JP2013251377A - Substrate with transparent conductive film for solar cell - Google Patents

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Mika Kanbe
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transparent conductive substrate for a solar cell, high in haze rate and high in light transmittance, and capable of achieving high open voltage (V) and high short circuit current (J) in a solar cell manufactured using a substrate with a transparent conductive film.SOLUTION: In a transparent conductive substrate for a solar cell, a transparent conductive oxide film is formed on a substrate. The transparent conductive oxide film is made of tin oxide or fluorine-containing tin oxide, irregularities formed of a facet of a substantially triangular pyramid, a substantially quadrangular pyramid or a substantially four or more polygonal pyramid are present on a surface of the transparent conductive oxide film. A ratio of an area (an area projected in a horizontal direction) of the facet having a facet surface angle of 70° or more relative to an area (an area projected in a horizontal direction) of the transparent conductive oxide film, the areas being measured by an atomic force microscope (AFM), is 0.05-0.25%, and a ratio of an area (an area projected in a horizontal direction) of the facet having a facet surface angle of 20° or less is 16% or less.

Description

本発明は、太陽電池用透明導電膜付基板に関する。   The present invention relates to a substrate with a transparent conductive film for solar cells.

太陽電池には、太陽入射光のエネルギーを最大限に活かすべく、光電変換効率を高くすることが望まれている。
光電変換効率を高くするための一つの手段としては、太陽電池に電極として用いられる太陽電池用透明導電膜付基板に流れる電流を大きくすることが挙げられる。そのためには、ヘイズ率を高くすることが知られており、例えば、透明導電膜の表面に凹凸を設ける方法が知られている。透明導電膜の表面に適当な凹凸を付与することによって、該透明導電膜上に形成される光電変換層においてより有効な光吸収が図られる。つまり、凹凸によって透明導電膜と光電変換層との界面で入射光が散乱され、光電変換層における光路長を長くする、いわゆる光閉じ込め効果が発揮される(例えば、特許文献1および2参照。)。
For solar cells, it is desired to increase the photoelectric conversion efficiency in order to make the most of the energy of solar incident light.
One means for increasing the photoelectric conversion efficiency is to increase the current flowing through the substrate with a transparent conductive film for a solar cell used as an electrode for the solar cell. For this purpose, it is known to increase the haze ratio. For example, a method of providing irregularities on the surface of a transparent conductive film is known. By providing appropriate irregularities on the surface of the transparent conductive film, more effective light absorption can be achieved in the photoelectric conversion layer formed on the transparent conductive film. In other words, incident light is scattered at the interface between the transparent conductive film and the photoelectric conversion layer due to the unevenness, and a so-called light confinement effect that increases the optical path length in the photoelectric conversion layer is exhibited (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .

特開2006−005021号公報JP 2006-005021 A 特開2010−262931号公報JP 2010-262931 A

特許文献1,2には、透明導電膜表面に付与する凹凸の好ましい形状が示されている。これによると、透明導電膜表面の凹凸形状に鋭いV型の谷が存在していると、開放電圧(VOC)が劣化するため、透明導電膜表面の凹凸形状には鋭いV型の谷が存在しないことが好ましいことになる。 Patent Documents 1 and 2 show preferable shapes of unevenness imparted to the surface of the transparent conductive film. According to this, since there is a sharp V-shaped valley in the concavo-convex shape on the surface of the transparent conductive film, the open-circuit voltage (V OC ) deteriorates. It would be preferable not to exist.

本願発明者らは、透明導電膜表面の凹凸形状と、太陽電池用透明導電膜付基板としての特性と、の関係について、鋭意検討した結果、凹凸形状をなすファセット、すなわち、凹凸形状をなす略三角錐、略四角錐、または、それ以上の略多角錐のファセットのファセット面角度が、太陽電池用透明導電膜付基板としての特性に重要な影響を及ぼすことを見出した。   As a result of intensive studies on the relationship between the uneven shape on the surface of the transparent conductive film and the characteristics as the substrate with the transparent conductive film for solar cells, the inventors of the present application have made facets that have the uneven shape, that is, the abbreviations that make the uneven shape It has been found that the facet face angle of a triangular pyramid, a substantially quadrangular pyramid, or a larger polygonal pyramid facet has an important influence on the characteristics as a substrate with a transparent conductive film for solar cells.

具体的には、透明導電性酸化物膜の面積(水平方向への投影面積)に対する、ファセット面角度が特定の角度以上のファセットの面積(水平方向への投影面積)の比率が高いと、透明導電膜表面にクラックが生じ易くなり、透明導電膜付基板を用いて作製される太陽電池の開放電圧(VOC)が低下する。
しかしながら、ファセット面角度が特定の角度以上のファセットが全く存在しないと、透明導電膜のヘイズ率が低下する。また、透明導電膜と、該透明導電膜上に形成される光電変換層と、の密着性が低下する。透明導電膜上に形成される光電変換層としては、ケイ素(Si)を主成分とする薄膜が用いられるが、Siを主成分とする薄膜は膜応力が大きいため、透明導電膜と、該透明導電膜上に形成される光電変換層と、の密着性が低下すると、透明導電膜から光電変換層が剥離するおそれがある。よって、特定の角度以上のファセットの存在により、光電変換層の剥離を低減させることができる。
一方、ファセット面角度が特定の角度以下のファセットでは、透明導電膜上に形成される光電変換層(p−i−n層)のうち、透明導電膜上に直接形成されるp層の膜厚が、ファセット面角度が特定の角度よりも大きい場合に比べ相対的に増加する。このため、透明導電性酸化物膜の表面積(水平方向への投影面積)に対する、ファセット面角度が特定の角度以下のファセットの面積(水平方向への投影面積)の比率が高い場合には、その部分でのp層は光線吸収率が高いため、p層の膜厚の増加により、i層に到達する光線が減少し、光電変換層での光線の利用効率が低下し、光電変換層における短絡電流(Jsc)が低下する。
Specifically, when the ratio of the facet area (projection area in the horizontal direction) whose facet surface angle is greater than a specific angle to the area of the transparent conductive oxide film (projection area in the horizontal direction) is transparent, Cracks are likely to occur on the surface of the conductive film, and the open circuit voltage (V OC ) of a solar cell produced using a substrate with a transparent conductive film is lowered.
However, if there is no facet whose facet surface angle is greater than a specific angle, the haze ratio of the transparent conductive film is lowered. Moreover, the adhesiveness of a transparent conductive film and the photoelectric converting layer formed on this transparent conductive film falls. As the photoelectric conversion layer formed on the transparent conductive film, a thin film containing silicon (Si) as a main component is used. However, since a thin film containing Si as a main component has a large film stress, When the adhesiveness with the photoelectric conversion layer formed on the conductive film is lowered, the photoelectric conversion layer may be peeled off from the transparent conductive film. Therefore, peeling of the photoelectric conversion layer can be reduced due to the presence of facets having a specific angle or more.
On the other hand, in the facet whose facet surface angle is a specific angle or less, the film thickness of the p layer directly formed on the transparent conductive film among the photoelectric conversion layers (p-i-n layers) formed on the transparent conductive film. However, it is relatively increased as compared with the case where the facet surface angle is larger than a specific angle. For this reason, when the ratio of the facet area (projection area in the horizontal direction) whose facet angle is below a specific angle to the surface area (horizontal projection area) of the transparent conductive oxide film is high, Since the p layer in the portion has a high light absorptance, the light reaching the i layer decreases due to the increase in the thickness of the p layer, the use efficiency of the light in the photoelectric conversion layer decreases, and a short circuit in the photoelectric conversion layer The current (J sc ) decreases.

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため、ヘイズ率が高く、光線透過率が高く、かつ、透明導電膜付基板を用いて作製される太陽電池において、高開放電圧(VOC)、および、高短絡電流(Jsc)を達成できる太陽電池用透明導電性基板を提供することを目的とする。 In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a high open-circuit voltage (V OC) in a solar cell having a high haze ratio, a high light transmittance, and a transparent conductive film-coated substrate. And a transparent conductive substrate for solar cells that can achieve a high short-circuit current (J sc ).

上記した目的を達成するため、本発明は、基板上に透明導電性酸化物膜が形成された太陽電池用透明導電性基板であって、
前記透明導電性酸化物膜が、酸化スズ、または、フッ素を含有する酸化スズからなり、
前記透明導電性酸化物膜の表面には、略三角錐、略四角錐、または、それ以上の略多角錐のファセットからなる凹凸が存在し、
原子間力顕微鏡(AFM)にて測定される、
該透明導電性酸化物膜の面積(水平方向への投影面積)に対する、ファセット面角度が70°以上のファセットの面積(水平方向への投影面積)の比率が0.05〜0.25%であり、
該透明導電性酸化物膜の面積(水平方向への投影面積)に対する、ファセット面角度が20°以下のファセットの面積(水平方向への投影面積)の比率が16%以下である太陽電池用透明導電性基板を提供する。
In order to achieve the above-described object, the present invention is a transparent conductive substrate for solar cells in which a transparent conductive oxide film is formed on a substrate,
The transparent conductive oxide film is made of tin oxide or tin oxide containing fluorine,
On the surface of the transparent conductive oxide film, there are irregularities consisting of facets of a substantially triangular pyramid, a substantially quadrangular pyramid, or a substantially more polygonal pyramid,
Measured with an atomic force microscope (AFM),
The ratio of the facet area (projection area in the horizontal direction) having a facet angle of 70 ° or more to the area (projection area in the horizontal direction) of the transparent conductive oxide film is 0.05 to 0.25%. Yes,
Transparent for solar cells in which the ratio of the facet area (projection area in the horizontal direction) whose facet angle is 20 ° or less to the area (projection area in the horizontal direction) of the transparent conductive oxide film is 16% or less A conductive substrate is provided.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板において、前記透明導電性酸化物膜の表面に存在する前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が50〜200nmの範囲に入る比率が60%以上であり、前記太陽電池用透明導電性基板のC光源ヘイズ率が7%以上20%未満であることが好ましい。   Further, in the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, in the unevenness existing on the surface of the transparent conductive oxide film, a recess formed between a plurality of adjacent protrusions When the height difference (the difference between the height of the convex portion from the substrate surface and the height of the concave portion from the substrate surface) is taken, the ratio that the maximum height difference falls within the range of 50 to 200 nm is 60% or more. In addition, it is preferable that the C light source haze ratio of the transparent conductive substrate for solar cells is 7% or more and less than 20%.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板において、前記透明導電性酸化物膜表面におけるファセット面角度の最頻角度が、30〜51°の範囲に存在し、該最頻角度に対するファセット面角度の標準偏差が12°以下であり、
該透明導電性酸化物膜の表面に存在する前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が200〜800nmの範囲に入る比率が60%以上であることが好ましい。
In the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, the mode angle of the facet surface angle on the surface of the transparent conductive oxide film is in the range of 30 to 51 °, and the mode angle is relative to the mode angle. The standard deviation of the facet surface angle is 12 ° or less,
In the unevenness present on the surface of the transparent conductive oxide film, a difference in height from a recess formed between a plurality of adjacent protrusions (the height of the protrusion from the substrate surface and the substrate surface). The ratio of the maximum height difference in the range of 200 to 800 nm when taking the difference between the height of the concave portions of the first and second recesses is preferably 60% or more.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、C光源ヘイズ率が20%以上であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the transparent conductive substrate for solar cells of one embodiment of the present invention has a C light source haze ratio of 20% or more.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板において、前記基板の前記透明導電性酸化物膜を形成する面に対し平行方向を角度0°とし、酸化物膜を形成する面に対し垂直方向を角度90°として、X線回折パターンを測定した際、X線回折パターンにおける(110)面による回折ピークのピーク強度に関して、角度40°でのピーク強度が角度90°でのピーク強度の5倍以上であることが好ましい。   Further, in the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, the parallel direction to the surface on which the transparent conductive oxide film of the substrate is formed has an angle of 0 °, and the surface on which the oxide film is formed When measuring the X-ray diffraction pattern with the angle 90 ° in the vertical direction, the peak intensity at the angle of 40 ° is the peak intensity at the angle 90 ° with respect to the peak intensity of the diffraction peak due to the (110) plane in the X-ray diffraction pattern. It is preferably 5 times or more.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板において、前記基板の前記透明導電性酸化物のX線回折パターンにおける(301)面による回折ピークの積分強度が他の面による回折ピークの積分強度より強いことが好ましい。   In the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, the integrated intensity of the diffraction peak due to the (301) plane in the X-ray diffraction pattern of the transparent conductive oxide of the substrate is a diffraction peak due to another plane. It is preferably stronger than the integral intensity.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、前記基板が、350〜1200nmの波長域の光線透過率が80%以上のソーダライムシリケートガラス基板であることが好ましい。
また、前記ソーダライムシリケートガラス基板は、鉄の含有率が酸化鉄量で0.05wt%以下であることが好ましい。
In the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, the substrate is preferably a soda lime silicate glass substrate having a light transmittance of 80% or more in a wavelength region of 350 to 1200 nm.
In the soda lime silicate glass substrate, the iron content is preferably 0.05 wt% or less in terms of the amount of iron oxide.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板において、前記基板と、前記透明導電性酸化物膜と、の間に、酸化チタン層および酸化ケイ素層のうち、少なくとも一方が形成されていることが好ましい。   In the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, at least one of a titanium oxide layer and a silicon oxide layer is formed between the substrate and the transparent conductive oxide film. Preferably it is.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板において、前記透明導電性酸化物膜は、常圧CVD法を用いて形成されていることが好ましい。
また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板において、前記透明導電性酸化物膜は、四塩化スズおよび水を主原料として、常圧CVD法を用いて形成されていることが好ましい。
In the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, the transparent conductive oxide film is preferably formed using an atmospheric pressure CVD method.
In the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, the transparent conductive oxide film is preferably formed using atmospheric pressure CVD method using tin tetrachloride and water as main raw materials. .

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、450〜1200nmの波長域での平均した光線透過率が80%以上であることが好ましい。   The transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention preferably has an average light transmittance of 80% or more in a wavelength region of 450 to 1200 nm.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、シート抵抗が7〜20Ω/□であることが好ましい。   The transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention preferably has a sheet resistance of 7 to 20Ω / □.

また、本発明の別の一態様は、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板を用いた太陽電池を提供する。   Another embodiment of the present invention provides a solar cell using the transparent conductive substrate for solar cell of one embodiment of the present invention.

また、本発明のさらに別の一態様は、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板を用いたタンデム構造の太陽電池を提供する。   Still another embodiment of the present invention provides a tandem solar cell using the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention.

また、本発明の一態様は、基板上に常圧CVD法によって透明導電性酸化物膜を形成する、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板の製造方法であって、前記常圧CVD法で、前記基板上に供給されるプロセスガスが、四塩化スズ(SiCl4)、および、水(H2O)を含有し、前記プロセスガス中でのH2OとSiCl4との流量比(H2O(m/sec)/SiCl4(m/sec))が23倍以下であり、前記基板に対する前記プロセスガスの接触時間が90秒以上である太陽電池用透明導電性基板の製造方法を提供する。 Another embodiment of the present invention is a method for producing a transparent conductive substrate for a solar cell according to one embodiment of the present invention, wherein a transparent conductive oxide film is formed on a substrate by a normal pressure CVD method. In the CVD method, a process gas supplied onto the substrate contains tin tetrachloride (SiCl 4 ) and water (H 2 O), and the flow rates of H 2 O and SiCl 4 in the process gas Production of transparent conductive substrate for solar cell having a ratio (H 2 O (m / sec) / SiCl 4 (m / sec)) of 23 times or less and a contact time of the process gas to the substrate of 90 seconds or more Provide a method.

本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、透明導電性酸化物膜表面におけるファセット面角度が70°以上のファセットの面積比率が0.25%以下と低いため、透明導電膜表面にクラックが生じにくく、透明導電膜付基板を用いて作製される太陽電池において、高開放電圧(VOC)を達成できる。その一方で、透明導電性酸化物膜表面におけるファセット面角度が70°以上のファセットの面積比率が0.05%以上であることにより、透明導電性酸化膜上に形成される光電変換層との密着性が向上し、透明導電性酸化膜から光電変換層が剥離するおそれが解消されている。
また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、透明導電性酸化物膜表面におけるファセット面角度が20°以下のファセットの面積比率が16%以下と低いため、透明導電膜上に形成される光電変換層(p−i−n層)のうち、透明導電膜上に直接形成されるp層の膜厚の増加の影響がない。このため、透明導電膜上に形成される光電変換層での光線の利用効率が高くなり、光電変換層における短絡電流(Jsc)が向上する。
The transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention has a facet area angle of 70 ° or more on the surface of the transparent conductive oxide film, which is as low as 0.25% or less. In a solar cell manufactured using a substrate with a transparent conductive film, cracks are hardly generated, and a high open circuit voltage (V OC ) can be achieved. On the other hand, when the area ratio of facets having a facet angle of 70 ° or more on the surface of the transparent conductive oxide film is 0.05% or more, the photoelectric conversion layer formed on the transparent conductive oxide film Adhesion is improved, and the possibility that the photoelectric conversion layer is peeled off from the transparent conductive oxide film is eliminated.
In addition, the transparent conductive substrate for solar cells of one embodiment of the present invention has a facet area ratio of a facet angle of 20 ° or less on the surface of the transparent conductive oxide film, which is as low as 16% or less. Of the formed photoelectric conversion layer (p-i-n layer), there is no influence of an increase in the thickness of the p layer formed directly on the transparent conductive film. For this reason, the utilization efficiency of the light in the photoelectric converting layer formed on a transparent conductive film becomes high, and the short circuit current ( Jsc ) in a photoelectric converting layer improves.

図1は、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板におけるファセット面角度を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a facet surface angle in a transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention.

以下、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板について説明する。   Hereinafter, the transparent conductive substrate for solar cells of one embodiment of the present invention will be described.

本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、基板上に透明導電性酸化物膜が形成されたものである。本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板の個々の構成について、以下に説明する。   The transparent conductive substrate for solar cells of one embodiment of the present invention is obtained by forming a transparent conductive oxide film on a substrate. Each structure of the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention is described below.

<基板>
基板の材質は、特に限定されないが、透光性(光透過率)および機械的強度に優れる点で、ガラス、プラスチックが好適に例示される。中でも、透光性、機械的強度および耐熱性に優れ、かつ、コスト面でも優れる点で、無機ガラスが好ましい。
<Board>
Although the material of a board | substrate is not specifically limited, Glass and a plastic are suitably illustrated by the point which is excellent in translucency (light transmittance) and mechanical strength. Among these, inorganic glass is preferable because it is excellent in translucency, mechanical strength, and heat resistance and is excellent in cost.

無機ガラスの種類は、特に限定されず、例えば、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスが挙げられる。中でも、無色透明であり、安価であり、市場で面積、形状、板厚等の仕様を指定して入手することが容易である点で、ソーダライムシリケートガラスが好ましい。なお、ソーダライムシリケートガラス基板は、鉄の含有率が酸化鉄量で0.05wt%以下であることが、基板での可視光の吸収が減少し、可視光域の光線透過率が向上するので好ましい。   The kind of inorganic glass is not particularly limited, and examples thereof include soda lime silicate glass, aluminosilicate glass, lithium aluminosilicate glass, quartz glass, borosilicate glass, and alkali-free glass. Among them, soda lime silicate glass is preferable because it is colorless and transparent, is inexpensive, and can be easily obtained by specifying specifications such as area, shape, and plate thickness in the market. The soda-lime silicate glass substrate has an iron content of 0.05 wt% or less in terms of the amount of iron oxide, because absorption of visible light on the substrate is reduced and light transmittance in the visible light region is improved. preferable.

なお、ソーダライムシリケートガラスなどのアルカリ成分を含有するガラス基板の場合には、ガラスからその上面に形成される透明導電性酸化物膜へのアルカリ成分の拡散を最小限にするためのアルカリバリア層として、酸化チタン層および酸化ケイ素層のうち、少なくとも一方を、ガラス基板と透明導電性酸化物膜との間に形成することが好ましい。また、酸化チタン層および酸化ケイ素層をこの順に基板から形成して反射防止効果を持たせることがよりよい。   In the case of a glass substrate containing an alkali component such as soda lime silicate glass, an alkali barrier layer for minimizing the diffusion of the alkali component from the glass to the transparent conductive oxide film formed on the upper surface thereof As at least one of the titanium oxide layer and the silicon oxide layer is preferably formed between the glass substrate and the transparent conductive oxide film. In addition, it is better to form a titanium oxide layer and a silicon oxide layer in this order from the substrate to have an antireflection effect.

基板がガラス製である場合、厚さは、0.2〜6.0mmであるのが好ましい。上記範囲であると、機械的強度および透光性のバランスに優れる。
基板は、350〜1200nmの波長領域の光透過率に優れているのが好ましい。具体的には350〜1200nmの波長領域の光透過率が80%以上あるのが好ましく、85%以上であるのがより好ましい。
また、基板は、絶縁性に優れているのが好ましく、化学的耐久性および物理的耐久性にも優れているのが好ましい。
When the substrate is made of glass, the thickness is preferably 0.2 to 6.0 mm. Within the above range, the balance between mechanical strength and translucency is excellent.
The substrate is preferably excellent in light transmittance in a wavelength region of 350 to 1200 nm. Specifically, the light transmittance in the wavelength region of 350 to 1200 nm is preferably 80% or more, and more preferably 85% or more.
Moreover, it is preferable that the substrate is excellent in insulation, and it is preferable that the substrate is also excellent in chemical durability and physical durability.

基板の形状は特に限定されず、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板を用いて製造される太陽電池の形状に応じて適宜選択することができる。例えば、断面形状が平らな平板状であってもよく、曲面状であってもよく、また他の異形状であってもよい。   The shape of the substrate is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the shape of the solar cell manufactured using the transparent conductive substrate for solar cell of one embodiment of the present invention. For example, the cross-sectional shape may be a flat plate shape, a curved surface shape, or another different shape.

<透明導電性酸化物膜>
透明導電性酸化物膜は、可視光域で透明であること、および、導電性を有することが求められる。
可視光域で高透過であるためには、透明導電性酸化物膜の屈折率は、波長400〜800nmにおいて、1.8〜2.2であることが好ましく、さらに、1.9〜2.1であるのが好ましい。
また、導電性に関して、透明導電性酸化物膜のシート抵抗が7〜20Ω/□であることが好ましく、より好ましくは8〜12Ω/□である。
<Transparent conductive oxide film>
The transparent conductive oxide film is required to be transparent in the visible light region and to have conductivity.
In order to have high transmittance in the visible light region, the refractive index of the transparent conductive oxide film is preferably 1.8 to 2.2 at a wavelength of 400 to 800 nm, and further 1.9 to 2. 1 is preferred.
Moreover, regarding electroconductivity, it is preferable that the sheet resistance of a transparent conductive oxide film is 7-20 ohms / square, More preferably, it is 8-12 ohms / square.

上記の屈折率およびシート抵抗を満たすため、本発明の一態様では、透明導電性酸化物膜が、実質的にフッ素を含有する酸化スズ単体、もしくは、フッ素を含有しない酸化スズ、および、フッ素を含有する酸化スズからなる。好ましい形態は,移動度を高くし光透過率を高くすると同時に、ヘイズ率を上げるために,先ずフッ素を含有しない酸化スズからなる層を100〜1000nmの厚さで形成し、その上にフッ素を含有する酸化スズからなる層を300〜1000nmの厚さで形成する。上記フッ素を含有する酸化スズからなる層若しくはフッ素を含有する酸化スズからなる透明導電性酸化物膜におけるフッ素含有量は、酸化スズに対するフッ素の含有量が0.01〜4mol%であるのが好ましく、0.02〜2mol%であるのがより好ましい。
また、上記の量フッ素を含有する酸化スズからなる透明導電性酸化物膜と光電変換層の間に中間層と呼ぶ、フッ素の含有率が1ppm以下の酸化スズ層、もしくは フッ素を0.01〜4mol%含有する酸化スズよりも仕事関数が高い材料からなる層が1〜50nmの厚さで形成することが好ましい。この中間層は光発電層のVoc改善のため設置することが好ましい。
In order to satisfy the above-described refractive index and sheet resistance, in one embodiment of the present invention, the transparent conductive oxide film contains tin oxide that substantially contains fluorine, tin oxide that does not contain fluorine, and fluorine. Containing tin oxide. In a preferred embodiment, in order to increase the mobility and the light transmittance, and simultaneously increase the haze ratio, a layer made of tin oxide containing no fluorine is first formed to a thickness of 100 to 1000 nm, and fluorine is formed thereon. A layer made of tin oxide is formed to a thickness of 300 to 1000 nm. The fluorine content in the layer made of tin oxide containing fluorine or the transparent conductive oxide film made of tin oxide containing fluorine is preferably such that the fluorine content relative to tin oxide is 0.01 to 4 mol%. 0.02 to 2 mol% is more preferable.
In addition, a tin oxide layer having a fluorine content of 1 ppm or less, referred to as an intermediate layer between the transparent conductive oxide film made of tin oxide containing fluorine and the photoelectric conversion layer, or a fluorine content of 0.01 to A layer made of a material having a work function higher than that of tin oxide containing 4 mol% is preferably formed with a thickness of 1 to 50 nm. This intermediate layer is preferably installed to improve the Voc of the photovoltaic layer.

上述したように、太陽電池の光電変換効率を高めるためには、太陽電池用透明導電性基板のヘイズ率が高くすることが好ましく、透明導電性酸化物膜の表面に凹凸を設けることで、太陽電池用透明導電性基板のヘイズ率を高めることができる。このため、本発明の一態様の透明導電性酸化物膜の表面には、略三角錐、略四角錐、または、それ以上の略多角錐のファセットからなる凹凸が存在する。
なお、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、C光源ヘイズ率が7%以上である。
ヘイズ値は、前記凹凸の高低差に関係が深いために、前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が50〜200nmの範囲に入る比率が60%以上である場合は、C光源ヘイズ率が7%以上〜20%未満である。一方、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が200〜800nmの範囲に入る比率が60%以上である場合にはヘイズ率は20%以上が好ましく、20%〜60%がより好ましい。
また、基板の透明導電性酸化物膜を形成する面に対し平行方向を角度0°とし、酸化物膜を形成する面に対し垂直方向を角度90°として、X線回折パターンを測定した際、X線回折パターンにおける(110)面による回折ピークのピーク強度に関して、角度40°でのピーク強度が角度90°でのピーク強度の5倍以上である場合には、ヘイズ率は20%以上が好ましく、20%〜60%がより好ましい。
なお、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差とは、透明導電性酸化物膜の表面に複数存在する凹凸について、凸部の基板面からの高さと、当該凸部に隣接する複数の凸部との間に形成される凹部の基板面からの高さと、の差(高低差)を取ったときの、最大の高低差の値を指すものとする。
As described above, in order to increase the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, it is preferable to increase the haze ratio of the transparent conductive substrate for solar cell, and by providing irregularities on the surface of the transparent conductive oxide film, The haze ratio of the transparent conductive substrate for batteries can be increased. For this reason, the surface of the transparent conductive oxide film of one embodiment of the present invention has irregularities formed by facets of a substantially triangular pyramid, a substantially quadrangular pyramid, or more.
Note that the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention has a C light source haze ratio of 7% or more.
Since the haze value is deeply related to the height difference of the unevenness, the height difference between the protrusions and the recesses formed between a plurality of adjacent protrusions (the height of the protrusions from the substrate surface). When the ratio of the maximum height difference when the difference between the height of the recesses from the substrate surface is within the range of 50 to 200 nm is 60% or more, the C light source haze ratio is 7% or more. Less than 20%. On the other hand, the height difference (the difference between the height of the convex portion from the substrate surface and the height of the concave portion from the substrate surface) with respect to the concave portion formed between the convex portions and the adjacent convex portions was taken. When the ratio of the maximum height difference in the range of 200 to 800 nm is 60% or more, the haze ratio is preferably 20% or more, and more preferably 20% to 60%.
Further, when the X-ray diffraction pattern was measured with the direction parallel to the surface on which the transparent conductive oxide film was formed at an angle of 0 ° and the direction perpendicular to the surface on which the oxide film was formed at an angle of 90 °, Regarding the peak intensity of the diffraction peak due to the (110) plane in the X-ray diffraction pattern, when the peak intensity at an angle of 40 ° is 5 times or more of the peak intensity at an angle of 90 °, the haze ratio is preferably 20% or more. 20% to 60% is more preferable.
In addition, the height difference (the difference between the height of the convex portion from the substrate surface and the height of the concave portion from the substrate surface) with respect to the concave portion formed between the convex portions and the adjacent convex portions was taken. The maximum height difference is formed between the height from the substrate surface of the convex portion and the plurality of convex portions adjacent to the convex portion with respect to the concave and convex portions present on the surface of the transparent conductive oxide film. The maximum height difference value when the difference (height difference) between the height of the recess from the substrate surface is taken.

また、C光源ヘイズ率を20%以上とするためには、透明導電性酸化物膜の表面におけるファセット面角度のばらつきが少ないことが好ましい。
具体的には、ファセット面角度の最頻角度が30〜51°の範囲に存在し、該最頻角度に対するファセット面角度の標準偏差が12°以下であることが好ましい。
ファセット面角度の面角度の最頻角度は、35〜48°の範囲に存在することがより好ましく、40〜45°の範囲に存在することがさらに好ましい。
また、該最頻角度に対するファセット面角度の標準偏差が10°以下であることがより好ましく、8°以下であることがさらに好ましい。
Moreover, in order to make C light source haze rate 20% or more, it is preferable that there is little dispersion | variation in the facet surface angle in the surface of a transparent conductive oxide film.
Specifically, it is preferable that the mode angle of the facet surface angle is in the range of 30 to 51 °, and the standard deviation of the facet surface angle with respect to the mode angle is 12 ° or less.
The most frequent angle of the facet surface angle is more preferably in the range of 35 to 48 °, and still more preferably in the range of 40 to 45 °.
Further, the standard deviation of the facet surface angle with respect to the mode angle is more preferably 10 ° or less, and further preferably 8 ° or less.

ファセット面角度の最頻角度、および、該最頻角度に対するファセット面角度の標準偏差が、上述した条件を満たす透明導電性酸化物膜は、ファセット面方位が、主として(110)面に配向するものである。このような透明導電性酸化物膜を得るには、透明導電性酸化物膜を構成する酸化スズの結晶成長の方位が、主として(301)面に配向するように、透明導電性酸化物膜を形成すればよい。
なお、ファセット面角度の最頻角度とは、原子間力顕微鏡(AFM)にて測定した際の後述する水平面に対するファセット面角度の最頻値をさす。
また、酸化スズの結晶成長の方位が(301)面に配向することは、X線回折パターンにおける回折ピークのピーク強度により確認できる。具体的には、θ―2θ法によりX線回折パターンを測定し、2θの値が66度付近で観測されるルチル型酸化スズの301回折ピークの積分値の値が全ての回折ピークの積分値のなかで最も大きい場合に、酸化スズの結晶成長の方位が主として(301)面に強く配向していることになる。また、ファセット面方位が、主として(110)面に配向することは110回折に対するX線回折の極点図を測定することにより確認できる。具体的には、透明導電性酸化物膜を形成する面に対し平行方向を角度0°とし、酸化物膜を形成する面に対し垂直方向を角度90°としてX線回折パターンを測定したとき、X線回折極点図における(110)面による回折強度に関して、角度40°での回折強度が角度90°での回折強度の10倍以上であれば、酸化スズの結晶成長のファセット面方位が、主として(110)面に配向していることになる。すなわち、ファセット面角度の最頻角度、および、該最頻角度に対するファセット面角度の標準偏差が上述した条件を満たす透明導電性酸化物膜となる。
The transparent conductive oxide film in which the mode angle of the facet surface angle and the standard deviation of the facet surface angle with respect to the mode angle satisfy the above-mentioned conditions is such that the facet surface orientation is mainly oriented in the (110) plane It is. In order to obtain such a transparent conductive oxide film, the transparent conductive oxide film is formed so that the crystal growth orientation of tin oxide constituting the transparent conductive oxide film is mainly oriented in the (301) plane. What is necessary is just to form.
The mode angle of the facet surface angle refers to the mode value of the facet surface angle with respect to the horizontal plane described later when measured with an atomic force microscope (AFM).
Further, the orientation of the crystal growth direction of tin oxide can be confirmed by the peak intensity of the diffraction peak in the X-ray diffraction pattern. Specifically, an X-ray diffraction pattern is measured by the θ-2θ method, and the integrated value of 301 diffraction peaks of rutile tin oxide observed when the value of 2θ is around 66 degrees is the integrated value of all diffraction peaks. In the case of the largest of the above, the orientation of crystal growth of tin oxide is strongly oriented mainly in the (301) plane. Further, it can be confirmed that the facet plane orientation is mainly oriented in the (110) plane by measuring an X-ray diffraction pole figure for 110 diffraction. Specifically, when the X-ray diffraction pattern was measured with an angle of 0 ° parallel to the surface on which the transparent conductive oxide film was formed and an angle of 90 ° perpendicular to the surface on which the oxide film was formed, Regarding the diffraction intensity by the (110) plane in the X-ray diffraction pole figure, if the diffraction intensity at an angle of 40 ° is 10 times or more the diffraction intensity at an angle of 90 °, the facet plane orientation of the tin oxide crystal growth is mainly It is oriented in the (110) plane. That is, the transparent conductive oxide film that satisfies the above-described condition is defined by the mode angle of the facet surface angle and the standard deviation of the facet surface angle with respect to the mode angle.

上述したように、ファセット面方位が主として(110)面に配向する透明導電性酸化物膜を形成するには、透明導電性酸化物膜を構成する酸化スズの結晶成長の方位が、主として(301)面に配向するように、透明導電性酸化物膜を形成すればよい。透明導電性酸化物膜を構成する酸化スズの結晶成長の方位が、主として(301)面に配向するように、透明導電性酸化物膜を形成するには、常圧CVD法の実施時において、基板上に供給するプロセスガス中でのH2OとSiCl4との流量比(H2O(m/sec)/SiCl4(m/sec))を23倍以下とし、基板に対するプロセスガスの連続接触時間が90秒以上となる条件とすればよい。 As described above, in order to form a transparent conductive oxide film whose facet plane orientation is mainly oriented in the (110) plane, the crystal growth orientation of tin oxide constituting the transparent conductive oxide film is mainly (301 ) A transparent conductive oxide film may be formed so as to be oriented in the plane. To form a transparent conductive oxide film so that the crystal growth orientation of tin oxide constituting the transparent conductive oxide film is mainly oriented in the (301) plane, The flow rate ratio (H 2 O (m / sec) / SiCl 4 (m / sec)) of H 2 O and SiCl 4 in the process gas supplied onto the substrate is set to 23 times or less, and the process gas continues to the substrate. The contact time may be 90 seconds or longer.

本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、原子間力顕微鏡(AFM)にて測定される、透明導電性酸化物膜の面積(水平方向への投影面積)に対する、ファセット面角度が70°以上のファセットの面積(水平方向への投影面積)の比率(ファセット面角度が70°以上のファセットの面積比率)が0.05〜0.25%である。   The transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention has a facet surface angle with respect to the area of the transparent conductive oxide film (projected area in the horizontal direction) measured by an atomic force microscope (AFM). The ratio of the facet area (projection area in the horizontal direction) of 70 ° or more (the facet area ratio of the facet surface angle of 70 ° or more) is 0.05 to 0.25%.

本発明の一態様におけるファセット面角度は、以下の手順で求めることができる。
先ずAFMを用いて、透明導電性酸化物膜の表面の凹凸の高さを測定する。一例を挙げると、透明導電性酸化物膜の表面のうち、8μm×8μmの範囲を1024×1024点の解像度で測定する。得られた測定結果から、図1に示すように、隣り合う三点A,B,CをXY面内でなす角がAB⊥ACとなるように選択し、三次元ベクトルABと、三次元ベクトルACと、を各点間の距離と高さの差から求める。なお、XY面内を水平面とも呼び、基板が板状態であるときは透明導電性酸化物膜を形成する基板の表面がXY面になる。
よって、原子間力顕微鏡(AFM)にて測定される、透明導電性酸化物膜の面積(水平方向への投影面積)は、この水平面に平行な面における面積で定義される。
求められた二つのベクトル(三次元ベクトルAB、三次元ベクトルAC)の外積を求めることにより、二つのベクトル(三次元ベクトルAB、三次元ベクトルAC)から構成される三角形の面(ファセット)の法線方向のベクトル(AB×AC)を求める。
求められた法線方向のベクトル(AB×AC)と,垂直方向のベクトル(0,0,1)の角度を求めることにより、二つのベクトル(三次元ベクトルAB、三次元ベクトルAC)から構成される三角形の面の角度θ(ファセット面角度)を求める。
上記の手順を透明導電性酸化物膜の表面全体を対象として、全ての隣り合う三点について実施する。
The facet surface angle in one embodiment of the present invention can be obtained by the following procedure.
First, the height of the unevenness on the surface of the transparent conductive oxide film is measured using AFM. As an example, a range of 8 μm × 8 μm is measured with a resolution of 1024 × 1024 points on the surface of the transparent conductive oxide film. From the obtained measurement results, as shown in FIG. 1, the angle formed between the adjacent three points A, B, and C in the XY plane is selected as AB⊥AC, and the three-dimensional vector AB and the three-dimensional vector are selected. AC is obtained from the difference in height and distance between the points. The XY plane is also called a horizontal plane, and when the substrate is in a plate state, the surface of the substrate on which the transparent conductive oxide film is formed becomes the XY plane.
Therefore, the area of the transparent conductive oxide film (projected area in the horizontal direction) measured by an atomic force microscope (AFM) is defined by the area in a plane parallel to the horizontal plane.
A method of a triangular face (facet) composed of two vectors (three-dimensional vector AB, three-dimensional vector AC) by calculating an outer product of the two obtained vectors (three-dimensional vector AB, three-dimensional vector AC). A linear vector (AB × AC) is obtained.
It is composed of two vectors (three-dimensional vector AB and three-dimensional vector AC) by obtaining the angle between the obtained normal vector (AB × AC) and the vertical vector (0, 0, 1). The angle θ of the triangular surface (facet surface angle) is obtained.
The above procedure is performed for all three adjacent points for the entire surface of the transparent conductive oxide film.

上記の手順で得られるファセット面角度が70°以上のファセットについて、水平方向への投影面積を求め、透明導電性酸化物膜の水平方向への投影面積に対する比率(ファセット面角度が70°以上のファセットの面積比率)を求める。   With respect to the facet having a facet angle of 70 ° or more obtained by the above procedure, the horizontal projection area is obtained, and the ratio of the transparent conductive oxide film to the horizontal projection area (the facet plane angle is 70 ° or more). The facet area ratio).

ファセット面角度が70°以上のファセットの面積比率が0.25%超だと、透明導電性酸化物膜の表面にクラックが生じ易くなり、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板を用いて製造される太陽電池の開放電圧(VOC)が低下する。
ファセット面角度が70°以上のファセットの面積比率は、0.2%以下であることが好ましく、0.15%以下であることがより好ましく、さらに0.10%以下であることが好ましい。
When the area ratio of facets having a facet angle of 70 ° or more is more than 0.25%, the surface of the transparent conductive oxide film is likely to crack, and the transparent conductive substrate for solar cells of one embodiment of the present invention is formed. The open-circuit voltage (V OC ) of the solar cell manufactured using it decreases.
The area ratio of facets having a facet angle of 70 ° or more is preferably 0.2% or less, more preferably 0.15% or less, and further preferably 0.10% or less.

その一方で、透明導電性酸化物膜表面におけるファセット面角度が70°以上のファセットの面積比率が0.05%未満だと、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板のヘイズ率が低下するうえ、透明導電性酸化物膜と、該透明導電性酸化物膜上に形成される光電変換層と、の密着性が低下する。透明導電性酸化物膜上に形成される光電変換層としては、ケイ素(Si)を主成分とする薄膜が用いられるが、Siを主成分とする薄膜は膜応力が大きいため、透明導電性酸化物膜と、該透明導電性酸化物膜上に形成される光電変換層と、の密着性が低下すると、透明導電性酸化物膜から光電変換層が剥離するおそれがある。   On the other hand, when the area ratio of facets having a facet plane angle of 70 ° or more on the surface of the transparent conductive oxide film is less than 0.05%, the haze ratio of the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention is In addition, the adhesion between the transparent conductive oxide film and the photoelectric conversion layer formed on the transparent conductive oxide film decreases. As the photoelectric conversion layer formed on the transparent conductive oxide film, a thin film mainly composed of silicon (Si) is used. However, since the thin film mainly composed of Si has a large film stress, the transparent conductive oxide layer is formed. When the adhesion between the physical film and the photoelectric conversion layer formed on the transparent conductive oxide film is lowered, the photoelectric conversion layer may be peeled off from the transparent conductive oxide film.

また、上記と手順で得られるファセット面角度が20°以下のファセットについて、水平方向への投影面積を求め、透明導電性酸化物膜の水平方向への投影面積に対する比率(ファセット面角度が20°以下のファセットの面積比率)を求める。
本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、ファセット面角度が20°以下のファセットの面積比率が16%以下である。ファセット面角度が20°以下の部分では、透明導電性酸化物膜上に形成される光電変換層(p−i−n層)のうち、透明導電性酸化物膜上に直接形成されるp層の膜厚が相対的に増加する。p層は光線吸収率が高いため、p層の膜厚の増加により、i層に到達する光線が減少し、光電変換層での光線の利用効率が低下し、光電変換層における短絡電流(Jsc)が低下する。ファセット面角度が20°以下の、ファセットの面積比率が16%超だと、十分な短絡電流(Jsc)がえられない。
ファセット面角度が20°以下のファセットの面積比率は、12%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。特に該透明導電性酸化物膜表面におけるファセット面角度の最頻角度が、30〜51°の範囲に存在し、該最頻角度に対するファセット面角度の標準偏差が12°以下である場合には、ファセット面角度が20°以下のファセットの面積比率は、12%以下が特に好ましい。
また、特に前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が50〜200nmの範囲に入る比率が60%以上である場合は、ファセット面角度が20°以下のファセットの面積比率は12%以下であることが好ましく、8%以下であることがより好ましく、6%以下であることがさらに好ましい。
Further, for a facet having a facet surface angle of 20 ° or less obtained by the above procedure, the projected area in the horizontal direction is obtained, and the ratio of the transparent conductive oxide film to the projected area in the horizontal direction (the facet surface angle is 20 °). The following facet area ratio) is obtained.
In the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention, the area ratio of facets having a facet angle of 20 ° or less is 16% or less. In the portion where the facet angle is 20 ° or less, the p layer directly formed on the transparent conductive oxide film among the photoelectric conversion layers (p-i-n layers) formed on the transparent conductive oxide film The film thickness increases relatively. Since the p layer has a high light absorptance, the increase in the thickness of the p layer results in a decrease in the amount of light reaching the i layer, a decrease in light utilization efficiency in the photoelectric conversion layer, and a short circuit current (J sc ) decreases. If the facet surface angle is 20 ° or less and the facet area ratio is more than 16%, a sufficient short-circuit current (J sc ) cannot be obtained.
The area ratio of facets having a facet surface angle of 20 ° or less is preferably 12% or less, and more preferably 10% or less. In particular, when the mode angle of the facet surface angle on the surface of the transparent conductive oxide film is in the range of 30 to 51 °, and the standard deviation of the facet surface angle with respect to the mode angle is 12 ° or less, The area ratio of facets having a facet surface angle of 20 ° or less is particularly preferably 12% or less.
Further, particularly in the unevenness, the height difference between the protrusions and the recesses formed between a plurality of adjacent protrusions (the height of the protrusions from the substrate surface and the height of the recesses from the substrate surface, When the ratio of the maximum height difference when the difference is taken is in the range of 50 to 200 nm is 60% or more, the area ratio of the facet having a facet angle of 20 ° or less is preferably 12% or less, It is more preferably 8% or less, and further preferably 6% or less.

透明導電性酸化物膜のヘイズ率は、透明導電性酸化物膜の表面に存在する凹凸の高低差、すなわち、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)により調節することができる。本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、凹凸の高低差が50〜200nmの範囲でその凸部の比率が60%以上である場合は、太陽電池用透明導電性基板のC光源ヘイズ率を7%以上20%未満とするうえで好ましい。
具体的には、透明導電性酸化物膜の表面に存在する前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が50〜200nmの範囲に入る比率が60%以上であることが好ましい。
なお、前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が50〜200nmの範囲に入る比率は、上述したファセット面角度の評価手順と同様に、AFMを用いて、透明導電性酸化物膜の表面を測定することで得られる。AFMを用いて一定の範囲の透明導電性酸化物膜の表面を測定して、その中で比率を求めればよく、好ましくは8μm×8μmの範囲より広い範囲を測定することが精度の点で好ましい。
また、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が50〜200nmの範囲の比率は、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。
The haze ratio of the transparent conductive oxide film is the difference in height of the unevenness present on the surface of the transparent conductive oxide film, that is, the height difference between the convex part and the concave part formed between the adjacent convex parts ( The height can be adjusted by the difference between the height of the convex portion from the substrate surface and the height of the concave portion from the substrate surface. The transparent conductive substrate for solar cell according to one embodiment of the present invention has a C light source for a transparent conductive substrate for solar cells when the unevenness is in the range of 50 to 200 nm and the ratio of the convex portions is 60% or more. It is preferable when the haze ratio is 7% or more and less than 20%.
Specifically, in the unevenness present on the surface of the transparent conductive oxide film, a difference in height from the concave portion formed between the convex portions and the plurality of adjacent convex portions (the height of the convex portion from the substrate surface). The ratio of the maximum height difference when the difference between the height of the recess from the substrate surface is taken to be in the range of 50 to 200 nm is preferably 60% or more.
Note that, in the unevenness, a difference in height from a recess formed between a plurality of adjacent protrusions (the difference between the height of the protrusion from the substrate surface and the height of the recess from the substrate surface). The ratio of the maximum height difference in the range of 50 to 200 nm is determined by measuring the surface of the transparent conductive oxide film using AFM, as in the facet face angle evaluation procedure described above. can get. What is necessary is just to measure the surface of the transparent conductive oxide film in a certain range using AFM, and to determine the ratio in the surface, and it is preferable in terms of accuracy to measure a range wider than the range of 8 μm × 8 μm. .
Also, the height difference between the convex portion and the concave portion formed between the adjacent convex portions (the difference between the height of the convex portion from the substrate surface and the height of the concave portion from the substrate surface) was taken. The ratio of the maximum height difference in the range of 50 to 200 nm is preferably 70% or more, and more preferably 80% or more.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、前記凸凹において凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さと、の差)を取ったときの最大高低差が200〜800nmの範囲に入る比率が60%以上である場合は、太陽電池用透明導電性基板のC光源ヘイズ率を20%以上するうえで好ましい。   In addition, the transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention has a difference in height from a concave portion formed between a plurality of convex portions adjacent to the convex portion (the height of the convex portion from the substrate surface). When the ratio of the maximum height difference in the range of 200 to 800 nm is 60% or more, the C light source haze of the transparent conductive substrate for solar cells. It is preferable for increasing the rate to 20% or more.

透明導電性酸化物膜は、膜厚が450〜1200nmであることが、後述する光線透過率とシート抵抗を達成するうえで好ましく、より好ましくは300〜900nmであり、さらに好ましくは300〜600nmである。   The transparent conductive oxide film preferably has a film thickness of 450 to 1200 nm in order to achieve the light transmittance and sheet resistance described below, more preferably 300 to 900 nm, still more preferably 300 to 600 nm. is there.

透明導電性酸化物膜の形成には、装置コストが低いこと、成膜速度が速い等の理由から常圧CVD法を用いることが好ましい。酸化スズからなる透明導電性酸化物膜を形成するには、四塩化スズおよび水を主原料として、常圧CVD法を実施すればよい。フッ素を含有する酸化スズからなる透明導電性酸化物膜を形成するには、これらに加えてフッ化水素を主原料として、常圧CVD法を実施すればよい。   For the formation of the transparent conductive oxide film, it is preferable to use an atmospheric pressure CVD method because the apparatus cost is low and the film forming speed is high. In order to form a transparent conductive oxide film made of tin oxide, atmospheric pressure CVD may be performed using tin tetrachloride and water as main raw materials. In order to form a transparent conductive oxide film made of tin oxide containing fluorine, in addition to these, atmospheric pressure CVD may be performed using hydrogen fluoride as a main raw material.

次に、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板が有する特性を示す。   Next, the characteristic which the transparent conductive substrate for solar cells of 1 aspect of this invention has is shown.

本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板はヘイズ率が高い。具体的には、凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が50〜200nmの範囲に入る比率が60%以上である場合は、C光源ヘイズ率が7%以上20%未満であり、好ましくは、10〜15%である。また、前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が200〜800nmの範囲に入る比率が60%以上である場合は、C光源ヘイズ率が20%以上であり、好ましくは20%以上〜60%未満である。   The transparent conductive substrate for solar cell of one embodiment of the present invention has a high haze ratio. Specifically, in the unevenness, the height difference between the protrusions and the recesses formed between the plurality of adjacent protrusions (the height of the protrusions from the substrate surface and the height of the recesses from the substrate surface, When the ratio in which the maximum height difference when the difference is taken is in the range of 50 to 200 nm is 60% or more, the C light source haze ratio is 7% or more and less than 20%, preferably 10 to 15%. It is. Further, in the unevenness, a difference in height from a recess formed between a plurality of adjacent protrusions (the difference between the height of the protrusion from the substrate surface and the height of the recess from the substrate surface). When the ratio of the maximum height difference in the range of 200 to 800 nm is 60% or more, the C light source haze ratio is 20% or more, preferably 20% or more to less than 60%.

本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、可視光域の光線透過性に優れる。具体的には、450〜1200nmの波長域での平均した光線透過率が80%以上であり、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上である。ここで平均した光線透過率とは、450〜1200nmの波長域を5nm間隔で測定した透過率の値を平均した値である。   The transparent conductive substrate for solar cell of one embodiment of the present invention is excellent in light transmittance in the visible light region. Specifically, the average light transmittance in a wavelength region of 450 to 1200 nm is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more. The light transmittance averaged here is a value obtained by averaging the transmittance values obtained by measuring the wavelength region of 450 to 1200 nm at intervals of 5 nm.

本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、導電性に優れる。具体的には、シート抵抗が7〜20Ω/□であり、好ましくは8〜12Ω/□である。   The transparent conductive substrate for solar cell of one embodiment of the present invention is excellent in conductivity. Specifically, the sheet resistance is 7 to 20Ω / □, and preferably 8 to 12Ω / □.

本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板は、アモルファスシリコン系か、若しくは結晶シリコン系か、といった光電変換層の材質の違い、またはシングル構造か、若しくはタンデム構造か、といった構造の違いを問わず幅広い種類の太陽電池に使用することができる。従って、シングル構造のアモルファスシリコン系太陽電池にも使用することができる。但し、C光源ヘイズ率が7%以上20%未満、若しくはC光源ヘイズ率が20%以上と高く、450〜800nmの波長領域の光線透過率が80%以上と高く、透明導電膜付基板を用いて製造される太陽電池において、高開放電圧(VOC)、および、高短絡電流(Jsc)を達成できるという本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板の特徴により、光電変換効率に優れたタンデム構造の太陽電池に使用することが特に好ましい。タンデム構造の光電変換層のうち、ボトムセルの層厚が800〜3000nmであることが特に好ましい。 The transparent conductive substrate for a solar cell of one embodiment of the present invention has a difference in the structure of a photoelectric conversion layer such as amorphous silicon or crystalline silicon, or a single structure or a tandem structure. It can be used for a wide variety of solar cells. Therefore, it can be used for an amorphous silicon solar cell having a single structure. However, the C light source haze ratio is 7% or more and less than 20%, or the C light source haze ratio is as high as 20% or more, and the light transmittance in the wavelength region of 450 to 800 nm is as high as 80% or more. In the solar cell manufactured in this way, a high open circuit voltage (V OC ) and a high short-circuit current (J sc ) can be achieved. It is particularly preferable to use it for a solar cell having an excellent tandem structure. Of the tandem photoelectric conversion layers, the bottom cell layer thickness is particularly preferably 800 to 3000 nm.

また、本発明の一態様の太陽電池用透明導電性基板の製造方法は、基板上に常圧CVD法によって透明導電性酸化物膜を形成する際に、常圧CVD法で、基板上に供給されるプロセスガス(原料ガス)が、四塩化スズ(SiCl4)、および、水(H2O)を含有し、前記プロセスガス中でのH2OとSiCl4との流量比(H2O(m/sec)/SiCl4(m/sec))が23倍以下であり、前記基板に対する前記プロセスガスの接触時間が90秒以上であることが特に好ましい。 The method for producing a transparent conductive substrate for a solar cell according to one embodiment of the present invention is such that when a transparent conductive oxide film is formed on a substrate by an atmospheric pressure CVD method, the substrate is supplied on the substrate by an atmospheric pressure CVD method. Process gas (raw material gas) contains tin tetrachloride (SiCl 4 ) and water (H 2 O), and the flow rate ratio of H 2 O to SiCl 4 in the process gas (H 2 O) (M / sec) / SiCl 4 (m / sec)) is 23 times or less, and the contact time of the process gas with respect to the substrate is particularly preferably 90 seconds or more.

Claims (16)

基板上に透明導電性酸化物膜が形成された太陽電池用透明導電性基板であって、
前記透明導電性酸化物膜が、実質的に酸化スズ、または、フッ素を含有する酸化スズからなり、
前記透明導電性酸化物膜の表面には、略三角錐、略四角錐、または、それ以上の略多角錐のファセットからなる凹凸が存在し、
原子間力顕微鏡(AFM)にて測定される、
該透明導電性酸化物膜の面積(水平方向への投影面積)に対する、ファセット面角度が70°以上のファセットの面積(水平方向への投影面積)の比率が0.05〜0.25%であり、
該透明導電性酸化物膜の面積(水平方向への投影面積)に対する、ファセット面角度が20°以下のファセットの面積(水平方向への投影面積)の比率が16%以下である太陽電池用透明導電性基板。
A transparent conductive substrate for solar cells in which a transparent conductive oxide film is formed on a substrate,
The transparent conductive oxide film is substantially composed of tin oxide or tin oxide containing fluorine,
On the surface of the transparent conductive oxide film, there are irregularities consisting of facets of a substantially triangular pyramid, a substantially quadrangular pyramid, or a substantially more polygonal pyramid,
Measured with an atomic force microscope (AFM),
The ratio of the facet area (projection area in the horizontal direction) having a facet angle of 70 ° or more to the area (projection area in the horizontal direction) of the transparent conductive oxide film is 0.05 to 0.25%. Yes,
Transparent for solar cells in which the ratio of the facet area (projection area in the horizontal direction) whose facet angle is 20 ° or less to the area (projection area in the horizontal direction) of the transparent conductive oxide film is 16% or less Conductive substrate.
前記透明導電性酸化物膜の表面に存在する前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が50〜200nmの範囲に入る比率が60%以上であり、前記太陽電池用透明導電性基板のC光源ヘイズ率が7%以上20%未満であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池用透明導電性基板。   In the unevenness present on the surface of the transparent conductive oxide film, a difference in height from a recess formed between a plurality of adjacent protrusions (the height of the protrusion from the substrate surface and the substrate surface) The ratio of the maximum height difference in the range of 50 to 200 nm is 60% or more, and the C light source haze ratio of the solar cell transparent conductive substrate is 7 The transparent conductive substrate for solar cells according to claim 1, wherein the transparent conductive substrate is at least% and less than 20%. 前記透明導電性酸化物膜表面におけるファセット面角度の最頻角度が、30〜51°の範囲に存在し、該最頻角度に対するファセット面角度の標準偏差が12°以下であり、
該透明導電性酸化物膜の表面に存在する前記凸凹において、凸部と隣接する複数の凸部の間に形成される凹部との高低差(基板面からの凸部の高さと、基板面からの凹部の高さのと、の差)を取ったときの最大高低差が200〜800nmの範囲に入る比率が60%以上であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池用透明導電性基板。
The mode angle of the facet surface angle on the surface of the transparent conductive oxide film is in the range of 30 to 51 °, and the standard deviation of the facet surface angle with respect to the mode angle is 12 ° or less,
In the unevenness present on the surface of the transparent conductive oxide film, a difference in height from a recess formed between a plurality of adjacent protrusions (the height of the protrusion from the substrate surface and the substrate surface). The transparent conductivity for solar cells according to claim 1, wherein the ratio of the maximum height difference when the difference between the height of the concave portions of the first and second recesses is within a range of 200 to 800 nm is 60% or more. substrate.
前記透明導電性酸化物膜が形成された基板のC光源ヘイズ率が20%以上であることを特徴とする請求項3記載の太陽電池用透明導電性基板。   4. The transparent conductive substrate for solar cells according to claim 3, wherein the substrate having the transparent conductive oxide film formed thereon has a C light source haze ratio of 20% or more. 前記基板の前記透明導電性酸化物膜を形成する面に対し平行方向を角度0°とし、酸化物膜を形成する面に対し垂直方向を角度90°として、X線回折パターンを測定した際、X線回折パターンにおける(110)面による回折ピークのピーク強度は、角度40°でのピーク強度が角度90°でのピーク強度の5倍以上である、請求項3または4に記載の太陽電池用透明導電性基板。   When the X-ray diffraction pattern was measured with the direction parallel to the surface of the substrate forming the transparent conductive oxide film being an angle of 0 ° and the direction perpendicular to the surface of forming the oxide film being an angle of 90 °, The peak intensity of the diffraction peak due to the (110) plane in the X-ray diffraction pattern is 5 times or more of the peak intensity at an angle of 40 ° than the peak intensity at an angle of 90 °. Transparent conductive substrate. 前記透明導電性酸化物膜のX線回折パターンにおける(301)面による回折ピークの積分強度が、他の面による回折ピークの積分強度より強いことを特徴とする、請求項3〜5のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板。   The integrated intensity of the diffraction peak due to the (301) plane in the X-ray diffraction pattern of the transparent conductive oxide film is stronger than the integrated intensity of the diffraction peak due to the other plane. The transparent conductive substrate for solar cells described in 1. 前記基板が、350〜1200nmの波長域の光線透過率が80%以上のソーダライムシリケートガラス基板である、請求項1〜6のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板。   The transparent conductive substrate for solar cells according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate is a soda lime silicate glass substrate having a light transmittance of 80% or more in a wavelength region of 350 to 1200 nm. 前記ソーダライムシリケートガラス基板が、鉄の含有率が酸化鉄量で0.05wt%以下である、請求項7に記載の太陽電池用透明導電性基板。   The transparent conductive substrate for solar cells according to claim 7, wherein the soda lime silicate glass substrate has an iron content of 0.05 wt% or less in terms of iron oxide. 前記基板と、前記透明導電性酸化物膜と、の間に、酸化チタン層および酸化ケイ素層のうち、少なくとも一方が形成されている、請求項1〜8のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板。   The transparent for solar cells according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of a titanium oxide layer and a silicon oxide layer is formed between the substrate and the transparent conductive oxide film. Conductive substrate. 前記透明導電性酸化物膜が、常圧CVD法を用いて形成されている、請求項1〜9のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板。   The transparent conductive substrate for solar cells in any one of Claims 1-9 in which the said transparent conductive oxide film is formed using the atmospheric pressure CVD method. 前記透明導電性酸化物膜は、四塩化スズおよび水を主原料として、常圧CVD法を用いて形成されている、請求項1〜10のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板。   The said transparent conductive oxide film is a transparent conductive substrate for solar cells in any one of Claims 1-10 currently formed using the atmospheric pressure CVD method by using tin tetrachloride and water as a main raw material. 450〜1200nmの波長域での平均した光線透過率が80%以上である、請求項1〜11のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板。   The transparent conductive substrate for solar cells in any one of Claims 1-11 whose average light transmittance in the wavelength range of 450-1200 nm is 80% or more. 前記透明導電性酸化物膜のシート抵抗が7〜20Ω/□である、請求項1〜12のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板。   The transparent conductive substrate for solar cells in any one of Claims 1-12 whose sheet resistance of the said transparent conductive oxide film is 7-20 ohms / square. 請求項1〜13のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板を用いた太陽電池。   The solar cell using the transparent conductive substrate for solar cells in any one of Claims 1-13. 請求項1〜13のいずれかに記載の太陽電池用透明導電性基板を用いたタンデム構造の太陽電池。   The solar cell of the tandem structure using the transparent conductive substrate for solar cells in any one of Claims 1-13. 基板上に常圧CVD法によって透明導電性酸化物膜を形成する、請求項1に記載の太陽電池用透明導電性基板の製造方法であって、基板上に常圧CVD法によって透明導電性酸化物膜が形成する形成方法であって、前記常圧CVD法で、前記基板上に供給されるプロセスガスが、四塩化スズ(SiCl4)、および、水(H2O)を含有し、前記プロセスガス中でのH2OとSiCl4との流量比(H2O(m/sec)/SiCl4(m/sec))が23倍以下であり、前記基板に対する前記プロセスガスの接触時間が90秒以上である太陽電池用透明導電性基板の製造方法。 The method for producing a transparent conductive substrate for a solar cell according to claim 1, wherein a transparent conductive oxide film is formed on the substrate by atmospheric pressure CVD, wherein the transparent conductive oxide film is formed on the substrate by atmospheric pressure CVD. A method for forming a material film, wherein the process gas supplied onto the substrate by the atmospheric pressure CVD method contains tin tetrachloride (SiCl 4 ) and water (H 2 O), The flow rate ratio of H 2 O to SiCl 4 in the process gas (H 2 O (m / sec) / SiCl 4 (m / sec)) is 23 times or less, and the contact time of the process gas with respect to the substrate The manufacturing method of the transparent conductive substrate for solar cells which is 90 second or more.
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