the transparent conductive film 2 which will be located in the opposite side to the light-incidence side among the surfaces of the transparent conductive film 2, and the following <formation of a photoelectric conversion unit > Is the surface of the transparent conductive film 2 on which the photoelectric conversion unit A is formed.

本発明者らは、鋭意検討した結果、二酸化炭素を含むガスを用いて透明導電膜2をプラズマ処理すれば光電変換効率が向上することを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that if the transparent conductive film 2 is plasma-treated using a gas containing carbon dioxide, the photoelectric conversion efficiency is improved.

二酸化炭素を含むガスを用いて透明導電膜2をプラズマ処理したことにより光電変換効率が向上する理由としては、たとえば、以下の2つの理由が考えられる
1つ目の理由:二酸化炭素を含むガスに由来する炭素系薄膜(この薄膜は一般に低屈折率である)が透明導電膜の第1表面上に形成されるので、光透過率が向上するからである
2つ目の理由:透明導電膜の表面がドライエッチングされるので、透明導電膜の第1表面上に凹凸が形成され、または透明導電膜の第1表面における凹凸構造が変化し、よって、入射光の散乱が増大するからである。
The reason why the photoelectric conversion efficiency is improved by plasma treatment of the transparent conductive film 2 using a gas containing carbon dioxide is considered to be, for example, the following two reasons. First reason: a gas containing carbon dioxide This is because the carbon-based thin film (this thin film generally has a low refractive index) is formed on the first surface of the transparent conductive film, so that the light transmittance is improved. Second reason: This is because, since the surface is dry-etched, unevenness is formed on the first surface of the transparent conductive film, or the uneven structure on the first surface of the transparent conductive film is changed, thereby increasing the scattering of incident light.

本発明者らは、二酸化炭素を含むガスを用いたプラズマ処理を行なってから、飛行時間二次イオン質量分析計(Time-of-flight secondary ion mass spectrometer(TOF-SIMS))を用いて透明導電膜2の表面から深さ方向10nm程度付近の原子または分子の化学情報を測定したところ、透明導電膜2の表面上への付着物(薄膜の形成)は確認されなかった。このことから、二酸化炭素を含むガスを用いて透明導電膜2をプラズマ処理したことにより光電変換効率が向上する理由としては、透明導電膜2の化学組成の変化という理由ではなく、透明導電膜2の表面に凹凸が形成されるなどの透明導電膜2の形状が変化するという理由が考えられる。   The present inventors perform plasma treatment using a gas containing carbon dioxide, and then use a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) to conduct transparent conduction. When chemical information of atoms or molecules in the vicinity of about 10 nm in the depth direction from the surface of the film 2 was measured, no deposit (formation of a thin film) on the surface of the transparent conductive film 2 was confirmed. From this, the reason why the photoelectric conversion efficiency is improved by plasma-treating the transparent conductive film 2 using a gas containing carbon dioxide is not the reason for the change in the chemical composition of the transparent conductive film 2 but the transparent conductive film 2. The reason that the shape of the transparent conductive film 2 changes, such as unevenness being formed on the surface, is conceivable.

二酸化炭素を含むガスは、二酸化炭素のみからなっても良いし、二酸化炭素と二酸化炭素以外のガスとの混合ガスであっても良い。別の言い方をすると、下記式1または下記式2を満たしていることが好ましい
0.74≦二酸化炭素の体積/(二酸化炭素の体積+水素の体積)≦1.0:式1
0.05≦二酸化炭素の体積/(二酸化炭素の体積+不活性ガスの体積)≦1.0:式2。
The gas containing carbon dioxide may consist of carbon dioxide alone or a mixed gas of carbon dioxide and a gas other than carbon dioxide. In other words, it is preferable to satisfy the following formula 1 or the following formula 2. 0.74 ≦ volume of carbon dioxide / (volume of carbon dioxide + volume of hydrogen) ≦ 1.0: formula 1
0.05 ≦ volume of carbon dioxide / (volume of carbon dioxide + volume of inert gas) ≦ 1.0: Formula 2.

式1において、0.74>{二酸化炭素の体積/(二酸化炭素の体積+水素の体積)}であれば、水素による透明導電膜の還元が過剰となり、よって、透明導電膜層の透過率および導電率の低下を引き起こす。そのため、変換効率の低下を招くことがある。好ましくは0.85≦二酸化炭素の体積/(二酸化炭素の体積+水素の体積)≦1.0である。   In Equation 1, if 0.74> {volume of carbon dioxide / (volume of carbon dioxide + volume of hydrogen)}, the reduction of the transparent conductive film with hydrogen becomes excessive, and thus the transmittance of the transparent conductive film layer and Causes a decrease in conductivity. Therefore, the conversion efficiency may be reduced. Preferably, 0.85 ≦ volume of carbon dioxide / (volume of carbon dioxide + volume of hydrogen) ≦ 1.0.

式2において、0.05>{二酸化炭素の体積/(二酸化炭素の体積+不活性ガスの体積)}であれば、プラズマによる表面処理効果が充分に得られないことがある。ここで、不活性ガスとは、透明導電膜とも二酸化炭素とも化学反応を起こさないガスを意味し、たとえばアルゴンガス、ヘリウム、ネオン、クリプトン、またはキセノンなどの希ガスが挙げられる。好ましくは0.3≦二酸化炭素の体積/(二酸化炭素の体積+不活性ガスの体積)≦1.0である。   In Formula 2, if 0.05> {volume of carbon dioxide / (volume of carbon dioxide + volume of inert gas)}, the surface treatment effect by plasma may not be sufficiently obtained. Here, the inert gas means a gas that does not cause a chemical reaction with both the transparent conductive film and carbon dioxide, and examples thereof include rare gases such as argon gas, helium, neon, krypton, and xenon. Preferably, 0.3 ≦ volume of carbon dioxide / (volume of carbon dioxide + volume of inert gas) ≦ 1.0.

透明導電膜に対するプラズマ処理の条件は特に限定されないが、以下に示す条件であることが好ましい
二酸化炭素を含むガスの流量:40sccm(Standard Cubic Centimeter per Minutes)以上1000sccm以下
上記ガスのうち二酸化炭素の流量:30sccm以上300sccm以下
透光性基板1の温度:50℃以上400℃以下
CVD装置内の圧力:7Pa以上800Pa以下
高周波電極の形状:互いに平行に配置された平板電極
高周波電源の周波数:10MHz以上150MHz以下、または0.2GHz以上1000GHz以下(マイクロ波レベルの周波数)
高周波電源のパワー密度:0.01W/cm2以上0.5W/cm2以下。
The plasma treatment conditions for the transparent conductive film are not particularly limited, but the following conditions are preferable. Flow rate of gas containing carbon dioxide: 40 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minutes) or more and 1000 sccm or less Flow rate of carbon dioxide among the above gases : 30 sccm or more and 300 sccm or less Temperature of translucent substrate 1: 50 ° C or more and 400 ° C or less Pressure in CVD apparatus: 7 Pa or more and 800 Pa or less Shape of high frequency electrode: Flat plate electrode arranged parallel to each other Frequency of high frequency power source: 10 MHz or more and 150 MHz Or less, or 0.2 GHz to 1000 GHz (microwave level frequency)
Power density of the high frequency power source: 0.01 W / cm 2 or more and 0.5 W / cm 2 or less.

透明導電膜2に対するプラズマ処理を終了するタイミングは特に限定されないが、たとえばプラズマ発光が確認されて30秒後に透明導電膜2に対するプラズマ処理を停止することが好ましい。   Although the timing which complete | finishes the plasma processing with respect to the transparent conductive film 2 is not specifically limited, For example, it is preferable to stop the plasma processing with respect to the transparent conductive film 2 30 seconds after plasma emission is confirmed.

なお、このプラズマ処理では二酸化炭素を用いるため、透明導電膜2の材料としては二酸化炭素と反応しにくい材料を選択することが好ましい。透明導電膜2の材料として上述のようにSnO2またはZnOなどの導電性金属酸化物を選択すれば、透明導電膜2と二酸化炭素との反応を抑制することができる。 Since carbon dioxide is used in this plasma treatment, it is preferable to select a material that does not easily react with carbon dioxide as the material of the transparent conductive film 2. If a conductive metal oxide such as SnO 2 or ZnO is selected as the material of the transparent conductive film 2, the reaction between the transparent conductive film 2 and carbon dioxide can be suppressed.

<光電変換ユニットの形成>
続いて、透明導電膜2上に、光電変換ユニットAを形成する。具体的には、透明導電膜2の第1表面2a上に、p型半導体層3、i型半導体層4、およびn型半導体層5を順に積層する。
<Formation of photoelectric conversion unit>
Subsequently, the photoelectric conversion unit A is formed on the transparent conductive film 2. Specifically, the p-type semiconductor layer 3, the i-type semiconductor layer 4, and the n-type semiconductor layer 5 are sequentially stacked on the first surface 2 a of the transparent conductive film 2.

−p型半導体層の形成−
透明導電膜2の第1表面2a上にp型半導体層3を形成する。p型半導体層3の形成方法は特に限定されず、CVD法またはプラズマCVD法などであることが好ましい。
-Formation of p-type semiconductor layer-
A p-type semiconductor layer 3 is formed on the first surface 2 a of the transparent conductive film 2. The method for forming the p-type semiconductor layer 3 is not particularly limited, and a CVD method or a plasma CVD method is preferable.

p型半導体層3の材料は特に限定されない。p型半導体層3は光電変換ユニットA内に拡散電位を生じさせる役目を果たし、この拡散電位の大きさによって薄型光電変換装置の重要な特性の1つである開放端電圧Vocの値が左右される。よって、光電変換ユニットAが内蔵電位を有するようにp型半導体層3の材料を設定することが好ましい。そして、p型半導体層3の材料に応じてp型半導体層3を製造するために使用する原料ガスの材料を適宜、設定することが好ましい。   The material of the p-type semiconductor layer 3 is not particularly limited. The p-type semiconductor layer 3 serves to generate a diffusion potential in the photoelectric conversion unit A, and the value of the open end voltage Voc, which is one of important characteristics of the thin photoelectric conversion device, is influenced by the magnitude of the diffusion potential. The Therefore, it is preferable to set the material of the p-type semiconductor layer 3 so that the photoelectric conversion unit A has a built-in potential. It is preferable to appropriately set the material of the source gas used to manufacture the p-type semiconductor layer 3 according to the material of the p-type semiconductor layer 3.

たとえば、非晶質シリコンまたは微結晶シリコンからなるp型半導体層3を形成する場合には、原料ガスとしては、鎖状または環状のシラン化合物と、p型不純物の材料となる化合物とを用いることが好ましい。また、非晶質シリコン合金または微結晶シリコン合金からなるp型半導体層3を形成する場合には、原料ガスとしては、鎖状または環状のシラン化合物と、p型不純物の材料となる化合物と、炭素、酸素、窒素またはゲルマニウムを含む化合物とを用いることが好ましい。   For example, when the p-type semiconductor layer 3 made of amorphous silicon or microcrystalline silicon is formed, a chain or cyclic silane compound and a compound that becomes a p-type impurity material are used as the source gas. Is preferred. When the p-type semiconductor layer 3 made of an amorphous silicon alloy or a microcrystalline silicon alloy is formed, the source gas includes a chain or cyclic silane compound, a compound serving as a p-type impurity material, It is preferable to use a compound containing carbon, oxygen, nitrogen, or germanium.

ここで、微結晶シリコンとは、nmレベルの大きさの結晶を持つ微細な結晶シリコンで構成されたものであり、非晶質シリコンを一部に含むものを意味することもあり、μc−Siと記されることもある。非晶質シリコン合金とは、炭素、酸素、窒素、およびゲルマニウムなどの元素を含む非晶質シリコンを意味し、非晶質シリコンに対する炭素、酸素、窒素、およびゲルマニウムなどの元素の含有量は、たとえば5質量%以上30質量%以下であることが好ましい。微結晶シリコン合金とは、炭素、酸素、窒素、およびゲルマニウムなどの元素を含む微結晶シリコンを意味し、微結晶シリコンに対する炭素、酸素、窒素、およびゲルマニウムなどの元素の含有量は、2質量%以上20質量%以下であることが好ましい。   Here, the microcrystalline silicon is composed of fine crystalline silicon having a crystal having a size of the nm level, and may mean that part of which includes amorphous silicon. Μc-Si May be written. An amorphous silicon alloy means amorphous silicon containing elements such as carbon, oxygen, nitrogen, and germanium, and the content of elements such as carbon, oxygen, nitrogen, and germanium with respect to amorphous silicon is For example, it is preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less. The microcrystalline silicon alloy means microcrystalline silicon containing elements such as carbon, oxygen, nitrogen, and germanium. The content of elements such as carbon, oxygen, nitrogen, and germanium in the microcrystalline silicon is 2% by mass. It is preferable that it is 20 mass% or less.

鎖状または環状のシラン化合物の供給量は、形成されるp型半導体層3の膜厚に応じて適宜設定することが好ましい。ここで、p型半導体層3の膜厚は特に限定されない。しかし、p型半導体層3は光電変換にほとんど寄与しない不活性な層であり、p型半導体層3にドープされた不純物により吸収される光は発電にほとんど寄与せず損失となる。これらのことから、p型半導体層3の膜厚は、十分な拡散電位を生じさせる範囲内で可能な限り薄いことが好ましく、たとえば6nm以上50nm以下であることが好ましい。したがって、鎖状または環状のシラン化合物の供給量はたとえば2sccm以上300sccm以下であることが好ましい。   The supply amount of the chain or cyclic silane compound is preferably set as appropriate according to the film thickness of the p-type semiconductor layer 3 to be formed. Here, the film thickness of the p-type semiconductor layer 3 is not particularly limited. However, the p-type semiconductor layer 3 is an inactive layer that hardly contributes to photoelectric conversion, and light absorbed by impurities doped in the p-type semiconductor layer 3 hardly contributes to power generation and is lost. For these reasons, the thickness of the p-type semiconductor layer 3 is preferably as thin as possible within a range in which a sufficient diffusion potential is generated, and is preferably 6 nm or more and 50 nm or less, for example. Therefore, the supply amount of the chain or cyclic silane compound is preferably, for example, 2 sccm or more and 300 sccm or less.

鎖状または環状のシラン化合物としては、たとえばSiH4、Si26、SiF4、SiFH3、SiF22、SiF3H、Si38、SiD4、SiHD3、SiH22、SiH3D、SiFD3、SiF22、Si233、(SiF25、(SiF26、(SiF24、Si26、Si38、Si224、Si233、SiCl4、(SiCl25、SiBr4、(SiBr25、Si2Cl6、SiHCl3、SiH2Br2、SiH2Cl2、およびSi2Cl33などの少なくとも1つを用いることができる。 Examples of the chain or cyclic silane compound include SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiFH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , SiD 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiFD 3 , SiF 2 D 2 , Si 2 D 3 H 3 , (SiF 2 ) 5 , (SiF 2 ) 6 , (SiF 2 ) 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , Si 2 H 2 F 4 , Si 2 H 3 F 3 , SiCl 4 , (SiCl 2 ) 5 , SiBr 4 , (SiBr 2 ) 5 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiH 2 Cl 2 , and Si 2 At least one such as Cl 3 F 3 can be used.

p型不純物としてホウ素を選択した場合には、p型不純物の材料となる化合物としては、B26、B410、B59、B511、B610、B612、およびB614などの水素化ホウ素を用いても良いし、BF3、およびBCl3などのハロゲン化ホウ素を用いても良い。中でも、B26またはBF3が好適である。p型不純物はホウ素に限定されず、Mgであっても良い。p型半導体層3におけるp型不純物濃度がたとえば1×1017cm-3以上1×1021cm-3以下となるように、p型不純物の材料となる化合物の添加量を適宜、設定することが好ましい。 When boron is selected as the p-type impurity, the compounds used as the material for the p-type impurity include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 , B 6 H 10 , B 6. Boron hydrides such as H 12 and B 6 H 14 may be used, and boron halides such as BF 3 and BCl 3 may be used. Among these, B 2 H 6 or BF 3 is preferable. The p-type impurity is not limited to boron, and may be Mg. The addition amount of the compound serving as the material of the p-type impurity is appropriately set so that the p-type impurity concentration in the p-type semiconductor layer 3 is, for example, 1 × 10 17 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less. Is preferred.

炭素を含む化合物としては、CH4、CD4、Cn2n+2(nは整数)、Cn2n(nは整数)、C22、C66、CO2、CO、Si(CH3)H3、Si(CH322、およびSi(CH33Hなどの少なくとも1つを用いることができる。これにより、炭素を含む非晶質シリコン層または炭素を含む微結晶シリコン層が形成される。p型半導体層3における炭素の濃度が所定値となるように、炭素を含む化合物の添加量を適宜設定することが好ましい。このことは、酸素を含む化合物、窒素を含む化合物、およびゲルマニウムを含む化合物の各添加量についても言える。 Examples of the compound containing carbon include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 , CO 2 , CO, At least one of Si (CH 3 ) H 3 , Si (CH 3 ) 2 H 2 , and Si (CH 3 ) 3 H can be used. Thereby, an amorphous silicon layer containing carbon or a microcrystalline silicon layer containing carbon is formed. It is preferable to appropriately set the addition amount of the compound containing carbon so that the carbon concentration in the p-type semiconductor layer 3 becomes a predetermined value. This can be said also about each addition amount of the compound containing oxygen, the compound containing nitrogen, and the compound containing germanium.

酸素を含む化合物としては、O2、CO、CO2、NO、NO2、N2O、CH3CH2OH、CH3OH、およびH2Oなどの少なくとも1つを用いることができる。これにより、酸素を含む非晶質シリコン層または酸素を含む微結晶シリコン層が形成される。 As the compound containing oxygen, at least one of O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH, and H 2 O can be used. Thus, an amorphous silicon layer containing oxygen or a microcrystalline silicon layer containing oxygen is formed.

窒素を含む化合物としては、N2、NH3、ND3、NO、NO2、およびN2Oなどの少なくとも1つを用いることができる。これにより、窒素を含む非晶質シリコン層または窒素を含む微結晶シリコン層が形成される。 As the compound containing nitrogen, at least one of N 2 , NH 3 , ND 3 , NO, NO 2 , and N 2 O can be used. Thus, an amorphous silicon layer containing nitrogen or a microcrystalline silicon layer containing nitrogen is formed.

ゲルマニウムを含む化合物としては、GeH4、GeD4、GeF4、GeFH3、GeF22、GeF3H、GeHD3、GeH22、GeH3D、Ge26、およびGe26などの少なくとも1つを用いることができる。これにより、ゲルマニウムを含む非晶質シリコン層またはゲルマニウムを含む微結晶シリコン層が形成される。 The compounds containing germanium include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 , GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , GeH 2 D 2 , GeH 3 D, Ge 2 H 6 , and Ge 2 D 6. At least one of the above can be used. Thereby, an amorphous silicon layer containing germanium or a microcrystalline silicon layer containing germanium is formed.

プラズマCVD法によりp型半導体層3を形成する場合、高周波プラズマの発生条件は特に限定されないが、次に示す条件であることが好ましい
透光性基板1の温度:100℃以上300℃以下
CVD装置内の圧力:30Pa以上1500Pa以下
高周波電極の形状:互いに平行に配置された平板電極
高周波電源の周波数:10MHz以上100MHz以下
高周波電源のパワー密度:0.01W/cm2以上0.5W/cm2以下。
When the p-type semiconductor layer 3 is formed by the plasma CVD method, the generation conditions of the high-frequency plasma are not particularly limited, but the following conditions are preferable. Temperature of the light-transmitting substrate 1: 100 ° C. or more and 300 ° C. or less CVD apparatus Pressure in the inside: 30 Pa or more and 1500 Pa or less Shape of the high frequency electrode: Flat plate electrode arranged in parallel to each other Frequency of the high frequency power source: 10 MHz or more and 100 MHz or less Power density of the high frequency power source: 0.01 W / cm 2 or more and 0.5 W / cm 2 or less .

なお、原料ガスとともに、H2、He、Ne、Ar、Xe、またはKrなどのガスをキャリアガスとしてCVD装置のチャンバー内に供給しても良い。このことは、i型半導体層4を形成する際、およびn型半導体層5を形成する際においても言える。 In addition to the source gas, a gas such as H 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr may be supplied as a carrier gas into the chamber of the CVD apparatus. This can also be said when the i-type semiconductor layer 4 is formed and when the n-type semiconductor layer 5 is formed.

また、H2ガスに対するSiH4ガスの体積比率を1体積%以上40体積%以下、CVD装置内の圧力を30Pa以上800Pa以下、高周波電源のパワー密度を0.02W/cm2以上0.3W/cm2以下、および透光性基板1の温度を100℃以上250℃以下とすれば、非晶質なp型半導体層3が形成される。一方、H2ガスに対するSiH4ガスの体積比率を30体積%以上400体積%以下、CVD装置内の圧力を30Pa以上1300Pa以下、高周波電源のパワー密度を0.02W/cm2以上0.3W/cm2以下、および透光性基板1の温度を100℃以上250℃以下とすれば、微結晶なp型半導体層3が形成される。 In addition, the volume ratio of SiH 4 gas to H 2 gas is 1 volume% to 40 volume%, the pressure in the CVD apparatus is 30 Pa to 800 Pa, and the power density of the high-frequency power source is 0.02 W / cm 2 to 0.3 W / If the cm 2 or less and the temperature of the light-transmitting substrate 1 are 100 ° C. or more and 250 ° C. or less, the amorphous p-type semiconductor layer 3 is formed. On the other hand, the volume ratio of SiH 4 gas to H 2 gas is 30 volume% to 400 volume%, the pressure in the CVD apparatus is 30 Pa to 1300 Pa, and the power density of the high-frequency power source is 0.02 W / cm 2 to 0.3 W / If the temperature of cm 2 or less and the temperature of the translucent substrate 1 are 100 ° C. or more and 250 ° C. or less, the microcrystalline p-type semiconductor layer 3 is formed.

−i型半導体層の形成−
p型半導体層3上にi型半導体層4を形成する。i型半導体層4の形成方法は特に限定されず、CVD法またはプラズマCVD法などであることが好ましい。
-Formation of i-type semiconductor layer-
An i-type semiconductor layer 4 is formed on the p-type semiconductor layer 3. The method for forming i-type semiconductor layer 4 is not particularly limited, and a CVD method or a plasma CVD method is preferable.

i型半導体層4の材料は特に限定されない。i型半導体層4は、非晶質半導体層であっても良いし、結晶質半導体層であっても良い。非晶質半導体層としては、非晶質シリコン層または非晶質シリコン合金層を用いることができるが、非晶質半導体層中に水素を5〜20原子%含む水素化非晶質シリコン層または水素化非晶質シリコン合金層を用いることが好ましい。水素を含まない非晶質シリコン層または非晶質シリコン合金層では、未結合手(ダングリングボンド)に由来する欠陥密度が1019〜1020cm-3と高いため、水素を含まない非晶質シリコン層または非晶質シリコン合金層を光電変換素子などの半導体デバイスに用いることは難しい。これに対して、水素化非晶質シリコン層および水素化非晶質シリコン合金層では、水素が未結合手を終端するので、欠陥密度が1015〜1017cm-3に低減される。よって、水素化非晶質シリコン層および水素化非晶質シリコン合金層を光電変換素子などの半導体デバイスに用いることができる。ここで、水素化非晶質シリコン合金層は、炭素、酸素、窒素、およびゲルマニウムなどの元素を含む水素化非晶質シリコン層を意味する。 The material of the i-type semiconductor layer 4 is not particularly limited. The i-type semiconductor layer 4 may be an amorphous semiconductor layer or a crystalline semiconductor layer. As the amorphous semiconductor layer, an amorphous silicon layer or an amorphous silicon alloy layer can be used, but a hydrogenated amorphous silicon layer containing 5 to 20 atomic% of hydrogen in the amorphous semiconductor layer or It is preferable to use a hydrogenated amorphous silicon alloy layer. In an amorphous silicon layer or an amorphous silicon alloy layer that does not contain hydrogen, the defect density derived from dangling bonds (dangling bonds) is as high as 10 19 to 10 20 cm −3. It is difficult to use a porous silicon layer or an amorphous silicon alloy layer for a semiconductor device such as a photoelectric conversion element. On the other hand, in the hydrogenated amorphous silicon layer and the hydrogenated amorphous silicon alloy layer, since hydrogen terminates dangling bonds, the defect density is reduced to 10 15 to 10 17 cm −3 . Therefore, the hydrogenated amorphous silicon layer and the hydrogenated amorphous silicon alloy layer can be used for a semiconductor device such as a photoelectric conversion element. Here, the hydrogenated amorphous silicon alloy layer means a hydrogenated amorphous silicon layer containing elements such as carbon, oxygen, nitrogen, and germanium.

結晶質半導体層としては、微結晶シリコン層または微結晶シリコン合金層などを用いることができるが、上記理由から水素化微結晶シリコン層または水素化微結晶シリコン合金層を用いることが好ましい。水素化微結晶シリコン合金層は、炭素、酸素、窒素、およびゲルマニウムなどの元素を含む水素化微結晶シリコン層を意味する。水素化とは、上述のように、層中に水素を5〜20原子%含むことを意味する。   As the crystalline semiconductor layer, a microcrystalline silicon layer, a microcrystalline silicon alloy layer, or the like can be used, but a hydrogenated microcrystalline silicon layer or a hydrogenated microcrystalline silicon alloy layer is preferably used for the above reasons. The hydrogenated microcrystalline silicon alloy layer means a hydrogenated microcrystalline silicon layer containing elements such as carbon, oxygen, nitrogen, and germanium. Hydrogenation means containing 5 to 20 atomic% of hydrogen in the layer as described above.

また、i型半導体層4は、光電変換に寄与する半導体層であり、理想的には導電型を決定する不純物を含まない真性の半導体層である。しかし、半導体層が微量の上記不純物を含んでいても当該半導体層のフェルミ準位が禁制帯のほぼ中央にあれば、その半導体層はpin接合のi型半導体層として機能する。よって、本明細書におけるi型半導体層4には、導電型を決定する不純物を含まない真性の半導体層だけでなく、微量の不純物を含んでいるにも関わらずフェルミ準位が禁制帯のほぼ中央にある半導体層も含まれる。ここで、微量の不純物を含むとは、たとえば1×1014cm-3以上1×1018cm-3以下の不純物を含むことを意味する。CVD法により微量の不純物を含むi型半導体層4を形成する場合には、導電型を決定する不純物となるドーパントガスを原料ガスに添加せずにi型半導体層4を形成しても良いし、i型半導体層として機能する許容範囲で上記不純物を添加してi型半導体層4を形成しても良いし、大気または下地層に起因する不純物がフェルミ準位に与える影響を取り除くために微量のドーパントガスを意図的に添加してi型半導体層4を形成しても良い。 The i-type semiconductor layer 4 is a semiconductor layer that contributes to photoelectric conversion, and ideally is an intrinsic semiconductor layer that does not contain impurities that determine the conductivity type. However, even if the semiconductor layer contains a small amount of the impurity, if the Fermi level of the semiconductor layer is approximately at the center of the forbidden band, the semiconductor layer functions as a pin junction i-type semiconductor layer. Therefore, the i-type semiconductor layer 4 in this specification includes not only an intrinsic semiconductor layer that does not include an impurity that determines a conductivity type but also a Fermi level that has a forbidden band although it includes a small amount of impurity. A semiconductor layer in the center is also included. Here, containing a trace amount of impurities means containing impurities of, for example, 1 × 10 14 cm −3 or more and 1 × 10 18 cm −3 or less. When the i-type semiconductor layer 4 containing a small amount of impurities is formed by the CVD method, the i-type semiconductor layer 4 may be formed without adding a dopant gas serving as an impurity for determining the conductivity type to the source gas. The i-type semiconductor layer 4 may be formed by adding the above impurities within an allowable range that functions as an i-type semiconductor layer, or in order to remove the influence of impurities caused by the atmosphere or the underlayer on the Fermi level. The i-type semiconductor layer 4 may be formed by intentionally adding the dopant gas.

以上を考慮してi型半導体層4の材料を設定し、設定されたi型半導体層4の材料に応じて原料ガスを適宜決めることが好ましい。たとえば、水素化非晶質シリコンまたは水素化微結晶シリコンからなるi型半導体層を形成する場合には、原料ガスとしては、鎖状または環状のシラン化合物と、水素ガスとを用いることが好ましい。水素化非晶質シリコン合金または水素化微結晶シリコン合金からなるi型半導体層4を形成する場合には、原料ガスとしては、鎖状または環状のシラン化合物と、水素ガスと、炭素、酸素、窒素およびゲルマニウムのいずれかを含む化合物とを用いることが好ましい。   In consideration of the above, it is preferable to set the material of the i-type semiconductor layer 4 and appropriately determine the source gas according to the set material of the i-type semiconductor layer 4. For example, when an i-type semiconductor layer made of hydrogenated amorphous silicon or hydrogenated microcrystalline silicon is formed, it is preferable to use a chain or cyclic silane compound and hydrogen gas as the source gas. When forming the i-type semiconductor layer 4 made of a hydrogenated amorphous silicon alloy or a hydrogenated microcrystalline silicon alloy, the raw material gas includes a chain or cyclic silane compound, hydrogen gas, carbon, oxygen, It is preferable to use a compound containing either nitrogen or germanium.

鎖状または環状のシラン化合物の供給量は、形成されるi型半導体層4の膜厚に応じて適宜設定することが好ましく、たとえば2sccm以上200sccm以下であることが好ましい。鎖状または環状のシラン化合物に対する水素ガスの添加量は、i型半導体層4における水素の含有量が5〜20原子%となるように適宜設定することが好ましい。鎖状または環状のシラン化合物に対する炭素などを含む化合物の添加量もまた、適宜設定することが好ましい。   The supply amount of the chain or cyclic silane compound is preferably set as appropriate according to the film thickness of the i-type semiconductor layer 4 to be formed, and is preferably 2 sccm or more and 200 sccm or less, for example. The amount of hydrogen gas added to the chain or cyclic silane compound is preferably set as appropriate so that the hydrogen content in the i-type semiconductor layer 4 is 5 to 20 atomic%. The addition amount of the compound containing carbon or the like to the chain or cyclic silane compound is also preferably set as appropriate.

鎖状または環状のシラン化合物、炭素を含む化合物、酸素を含む化合物、窒素を含む化合物、およびゲルマニウムを含む化合物としては、上記−p型半導体層の形成−で列挙した化合物を用いることが好ましい。   As the chain or cyclic silane compound, the compound containing carbon, the compound containing oxygen, the compound containing nitrogen, and the compound containing germanium, it is preferable to use the compounds listed in the above-mentioned “p-type semiconductor layer formation”.

プラズマCVD法によりi型半導体層4を形成する場合、高周波プラズマの発生条件は特に限定されないが、上記−p型半導体層の形成−で列挙した条件であることが好ましい。   When the i-type semiconductor layer 4 is formed by the plasma CVD method, the generation conditions of the high-frequency plasma are not particularly limited, but the conditions listed in the above-mentioned -p-type semiconductor layer formation- are preferable.

非晶質なi型半導体層4と微結晶なi型半導体層4とを作り分ける条件は、上記−p型半導体層の形成−で記載したとおりである。   The conditions for separately forming the amorphous i-type semiconductor layer 4 and the microcrystalline i-type semiconductor layer 4 are as described in the above-formation of the p-type semiconductor layer.

−n型半導体層の形成−
i型半導体層4上にn型半導体層5を形成する。n型半導体層5の形成方法は特に限定されず、CVD法またはプラズマCVD法などであることが好ましい。
-Formation of n-type semiconductor layer-
An n-type semiconductor layer 5 is formed on the i-type semiconductor layer 4. The method for forming the n-type semiconductor layer 5 is not particularly limited, and a CVD method or a plasma CVD method is preferable.

n型半導体層5の材料は特に限定されない。n型半導体層5はp型半導体層3と同じく光電変換ユニットA内に拡散電位を生じさせる役目を果たし、この拡散電位の大きさによって薄型光電変換装置の重要な特性の1つである開放端電圧Vocの値が左右される。よって、光電変換ユニットAが内蔵電位を有するようにn型半導体層5の材料を設定することが好ましい。たとえばp型半導体層3が非晶質炭化シリコンからなる場合、n型半導体層5は微結晶シリコンからなることが好ましい。そして、n型半導体層5の材料に応じて原料ガスを適宜決めることが好ましい。   The material of the n-type semiconductor layer 5 is not particularly limited. The n-type semiconductor layer 5 plays the role of generating a diffusion potential in the photoelectric conversion unit A, like the p-type semiconductor layer 3, and the open end, which is one of the important characteristics of the thin photoelectric conversion device, depending on the magnitude of the diffusion potential. The value of the voltage Voc is influenced. Therefore, it is preferable to set the material of the n-type semiconductor layer 5 so that the photoelectric conversion unit A has a built-in potential. For example, when p-type semiconductor layer 3 is made of amorphous silicon carbide, n-type semiconductor layer 5 is preferably made of microcrystalline silicon. It is preferable to appropriately determine the source gas according to the material of the n-type semiconductor layer 5.

たとえば、非晶質シリコンまたは微結晶シリコンからなるn型半導体層5を形成する場合には、原料ガスとしては、鎖状または環状のシラン化合物と、n型不純物の材料となる化合物とを用いることが好ましい。また、非晶質シリコン合金または微結晶シリコン合金からなるn型半導体層5を形成する場合には、原料ガスとしては、鎖状または環状のシラン化合物と、n型不純物の材料となる化合物と、炭素、酸素、窒素またはゲルマニウムを含む化合物とを用いることが好ましい。   For example, when the n-type semiconductor layer 5 made of amorphous silicon or microcrystalline silicon is formed, a chain or cyclic silane compound and a compound serving as an n-type impurity material are used as the source gas. Is preferred. Further, when forming the n-type semiconductor layer 5 made of an amorphous silicon alloy or a microcrystalline silicon alloy, the raw material gas includes a chain or cyclic silane compound, a compound that becomes a material of an n-type impurity, It is preferable to use a compound containing carbon, oxygen, nitrogen, or germanium.

鎖状または環状のシラン化合物の供給量は、形成されるn型半導体層5の膜厚に応じて適宜設定することが好ましい。ここで、n型半導体層5の膜厚は特に限定されない。しかし、n型半導体層5は光電変換にほとんど寄与しない不活性な層であり、n型半導体層5にドープされた不純物により吸収される光は発電にほとんど寄与せず損失となる。これらのことから、n型半導体層5の膜厚は、十分な拡散電位を生じさせる範囲内で可能な限り薄いことが好ましく、たとえば6nm以上50nm以下であることが好ましい。したがって、鎖状または環状のシラン化合物の供給量はたとえば2sccm以上300sccm以下であることが好ましい。鎖状または環状のシラン化合物に対する炭素などを含む化合物の添加量もまた、適宜設定することが好ましい。   The supply amount of the chain or cyclic silane compound is preferably set as appropriate according to the film thickness of the n-type semiconductor layer 5 to be formed. Here, the thickness of the n-type semiconductor layer 5 is not particularly limited. However, the n-type semiconductor layer 5 is an inactive layer that hardly contributes to photoelectric conversion, and light absorbed by impurities doped in the n-type semiconductor layer 5 hardly contributes to power generation and is lost. For these reasons, the film thickness of the n-type semiconductor layer 5 is preferably as thin as possible within a range in which a sufficient diffusion potential is generated. Therefore, the supply amount of the chain or cyclic silane compound is preferably, for example, 2 sccm or more and 300 sccm or less. The addition amount of the compound containing carbon or the like to the chain or cyclic silane compound is also preferably set as appropriate.

鎖状または環状のシラン化合物、炭素を含む化合物、酸素を含む化合物、窒素を含む化合物、およびゲルマニウムを含む化合物としては、上記−p型半導体層の形成−で列挙した化合物を用いることが好ましい。   As the chain or cyclic silane compound, the compound containing carbon, the compound containing oxygen, the compound containing nitrogen, and the compound containing germanium, it is preferable to use the compounds listed in the above-mentioned “p-type semiconductor layer formation”.

n型不純物として燐を選択した場合には、n型不純物の材料となる化合物としては、PH3、またはP24などの水素化燐を用いても良いし、PH4I、PF3、PF5、PCl3、PCl5、PBr3、PBr5、またはPI3などのハロゲン化燐を用いても良い。中でも、PH3またはPF3が好適である。n型不純物はPに限定されず、Si、AsまたはSbであっても良い。n型半導体層5におけるn型不純物濃度がたとえば1×1017cm-3以上1×1021cm-3以下となるように、n型不純物の材料となる化合物の添加量を適宜、設定することが好ましい。 When phosphorus is selected as the n-type impurity, phosphorus 3 hydride such as PH 3 or P 2 H 4 may be used as the n-type impurity material, or PH 4 I, PF 3 , Phosphorus halides such as PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , or PI 3 may be used. Among these, PH 3 or PF 3 is preferable. The n-type impurity is not limited to P, and may be Si, As, or Sb. The addition amount of the compound serving as the material of the n-type impurity is appropriately set so that the n-type impurity concentration in the n-type semiconductor layer 5 is, for example, 1 × 10 17 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less. Is preferred.

プラズマCVD法によりn型半導体層5を形成する場合、高周波プラズマの発生条件は特に限定されないが、上記−p型半導体層の形成−で列挙した条件であることが好ましい。   In the case where the n-type semiconductor layer 5 is formed by the plasma CVD method, the generation conditions of the high-frequency plasma are not particularly limited, but the conditions listed in the above-mentioned “formation of the p-type semiconductor layer” are preferable.

非晶質なn型半導体層5と微結晶なn型半導体層5とを作り分ける条件は、上記−p型半導体層の形成−で記載したとおりである。   The conditions for making the amorphous n-type semiconductor layer 5 and the microcrystalline n-type semiconductor layer 5 as described above are as described in the above-formation of p-type semiconductor layer.

<第1の導電膜および第2の導電膜の形成>
たとえばスパッタ法または蒸着法などにより、n型半導体層5上に第1の導電膜6および第2の導電膜7を作製することが好ましい。
<Formation of first conductive film and second conductive film>
For example, the first conductive film 6 and the second conductive film 7 are preferably formed on the n-type semiconductor layer 5 by sputtering or vapor deposition.

第1の導電膜6は、太陽光に対して透過可能な材料からなることが好ましく、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO2またはZnOなどの導電性酸化物からなることが好ましい。第1の導電膜6の膜厚は、特に限定されず、20nm以上150nm以下であることが好ましい。 The first conductive film 6 is preferably made of a material that can transmit sunlight, and is preferably made of a conductive oxide such as ITO (Indium Tin Oxide), SnO 2, or ZnO. The film thickness of the 1st electrically conductive film 6 is not specifically limited, It is preferable that they are 20 nm or more and 150 nm or less.

第2の導電膜7は、導電性材料からなることが好ましく、Al、Ag、Au、Cu、Pt、Cr、Ti、Zn、およびMoのうちの少なくとも1つの材料からなることが好ましい。第2の導電膜7の膜厚は、特に限定されず、50nm以上であることが好ましい。   The second conductive film 7 is preferably made of a conductive material, and is preferably made of at least one material of Al, Ag, Au, Cu, Pt, Cr, Ti, Zn, and Mo. The film thickness of the 2nd electrically conductive film 7 is not specifically limited, It is preferable that it is 50 nm or more.

このようにして得られた光電変換素子は、図1に示すように、透光性基板1上に、透明導電膜2、光電変換ユニットA、第1の導電膜6、および第2の導電膜7が順に積層されて構成されている。光電変換ユニットAは、透明導電膜2の第1表面2a上に設けられており、p型半導体層3、i型半導体層4、およびn型半導体層5が順に第1表面2a上に積層されて構成されている。   As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element thus obtained has a transparent conductive film 2, a photoelectric conversion unit A, a first conductive film 6, and a second conductive film on a translucent substrate 1. 7 are laminated in order. The photoelectric conversion unit A is provided on the first surface 2a of the transparent conductive film 2, and the p-type semiconductor layer 3, the i-type semiconductor layer 4, and the n-type semiconductor layer 5 are sequentially stacked on the first surface 2a. Configured.

<第2の実施形態>
第2の実施形態に係る光電変換素子の製造方法では、2つの光電変換ユニットを備えた光電変換素子を製造する。以下では、上記第1の実施形態とは異なる点を主に記す。
<Second Embodiment>
In the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the second embodiment, a photoelectric conversion element including two photoelectric conversion units is manufactured. Hereinafter, points different from the first embodiment will be mainly described.

図3は、本実施形態に係る光電変換素子の概略断面図である。図4は、本実施形態に係る光電変換素子の製造方法の要部を示すフロー図である。本実施形態に係る光電変換素子の製造方法は、図3に示すように透明導電膜2上に光電変換ユニットAおよび第2の光電変換ユニットBが順に形成されて構成された光電変換素子を製造する方法であって、透明導電膜2をプラズマ処理する工程S12と、透明導電膜2上に光電変換層を形成する工程S13と、光電変換層上に第2の光電変換層を形成する工程S24とを備えている。本実施形態に係る光電変換素子の製造方法は、透明導電膜2の準備工程S11をさらに備えていることが好ましく、第1の導電膜6および第2の導電膜7の形成工程(不図示)をさらに備えていることが好ましい。なお、本実施形態における光電変換層は上記第1の実施形態における光電変換ユニットAであり、本実施形態における第2の光電変換層は光電変換ユニットA上にp型半導体層9、i型半導体層10、およびn型半導体層11が順に積層されて構成された光電変換ユニットBである。以下では、光電変換ユニットAを「前方側光電変換ユニットA」と記すことがあり、光電変換ユニットBを「後方側光電変換ユニットB」と記すことがある。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element according to this embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing the main part of the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to this embodiment. The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to this embodiment manufactures a photoelectric conversion element configured by sequentially forming a photoelectric conversion unit A and a second photoelectric conversion unit B on a transparent conductive film 2 as shown in FIG. A step S12 of plasma-treating the transparent conductive film 2, a step S13 of forming a photoelectric conversion layer on the transparent conductive film 2, and a step S24 of forming a second photoelectric conversion layer on the photoelectric conversion layer. And. The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to this embodiment preferably further includes a preparation step S11 of the transparent conductive film 2, and a formation step (not shown) of the first conductive film 6 and the second conductive film 7. Is preferably further provided. The photoelectric conversion layer in this embodiment is the photoelectric conversion unit A in the first embodiment, and the second photoelectric conversion layer in this embodiment is the p-type semiconductor layer 9 and the i-type semiconductor on the photoelectric conversion unit A. This is a photoelectric conversion unit B configured by sequentially laminating the layer 10 and the n-type semiconductor layer 11. Hereinafter, the photoelectric conversion unit A may be referred to as “front side photoelectric conversion unit A”, and the photoelectric conversion unit B may be referred to as “rear side photoelectric conversion unit B”.

本実施形態に係る光電変換素子の製造方法では、上記第1の実施形態で示したように透明導電膜2の準備工程S11、透明導電膜2をプラズマ処理する工程S12と、および光電変換ユニットAの形成工程S13を実施してから、第2の光電変換ユニットBの形成工程S24を実施し、それから第1の導電膜6および第2の導電膜7の形成工程を実施する。このように本実施形態に係る光電変換素子の製造方法においても透明導電膜2をプラズマ処理する工程S12を実施するため、光電変換効率に優れた光電変換素子を提供することができる。   In the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to this embodiment, as shown in the first embodiment, the transparent conductive film 2 preparation step S11, the transparent conductive film 2 is subjected to plasma treatment S12, and the photoelectric conversion unit A. After performing the formation process S13, the formation process S24 of the second photoelectric conversion unit B is performed, and then the formation process of the first conductive film 6 and the second conductive film 7 is performed. Thus, also in the manufacturing method of the photoelectric conversion element which concerns on this embodiment, since process S12 which plasma-processes the transparent conductive film 2 is implemented, the photoelectric conversion element excellent in the photoelectric conversion efficiency can be provided.

<第2の光電変換ユニットの形成>
第2の光電変換ユニットの形成工程S24では、上記第1の実施形態における<光電変換ユニットの形成>を実施することが好ましい。
<Formation of Second Photoelectric Conversion Unit>
In the second photoelectric conversion unit formation step S <b> 24, it is preferable to implement <photoelectric conversion unit formation> in the first embodiment.

ここで、p型半導体層9は、p型半導体層3と略同一の材料で構成されていても良いし、p型半導体層3とは異なる材料で構成されていても良い。たとえば、p型半導体層9は、ボロンなどのp型不純物が0.01原子%以上ドープされたp型微結晶シリコン層であることが好ましい。   Here, the p-type semiconductor layer 9 may be made of substantially the same material as the p-type semiconductor layer 3 or may be made of a material different from that of the p-type semiconductor layer 3. For example, the p-type semiconductor layer 9 is preferably a p-type microcrystalline silicon layer doped with 0.01 atom% or more of a p-type impurity such as boron.

i型半導体層10は、i型半導体層4と略同一の材料で構成されていても良いし、i型半導体層4とは異なる材料で構成されていても良い。しかし、i型半導体層4の光学的禁制帯幅がi型半導体層10の光学的禁制帯幅よりも大きくなるようにi型半導体層4およびi型半導体層10の各組成を決めることが好ましい。これにより、前方側光電変換ユニットAでは、後方側光電変換ユニットBよりも光電変換層の光学的禁制帯幅が大きくなるので、入射光の波長範囲の広範囲に亘って光電変換が可能となる。よって、入射光を有効利用することができるので、上記第1の実施形態に比べて光電変換素子の変換効率が向上する。具体的には、i型半導体層4がアモルファスシリコンからなる場合には、i型半導体層10を微結晶シリコンで構成することが好ましい。   The i-type semiconductor layer 10 may be made of substantially the same material as the i-type semiconductor layer 4 or may be made of a material different from that of the i-type semiconductor layer 4. However, it is preferable to determine the compositions of the i-type semiconductor layer 4 and the i-type semiconductor layer 10 so that the optical forbidden band width of the i-type semiconductor layer 4 is larger than the optical forbidden band width of the i-type semiconductor layer 10. . Thereby, in the front side photoelectric conversion unit A, the optical forbidden band width of the photoelectric conversion layer is larger than that in the rear side photoelectric conversion unit B, so that photoelectric conversion is possible over a wide wavelength range of incident light. Therefore, since incident light can be used effectively, the conversion efficiency of the photoelectric conversion element is improved as compared with the first embodiment. Specifically, when the i-type semiconductor layer 4 is made of amorphous silicon, the i-type semiconductor layer 10 is preferably made of microcrystalline silicon.

また、i型半導体層4における光電変換可能な光の波長範囲がi型半導体層10における光電変換可能な光の波長範囲よりも広くなるようにi型半導体層4およびi型半導体層10の各組成を決めることが好ましい。これにより、前方側光電変換ユニットAでは、後方側光電変換ユニットBに比べて、広範囲の波長範囲にわたって光電変換が可能となる。よって、入射光を有効利用することができるので、上記第1の実施形態に比べて光電変換素子の変換効率が向上する。具体的には、i型半導体層4が微結晶シリコンからなる場合には、i型半導体層10を非晶質シリコンで構成することが好ましい。   Further, each of the i-type semiconductor layer 4 and the i-type semiconductor layer 10 has a wavelength range of light that can be photoelectrically converted in the i-type semiconductor layer 4 wider than a wavelength range of light that can be photoelectrically converted in the i-type semiconductor layer 10. It is preferable to determine the composition. Thereby, in the front side photoelectric conversion unit A, compared with the back side photoelectric conversion unit B, photoelectric conversion is possible over a wide wavelength range. Therefore, since incident light can be used effectively, the conversion efficiency of the photoelectric conversion element is improved as compared with the first embodiment. Specifically, when the i-type semiconductor layer 4 is made of microcrystalline silicon, the i-type semiconductor layer 10 is preferably composed of amorphous silicon.

n型半導体層11は、n型半導体層5と略同一の材料で構成されていても良いし、n型半導体層5とは異なる材料で構成されていても良い。たとえば、n型半導体層11は、リンなどのn型不純物が0.01原子%以上ドープされたn型微結晶シリコン層であることが好ましい。   The n-type semiconductor layer 11 may be made of substantially the same material as the n-type semiconductor layer 5, or may be made of a material different from that of the n-type semiconductor layer 5. For example, the n-type semiconductor layer 11 is preferably an n-type microcrystalline silicon layer doped with 0.01 atomic% or more of an n-type impurity such as phosphorus.

このようにして得られた光電変換素子は、図3に示すように、透光性基板1上に、透明導電膜2、光電変換ユニットA、第2の光電変換ユニットB、第1の導電膜6、および第2の導電膜7が順に積層されて構成されている。光電変換ユニットAは、透明導電膜2の第1表面2a上に、p型半導体層3、i型半導体層4およびn型半導体層5が順に積層されて構成されている。第2の光電変換ユニットBは、光電変換ユニットA上に、p型半導体層9、i型半導体層10およびn型半導体層11が順に積層されて構成されている。   As shown in FIG. 3, the photoelectric conversion element thus obtained has a transparent conductive film 2, a photoelectric conversion unit A, a second photoelectric conversion unit B, and a first conductive film on a translucent substrate 1. 6 and the second conductive film 7 are sequentially stacked. The photoelectric conversion unit A is configured by sequentially stacking a p-type semiconductor layer 3, an i-type semiconductor layer 4, and an n-type semiconductor layer 5 on the first surface 2 a of the transparent conductive film 2. The second photoelectric conversion unit B is configured by stacking a p-type semiconductor layer 9, an i-type semiconductor layer 10, and an n-type semiconductor layer 11 in this order on the photoelectric conversion unit A.

なお、本実施形態では、第2の光電変換ユニットBは、第2の透明導電膜を介して光電変換ユニットAの上に設けられていても良い。   In the present embodiment, the second photoelectric conversion unit B may be provided on the photoelectric conversion unit A via the second transparent conductive film.

<その他の実施形態>
光電変換層の一例として、上記第1の実施形態では光電変換ユニットAを例に挙げ、上記第2の実施形態では光電変換ユニットAと光電変換ユニットBとを例に挙げたが、光電変換層の構成は光電変換ユニットAおよび光電変換ユニットBに限定されない。たとえば、光電変換ユニットAの代わりに、透明導電膜2上に、n型半導体層5、i型半導体層4、およびp型半導体層3が順に形成されて構成された光電変換ユニットを用いても良い。また、光電変換ユニットBの代わりに、光電変換ユニットA上に、n型半導体層11、i型半導体層10、およびp型半導体層9が順に形成されて構成された光電変換ユニットを用いても良い。
<Other embodiments>
As an example of the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion unit A is taken as an example in the first embodiment, and the photoelectric conversion unit A and the photoelectric conversion unit B are taken as examples in the second embodiment. Is not limited to the photoelectric conversion unit A and the photoelectric conversion unit B. For example, instead of the photoelectric conversion unit A, a photoelectric conversion unit in which an n-type semiconductor layer 5, an i-type semiconductor layer 4, and a p-type semiconductor layer 3 are sequentially formed on the transparent conductive film 2 may be used. good. Further, instead of the photoelectric conversion unit B, a photoelectric conversion unit in which the n-type semiconductor layer 11, the i-type semiconductor layer 10, and the p-type semiconductor layer 9 are sequentially formed on the photoelectric conversion unit A may be used. good.

光電変換素子は3つ以上の光電変換ユニットを備えていても良い。この場合、光電変換可能な光の波長範囲が後方側(入射光に対して後方側、以下同様)から前方側(入射光に対して前方側、以下同様)へ向かって段階的に広くなるように各光電変換ユニットのi型半導体層の組成を調整すれば、光電変換素子の変換効率がさらに向上する。また、光学的禁制帯幅が後方側から前方側へ向かって段階的に大きくなるように各光電変換ユニットのi型半導体層の組成を調整すれば、光電変換素子の変換効率がさらに向上する。   The photoelectric conversion element may include three or more photoelectric conversion units. In this case, the wavelength range of light that can be photoelectrically converted is gradually increased from the rear side (back side with respect to the incident light, the same applies hereinafter) to the front side (front side with respect to the incident light, the same applies hereinafter). If the composition of the i-type semiconductor layer of each photoelectric conversion unit is adjusted, the conversion efficiency of the photoelectric conversion element is further improved. Moreover, if the composition of the i-type semiconductor layer of each photoelectric conversion unit is adjusted so that the optical forbidden band width gradually increases from the rear side toward the front side, the conversion efficiency of the photoelectric conversion element is further improved.

透光性基板1の代わりに、非透光性基板を用いても良い(サブストレートタイプの光電変換素子)。非透光性基板を用いた光電変換素子を製造する方法としては、非透光性基板の上に透明導電膜および光電変換ユニットを順に形成する方法であっても良いし、透明導電膜が予め形成された非透光性基板を準備し、その透明導電膜上に光電変換ユニットを形成する方法であっても良い。非透光性基板を用いた場合、光は非透光性基板とは反対側から入射されるため、非透光性基板が内側(入射側とは反対側)を向く。よって、入射側に透明なバリア膜またはカバーガラスが必要となる。しかし、基板の材料の選択性および基板のフレキシブル性に富むという点で有利である。また、非透光性基板に導電性を持たせることができるため、透明導電膜は不要である。ここで、非透光性基板とは、太陽光を透過させにくい基板であり、たとえば金属板である。   A non-translucent substrate may be used in place of the translucent substrate 1 (substrate type photoelectric conversion element). As a method of manufacturing a photoelectric conversion element using a non-translucent substrate, a method of sequentially forming a transparent conductive film and a photoelectric conversion unit on a non-transparent substrate may be used. A method of preparing the formed non-translucent substrate and forming a photoelectric conversion unit on the transparent conductive film may be used. When a non-translucent substrate is used, light is incident from the side opposite to the non-translucent substrate, and thus the non-transparent substrate faces inward (the side opposite to the incident side). Therefore, a transparent barrier film or cover glass is required on the incident side. However, it is advantageous in that it is rich in substrate material selectivity and substrate flexibility. In addition, since a non-translucent substrate can be made conductive, a transparent conductive film is not necessary. Here, the non-translucent substrate is a substrate that is difficult to transmit sunlight, for example, a metal plate.

光入射側から見て光電変換ユニットの後方にi型半導体層よりも屈折率の小さな反射層を設けることが好ましい。これにより、特定の波長の光が反射層で有効に反射するため、光閉じ込め効果の向上を図ることができる。よって、光電変換素子の変換効率のさらなる向上を図ることができる。さらに、上記反射層を設けることにより光電変換ユニットAの厚さをできる限り薄くすることができるため、光電変換素子の生産性の向上、つまり光電変換素子の低コスト化を図ることができる。ここで、光入射側から見て光電変換ユニットの後方に反射層を設けるとは、反射層が光電変換ユニットに接している場合だけでなく、反射層が他の層を介して光電変換ユニットの後方側に配置されている場合も含む。   A reflective layer having a refractive index smaller than that of the i-type semiconductor layer is preferably provided behind the photoelectric conversion unit as viewed from the light incident side. Thereby, since the light of a specific wavelength is reflected effectively by the reflective layer, the light confinement effect can be improved. Therefore, the conversion efficiency of the photoelectric conversion element can be further improved. Furthermore, since the thickness of the photoelectric conversion unit A can be reduced as much as possible by providing the reflective layer, the productivity of the photoelectric conversion element, that is, the cost reduction of the photoelectric conversion element can be achieved. Here, the reflective layer is provided behind the photoelectric conversion unit as viewed from the light incident side, not only when the reflective layer is in contact with the photoelectric conversion unit, but also when the reflective layer passes through another layer of the photoelectric conversion unit. Including the case where it is arranged on the rear side.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り以下の実施例に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to a following example, unless the meaning is exceeded.

以下の実施例1〜4および比較例1〜3では、光電変換ユニットを1つ含む光電変換素子を作製し、その出力特性を測定した。   In the following Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3, the photoelectric conversion element containing one photoelectric conversion unit was produced, and the output characteristic was measured.

<実施例1>
実施例1では、図1に示す光電変換素子を作製した。まず、透明導電膜2付の透光性基板1である旭硝子社製Asahi-U基板を準備した。次に、製膜チャンバーを3室備えるプラズマCVD装置を用いて、以下に示す条件で上記旭硝子社製Asahi-U基板における透明導電膜2の第1表面2aに対してプラズマ処理を行なった
ガス種:CO2
チャンバー内の圧力:212Pa
プラズマパワー:150mW/cm2
<Example 1>
In Example 1, the photoelectric conversion element shown in FIG. 1 was produced. First, an Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., which is a translucent substrate 1 with a transparent conductive film 2, was prepared. Next, using a plasma CVD apparatus having three film forming chambers, a gas treatment was performed on the first surface 2a of the transparent conductive film 2 on the Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. under the following conditions. : CO 2
Pressure in the chamber: 212Pa
Plasma power: 150 mW / cm 2 .

透明導電膜2の第1表面2a上に、上記プラズマCVD装置を用いて非晶質な光電変換ユニットAを表1に示す条件で作製した。CVD装置の製膜チャンバーは、p型半導体層を形成するチャンバー(P1室)と、i型半導体層を形成するチャンバー(I1室)と、n型半導体層を形成するチャンバー室(N1室)とを備えている。まず、p型半導体層3をP1室にて表1の条件で形成し、i型半導体層4をI1室にて表1の条件で形成し、その後、n型半導体層5をN1室にて表1の条件で形成した。その後、スパッタ法にて厚さ60nmのZnO膜からなる第1の導電膜6を形成してから、スパッタ法にて厚さ120nmのAg膜からなる第2の導電膜7を形成した。これにより、実施例1における光電変換素子が得られた。   On the 1st surface 2a of the transparent conductive film 2, the amorphous photoelectric conversion unit A was produced on the conditions shown in Table 1 using the said plasma CVD apparatus. The film forming chamber of the CVD apparatus includes a chamber (P1 chamber) for forming a p-type semiconductor layer, a chamber (I1 chamber) for forming an i-type semiconductor layer, and a chamber chamber (N1 chamber) for forming an n-type semiconductor layer. It has. First, the p-type semiconductor layer 3 is formed in the P1 chamber under the conditions in Table 1, the i-type semiconductor layer 4 is formed in the I1 chamber under the conditions in Table 1, and then the n-type semiconductor layer 5 is formed in the N1 chamber. It formed on the conditions of Table 1. Thereafter, a first conductive film 6 made of a ZnO film having a thickness of 60 nm was formed by sputtering, and then a second conductive film 7 made of an Ag film having a thickness of 120 nm was formed by sputtering. Thereby, the photoelectric conversion element in Example 1 was obtained.

得られた光電変換素子に対してAM1.5の光を100mW/cm2の光量で照射して、その出力特性を室温で測定した。 The obtained photoelectric conversion element was irradiated with AM1.5 light with a light amount of 100 mW / cm 2 , and its output characteristics were measured at room temperature.

Figure 2013138138
Figure 2013138138

表1では、パワーとは高周波電源のパワーであり、基板温度とは透光性基板1の温度であり、圧力はCVD装置内の圧力である。下記表3においても同様である。   In Table 1, power is the power of the high-frequency power source, the substrate temperature is the temperature of the translucent substrate 1, and the pressure is the pressure in the CVD apparatus. The same applies to Table 3 below.

<実施例2>
実施例2では、旭硝子社製Asahi-U基板における透明導電膜2の第1表面2aに対するプラズマ処理を以下に示す条件で行なったことを除いては、上記実施例1に記載する方法で光電変換素子を製造し、得られた光電変換素子を評価した
ガス種:CO2とAr
流量比:CO2/(CO2+Ar)=0.27
チャンバー内の圧力:212Pa
プラズマパワー:150mW/cm2
<Example 2>
In Example 2, photoelectric conversion was performed by the method described in Example 1 except that the plasma treatment was performed on the first surface 2a of the transparent conductive film 2 on the Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. under the following conditions. The element was manufactured and the obtained photoelectric conversion element was evaluated. Gas type: CO 2 and Ar
Flow rate ratio: CO 2 / (CO 2 + Ar) = 0.27
Pressure in the chamber: 212Pa
Plasma power: 150 mW / cm 2 .

<実施例3>
実施例3では、旭硝子社製Asahi-U基板における透明導電膜2の第1表面2aに対するプラズマ処理を以下に示す条件で行なったことを除いては、上記実施例1に記載する方法で光電変換素子を製造し、得られた光電変換素子を評価した
ガス種:CO2とAr
流量比:CO2/(CO2+Ar)=0.05
チャンバー内の圧力:212Pa
プラズマパワー:150mW/cm2
<Example 3>
In Example 3, photoelectric conversion was performed by the method described in Example 1 except that plasma treatment was performed on the first surface 2a of the transparent conductive film 2 on the Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. under the following conditions. The element was manufactured and the obtained photoelectric conversion element was evaluated. Gas type: CO 2 and Ar
Flow ratio: CO 2 / (CO 2 + Ar) = 0.05
Pressure in the chamber: 212Pa
Plasma power: 150 mW / cm 2 .

<実施例4>
実施例4では、旭硝子社製Asahi-U基板における透明導電膜2の第1表面2aに対するプラズマ処理を以下に示す条件で行なったことを除いては、上記実施例1に記載する方法で光電変換素子を製造し、得られた光電変換素子を評価した
ガス種:CO2とH2
流量比:CO2/(CO2+H2)=0.76
チャンバー内の圧力:212Pa
プラズマパワー:150mW/cm2
<Example 4>
In Example 4, photoelectric conversion was performed by the method described in Example 1 except that plasma treatment was performed on the first surface 2a of the transparent conductive film 2 on the Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. under the following conditions. The element was manufactured and the obtained photoelectric conversion element was evaluated. Gas type: CO 2 and H 2
Flow rate ratio: CO 2 / (CO 2 + H 2 ) = 0.76
Pressure in the chamber: 212Pa
Plasma power: 150 mW / cm 2 .

<比較例1>
比較例1では、透明導電膜2の第1表面2aに対してプラズマ処理を行なうことなく光電変換素子を作製したことを除いては上記実施例1と同様の方法にしたがって、比較例1の光電変換素子を作製した。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, the photoelectric conversion of Comparative Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion element was produced without performing plasma treatment on the first surface 2a of the transparent conductive film 2. A conversion element was produced.

詳細には、製膜チャンバーを3室備えるプラズマCVD装置を用いて、透明導電膜2付の透光性基板1である旭硝子社製Asahi-U基板上に非晶質な光電変換ユニットAを作製した。比較例1では、プラズマCVD装置としては、汎用的な連続分離形成方式のCVD装置を用いることができ、この製膜チャンバーは、p型半導体層を形成するチャンバー(P1室)と、i型半導体層を形成するチャンバー(I1室)と、n型半導体層を形成するチャンバー室(N1室)とで構成されている。p型半導体層3はP1室にて形成され、i型半導体層4はI1室にて形成され、n型半導体層5はN1室にて形成された。それぞれの製膜条件を表1に示す。その後、スパッタ法にて厚さ60nmのZnO膜からなる第1の導電膜6を形成してから、スパッタ法にて厚さ120nmのAg膜からなる第2の導電膜7を形成した。このようにして比較例1における光電変換素子が得られた。そして、上記実施例1と同様の方法にしたがって、得られた光電変換素子の出力特性を測定した。   Specifically, an amorphous photoelectric conversion unit A is produced on an Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., which is a translucent substrate 1 with a transparent conductive film 2, using a plasma CVD apparatus having three film forming chambers. did. In Comparative Example 1, a general-purpose continuous separation formation type CVD apparatus can be used as the plasma CVD apparatus. The film forming chamber includes a chamber (P1 chamber) for forming a p-type semiconductor layer and an i-type semiconductor. A chamber (I1 room) for forming a layer and a chamber room (N1 room) for forming an n-type semiconductor layer are formed. The p-type semiconductor layer 3 was formed in the P1 chamber, the i-type semiconductor layer 4 was formed in the I1 chamber, and the n-type semiconductor layer 5 was formed in the N1 chamber. Table 1 shows the respective film forming conditions. Thereafter, a first conductive film 6 made of a ZnO film having a thickness of 60 nm was formed by sputtering, and then a second conductive film 7 made of an Ag film having a thickness of 120 nm was formed by sputtering. Thus, the photoelectric conversion element in Comparative Example 1 was obtained. And according to the method similar to the said Example 1, the output characteristic of the obtained photoelectric conversion element was measured.

<比較例2>
比較例2では、旭硝子社製Asahi-U基板における透明導電膜2の第1表面2aに対するプラズマ処理を以下に示す条件で行なったことを除いては、上記実施例1に記載する方法で光電変換素子を製造し、得られた光電変換素子を評価した
ガス種:CO2とH2
流量比:CO2/(CO2+H2)=0.5
チャンバー内の圧力:212Pa
プラズマパワー:150mW/cm2
<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, photoelectric conversion was performed by the method described in Example 1 except that the plasma treatment was performed on the first surface 2a of the transparent conductive film 2 on the Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. under the following conditions. The element was manufactured and the obtained photoelectric conversion element was evaluated. Gas type: CO 2 and H 2
Flow rate ratio: CO 2 / (CO 2 + H 2 ) = 0.5
Pressure in the chamber: 212Pa
Plasma power: 150 mW / cm 2 .

<比較例3>
比較例3では、旭硝子社製Asahi-U基板における透明導電膜2の第1表面2aに対するプラズマ処理を以下に示す条件で行なったことを除いては、上記実施例1に記載する方法で光電変換素子を製造し、得られた光電変換素子を評価した
ガス種:CO2とH2
流量比:CO2/(CO2+H2)=0.25
チャンバー内の圧力:212Pa
プラズマパワー:150mW/cm2
<Comparative Example 3>
In Comparative Example 3, photoelectric conversion was performed by the method described in Example 1 except that the plasma treatment was performed on the first surface 2a of the transparent conductive film 2 on the Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. under the following conditions. The element was manufactured and the obtained photoelectric conversion element was evaluated. Gas type: CO 2 and H 2
Flow rate ratio: CO 2 / (CO 2 + H 2 ) = 0.25
Pressure in the chamber: 212Pa
Plasma power: 150 mW / cm 2 .

<結果と考察>
結果を表2に示す。
<Results and discussion>
The results are shown in Table 2.

Figure 2013138138
Figure 2013138138

実施例1の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が0.85Vであり、短絡電流密度(Jsc)が13.75mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.727であり、変換効率(Eff)が8.50%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Example 1 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 0.85 V, the short circuit current density (Jsc) was 13.75 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.727, and the conversion efficiency (Eff) was 8.50%.

実施例2の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が0.85Vであり、短絡電流密度(Jsc)が13.97mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.702であり、変換効率(Eff)が8.34%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Example 2 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 0.85 V, the short circuit current density (Jsc) was 13.97 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.702, and the conversion efficiency (Eff) was 8.34%.

実施例3の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が0.85Vであり、短絡電流密度(Jsc)が13.90mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.697であり、変換効率(Eff)が8.24%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Example 3 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 0.85 V, the short-circuit current density (Jsc) was 13.90 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.697, and the conversion efficiency (Eff) was 8.24%.

実施例4の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が0.84Vであり、短絡電流密度(Jsc)が13.77mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.698であり、変換効率(Eff)が8.09%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Example 4 were measured, the open-circuit voltage (Voc) was 0.84 V, the short-circuit current density (Jsc) was 13.77 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.698, and the conversion efficiency (Eff) was 8.09%.

比較例1の光電変換装置の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が0.84Vであり、短絡電流密度(Jsc)が13.72mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.701であり、変換効率(Eff)が8.08%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion device of Comparative Example 1 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 0.84 V, the short circuit current density (Jsc) was 13.72 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.701, and the conversion efficiency (Eff) was 8.08%.

比較例2の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が0.84Vであり、短絡電流密度(Jsc)が13.46mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.688であり、変換効率(Eff)が7.78%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Comparative Example 2 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 0.84 V, the short circuit current density (Jsc) was 13.46 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.688, and the conversion efficiency (Eff) was 7.78%.

比較例3の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が0.80Vであり、短絡電流密度(Jsc)が13.72mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.669であり、変換効率(Eff)が7.34%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Comparative Example 3 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 0.80 V, the short circuit current density (Jsc) was 13.72 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.669, and the conversion efficiency (Eff) was 7.34%.

実施例1〜4のそれぞれでは、比較例1に比べて、短絡電流密度(Jsc)および曲線因子(FF)の少なくとも一方が向上しており、結果的に変換効率(Eff)が向上した。その理由としては、上記第1の実施形態で示した通りである。つまり、透明導電膜2に対するプラズマ処理を行なえば光電変換効率が向上する理由としては、推測の域を出ないが、透明導電膜の表面におけるテクスチャ構造(凹凸構造)の変化などの透明導電膜の表面の形状変化などが影響していると考えられる。   In each of Examples 1 to 4, compared to Comparative Example 1, at least one of the short circuit current density (Jsc) and the fill factor (FF) was improved, and as a result, the conversion efficiency (Eff) was improved. The reason is as described in the first embodiment. That is, the reason why the photoelectric conversion efficiency is improved by performing plasma treatment on the transparent conductive film 2 is not speculative, but the transparent conductive film such as a change in the texture structure (uneven structure) on the surface of the transparent conductive film It is thought that changes in the shape of the surface have an effect.

一方、比較例2〜3では、比較例1に比べて、全体的な特性低下がみられ、結果的に変換効率(Eff)が低下した。この理由としては、過剰に存在する水素原子によって透明導電膜の還元劣化が起こり、よって、光透過率の低下および導電率の低下が引き起こされたからであると考えられる。   On the other hand, in Comparative Examples 2 to 3, the overall characteristics were reduced as compared with Comparative Example 1, and as a result, the conversion efficiency (Eff) was reduced. The reason for this is considered to be that reduction of the transparent conductive film occurs due to excessive hydrogen atoms, thereby causing a decrease in light transmittance and a decrease in conductivity.

以下の実施例5〜8および比較例4〜6では、非晶質な光電変換ユニットと微結晶な光電変換ユニットとを含む光電変換素子を作製し、その出力特性を測定した。   In the following Examples 5-8 and Comparative Examples 4-6, the photoelectric conversion element containing an amorphous photoelectric conversion unit and a microcrystalline photoelectric conversion unit was produced, and the output characteristic was measured.

<実施例5>
実施例5では、図3に示す光電変換素子を作製した。上記実施例1における非晶質光電変換ユニットAを作製後、微結晶p型半導体(μc−p)層9をP1室にて形成し、微結晶i型半導体(μc−i)層10をI1室にて形成し、微結晶n型半導体(μc−n)層11をN1室にて形成し、光電変換ユニットBを作製した。それぞれの製膜条件を表3に示す。その後、スパッタ法にて厚さ60nmのZnO膜からなる第1の導電膜6を形成してから、スパッタ法にて厚さ120nmのAg膜からなる第2の導電膜7を形成した。このようにして実施例5における光電変換素子が得られた。上記実施例1に記載の方法にしたがって、得られた光電変換素子を評価した。
<Example 5>
In Example 5, the photoelectric conversion element shown in FIG. 3 was produced. After producing the amorphous photoelectric conversion unit A in Example 1, the microcrystalline p-type semiconductor (μc-p) layer 9 is formed in the P1 chamber, and the microcrystalline i-type semiconductor (μc-i) layer 10 is formed as I1. The photoelectric conversion unit B was manufactured by forming the microcrystalline n-type semiconductor (μc-n) layer 11 in the N1 chamber. Table 3 shows the respective film forming conditions. Thereafter, a first conductive film 6 made of a ZnO film having a thickness of 60 nm was formed by sputtering, and then a second conductive film 7 made of an Ag film having a thickness of 120 nm was formed by sputtering. Thus, the photoelectric conversion element in Example 5 was obtained. According to the method described in Example 1 above, the obtained photoelectric conversion element was evaluated.

Figure 2013138138
Figure 2013138138

<実施例6>
実施例6では、上記実施例2に記載の方法にしたがって非晶質な光電変換ユニットを作製してから、上記実施例5に記載の方法にしたがって微結晶な光電変換ユニットを作製した。上記実施例1に記載の方法にしたがって、得られた光電変換素子を評価した。
<Example 6>
In Example 6, after producing an amorphous photoelectric conversion unit according to the method described in Example 2 above, a microcrystalline photoelectric conversion unit was prepared according to the method described in Example 5 above. According to the method described in Example 1 above, the obtained photoelectric conversion element was evaluated.

<実施例7>
実施例7では、上記実施例3に記載の方法にしたがって非晶質な光電変換ユニットを作製してから、上記実施例5に記載の方法にしたがって微結晶な光電変換ユニットを作製した。上記実施例1に記載の方法にしたがって、得られた光電変換素子を評価した。
<Example 7>
In Example 7, after producing an amorphous photoelectric conversion unit according to the method described in Example 3, a microcrystalline photoelectric conversion unit was prepared according to the method described in Example 5. According to the method described in Example 1 above, the obtained photoelectric conversion element was evaluated.

<実施例8>
実施例8では、上記実施例4に記載の方法にしたがって非晶質な光電変換ユニットを作製してから、上記実施例5に記載の方法にしたがって微結晶な光電変換ユニットを作製した。上記実施例1に記載の方法にしたがって、得られた光電変換素子を評価した。
<Example 8>
In Example 8, after producing an amorphous photoelectric conversion unit according to the method described in Example 4 above, a microcrystalline photoelectric conversion unit was prepared according to the method described in Example 5 above. According to the method described in Example 1 above, the obtained photoelectric conversion element was evaluated.

<比較例4>
比較例4では、上記比較例1における非晶質光電変換ユニットを作製後、微結晶p型半導体層9をP1室にて形成し、微結晶i型半導体層10をI1室にて形成し、微結晶n型半導体層11をN1室にて形成し、光電変換ユニットBを作製した。それぞれの製膜条件を表3に示す。その後、スパッタ法にて厚さ60nmのZnO膜からなる第1の導電膜6を形成してから、スパッタ法にて厚さ120nmのAg膜からなる第2の導電膜7を形成した。このようにして比較例4における光電変換素子が得られた。上記実施例1に記載の方法にしたがって、得られた光電変換素子を評価した。
<Comparative example 4>
In Comparative Example 4, after producing the amorphous photoelectric conversion unit in Comparative Example 1, the microcrystalline p-type semiconductor layer 9 is formed in the P1 chamber, and the microcrystalline i-type semiconductor layer 10 is formed in the I1 chamber. A microcrystalline n-type semiconductor layer 11 was formed in the N1 chamber, and a photoelectric conversion unit B was manufactured. Table 3 shows the respective film forming conditions. Thereafter, a first conductive film 6 made of a ZnO film having a thickness of 60 nm was formed by sputtering, and then a second conductive film 7 made of an Ag film having a thickness of 120 nm was formed by sputtering. Thus, the photoelectric conversion element in Comparative Example 4 was obtained. According to the method described in Example 1 above, the obtained photoelectric conversion element was evaluated.

<比較例5>
比較例5では、上記比較例2に記載の方法にしたがって非晶質な光電変換ユニットを作製してから、上記実施例5に記載の方法にしたがって微結晶な光電変換ユニットを作製した。上記実施例1に記載の方法にしたがって、得られた光電変換素子を評価した。
<Comparative Example 5>
In Comparative Example 5, an amorphous photoelectric conversion unit was produced according to the method described in Comparative Example 2, and then a microcrystalline photoelectric conversion unit was produced according to the method described in Example 5. According to the method described in Example 1 above, the obtained photoelectric conversion element was evaluated.

<比較例6>
比較例6では、上記比較例3に記載の方法にしたがって非晶質な光電変換ユニットを作製してから、上記実施例5に記載の方法にしたがって微結晶な光電変換ユニットを作製した。上記実施例1に記載の方法にしたがって、得られた光電変換素子を評価した。
<Comparative Example 6>
In Comparative Example 6, an amorphous photoelectric conversion unit was manufactured according to the method described in Comparative Example 3, and then a microcrystalline photoelectric conversion unit was manufactured according to the method described in Example 5. According to the method described in Example 1 above, the obtained photoelectric conversion element was evaluated.

<結果と考察>
結果を表4に示す。
<Results and discussion>
The results are shown in Table 4.

Figure 2013138138
Figure 2013138138

実施例5の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が1.35Vであり、短絡電流密度(Jsc)が11.62mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.752であり、変換効率(Eff)が11.80%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Example 5 were measured, the open-circuit voltage (Voc) was 1.35 V, the short-circuit current density (Jsc) was 11.62 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.752, and the conversion efficiency (Eff) was 11.80%.

実施例6の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が1.37Vであり、短絡電流密度(Jsc)が11.55mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.740であり、変換効率(Eff)が11.71%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Example 6 were measured, the open-circuit voltage (Voc) was 1.37 V, the short-circuit current density (Jsc) was 11.55 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.740, and the conversion efficiency (Eff) was 11.71%.

実施例7の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が1.35Vであり、短絡電流密度(Jsc)が11.50mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.740であり、変換効率(Eff)が11.49%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Example 7 were measured, the open-circuit voltage (Voc) was 1.35 V, the short-circuit current density (Jsc) was 11.50 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.740, and the conversion efficiency (Eff) was 11.49%.

実施例8の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が1.36Vであり、短絡電流密度(Jsc)が11.44mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.733であり、変換効率(Eff)が11.40%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Example 8 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 1.36 V, the short circuit current density (Jsc) was 11.44 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was The conversion efficiency (Eff) was 11.40%.

比較例4の光電変換装置の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が1.35Vであり、短絡電流密度(Jsc)が11.50mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.735であり、変換効率(Eff)が11.41%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion device of Comparative Example 4 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 1.35 V, the short circuit current density (Jsc) was 11.50 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.735, and the conversion efficiency (Eff) was 11.41%.

比較例5の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が1.35Vであり、短絡電流密度(Jsc)が11.10mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.700であり、変換効率(Eff)が10.49%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Comparative Example 5 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 1.35 V, the short circuit current density (Jsc) was 11.10 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was The conversion efficiency (Eff) was 10.49%.

比較例6の光電変換素子の出力特性を測定したところ、開放端電圧(Voc)が1.31Vであり、短絡電流密度(Jsc)が11.05mA/cm2であり、曲線因子(FF)が0.685であり、変換効率(Eff)が9.92%であった。 When the output characteristics of the photoelectric conversion element of Comparative Example 6 were measured, the open circuit voltage (Voc) was 1.31 V, the short circuit current density (Jsc) was 11.05 mA / cm 2 , and the fill factor (FF) was It was 0.685, and the conversion efficiency (Eff) was 9.92%.

比較例4と実施例5〜8とを比較すると、アモルファスシリコンシングルセル(上記実施例1)と同様に、実施例5〜8では比較例4に比べて短絡電流密度(Jsc)および曲線因子(FF)が向上した。よって、タンデムセル(実施例5〜8)でもアモルファスシリコンシングルセル(上記実施例1〜4)と同様な現象が起こっていることが考えられる。したがって、透明導電膜層へのプラズマ処理は変換効率の向上を図るための実用的な手段となり得る方法であると考えられる。なお、本発明者らは、旭硝子社製Asahi-U基板の代わりに非透光性基板を用いた場合(サブストレートタイプの光電変換素子)であっても同様の効果が期待できると考えている。   Comparing Comparative Example 4 and Examples 5 to 8, similarly to the amorphous silicon single cell (Example 1 above), in Examples 5 to 8, the short-circuit current density (Jsc) and the fill factor ( FF) improved. Therefore, it is conceivable that the same phenomenon as in the amorphous silicon single cell (Examples 1 to 4) occurs in the tandem cell (Examples 5 to 8). Therefore, it is considered that the plasma treatment to the transparent conductive film layer can be a practical means for improving the conversion efficiency. Note that the present inventors believe that the same effect can be expected even when a non-translucent substrate is used instead of the Asahi-U substrate manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (substrate type photoelectric conversion element).

一方、比較例5〜6では、比較例4に比べて、全体的な特性低下がみられ、結果的に変換効率(Eff)が低下した。この理由としては、過剰に存在する水素原子によって透明導電膜の還元劣化が起こり、よって、光透過率の低下および導電率の低下が引き起こされたからであると考えられる。   On the other hand, in Comparative Examples 5 to 6, compared with Comparative Example 4, an overall characteristic deterioration was observed, and as a result, the conversion efficiency (Eff) decreased. The reason for this is considered to be that reduction of the transparent conductive film occurs due to excessive hydrogen atoms, thereby causing a decrease in light transmittance and a decrease in conductivity.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 透光性基板、2 透明導電膜、3 p型半導体層、4 i型半導体層、5 n型半導体層、6 第1の導電膜、7 第2の導電膜、9 p型半導体層、10 i型半導体層、11 n型半導体層、A 光電変換ユニット、B 光電変換ユニット。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent substrate, 2 Transparent electrically conductive film, 3 p-type semiconductor layer, 4 i-type semiconductor layer, 5 n-type semiconductor layer, 6 1st electrically conductive film, 7 2nd electrically conductive film, 9 p-type semiconductor layer, 10 i-type semiconductor layer, 11 n-type semiconductor layer, A photoelectric conversion unit, B photoelectric conversion unit.

Claims (9)

透明導電膜と光電変換層とを備えた光電変換素子を製造する方法であって、
二酸化炭素を含むガスを用いて、前記透明導電膜をプラズマ処理する工程と、
前記透明導電膜上に前記光電変換層を形成する工程とを備えた光電変換素子の製造方法。
A method for producing a photoelectric conversion element comprising a transparent conductive film and a photoelectric conversion layer,
Plasma-treating the transparent conductive film using a gas containing carbon dioxide;
And a step of forming the photoelectric conversion layer on the transparent conductive film.
前記透明導電膜をプラズマ処理する工程は、下記式1または下記式2を満たすガスを用いて行なわれる請求項1に記載の光電変換素子の製造方法。
式1:0.74≦二酸化炭素の体積/(二酸化炭素の体積+水素の体積)≦1.0
式2:0.05≦二酸化炭素の体積/(二酸化炭素の体積+不活性ガスの体積)≦1.0
The method for producing a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the step of plasma-treating the transparent conductive film is performed using a gas satisfying the following formula 1 or the following formula 2.
Formula 1: 0.74 ≦ volume of carbon dioxide / (volume of carbon dioxide + volume of hydrogen) ≦ 1.0
Formula 2: 0.05 ≦ volume of carbon dioxide / (volume of carbon dioxide + volume of inert gas) ≦ 1.0
前記透明導電膜は、酸化錫を含む請求項1または2に記載の光電変換素子の製造方法。   The said transparent conductive film is a manufacturing method of the photoelectric conversion element of Claim 1 or 2 containing a tin oxide. 前記光電変換層を形成する工程は、前記透明導電膜の前記プラズマ処理された表面上に前記光電変換層を形成するものである請求項1〜3のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法。   The method for producing a photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 3, wherein the step of forming the photoelectric conversion layer comprises forming the photoelectric conversion layer on the plasma-treated surface of the transparent conductive film. . 前記光電変換層を形成する工程は、p型半導体層とi型半導体層とn型半導体層とからなる光電変換ユニットを形成するものである請求項1〜4のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the step of forming the photoelectric conversion layer forms a photoelectric conversion unit including a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer. Manufacturing method. 前記光電変換層上に、第2の光電変換層を形成する工程を備えた請求項1〜5のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法。   The manufacturing method of the photoelectric conversion element in any one of Claims 1-5 provided with the process of forming a 2nd photoelectric conversion layer on the said photoelectric conversion layer. 前記光電変換層上に、第2の透明導電膜を介して第2の光電変換層を形成する工程をさらに備えた請求項1〜5のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法。   The manufacturing method of the photoelectric conversion element in any one of Claims 1-5 further provided with the process of forming a 2nd photoelectric converting layer through the 2nd transparent conductive film on the said photoelectric converting layer. 前記透明導電膜は、透光性基板上に設けられた膜である請求項1〜7のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法。   The said transparent conductive film is a film | membrane provided on the translucent board | substrate, The manufacturing method of the photoelectric conversion element in any one of Claims 1-7. 前記透明導電膜は、非透光性基板上に設けられた膜である請求項1〜7のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the transparent conductive film is a film provided on a non-translucent substrate.
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