JP2014041931A - Method for manufacturing solar cell - Google Patents

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Kentaro Matsunaga
健太郎 松永
Jun Maeda
隼 前田
Ryo Hirota
亮 廣田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a solar cell capable of improving production efficiency while suppressing an increase in a production cost by enabling thermal processing in the atmosphere.SOLUTION: A method for manufacturing a solar cell 100 with a light absorption layer 4 which performs photoelectric conversion includes the steps of: forming a zinc oxide-based transparent electrode 7 on the light absorption layer 4; forming a transparent insulation layer 9 on the transparent electrode 7; and thermally processing the solar cell 100 in which the transparent insulation layer 9 is formed at a temperature of not less than 150°C and not more than 300°C in the atmosphere.

Description

本発明は、酸化亜鉛系の透明電極を備える太陽電池の製造方法に関し、特に、酸化亜鉛系の透明電極を熱処理する場合に適した製造方法である。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell including a zinc oxide-based transparent electrode, and in particular, is a manufacturing method suitable for heat-treating a zinc oxide-based transparent electrode.

従来から、太陽電池の透明電極材料として、ZnO、ZnAlOなどの酸化亜鉛系が使用されてきた。
また、太陽電池の製造において、酸化亜鉛系の透明電極の結晶率を向上させるため、透明電極を150℃以上で熱処理する場合がある。
Conventionally, zinc oxides such as ZnO and ZnAlO have been used as transparent electrode materials for solar cells.
In the production of solar cells, the transparent electrode may be heat-treated at 150 ° C. or higher in order to improve the crystallinity of the zinc oxide-based transparent electrode.

一方で、下記特許文献1によれば、透明電極の熱処理を被酸化性雰囲気中で行うとともに、150℃以下になってから大気中に取り出すことで、酸素が透明電極に吸着することを防止する技術が開示されている。
ここで、被酸化性雰囲気中とは、不活性ガス雰囲気中(特許文献1の実施例1、実施例2参照)と、真空中(実施例3参照)とが含まれる。
なお、透明電極に酸素が吸着することを防止する理由は、透明電極に酸素が吸着することによりポテンシャル障壁が生じて、透明電極が高抵抗化するという問題を回避するためである。
On the other hand, according to Patent Document 1 below, heat treatment of the transparent electrode is performed in an oxidizable atmosphere, and oxygen is prevented from adsorbing to the transparent electrode by being taken out into the atmosphere after being 150 ° C. or lower. Technology is disclosed.
Here, the oxidizable atmosphere includes an inert gas atmosphere (see Example 1 and Example 2 of Patent Document 1) and a vacuum (see Example 3).
The reason for preventing oxygen from being adsorbed on the transparent electrode is to avoid the problem that the potential of the transparent electrode is increased due to the adsorption of oxygen to the transparent electrode and the resistance of the transparent electrode is increased.

特開2008−53118号公報JP 2008-53118 A

しかしながら、上記特許文献1に開示される製造方法によれば、被酸化性雰囲気中とするため、熱処理装置を密閉化する必要性があった。そのため、設備コストの増加と、熱処理装置の複雑化に伴うメンテナンスコストの増加とを招き、太陽電池の生産コストが上昇した。   However, according to the manufacturing method disclosed in Patent Document 1, there is a need to hermetically seal the heat treatment apparatus in order to be in an oxidizable atmosphere. For this reason, an increase in equipment costs and an increase in maintenance costs due to the complexity of the heat treatment apparatus have led to an increase in production costs for solar cells.

また、上記特許文献1の実施例1、実施例2のように、不活性ガスの使用は、生産コストを更に上昇させる要因となっていた。   Moreover, like Example 1 and Example 2 of the said patent document 1, use of the inert gas became a factor which raises production cost further.

また、上記特許文献1に開示される製造方法によれば、150℃以下にならないと大気中に取り出すことができないため、150℃以下になるまで待たなければならず、太陽電池の生産効率が低下した。   Further, according to the manufacturing method disclosed in Patent Document 1, since it cannot be taken out into the atmosphere unless the temperature is 150 ° C. or lower, it is necessary to wait until the temperature is 150 ° C. or lower. did.

また、上記特許文献1の実施例3のように、真空中での熱処理は、温度分布が不均一になり易く、一度に多くの太陽電池を熱処理することが困難であった。そのため、少量の太陽電池しか熱処理できないため、生産効率を更に低下させる要因となっていた。   In addition, as in Example 3 of Patent Document 1 described above, heat treatment in a vacuum tends to have a non-uniform temperature distribution, making it difficult to heat treat many solar cells at once. Therefore, since only a small amount of solar cells can be heat-treated, it has been a factor that further reduces the production efficiency.

そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、大気中での熱処理を可能とすることにより、生産コストの上昇を抑制しつつ、生産効率の向上を図ることができる太陽電池の製造方法を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention was devised in view of the above-described background, and by enabling heat treatment in the atmosphere, it is possible to improve production efficiency while suppressing an increase in production cost. It is an object to provide a method for manufacturing a solar cell.

前記課題を解決するために、本願発明に係る太陽電池の製造方法は、光電変換を行う光吸収層を備える太陽電池の製造法であって、前記光吸収層上に酸化亜鉛系の透明電極を形成する工程と、前記透明電極上に透明絶縁層を形成する工程と、前記透明絶縁層が形成された太陽電池を、大気中であって150℃以上300℃以下の温度で熱処理する工程と、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a solar cell according to the present invention is a method for manufacturing a solar cell including a light absorption layer that performs photoelectric conversion, and a zinc oxide-based transparent electrode is provided on the light absorption layer. A step of forming, a step of forming a transparent insulating layer on the transparent electrode, a step of heat-treating the solar cell on which the transparent insulating layer is formed at a temperature of 150 ° C. to 300 ° C. in the atmosphere, It is characterized by including.

本願発明に係る太陽電池の製造方法によれば、透明電極上に透明絶縁層が形成されて、透明電極が大気中に曝されていない。そのため、透明電極の結晶率を向上させるために大気中で熱処理したとしても、大気中の酸素が透明電極に吸着することが防止されて、酸素吸着による透明電極の高抵抗化を抑制できる。
また、本願発明に係る製造方法によれば、大気中で熱処理するため、熱処理装置を密閉化する必要性がなく、生産コストの上昇を抑制できる。
また、実施形態に係る製造方法によれば、大気中で熱処理するため、不活性ガス使用による生産コストの上昇を回避できる。
また、本願発明に係る製造方法によれば、特許文献1の技術のように、150℃以下になるまで大気中に出すことができないという制限がない。よって、従来技術に比べて、太陽電池の生産効率を向上させることができる。
さらに、本願発明に係る製造法によれば、大気中で熱処理するため、真空中で熱処理した場合のように、温度分布が不均一になり易く一度に多くの太陽電池を熱処理することが困難という問題が生じない。そのため、太陽電池の生産効率の低下を回避できる。
According to the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, the transparent insulating layer is formed on the transparent electrode, and the transparent electrode is not exposed to the atmosphere. Therefore, even if heat treatment is performed in the air to improve the crystal ratio of the transparent electrode, oxygen in the air is prevented from adsorbing to the transparent electrode, and the increase in resistance of the transparent electrode due to oxygen adsorption can be suppressed.
Moreover, according to the manufacturing method which concerns on this invention, since it heat-processes in air | atmosphere, it is not necessary to seal a heat processing apparatus, and the raise of production cost can be suppressed.
Moreover, according to the manufacturing method which concerns on embodiment, since it heat-processes in air | atmosphere, the raise of the production cost by inert gas use can be avoided.
Moreover, according to the manufacturing method which concerns on this invention, there is no restriction | limiting that it cannot put out in air | atmosphere until it becomes 150 degrees C or less like the technique of patent document 1. FIG. Therefore, the production efficiency of the solar cell can be improved as compared with the prior art.
Furthermore, according to the manufacturing method according to the present invention, since the heat treatment is performed in the atmosphere, it is difficult to heat treat many solar cells at a time as the temperature distribution is likely to be non-uniform as in the case of the heat treatment in a vacuum. There is no problem. Therefore, it is possible to avoid a decrease in production efficiency of the solar cell.

また、前記透明絶縁層は、フッ化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素から選択される1種以上の材料を含んでなることが好ましい。   The transparent insulating layer preferably contains one or more materials selected from magnesium fluoride, zinc oxide, and silicon oxide.

前記する構成によれば、太陽電池をモジュール化するために、最表面に透明絶縁層が形成された太陽電池をガラスで封止した場合、ガラスの屈折率と透明電極の屈折率との間の屈折率を有する透明絶縁層が、ガラスと透明電極との間に挟まれることとなる。
そのため、ガラスと透明絶縁層と透明電極との間で屈折率が大きく変化しないため、反射光を低減でき、発電効率の向上を図れる。
According to the configuration described above, in order to modularize a solar cell, when a solar cell having a transparent insulating layer formed on the outermost surface is sealed with glass, the refractive index between the refractive index of the glass and the refractive index of the transparent electrode A transparent insulating layer having a refractive index is sandwiched between the glass and the transparent electrode.
Therefore, since the refractive index does not change greatly among the glass, the transparent insulating layer, and the transparent electrode, the reflected light can be reduced and the power generation efficiency can be improved.

また、前記光吸収層は、カルコパイライト型化合物であり、前記透明電極を形成する工程の前工程として、前記光吸収層上にバッファ層を形成する形成工程を含み、前記熱処理する工程は、前記大気中であって150℃以上200以下の温度で熱処理することが好ましい。   Further, the light absorption layer is a chalcopyrite type compound, and includes a formation step of forming a buffer layer on the light absorption layer as a pre-step of the step of forming the transparent electrode, Heat treatment is preferably performed at a temperature of 150 ° C. to 200 ° C. in the air.

前記するカルコパイライト型化合物の光吸収層であれば、経年変化が小さく、かつ、光吸収係数が高い。また、前記する工程によれば、カルコパイライト型化合物の光吸収層とバッファ層との界面の結晶性を向上させることができ、前記界面での欠陥準位による電子のトラップを減少させ効率を向上させることができる。   The light absorption layer of the chalcopyrite type compound described above has a small secular change and a high light absorption coefficient. Further, according to the above-described process, the crystallinity of the interface between the light absorption layer and the buffer layer of the chalcopyrite type compound can be improved, and the efficiency of the efficiency is improved by reducing the trapping of electrons due to the defect level at the interface. Can be made.

本願発明によれば、生産コストの上昇を抑制できるとともに、生産効率の向上を図ることができる太陽電池の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a solar cell that can suppress an increase in production cost and can improve production efficiency.

実施形態に係る太陽電池モジュールを積層方向で切った断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section which cut the solar cell module which concerns on embodiment in the lamination direction. 太陽電池の製造工程において、前半の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the first half in the manufacturing process of a solar cell. 太陽電池の製造工程において、後半の工程を示す図である。It is a figure which shows the latter process in the manufacturing process of a solar cell. ホール測定により、実施例1〜3、比較例1の抵抗率ρを相対的に表したグラフである。It is the graph which represented relatively the resistivity (rho) of Examples 1-3 and the comparative example 1 by Hall measurement. 実施例2〜実施例4、比較例1のFFを相対的に表したグラフである。It is the graph which relatively represented FF of Example 2-Example 4 and the comparative example 1. FIG.

つぎに、本発明の実施形態に係る太陽電池について、図面を適宜参照しながら説明する。なお、図1〜図3においては、太陽電池の構成要素を見易くするために、構成要素についての厚み、幅、間隔が誇張されていることがある。   Next, solar cells according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In addition, in FIGS. 1-3, in order to make the component of a solar cell easy to see, the thickness, width | variety, and space | interval about a component may be exaggerated.

図1に示すように、実施形態に係る太陽電池100は、基板1と、基板1上に形成された複数の単位電池10と、複数の単位電池10を直列接続する複数のコンタクト電極6とを備える。
また、単位電池10は、基板1上に形成された下部電極2と、下部電極2上に形成されたp型の光吸収層4と、光吸収層4上に形成されたn型のバッファ層5と、バッファ層5上に形成されたn型の透明電極7と、透明電極7上に形成された透明絶縁層9とを備える。
さらに、光吸収層4は、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含むカルコパイライト型化合物であり、経年変化が小さい、光吸収係数が高い等の特質を有している。
As shown in FIG. 1, the solar cell 100 according to the embodiment includes a substrate 1, a plurality of unit cells 10 formed on the substrate 1, and a plurality of contact electrodes 6 that connect the plurality of unit cells 10 in series. Prepare.
The unit cell 10 includes a lower electrode 2 formed on the substrate 1, a p-type light absorption layer 4 formed on the lower electrode 2, and an n-type buffer layer formed on the light absorption layer 4. 5, an n-type transparent electrode 7 formed on the buffer layer 5, and a transparent insulating layer 9 formed on the transparent electrode 7.
Furthermore, the light absorption layer 4 is a chalcopyrite type compound containing copper, indium, gallium, and selenium, and has characteristics such as a small secular change and a high light absorption coefficient.

そして、単位電池10に太陽光等の光が照射すると、p型の光吸収層4とn型の透明電極7との接合界面において、電子が透明電極7の界面に集まる一方で、正孔が光吸収層4の界面に集まり、光吸収層4と透明電極7との間に起電力が生じる。
これにより、単位電池10を直列接続した数に比例した電流Iが太陽電池100の出力電流として外部に出力される。
When the unit cell 10 is irradiated with light such as sunlight, electrons gather at the interface of the transparent electrode 7 at the junction interface between the p-type light absorption layer 4 and the n-type transparent electrode 7, while holes are generated. Collecting at the interface of the light absorption layer 4, an electromotive force is generated between the light absorption layer 4 and the transparent electrode 7.
Thereby, a current I proportional to the number of unit batteries 10 connected in series is output to the outside as an output current of the solar battery 100.

つぎに、実施形態に係る太陽電池100の製造方法について、図2、図3を参照しながら説明する。   Next, a method for manufacturing the solar cell 100 according to the embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図2(a)に示すように、単位電池10を形成するための基板1を用意する。基板1の材質について、本発明において特に限定されないが、ソーダガラスであることが好ましい。ソーダガラスであると、ソーダガラスに含まれるナトリウムが光吸収層4に取り込まれて、光吸収層4の性能が向上するからである。   First, as shown in FIG. 2A, a substrate 1 for forming a unit cell 10 is prepared. The material of the substrate 1 is not particularly limited in the present invention, but is preferably soda glass. This is because, in the case of soda glass, sodium contained in the soda glass is taken into the light absorption layer 4 and the performance of the light absorption layer 4 is improved.

つぎに、Moターゲットを用いたスパッタリング法により、基板1上に下部電極単層2aを形成する(図2(b)参照)。   Next, the lower electrode single layer 2a is formed on the substrate 1 by sputtering using a Mo target (see FIG. 2B).

つぎに、スクライブ刃を有するメカニカルスクライブ手段、又は、レーザを照射して切削するレーザースクライブ手段により、下部電極単層2aを切削して、溝3を形成する(図2(c)参照)。これにより、基板1上に溝3によって分割された複数の下部電極2が形成される。   Next, the lower electrode single layer 2a is cut by a mechanical scribe means having a scribe blade or a laser scribe means for cutting by irradiating a laser to form a groove 3 (see FIG. 2C). As a result, a plurality of lower electrodes 2 divided by the grooves 3 are formed on the substrate 1.

つぎに、金属InターゲットとCu−Ga合金ターゲットとを用いたスパッタリング法により、In層とCu−Ga層からなる光吸収層プリカーサを下部電極2上に形成する。
そして、HSe雰囲気下であって、400℃から600℃程度の温度で熱処理を行う。これにより、光吸収層プリカーサにSeが拡散して、Cu−In−Ga−Seからなるp型の光吸収単層4aを得ることができる(図2(d)参照)。なお、本工程により、溝3内にも、光吸収単層4aが形成されている。
Next, a light absorption layer precursor composed of an In layer and a Cu—Ga layer is formed on the lower electrode 2 by a sputtering method using a metal In target and a Cu—Ga alloy target.
Then, heat treatment is performed at a temperature of about 400 ° C. to 600 ° C. in an H 2 Se atmosphere. Thereby, Se diffuses in the light absorption layer precursor, and a p-type light absorption single layer 4a made of Cu—In—Ga—Se can be obtained (see FIG. 2D). In addition, the light absorption single layer 4a is formed also in the groove | channel 3 by this process.

つぎに、光吸収単層4aの上に、例えば、CBD(Chemical BathDeposition)法によりCdS,ZnSあるいはInS等のn型のバッファ単層5aを形成する(図2(e)参照)。   Next, an n-type buffer single layer 5a such as CdS, ZnS or InS is formed on the light absorption single layer 4a by, for example, CBD (Chemical Bath Deposition) (see FIG. 2E).

つぎに、光吸収単層4aの一部にレーザ光を照射して、光吸収単層4aの一部を改質させる。これにより、図3(a)に示すように、光吸収単層4aよりも導電率の高いコンタクト電極6を得ることができるとともに、光吸収単層4aとバッファ単層5aとが分割されて、下部電極2上に光吸収層4とバッファ層5とが形成される。
なお、本発明においては、レーザ光の波長、レーザ光の照射時間等について、特に限定されない。また、実施形態においては、光吸収単層4aの一部にレーザ光を照射することで、コンタクト電極6を得ているが、本発明はこれに限定されるものでない。たとえば、バッファ単層5aと光吸収単層4aとをスクライブ手段により切削し、透明電極7の一部を下部電極2上に形成させてもよい。
Next, a part of the light absorption single layer 4a is irradiated with laser light to modify a part of the light absorption single layer 4a. Thereby, as shown in FIG. 3A, the contact electrode 6 having higher conductivity than the light absorption single layer 4a can be obtained, and the light absorption single layer 4a and the buffer single layer 5a are divided, A light absorption layer 4 and a buffer layer 5 are formed on the lower electrode 2.
In the present invention, the wavelength of the laser beam, the irradiation time of the laser beam, and the like are not particularly limited. In the embodiment, the contact electrode 6 is obtained by irradiating a part of the light-absorbing single layer 4a with laser light. However, the present invention is not limited to this. For example, the buffer single layer 5 a and the light absorption single layer 4 a may be cut by a scribing means, and a part of the transparent electrode 7 may be formed on the lower electrode 2.

つぎに、ZnOターゲットまたはZnAlO合金ターゲットを用いたスパッタリング法により、ZnOまたはZnAlOからなる酸化亜鉛系の透明電極単層7aを形成する(図3(b)参照)。   Next, a zinc oxide-based transparent electrode single layer 7a made of ZnO or ZnAlO is formed by sputtering using a ZnO target or a ZnAlO alloy target (see FIG. 3B).

つぎに、図3(c)に示すように、透明電極単層7a上に、透明絶縁単層9aを形成する。透明絶縁単層9aの形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法が挙げられる。   Next, as shown in FIG. 3C, a transparent insulating single layer 9a is formed on the transparent electrode single layer 7a. Examples of the method for forming the transparent insulating single layer 9a include a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, and a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

また、透明絶縁単層9aは、透明性が高く、かつ、絶縁性の物質である必要がある。透明性が高い必要がある理由は、発電効率の低下を招くという事態を回避するためである。絶縁性である理由は、透明電極単層7aのみを電流の経路とし、その上層に電流を通さないことにより、電力損失を回避するためである。
また、透明絶縁単層9aは、フッ化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素から選択される1種以上の材料を含んでなることが好ましい。
これによれば、太陽電池100をガラス(不図示)で封止して、太陽電池モジュール(不図示)を製造する場合に、ガラスの反射率と透明電極7の反射率との中間の反射率を有する透明絶縁層9がガラスと透明電極7との間に挟まれるため、ガラスと透明絶縁層9と透明電極7との間で屈折率が大きく変化しない積層構造となる。
そのため、ガラスと透明絶縁層9と透明電極7との間で反射する光を低減でき発電効率を向上させることができるからである。
The transparent insulating single layer 9a needs to be a highly transparent and insulating material. The reason why the transparency needs to be high is to avoid a situation where power generation efficiency is reduced. The reason for being insulative is to avoid power loss by using only the transparent electrode single layer 7a as a current path and not passing a current therethrough.
The transparent insulating single layer 9a preferably includes one or more materials selected from magnesium fluoride, zinc oxide, and silicon oxide.
According to this, when the solar cell 100 is sealed with glass (not shown) to manufacture a solar cell module (not shown), the reflectance between the reflectance of the glass and the reflectance of the transparent electrode 7 is intermediate. Since the transparent insulating layer 9 having n is sandwiched between the glass and the transparent electrode 7, a laminated structure in which the refractive index does not change greatly between the glass, the transparent insulating layer 9, and the transparent electrode 7 is obtained.
Therefore, the light reflected between the glass, the transparent insulating layer 9 and the transparent electrode 7 can be reduced, and the power generation efficiency can be improved.

また、透明絶縁単層9aの厚みは、熱処理する工程で透明電極7に酸素が吸着することが防止できれば、特に限定されないが、100Å〜数千Åの範囲であることが好ましい。
透明絶縁単層9aの厚みが、たとえば数十Å程度であると、透明絶縁層9に吸着した酸素の影響により、透明絶縁層9の厚みが100Å以上の場合に比べて、透明電極7の抵抗値が高くなるおそれがあるからである。
一方で、透明絶縁単層9aの厚みが数千Åを超えると、透過率の低下による発電効率の低下を招き、好ましくないからである。
The thickness of the transparent insulating single layer 9a is not particularly limited as long as oxygen can be prevented from being adsorbed to the transparent electrode 7 in the heat treatment step, but it is preferably in the range of 100 to several thousand.
When the thickness of the transparent insulating single layer 9a is, for example, about several tens of millimeters, the resistance of the transparent electrode 7 is less than that when the thickness of the transparent insulating layer 9 is 100 inches or more due to the influence of oxygen adsorbed on the transparent insulating layer 9. This is because the value may increase.
On the other hand, if the thickness of the transparent insulating single layer 9a exceeds several thousand Å, the power generation efficiency is reduced due to the reduction in transmittance, which is not preferable.

つぎに、メカニカルスクライブ手段、又は、レーザースクライブ手段により、透明電極単層7aと透明絶縁単層9aとを切削して、溝8を形成する。これにより、溝8によって分割された透明電極7と透明絶縁層9とが形成される(図3(d)参照)。   Next, the transparent electrode single layer 7a and the transparent insulating single layer 9a are cut by mechanical scribe means or laser scribe means to form the grooves 8. Thereby, the transparent electrode 7 and the transparent insulating layer 9 divided | segmented by the groove | channel 8 are formed (refer FIG.3 (d)).

つぎに、熱処理装置により大気中で太陽電池100を熱処理する。
ここで、熱処理温度は、150℃以上300℃以下の温度である。これによれば、透明電極7の結晶率が向上して、透明電極7の導電率の上昇を図れる。
また、実施形態で示すように、光吸収層4がカルコパイライト型化合物である場合に、熱処理温度は、150℃以上200℃以下の温度で熱処理することが好ましい。
光吸収単層4a上にバッファ単層5aを形成する工程で、光吸収単層4aとバッファ単層5aとの接合界面に欠陥準位が生じる場合があるが、上記する熱処理温度であれば、光吸収層とバッファ層との界面の結晶性を向上させることができ、前記界面での欠陥準位による電子のトラップを減少させ効率を向上させることができる。
Next, the solar cell 100 is heat-treated in the atmosphere by a heat treatment apparatus.
Here, the heat treatment temperature is a temperature of 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. According to this, the crystallinity of the transparent electrode 7 is improved, and the conductivity of the transparent electrode 7 can be increased.
Further, as shown in the embodiment, when the light absorption layer 4 is a chalcopyrite type compound, it is preferable that the heat treatment is performed at a temperature of 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
In the step of forming the buffer single layer 5a on the light absorption single layer 4a, a defect level may occur at the junction interface between the light absorption single layer 4a and the buffer single layer 5a. The crystallinity of the interface between the light absorption layer and the buffer layer can be improved, and the trapping of electrons due to the defect level at the interface can be reduced to improve the efficiency.

以上、上記する工程により、図1に示すように、基板1上に複数の単位電池10を備えた太陽電池100を製造できる。
なお、太陽電池100の製造工程で、厚みについて規定していない構成要素があるが、本発明においては特に限定されるものでなく、太陽電池100を使用できる範囲内であれば、厚みを適宜設定してよい。
As described above, the solar cell 100 including the plurality of unit cells 10 on the substrate 1 can be manufactured by the above-described steps as shown in FIG.
In addition, in the manufacturing process of the solar cell 100, there is a component that does not define the thickness, but the present invention is not particularly limited, and the thickness is appropriately set as long as the solar cell 100 can be used. You can do it.

以上、実施形態に係る太陽電池100の製造方法によれば、太陽電池100を大気中で熱処理したとしても、太陽電池100の最表面(最上面)に配置された透明絶縁層9に酸素が吸着して、透明電極7に酸素が吸着することを防止できるため、透明電極7の高抵抗化を抑制できる。
特に、透明絶縁層9の厚さが100Å〜数千Åの範囲である場合には、透明絶縁層9に吸着した酸素によって、透明電極7の抵抗値が上昇することがなく、かつ、透過率の低下も回避できる。
As described above, according to the method for manufacturing the solar cell 100 according to the embodiment, even if the solar cell 100 is heat-treated in the atmosphere, oxygen is adsorbed on the transparent insulating layer 9 disposed on the outermost surface (uppermost surface) of the solar cell 100. And since it can prevent that oxygen adsorb | sucks to the transparent electrode 7, the high resistance of the transparent electrode 7 can be suppressed.
In particular, when the thickness of the transparent insulating layer 9 is in the range of 100 to several thousand, the resistance value of the transparent electrode 7 does not increase due to oxygen adsorbed on the transparent insulating layer 9, and the transmittance It is possible to avoid a decrease in the temperature.

また、実施形態に係る製造方法によれば、大気中で熱処理するため、特許文献1の技術のように熱処理装置を密閉化する必要性がなく、従来技術に比べて、生産コストの上昇を抑制できる。
さらに、実施形態に係る製造方法によれば、大気中で熱処理するため、不活性ガスの使による生産コストの上昇を回避できる。
Further, according to the manufacturing method according to the embodiment, since heat treatment is performed in the atmosphere, there is no need to seal the heat treatment apparatus as in the technique of Patent Document 1, and an increase in production cost is suppressed compared to the conventional technique. it can.
Furthermore, according to the manufacturing method according to the embodiment, since the heat treatment is performed in the atmosphere, an increase in production cost due to the use of an inert gas can be avoided.

また、実施形態に係る製造方法によれば、特許文献1の技術のように、150℃以下になるまで大気中に出すことができないという制限がないため、従来技術に比べて、太陽電池100の生産効率を向上させることができる。
さらに、実施形態に係る製造法によれば、大気中で熱処理するため、真空中で熱処理した場合のように、温度分布が不均一になり易く一度に多くの太陽電池100を熱処理することが困難という問題が生じない。そのため、太陽電池100の生産効率の低下を回避できる。
Moreover, according to the manufacturing method which concerns on embodiment, since there is no restriction | limiting that it cannot put out in air | atmosphere until it becomes 150 degrees C or less like the technique of patent document 1, Compared with a prior art, the solar cell 100 of FIG. Production efficiency can be improved.
Furthermore, according to the manufacturing method according to the embodiment, since the heat treatment is performed in the atmosphere, the temperature distribution is likely to be non-uniform as in the case of the heat treatment in a vacuum, and it is difficult to heat treat many solar cells 100 at one time. The problem does not occur. Therefore, a decrease in production efficiency of solar cell 100 can be avoided.

なお、本実施形態においては、光吸収層4がカルコパイライト型化合物である太陽電池100を例にして説明したが、本発明は、これに限るものでなく、InGaAs型やGaAs型などの化合物の光吸収層、または、シリコン系の光吸収層であってもよい。   In the present embodiment, the solar cell 100 in which the light absorption layer 4 is a chalcopyrite type compound has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a compound such as an InGaAs type or a GaAs type is used. It may be a light absorption layer or a silicon-based light absorption layer.

(実施例1〜実施例4)
つぎに、実施形態に係る製造方法により製造した実施例について、図4、図5を参照しながら説明する。
(Example 1 to Example 4)
Next, examples manufactured by the manufacturing method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

まず、太陽電池における単位電池の透明電極の抵抗率ρ[Ω・cm]を測定するために、上記した製造方法により、透明絶縁層を有する太陽電池(実施例1〜実施例4)と、透明絶縁層を有しない太陽電池(比較例1)とを製造した。なお、実施例1〜実施例4と比較例1とは、同条件で熱処理した。
また、実施例1〜実施例3の相違点は、透明絶縁層の厚さであって、実施例1〜実施例3のそれぞれは、100、200、850[Å]となっている。
First, in order to measure the resistivity ρ [Ω · cm] of the transparent electrode of the unit cell in the solar cell, the solar cell having the transparent insulating layer (Example 1 to Example 4) and transparent by the above-described manufacturing method A solar cell having no insulating layer (Comparative Example 1) was produced. Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were heat-treated under the same conditions.
Further, the difference between the first to third embodiments is the thickness of the transparent insulating layer, and each of the first to third embodiments is 100, 200, and 850 [Å].

なお、実施例1〜実施例4、比較例1のそれぞれについて4個ずつ製造し測定した。   In addition, 4 pieces were manufactured and measured for each of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.

そして、ホール測定により、実施例1〜実施例3、比較例1のそれぞれの抵抗率ρを測定するとともに、測定された抵抗率ρの平均値を算出した。
図4にそれぞれの抵抗率ρの平均値の相対値を示す。ここで図4の横軸は、透明絶縁層の厚さを示し、左端が透明絶縁層の厚さが0の場合(比較例1)であって、右側に向かうに連れて、透明絶縁層の厚みが厚くなっている。また、図4の縦軸は、抵抗率ρの平均値の相対値(それぞれの抵抗率ρの平均値/比較例1の抵抗率ρの平均値)を示す。
And while measuring each resistivity (rho) of Example 1- Example 3 and the comparative example 1 by Hall measurement, the average value of measured resistivity (rho) was computed.
FIG. 4 shows the relative values of the average values of the resistivity ρ. Here, the horizontal axis of FIG. 4 shows the thickness of the transparent insulating layer, and the left end is the case where the thickness of the transparent insulating layer is 0 (Comparative Example 1), and as it goes to the right side, The thickness is increased. The vertical axis of FIG. 4 shows the relative value of the average value of the resistivity [rho (average value of the resistivity [rho Z average value / Comparative Example 1 to the values of resistivity at [rho).

図4に示すように、実施例1〜3それぞれの抵抗率ρ(平均値)は、比較例1の値に比べ低い値を示した。
以上より、透明絶縁層を形成しない場合(比較例1)に比べて、透明絶縁層を形成した場合(実施例1〜実施例3)の方が、熱処理により透明電極が高抵抗化することを抑制できることがわかった。
As shown in FIG. 4, the resistivity ρ (average value) of each of Examples 1 to 3 was lower than that of Comparative Example 1.
From the above, when the transparent insulating layer is formed (Example 1 to Example 3), the resistance of the transparent electrode is increased by the heat treatment as compared with the case where the transparent insulating layer is not formed (Comparative Example 1). It turned out that it can suppress.

次いで、実施例2〜4のそれぞれのFFの平均値と、比較例1のFFの平均値とを相対的に表したグラフを図5に示す。なお実施例4の透明絶縁層の厚さは、400[Å]となっている。なお、図5の縦軸は、FFの平均値の相対値(それぞれのFFの平均値/比較例1のFFの平均値)を示す。 Next, FIG. 5 shows a graph that relatively represents the average value of each FF of Examples 2 to 4 and the average value of the FF of Comparative Example 1. The thickness of the transparent insulating layer of Example 4 is 400 [400]. 5 represents the relative value of the average value of FFs (average value of each FF / average value of FF Z of Comparative Example 1).

図5に示したFFに基づいて考察すると、実施例2〜実施例4のFFの平均値は、略同等な値を示すとともに、比較例1のFFの平均値に比べて高い値を示す結果となった。以上より、透明絶縁層を形成しない場合(比較例1)に比べて、透明絶縁層を形成した場合(実施例2〜実施例4)の方が、優れた太陽電池を得ることができたことがわかった。   When considered based on the FF shown in FIG. 5, the average values of the FFs of Examples 2 to 4 are substantially equivalent values, and are higher than the average value of the FFs of Comparative Example 1. It became. From the above, when the transparent insulating layer was formed (Examples 2 to 4), an excellent solar cell could be obtained compared to the case where the transparent insulating layer was not formed (Comparative Example 1). I understood.

100 太陽電池
10 単位電池
1 基板
2 下部電極
4 光吸収層
5 バッファ層
6 コンタクト電極
7 透明電極
9 透明絶縁層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Solar cell 10 Unit cell 1 Board | substrate 2 Lower electrode 4 Light absorption layer 5 Buffer layer 6 Contact electrode 7 Transparent electrode 9 Transparent insulating layer

Claims (3)

光電変換を行う光吸収層を備える太陽電池の製造方法であって、
前記光吸収層上に酸化亜鉛系の透明電極を形成する工程と、
前記透明電極上に透明絶縁層を形成する工程と、
前記透明絶縁層が形成された太陽電池を、大気中であって150℃以上300℃以下の温度で熱処理する工程と、を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
A method for producing a solar cell comprising a light absorption layer for performing photoelectric conversion,
Forming a zinc oxide based transparent electrode on the light absorbing layer;
Forming a transparent insulating layer on the transparent electrode;
And a step of heat-treating the solar cell on which the transparent insulating layer is formed at a temperature of 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower in the atmosphere.
前記透明絶縁層は、フッ化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素から選択される1種以上の材料を含んでなることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the transparent insulating layer comprises one or more materials selected from magnesium fluoride, zinc oxide, and silicon oxide. 前記光吸収層は、カルコパイライト型化合物であり、
前記透明電極を形成する工程の前工程として、前記光吸収層上にバッファ層を形成する工程を含み、
前記熱処理する工程は、前記大気中であって150℃以上200℃以下の温度で熱処理することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の太陽電池の製造方法。
The light absorbing layer is a chalcopyrite type compound,
As a pre-process of the step of forming the transparent electrode, including a step of forming a buffer layer on the light absorption layer,
3. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in the atmosphere at a temperature of 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
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