JP2017037876A - Photovoltaic module - Google Patents

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JP2017037876A
JP2017037876A JP2015156396A JP2015156396A JP2017037876A JP 2017037876 A JP2017037876 A JP 2017037876A JP 2015156396 A JP2015156396 A JP 2015156396A JP 2015156396 A JP2015156396 A JP 2015156396A JP 2017037876 A JP2017037876 A JP 2017037876A
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metal silicide
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JP2015156396A
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Japanese (ja)
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敦也 佐々木
Atsuya Sasaki
敦也 佐々木
亮人 佐々木
Ryoto Sasaki
亮人 佐々木
好則 片岡
Yoshinori Kataoka
好則 片岡
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Toshiba Corp
Toshiba Materials Co Ltd
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Toshiba Corp
Toshiba Materials Co Ltd
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photovoltaic module having a metal silicide layer of high generation efficiency.SOLUTION: In a photovoltaic module including a polycrystalline metal silicide layer as a power generation layer, an electrode layer provided on the upper surface or lower surface of the polycrystalline metal silicide layer consists of a GZO electrode, partially or entirely. Preferably, the average grain diameter A (μm) and the thickness B (μm) of the polycrystalline metal silicide layer satisfy a relation; A≥B.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

後述する実施形態は、概ね、太陽光発電モジュールに関する。 Embodiments described below generally relate to photovoltaic modules.

太陽光を利用した太陽電池はクリーンな電気エネルギーとして注目を集めている。太陽
電池としては、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を使ったものが発電効率が優れ
ていることから主に使われている。また、コストダウンのためにシリコン基板を薄膜化し
た薄膜状アモルファスシリコンを使うことも検討されている。また、これらシリコン系以
外の太陽電池としては、ガリウム、砒素、リン、ゲルマニウム、インジウムなどを使った
化合物半導体系の太陽電池も知られている。これまでの太陽電池は、太陽光を受けるシリ
コン基板の大型化や、化合物の合成プロセスの煩雑さから、コストが高く、思うように普
及が進まないといった問題があった。
近年、金属シリサイドを半導体層とした太陽電池が研究されている。例えば、特開20
11−198941号公報(特許文献1)には、β−FeSi層を半導体層とした太陽
電池が開示されている。鉄シリサイドなどの金属シリサイドは、単結晶体や多結晶体のど
ちらも製造可能であり、シリコン系太陽電池よりも低コスト化の期待がある。また、金属
シリサイド系太陽電池は、シリコン系太陽電池では使用されない赤外線を感受して発電す
ることからシリコン系太陽電池よりも高効率化への期待もある。
しかしながら、金属シリサイド層を使った太陽電池に関して現状では商品化されておら
ず、研究段階である。これは安定した発電効率が得られないためである。また、金属シリ
サイド層を使った太陽電池は、受光した光の強度により出力変動するため、単独電源とし
ての使用には不安があった。
これを改善するために国際公開番号第2014/171146号公報(特許文献2)
では、金属シリサイド層の膜厚と平均結晶粒径の関係を制御することが提案されている。
Solar cells using sunlight are attracting attention as clean electric energy. As solar cells, those using a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate are mainly used because of their excellent power generation efficiency. In addition, the use of thin-film amorphous silicon obtained by reducing the thickness of a silicon substrate has been studied for cost reduction. In addition, compound semiconductor solar cells using gallium, arsenic, phosphorus, germanium, indium or the like are also known as non-silicon solar cells. Conventional solar cells have a problem that the cost is high due to the increase in the size of the silicon substrate that receives sunlight and the complexity of the compound synthesis process, and the diffusion of the solar cell does not proceed as expected.
In recent years, solar cells using metal silicide as a semiconductor layer have been studied. For example, JP-A-20
11-198941 (Patent Document 1) discloses a solar cell using a β-FeSi 2 layer as a semiconductor layer. A metal silicide such as iron silicide can be produced as either a single crystal or a polycrystal, and is expected to be lower in cost than a silicon-based solar cell. In addition, since metal silicide solar cells generate power by sensing infrared rays that are not used in silicon solar cells, there are expectations for higher efficiency than silicon solar cells.
However, solar cells using a metal silicide layer are not commercialized at present and are in the research stage. This is because stable power generation efficiency cannot be obtained. Moreover, since the output of a solar cell using a metal silicide layer fluctuates depending on the intensity of received light, there was anxiety in use as a single power source.
In order to improve this, International Publication No. 2014/171146 (Patent Document 2)
Then, it is proposed to control the relationship between the film thickness of the metal silicide layer and the average crystal grain size.

特開2011−198941号公報JP 2011-198941 A 国際公開番号第2014/171146号公報International Publication No. 2014/171146

特許文献2に示したように、金属シリサイド層の膜厚よりも平均結晶粒径を大きくする
ことにより発電効率が改善される。一方で発電効率は2%前後である。そのため、更なる
発電効率の改善が求められている。
本発明が解決しようとする課題は、発電効率のよい金属シリサイド層を使った太陽光発
電モジュールを提供するものである。
As shown in Patent Document 2, the power generation efficiency is improved by making the average crystal grain size larger than the film thickness of the metal silicide layer. On the other hand, the power generation efficiency is around 2%. Therefore, further improvement in power generation efficiency is required.
The problem to be solved by the present invention is to provide a photovoltaic power generation module using a metal silicide layer with good power generation efficiency.

実施形態にかかる太陽光発電モジュールは、発電層として多結晶金属シリサイド層を具
備する太陽光発電モジュールにおいて、多結晶金属シリサイド層の上面または下面に設け
られた電極層の一部または全部がGZO電極からなることを特徴とするものである。
A photovoltaic power generation module according to an embodiment is a photovoltaic power generation module including a polycrystalline metal silicide layer as a power generation layer, wherein a part or all of the electrode layers provided on the upper surface or the lower surface of the polycrystalline metal silicide layer are GZO electrodes. It is characterized by comprising.

太陽光発電モジュールを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating a solar power generation module. 他の太陽光発電モジュールを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating another photovoltaic power generation module. 多結晶金属シリサイド層を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating a polycrystalline metal silicide layer. pn接合型多結晶金属シリサイド層を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating a pn junction type polycrystalline metal silicide layer. ショットキー型多結晶金属シリサイド層を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating a Schottky type polycrystalline metal silicide layer.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示する。なお、各図面中、同様の構成
要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、実施形態に係る太陽光発電モジュールを例示するための模式図である。
図中、1は実施形態に係る太陽光発電モジュール、2は多結晶金属シリサイド層、3は
下面電極層、4は上面電極層、5は基板、である。
多結晶金属シリサイド層2の表面側(太陽光受光面側)に上面電極層4、裏面側(太陽
光受光面とは反対側)に下面電極層3が設けられている。多結晶金属シリサイド層は太陽
光を受光して発電する機能を有し、上面電極層4および下面電極層3を使って多結晶金属
シリサイド層で発電した電気を外部に取り出すことができる。そのため、多結晶金属シリ
サイド層が発電層となっている。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
Drawing 1 is a mimetic diagram for illustrating the photovoltaic power generation module concerning an embodiment.
In the figure, 1 is a photovoltaic power generation module according to the embodiment, 2 is a polycrystalline metal silicide layer, 3 is a lower electrode layer, 4 is an upper electrode layer, and 5 is a substrate.
An upper surface electrode layer 4 is provided on the front surface side (sunlight receiving surface side) of the polycrystalline metal silicide layer 2, and a lower surface electrode layer 3 is provided on the back surface side (the side opposite to the sunlight receiving surface). The polycrystalline metal silicide layer has a function of receiving sunlight and generating electric power, and electricity generated by the polycrystalline metal silicide layer using the upper electrode layer 4 and the lower electrode layer 3 can be taken out to the outside. Therefore, the polycrystalline metal silicide layer is a power generation layer.

実施形態に係る太陽光発電モジュールは、多結晶金属シリサイド層の上面または下面に
設けられた電極層の一部または全部がGZO電極からなることを特徴とするものである。
これは、下面電極層3または上面電極層4の一部または全部がGZO電極からなることを
示すものである。
GZOとはGa(ガリウム)をドープした酸化亜鉛(ZnO)のことである。また、G
ZO電極は透明電極の一種である。透明電極であるため光が透過する。そのため、上面電
極層、下面電極層のどちらにも使用することができる。
また、GZO電極は、金属シリサイド層と反応し難い材料である。透明電極としてはI
TO、AZOがある。また、金属シリサイドとしては後述するようにFeSiやBaS
が挙げられる。これら金属シリサイドは酸化されやすい。金属シリサイドの酸化によ
り発電効率が低下する。金属シリサイド層上にITO電極を設けた場合、ITO電極中の
酸素と金属シリサイドが反応し、金属シリサイドが酸化する現象が起きることが分かった
。金属シリサイド層が酸化されることにより、発電効率がそれ以上、向上しなくなる。A
ZO電極に関しても、同様の酸化現象が起きていた。
The photovoltaic power generation module according to the embodiment is characterized in that part or all of the electrode layer provided on the upper surface or the lower surface of the polycrystalline metal silicide layer is formed of a GZO electrode.
This indicates that a part or all of the lower electrode layer 3 or the upper electrode layer 4 is made of a GZO electrode.
GZO is zinc oxide (ZnO) doped with Ga (gallium). G
The ZO electrode is a kind of transparent electrode. Light is transmitted because it is a transparent electrode. Therefore, it can be used for both the upper electrode layer and the lower electrode layer.
The GZO electrode is a material that hardly reacts with the metal silicide layer. I as a transparent electrode
There are TO and AZO. As metal silicide, FeSi 2 and BaS are used as will be described later.
i 2 may be mentioned. These metal silicides are easily oxidized. Power generation efficiency decreases due to oxidation of metal silicide. It has been found that when an ITO electrode is provided on the metal silicide layer, oxygen in the ITO electrode reacts with the metal silicide to oxidize the metal silicide. Since the metal silicide layer is oxidized, the power generation efficiency is not further improved. A
A similar oxidation phenomenon occurred with respect to the ZO electrode.

それに対し、GZO電極は酸化現象が抑制される。そのため、多結晶金属シリサイド層
が酸化され難くなるため発電効率が向上する。多結晶金属シリサイド層の結晶粒界に酸素
が入り込むと、粒界トラップ現象が増大する。そのため、多結晶金属シリコン層を用いた
ものにはGZO電極が有効である。
図2に他の太陽光発電モジュールを例示した。図中の番号は図1と同じである。図2は
、金属シリサイド層2の全面に上面電極層4を設けた構造である。このため、金属シリサ
イド層2の上面全面に上面電極層4、下面全面に下面電極層3を設けた構造となる。この
とき、上面電極層4または下面電極層3の少なくとも一方をGZO電極とすることにより
、金属シリサイド層2が酸化により劣化することを防ぐことができる。また、上面電極層
4および下面電極層3の両方をGZO電極とすることが好ましい。また、金属シリサイド
層2の上面下面を電極層で覆うことにより、金属シリサイド層2が外気に触れて酸化され
るのを防ぐことができる。
On the other hand, the oxidation phenomenon is suppressed in the GZO electrode. For this reason, the polycrystalline metal silicide layer is hardly oxidized, and the power generation efficiency is improved. When oxygen enters the crystal grain boundary of the polycrystalline metal silicide layer, the grain boundary trap phenomenon increases. Therefore, the GZO electrode is effective for those using a polycrystalline metal silicon layer.
FIG. 2 illustrates another photovoltaic power generation module. The numbers in the figure are the same as in FIG. FIG. 2 shows a structure in which the upper electrode layer 4 is provided on the entire surface of the metal silicide layer 2. For this reason, the upper surface electrode layer 4 is provided on the entire upper surface of the metal silicide layer 2 and the lower surface electrode layer 3 is provided on the entire lower surface. At this time, by using at least one of the upper electrode layer 4 or the lower electrode layer 3 as a GZO electrode, the metal silicide layer 2 can be prevented from being deteriorated by oxidation. Moreover, it is preferable that both the upper surface electrode layer 4 and the lower surface electrode layer 3 are GZO electrodes. Further, by covering the upper and lower surfaces of the metal silicide layer 2 with the electrode layer, the metal silicide layer 2 can be prevented from being oxidized by being exposed to the outside air.

また、太陽光発電モジュールは、多結晶金属シリサイド層の平均結晶粒径A(μm)と
膜厚B(μm)の関係がA≧Bを満たすことが好ましい。つまり、多結晶金属シリサイド
層の平均結晶粒径が膜厚以上に大きいことを特徴とするものである。多結晶金属シリサイ
ドは、個々の結晶粒子が発電に寄与する。金属シリサイド結晶粒子で発電した電気は前述
のように上面電極層4および下面電極層3を伝って外部に取り出すことになる。つまり、
金属シリサイド層の厚み方向に電気が流れていくことになる。金属シリサイド層2の中を
電気が流れる際に、金属シリサイド結晶粒子同士の粒界がトラップサイトとなる。粒界ト
ラップサイトはキャリアの伝導を阻害する内部抵抗となり、金属シリサイド層で発電した
電気を効率よく取り出すことができなくなり、結果として発電効率が低下する。そのため
、平均結晶粒径A(μm)≧膜厚B(μm)とすることにより、金属シリサイド層の厚み
方向に対して粒界の個数を減らす(ゼロ含む)ことができる。このため、金属シリサイド
層の厚み方向に対して金属シリサイド結晶粒子同士の粒界が存在しない状態が最も好まし
い。なお、金属シリサイド層の平均結晶粒径A(μm)、膜厚B(μm)の測定方法は、
まず、金属シリサイド層の厚み方向の任意の断面の拡大写真を測定する。そこに写る個々
の結晶粒子の最大径を粒径とし、任意の30粒の平均値を平均結晶粒径A(μm)とする
。また、膜厚に関しては、同様に断面の拡大写真を撮り、任意の10か所の厚さを測定し
、その平均値を膜厚B(μm)とする。また、拡大写真は結晶粒子同士の粒界が分かる程
度に拡大されているものとする。また、一枚の写真(一視野)に30粒すべてが入らない
場合いは連続した複数の拡大写真を使うものとする。
In the photovoltaic power generation module, it is preferable that the relationship between the average crystal grain size A (μm) and the film thickness B (μm) of the polycrystalline metal silicide layer satisfies A ≧ B. That is, the average crystal grain size of the polycrystalline metal silicide layer is larger than the film thickness. In polycrystalline metal silicide, individual crystal particles contribute to power generation. The electricity generated by the metal silicide crystal particles is taken out through the upper electrode layer 4 and the lower electrode layer 3 as described above. That means
Electricity flows in the thickness direction of the metal silicide layer. When electricity flows through the metal silicide layer 2, the grain boundary between the metal silicide crystal particles becomes a trap site. The grain boundary trap site becomes an internal resistance that impedes carrier conduction, and the electricity generated by the metal silicide layer cannot be taken out efficiently, resulting in a decrease in power generation efficiency. Therefore, by setting the average crystal grain size A (μm) ≧ film thickness B (μm), the number of grain boundaries in the thickness direction of the metal silicide layer can be reduced (including zero). For this reason, the state where there is no grain boundary between the metal silicide crystal grains in the thickness direction of the metal silicide layer is most preferable. In addition, the measuring method of the average crystal grain size A (μm) and the film thickness B (μm) of the metal silicide layer is as follows:
First, an enlarged photograph of an arbitrary cross section in the thickness direction of the metal silicide layer is measured. The maximum diameter of the individual crystal grains shown there is taken as the grain diameter, and the average value of any 30 grains is taken as the average crystal grain diameter A (μm). As for the film thickness, an enlarged photograph of the cross section is taken in the same manner, the thicknesses at arbitrary 10 locations are measured, and the average value is defined as the film thickness B (μm). The enlarged photograph is enlarged to such an extent that the grain boundary between crystal grains can be seen. In addition, when not all 30 grains are included in one photograph (one field of view), a plurality of continuous enlarged photographs are used.

図3に多結晶金属シリサイド層の模式図を示した。図中、2は多結晶金属シリサイド層
である。また、Bは金属シリサイド層の膜厚である。図3では5粒の結晶粒子が並んだ状
態を模式したものである。結晶粒子同士の粒界は、直線状、曲線状など特に限定されるも
のではない。また、図3に示したように金属シリサイド結晶粒子の個々の粒径は、そこに
写る結晶粒子の最大径を粒径とするので、それぞれA1、A2、A3、A4、A5が粒径
となる。この作業を30粒行い、その平均値を求めるものである。
FIG. 3 shows a schematic diagram of a polycrystalline metal silicide layer. In the figure, 2 is a polycrystalline metal silicide layer. B is the thickness of the metal silicide layer. FIG. 3 schematically shows a state in which five crystal grains are arranged. The grain boundary between crystal grains is not particularly limited, such as a straight line or a curved line. Further, as shown in FIG. 3, the individual particle diameters of the metal silicide crystal particles are the maximum diameters of the crystal particles appearing there, so that A1, A2, A3, A4, and A5 are the particle diameters, respectively. . This operation is performed 30 grains, and the average value is obtained.

また、多結晶金属シリサイド層の平均結晶粒径A(μm)が0.01μm以上(10n
m以上)であることが好ましい。平均結晶粒径が10nm未満では結晶サイズが小さすぎ
てA≧Bに制御するのが困難となるおそれがある。また、平均結晶粒径の上限は特に限定
されるものではないが、3μm以下が好ましい。平均結晶粒径が3μmを超えて大きいと
均一な結晶を作製するのが困難となるおそれがある。なお、好ましくは平均結晶粒径0.
05〜1.2μm(50〜1200nm)である。
また、多結晶金属シリサイド層の膜厚B(μm)が1μm以下であることが好ましい。
また、膜厚が1μmを超えて厚いと均質な結晶を作製するのが困難となるおそれがある。
また、1μmを超えて厚くても、それ以上の発電効率が得られないおそれがある。
The average crystal grain size A (μm) of the polycrystalline metal silicide layer is 0.01 μm or more (10 n
m or more). If the average crystal grain size is less than 10 nm, the crystal size is too small and it may be difficult to control A ≧ B. The upper limit of the average crystal grain size is not particularly limited, but is preferably 3 μm or less. If the average crystal grain size exceeds 3 μm, it may be difficult to produce a uniform crystal. The average crystal grain size is preferably 0.
It is 05-1.2 micrometers (50-1200 nm).
In addition, the polycrystalline metal silicide layer preferably has a film thickness B (μm) of 1 μm or less.
Further, if the film thickness exceeds 1 μm, it may be difficult to produce a homogeneous crystal.
Moreover, even if it exceeds 1 μm, there is a possibility that no more power generation efficiency can be obtained.

また、金属シリサイドはβ−鉄シリサイド、バリウムシリサイド、マグネシウムシリサ
イド、クロムシリサイドまたはレニウムシリサイドの1種であることが好ましい。また、
β−鉄シリサイド層はβ−FeSi層であることが好ましい。また、バリウムシリサイ
ドがBaSi層であることが好ましい。
鉄シリサイドとしては、FeSi以外にもFeSi、FeSi、FeSiなど
が挙げられるが、FeSiが最も発電効率がよい。なお、化学量論としてFeSi
近似していれば多少ずれていても使用できる(小数点一桁目を四捨五入してFeとSiの
原子比が1:2になる範囲)。また、マグネシウムシリサイドはMgSi、クロムシリ
サイドはCrSi、レニウムシリサイドはReSiが好ましい。また、BaSi
MgSi、CrSi、ReSiについても小数点一桁目を四捨五入して原子比がこ
の範囲になるものであればよい。
The metal silicide is preferably one of β-iron silicide, barium silicide, magnesium silicide, chromium silicide, or rhenium silicide. Also,
The β-iron silicide layer is preferably a β-FeSi 2 layer. The barium silicide is preferably a BaSi 2 layer.
The iron silicide, FeSi besides FeSi 2, Fe 3 Si, but like Fe 5 Si 3 and the like, FeSi 2 is good and most power generation efficiency. If the stoichiometry approximates to FeSi 2 , it can be used even if it is slightly deviated (a range in which the atomic ratio of Fe and Si is 1: 2 by rounding off the first digit of the decimal point). Magnesium silicide is preferably Mg 2 Si, chromium silicide is preferably CrSi 2 , and rhenium silicide is preferably ReSi 2 . BaSi 2 ,
For Mg 2 Si, CrSi 2 , and ReSi 2, it is sufficient that the first decimal place is rounded off and the atomic ratio falls within this range.

また、p型β−鉄シリサイド層とn型β−鉄シリサイド層を接触構造としたpn接合型
構造、またはショットキー型構造、MIS(metal−thin insulator
−semiconductor)型構造、MOS(metal−oxide−semic
onductor)型構造のいずれでもよい。また、必要に応じ、不純物などをドープし
てもよい。
また、p型β−FeSiはキャリア密度が1×1014〜1×1021cm−3、n
型β−FeSiはキャリア密度が1×1014〜1×1021cm−3、ショットキー
型β−FeSiはキャリア密度が1×1014〜1×1018cm−3であることが好
ましい。いずれのβ−FeSiであってもキャリア密度は1×1016cm−3以下で
あることが好ましい。キャリア密度を小さくすることにより発電効率が向上する。言い換
えると、発電効率が向上しているということはキャリア密度が1×1016cm−3以下
となっていることを示す。なお、キャリア密度1×1016cm−3以下とは、1×10
14cm−3のように乗数が小さくなっている数値を示すものとする。
Further, a pn junction type structure in which a p-type β-iron silicide layer and an n-type β-iron silicide layer are in contact structure, or a Schottky type structure, MIS (metal-thin insulator).
-Semi-conductor-type structure, MOS (metal-oxide-semic)
Any structure of an inductor type. Moreover, you may dope impurities etc. as needed.
In addition, p-type β-FeSi 2 has a carrier density of 1 × 10 14 to 1 × 10 21 cm −3 , n
The type β-FeSi 2 preferably has a carrier density of 1 × 10 14 to 1 × 10 21 cm −3 and the Schottky type β-FeSi 2 preferably has a carrier density of 1 × 10 14 to 1 × 10 18 cm −3. . In any β-FeSi 2 , the carrier density is preferably 1 × 10 16 cm −3 or less. The power generation efficiency is improved by reducing the carrier density. In other words, that the power generation efficiency is improved indicates that the carrier density is 1 × 10 16 cm −3 or less. The carrier density of 1 × 10 16 cm −3 or less is 1 × 10
A numerical value with a small multiplier such as 14 cm −3 is shown.

また、バリウムシリサイド層は、BaSi層であることが好ましい。バリウムシリサ
イドとしてはBaSi以外にも、BaSiなどが挙げられるが、BaSiが最も発電
効率がよい。なお、化学量論としてBaSiに近似していれば多少ずれていても使用で
きる。また、p型バリウムシリサイド層とn型バリウムシリサイド層を接触構造としたp
n接合型構造、またはショットキー型構造、MIS(metal−thin insul
ator−semiconductor)型構造、MOS(metal−oxide−s
emiconductor)型構造のいずれでもよい。また、必要に応じ、不純物などを
ドープしてもよい。
また、p型BaSi2はキャリア密度が1×1014〜1×1021cm−3、n型B
aSiはキャリア密度が1×1014〜1×1021cm−3、ショットキー型BaS
はキャリア密度が1×1014〜1×1018cm−3であることが好ましい。いず
れのBaSiであってもキャリア密度は1×1017cm−3以下であることが好まし
い。キャリア密度を小さくすることにより発電効率が向上する。言い換えると、発電効率
が向上しているということはキャリア密度が1×1017cm−3以下となっていること
を示す。これは、他の金属シリサイド(MgSi、CrSi、ReSi)であって
も同様にキャリア密度が1×1017cm−3以下となっていることが好ましい。なお、
キャリア密度1×1017cm−3以下とは、1×1015cm−3のように乗数が小さ
くなっている数値を示すものとする。
The barium silicide layer is preferably a BaSi 2 layer. In addition to BaSi 2 , examples of barium silicide include BaSi, and BaSi 2 has the highest power generation efficiency. If the stoichiometry approximates BaSi 2 , it can be used even if it is slightly deviated. The p-type barium silicide layer and the n-type barium silicide layer have a contact structure.
n-junction structure or Schottky structure, MIS (metal-thin insul)
antor-semiconductor type structure, MOS (metal-oxide-s)
Any of the structure of the semiconductor) type may be used. Moreover, you may dope impurities etc. as needed.
In addition, p-type BaSi2 has a carrier density of 1 × 10 14 to 1 × 10 21 cm −3 and n-type B.
aSi 2 has a carrier density of 1 × 10 14 to 1 × 10 21 cm −3 and a Schottky BaS.
i 2 preferably has a carrier density of 1 × 10 14 to 1 × 10 18 cm −3 . The carrier density is preferably 1 × 10 17 cm −3 or less for any BaSi 2 . The power generation efficiency is improved by reducing the carrier density. In other words, that the power generation efficiency is improved indicates that the carrier density is 1 × 10 17 cm −3 or less. Similarly, even if it is another metal silicide (Mg 2 Si, CrSi 2 , ReSi 2 ), the carrier density is preferably 1 × 10 17 cm −3 or less. In addition,
The carrier density of 1 × 10 17 cm −3 or less indicates a numerical value with a small multiplier such as 1 × 10 15 cm −3 .

β−FeSiはバンドギャップEgが0.85eV程度であり、直接遷移型であるこ
とから波長1500nm以下に対し高い吸収効率を有している。また、BaSiはバン
ドギャップEgが1.4eV程度と高く、間接遷移型であることから波長950nm以下
に対し高い吸収効率を有している。1500nm以下または950nm以下の赤外線を発
電に利用できることから一日単位でみても長い時間発電することが可能である。また、β
−FeSi、BaSiは吸収係数がSiの100〜1000倍と高いことから、同じ
効率としたとき膜厚をSi太陽電池層の1/100〜1/1000程度に薄くすることも
可能である。
Since β-FeSi 2 has a band gap Eg of about 0.85 eV and is a direct transition type, it has a high absorption efficiency for wavelengths of 1500 nm or less. Further, BaSi 2 has a high band gap Eg of about 1.4 eV and an indirect transition type, and therefore has high absorption efficiency for wavelengths of 950 nm or less. Since infrared rays of 1500 nm or less or 950 nm or less can be used for power generation, it is possible to generate power for a long time even when viewed on a daily basis. Β
-FeSi 2 and BaSi 2 have an absorption coefficient as high as 100 to 1000 times that of Si, so that the film thickness can be reduced to about 1/100 to 1/1000 of the Si solar cell layer when the efficiency is the same. .

なお、pn接合型とショットキー型ではショットキー型であることが好ましい。ショッ
トキー型であれば、pn接合型のようにp型およびn型の2種類の金属シリサイドを調製
する必要がないため、低コスト化が図れる。
図4にpn接合型多結晶金属シリサイド層、図5にショットキー型多結晶金属シリサイ
ド層を有する太陽光発電モジュールの模式図を示した。図中、2は多結晶金属シリサイド
層、2−1はp型多結晶金属シリサイド層、2−2はn型多結晶金属シリサイド層、2−
3は空乏層、3は下面電極層、4は上面電極層、である。
図4はpn接合型多結晶金属シリサイド層を有する太陽光発電モジュールの模式図であ
る。図4では上面電極層側にp型、下面電極層側にn型を設けた構造を例示したが、p型
とn型を逆にしてもよい。また、図4に示したように、pn接合型構造に電荷を印可する
とp型層2−1とn型層2−2の間に空乏層2−3が形成される。空乏層の存在により電
気二重層となり電気の取出しが可能となる。
Note that the pn junction type and the Schottky type are preferably Schottky types. In the case of the Schottky type, it is not necessary to prepare two types of metal silicides of the p-type and the n-type unlike the pn junction type, so that the cost can be reduced.
FIG. 4 shows a schematic diagram of a photovoltaic power generation module having a pn junction type polycrystalline metal silicide layer and FIG. 5 having a Schottky type polycrystalline metal silicide layer. In the figure, 2 is a polycrystalline metal silicide layer, 2-1 is a p-type polycrystalline metal silicide layer, 2-2 is an n-type polycrystalline metal silicide layer, 2-
3 is a depletion layer, 3 is a lower electrode layer, and 4 is an upper electrode layer.
FIG. 4 is a schematic diagram of a photovoltaic power generation module having a pn junction type polycrystalline metal silicide layer. Although FIG. 4 illustrates the structure in which the p-type is provided on the upper electrode layer side and the n-type is provided on the lower electrode layer side, the p-type and n-type may be reversed. As shown in FIG. 4, when charge is applied to the pn junction structure, a depletion layer 2-3 is formed between the p-type layer 2-1 and the n-type layer 2-2. Due to the presence of the depletion layer, an electric double layer is formed, and electricity can be extracted.

図5はショットキー型多結晶金属シリサイド層を有する太陽光発電モジュールの模式図
である。図5の多結晶金属シリサイド層2はp型層2−1またはn型層2−2のどちらで
もよい。また、ショットキー型は、金属と半導体の間で整流作用を示す接合のことである
。また、金属と半導体の接触で空乏層が形成される。今回の場合、金属は上面電極層4ま
たは下面電極層3である。また、半導体は多結晶金属シリサイド層である。
また、pn接合型は主に少数キャリアを使って電流を流すのに対し、ショットキー型は
主に多数キャリアを使って電流を流す構造である。そのため、ショットキー型の方が高速
動作に優れた太陽光発電モジュールを作製することができる。なお、p型の作製は、周期
律表3B族から選ばれる1種をドープする方法を例示することができる。また、周期律表
3B族はB(ホウ素)、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)
、Tl(タリウム)である。また、n型の作製は、周期律表5B族から選ばれる1種をド
ープする方法を例示することができる。また、周期律表5B族は、N(窒素)、P(リン
)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、Bi(ビスマス)である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a photovoltaic power generation module having a Schottky polycrystalline metal silicide layer. The polycrystalline metal silicide layer 2 in FIG. 5 may be either the p-type layer 2-1 or the n-type layer 2-2. The Schottky type is a junction that exhibits a rectifying action between a metal and a semiconductor. In addition, a depletion layer is formed by contact between the metal and the semiconductor. In this case, the metal is the upper electrode layer 4 or the lower electrode layer 3. The semiconductor is a polycrystalline metal silicide layer.
The pn junction type mainly has a structure in which current is supplied using minority carriers, whereas the Schottky type has a structure in which current is mainly supplied using majority carriers. Therefore, a photovoltaic power generation module that is superior in high-speed operation in the Schottky type can be manufactured. The p-type fabrication can be exemplified by a method of doping one selected from Group 3B of the periodic table. The group 3B of the periodic table includes B (boron), Al (aluminum), Ga (gallium), and In (indium).
, Tl (thallium). In addition, n-type fabrication can be exemplified by a method of doping one selected from Group 5B of the periodic table. The group 5B of the periodic table is N (nitrogen), P (phosphorus), As (arsenic), Sb (antimony), and Bi (bismuth).

また、上面電極層4は波長1500nm以下の光が透過する電極材料であることが好ま
しい。このような材料としては、GZO、ITO、ATO、AZOなどの透明電極材料が
挙げられる。また、表面電極層4は多結晶金属シリサイド層2上に1か所以上形成されて
いればよい。
また、多結晶金属シリサイド層2上に窒化膜を設けた後、その上に透明電極材料を形成
しても良い。窒化膜は多結晶金属シリサイド層2の酸化や吸湿を防止する保護膜の効果が
ある。また、窒化膜としては、シリコン窒化膜が好ましい。また、シリコン窒化膜として
は、Si、Si、Siα、Siαから選ばれる1
種が好ましい。なお、x、y、z、αは原子比であり、0<x≦3.0、0<y≦4.0
、0≦z≦1.0、0≦α≦0.1であることが好ましい。また、窒化膜の膜厚は10n
m以下、さらには5nm以下が好ましい。窒化膜は絶縁性(導電性が低い)ものが多い。
膜厚が10nmを超えると電気が流れなくなるおそれがある。10nm以下、さらには5
nm以下の薄い膜にすることにより、トンネル効果が得られるので導通に影響はなくなる
。なお、窒化膜の膜厚の最小値は保護膜として機能するのであれば特に限定されるもので
はないが、2nm以上が好ましい。
また、窒化膜は、スパッタ法、CVD法、直接窒化法(金属シリサイドを窒化する方法
)などの成膜方法が挙げられる。また、各成膜方法を行う場合、成膜中の雰囲気に酸素や
水素を含有させることにより、Si、Siα、Siα
形成することができる。
また、必要に応じ、上面電極層4および多結晶金属シリサイド層2の上に反射防止膜や
ガラス基板を設けてもよいものとする。
The top electrode layer 4 is preferably an electrode material that transmits light having a wavelength of 1500 nm or less. Examples of such a material include transparent electrode materials such as GZO, ITO, ATO, and AZO. Further, the surface electrode layer 4 may be formed at one or more places on the polycrystalline metal silicide layer 2.
Further, after a nitride film is provided on the polycrystalline metal silicide layer 2, a transparent electrode material may be formed thereon. The nitride film has an effect of a protective film that prevents oxidation and moisture absorption of the polycrystalline metal silicide layer 2. The nitride film is preferably a silicon nitride film. Further, the silicon nitride film is selected from Si x N y , Si x N y O z , Si x N y O z H α , and Si x N y H α 1
Species are preferred. Note that x, y, z, and α are atomic ratios, 0 <x ≦ 3.0, 0 <y ≦ 4.0.
0 ≦ z ≦ 1.0 and 0 ≦ α ≦ 0.1. The nitride film thickness is 10n
m or less, more preferably 5 nm or less. Many nitride films are insulating (low conductivity).
If the film thickness exceeds 10 nm, electricity may not flow. 10 nm or less, or 5
By using a thin film of nm or less, a tunnel effect is obtained, so that there is no influence on conduction. The minimum thickness of the nitride film is not particularly limited as long as it functions as a protective film, but is preferably 2 nm or more.
Examples of the nitride film include film formation methods such as sputtering, CVD, and direct nitridation (a method of nitriding metal silicide). Further, when each film forming method is performed, Si x N y O z , Si x N y O z H α , and Si x N y H α are formed by adding oxygen or hydrogen to the atmosphere during film formation. be able to.
Further, an antireflection film or a glass substrate may be provided on the upper surface electrode layer 4 and the polycrystalline metal silicide layer 2 as necessary.

また、多結晶金属シリサイド層2の裏面側には下面電極層3および基板5が形成されて
いる。下面電極層3は、導電性を有する材料であればよく、Pt、Ag、Al、Cuなど
の金属材料(合金含む)、LaB、TiNなどの導電性窒化物やニッケルシリサイド(
NiSi)やコバルトシリサイド(CoSi)などの金属シリサイドが挙げられる。β
−FeSiを使用する場合はNiSiを用いることが好ましい。NiSiはβ−F
eSiの結晶配向性を制御するテンプレートとしても機能する電極材料である。
また、下面電極層3として合金を使用する場合、Al合金が挙げられる。また、Al合
金としては、AlNd合金といったAl−希土類合金が挙げられる。また、Al−希土類
合金中の希土類含有量は10at%以下が好ましい。
また、下面電極層3は耐熱性のある材料であることが好ましい。後述するように多結
晶金属シリサイド層2を作製する際に熱処理を施すことが好ましい。このため、下面電極
層3は耐熱性を有する材料であることが好ましい。耐熱性のある材料としては、NiSi
、AlNd合金、LaB、TiNが挙げられる。耐熱性のある電極材料を使うことに
より電極層の形成歩留りが向上する。特に、下面電極層3に透光性が不要な場合は、これ
ら耐熱性のよい材料が好ましい。
また、電極層3としては、多結晶金属シリサイド層の仕事関数のマッチングを行うこと
が好ましい。具体的には、p型多結晶金属シリサイド層の電極層は、p型多結晶金属シリ
サイド層の仕事関数より低いものであることが好ましい。また、n型多結晶金属シリサイ
ド層の電極層は、n型多結晶金属シリサイド層の仕事関数より高いものであることが好ま
しい。このようなマッチングを行うことにより、多結晶金属シリサイド層と電極層との間
に整流特性を付与することができる。整流特性とは一定方向に電流が流れやすくなる特性
である。整流特性を付与することにより、発電効率が向上する。
また、金属シリサイド層2と電極層3の間には、必要に応じ、部分的に絶縁層を設けて
もよい。
また、基板5は、ガラス基板、絶縁性セラミックス基板や金属基板などが挙げられる。
なお、金属基板の場合は絶縁層を設けて外部との絶縁性を確保するものとする。
以上のような太陽光発電モジュールであれば、発電効率のよい太陽光発電モジュールを
提供することができる。
A lower electrode layer 3 and a substrate 5 are formed on the back side of the polycrystalline metal silicide layer 2. The lower electrode layer 3 may be any material having conductivity, such as metal materials (including alloys) such as Pt, Ag, Al, and Cu, conductive nitrides such as LaB 6 and TiN, and nickel silicide (
Examples thereof include metal silicides such as NiSi 2 ) and cobalt silicide (CoSi). β
When -FeSi 2 is used, NiSi 2 is preferably used. NiSi 2 is β-F
an electrode material serving as a template for controlling the crystal orientation of the eSi 2.
Moreover, when using an alloy as the lower surface electrode layer 3, an Al alloy is used. Examples of the Al alloy include an Al-rare earth alloy such as an AlNd alloy. The rare earth content in the Al-rare earth alloy is preferably 10 at% or less.
The lower electrode layer 3 is preferably a heat resistant material. As will be described later, it is preferable to perform heat treatment when the polycrystalline metal silicide layer 2 is formed. For this reason, it is preferable that the lower surface electrode layer 3 is a material having heat resistance. As a heat resistant material, NiSi
2 , AlNd alloy, LaB 6 , TiN. By using a heat-resistant electrode material, the formation yield of the electrode layer is improved. In particular, when the lower electrode layer 3 does not require translucency, these heat-resistant materials are preferable.
As the electrode layer 3, it is preferable to perform work function matching of the polycrystalline metal silicide layer. Specifically, the electrode layer of the p-type polycrystalline metal silicide layer is preferably lower than the work function of the p-type polycrystalline metal silicide layer. The electrode layer of the n-type polycrystalline metal silicide layer is preferably higher than the work function of the n-type polycrystalline metal silicide layer. By performing such matching, rectification characteristics can be imparted between the polycrystalline metal silicide layer and the electrode layer. The rectification characteristic is a characteristic that facilitates current flow in a certain direction. By providing the rectification characteristic, the power generation efficiency is improved.
Further, an insulating layer may be partially provided between the metal silicide layer 2 and the electrode layer 3 as necessary.
Examples of the substrate 5 include a glass substrate, an insulating ceramic substrate, and a metal substrate.
In the case of a metal substrate, an insulating layer is provided to ensure insulation from the outside.
If it is the above photovoltaic power generation modules, a photovoltaic power generation module with good power generation efficiency can be provided.

ここで、太陽光発電モジュールの製造方法について説明する。本実施形態に関しては上
記構成を有していれば製造方法は特に限定されるものではないが、効率よく得るための方
法として次の方法が挙げられる。
まず、基板5を用意する。必要に応じ、基板5の表面を洗浄する。洗浄した場合は、十
分に乾燥工程を行うものとする。
次に、下面電極層3を形成する。下面電極層3は、電極層を構成する成分をスパッタリ
ング法などの成膜法を使って形成する。下面電極層3の厚さは、任意であるが、10nm
以上であることが好ましい。
また、NiSiなどの金属シリサイドを下面電極層3として用いる場合は、NiSi
ターゲットを用いる方法、Niターゲット(金属ターゲット)およびSiターゲットの
両方を用いる方法が挙げられる。NiターゲットおよびSiターゲットの両方を用いる方
法の場合、NiターゲットとSiターゲットを同時スパッタまたは交互スパッタのどちら
でもよい。また、スパッタ後、熱処理を行いNiSiに反応させることが好ましい。熱
処理条件としては窒素などの不活性雰囲気中、300〜700℃、30秒〜5分が好まし
い。700℃を超えた高温または5分を超えた長時間の熱処理を行うと基板5などの歪み
を生じるおそれがある。なお、NiSiの純度は99.9wt%以上、さらには99.
999wt%以上であることが好ましい。また、NiSiは多結晶膜または単結晶膜の
どちらでもよい。なお、多結晶膜の場合は平均結晶粒径が大きいものがよい。NiSi
などの下地層の平均結晶粒径を大きくすることにより、その上に形成される多結晶金属シ
リサイド層2の平均結晶粒径を大きくすることができる。下地層を単結晶膜にしても同様
の効果が得られる。
Here, the manufacturing method of a photovoltaic power generation module is demonstrated. As long as it has the said structure regarding this embodiment, a manufacturing method will not be specifically limited, The following method is mentioned as a method for obtaining efficiently.
First, the substrate 5 is prepared. If necessary, the surface of the substrate 5 is cleaned. In the case of washing, a sufficient drying process is performed.
Next, the lower electrode layer 3 is formed. The lower electrode layer 3 is formed by forming the components constituting the electrode layer using a film forming method such as a sputtering method. The thickness of the lower electrode layer 3 is arbitrary, but 10 nm
The above is preferable.
Further, when a metal silicide such as NiSi 2 is used as the lower electrode layer 3, NiSi
Examples include a method using two targets and a method using both a Ni target (metal target) and a Si target. In the case of the method using both the Ni target and the Si target, the Ni target and the Si target may be either simultaneous sputtering or alternate sputtering. Further, after the sputtering, it is preferable to react the NiSi 2 by heat treatment. The heat treatment conditions are preferably 300 to 700 ° C. and 30 seconds to 5 minutes in an inert atmosphere such as nitrogen. If heat treatment is performed at a high temperature exceeding 700 ° C. or for a long time exceeding 5 minutes, the substrate 5 or the like may be distorted. The purity of NiSi 2 is 99.9 wt% or more, and further 99.
It is preferable that it is 999 wt% or more. NiSi 2 may be either a polycrystalline film or a single crystal film. In the case of a polycrystalline film, it is preferable that the average crystal grain size is large. NiSi 2
By increasing the average crystal grain size of the underlying layer, the average crystal grain size of the polycrystalline metal silicide layer 2 formed thereon can be increased. The same effect can be obtained even if the base layer is a single crystal film.

次に、下面電極層3に対し、必要に応じ、パターニング処理を行う。パターニング処理
は、パターン(配線)として残したい箇所にエッチングレジストを塗布またはマスク材を
配置し、エッチング処理を行う方法が挙げられる。
次に、金属シリサイド層を設ける工程を行う。金属シリサイド層を設ける場合、スパッ
タリング法などの成膜法を使って形成する。また、金属シリサイド層の厚さは0.01μ
m(10nm)以上であることが好ましい。
また、β−FeSi層を形成する場合、FeSiターゲットをスパッタする方法、
FeターゲットおよびSiターゲットの両方を用いる方法が挙げられる。Feターゲット
およびSiターゲットの両方を用いる方法の場合、FeターゲットとSiターゲットを同
時スパッタまたは交互スパッタのどちらでもよい。また、スパッタ後、熱処理を行いFe
Siに反応させることが好ましい。熱処理条件としては不活性雰囲気中または還元性雰
囲気中、300〜900℃、30秒〜1時間が好ましい。不活性雰囲気としては窒素ガス
、アルゴンガスなどが挙げられる。また、還元性雰囲気としては、水素を含有した窒素ガ
スなどが挙げられる。また、900℃を超えた高温または1時間を超えた長時間の熱処理
を行うと基板5などの歪みを生じるおそれがある。なお、下面電極層3として金属シリサ
イド(NiSiまたはCoSi)を使った場合、熱処理温度を500℃以下とすること
ができる。これは金属シリサイドがβ−FeSi層を形成するためのテンプレートの役
割を果たすためである。また、β−FeSi層を形成するための熱処理温度が500℃
以下にできれば、基板、特にガラス基板へのダメージを低減することができるため望まし
い。また、スパッタ後の熱処理によって、β−FeSi層の平均結晶粒径の制御ができ
る。
Next, a patterning process is performed on the lower electrode layer 3 as necessary. Examples of the patterning process include a method of performing an etching process by applying an etching resist or placing a mask material in a place where a pattern (wiring) is desired to be left.
Next, a step of providing a metal silicide layer is performed. When the metal silicide layer is provided, the metal silicide layer is formed using a film formation method such as a sputtering method. The thickness of the metal silicide layer is 0.01 μm
m (10 nm) or more is preferable.
Further, when forming a β-FeSi 2 layer, a method of sputtering an FeSi 2 target,
A method using both an Fe target and a Si target is mentioned. In the case of the method using both the Fe target and the Si target, the Fe target and the Si target may be either simultaneous sputtering or alternate sputtering. Also, after sputtering, heat treatment is performed and Fe
It is preferable to react with Si 2 . The heat treatment conditions are preferably 300 to 900 ° C. and 30 seconds to 1 hour in an inert atmosphere or a reducing atmosphere. Nitrogen gas, argon gas, etc. are mentioned as inert atmosphere. Moreover, as reducing atmosphere, nitrogen gas containing hydrogen, etc. are mentioned. Further, if heat treatment is performed at a high temperature exceeding 900 ° C. or for a long time exceeding 1 hour, the substrate 5 or the like may be distorted. When metal silicide (NiSi 2 or CoSi) is used as the lower electrode layer 3, the heat treatment temperature can be set to 500 ° C. or lower. This is because the metal silicide serves as a template for forming the β-FeSi 2 layer. The heat treatment temperature for forming the β-FeSi 2 layer is 500 ° C.
The following is desirable because damage to the substrate, particularly the glass substrate can be reduced. Further, the average crystal grain size of the β-FeSi 2 layer can be controlled by heat treatment after sputtering.

また、均質なβ−FeSi層を得るには、FeターゲットとSiターゲットを交互に
スパッタした後、熱処理を行う方法が好ましい。Fe膜を0.5〜5nm、Si膜を1〜
10nmの範囲とし、Fe膜/Si膜を1セットとし、目的とする膜厚になるまで交互に
積層膜を形成し、熱処理を施す。熱処理により、Fe膜とSi膜が反応し、多結晶のβ−
FeSi層となる。また、Fe膜とSi膜を交互に積層する場合、SiとFeの原子比
がFe:Si=1:1.5〜2.5、さらには原子比Fe:Si=1:2.0〜2.5で
あることが好ましい。FeとSiの原子比を1:2.0〜2.5とすることにより均質な
β−FeSi層を形成され易くなる。均質なβ−FeSi層となると抵抗率が4×1
Ωcm以上となる。特にFe:Si=1:2.1〜2.4の範囲とすることにより、
抵抗率を1×10Ωcm以上とすることができる。シート抵抗値が高いということは、
抵抗値の低い金属Feや金属Siとなっている部分が少なく、均質なβ−FeSi層が
得られていることを示す。
Further, in order to obtain a homogeneous β-FeSi 2 layer, a method of performing a heat treatment after alternately sputtering an Fe target and a Si target is preferable. Fe film 0.5 ~ 5nm, Si film 1 ~
A range of 10 nm is set, Fe film / Si film is set as one set, and laminated films are alternately formed until a target film thickness is obtained, and heat treatment is performed. Due to the heat treatment, the Fe film and the Si film react to produce polycrystalline β-
FeSi 2 layer. When the Fe film and the Si film are alternately laminated, the atomic ratio of Si and Fe is Fe: Si = 1: 1.5 to 2.5, and further the atomic ratio Fe: Si = 1: 2.0 to 2 .5 is preferable. By setting the atomic ratio of Fe and Si to 1: 2.0 to 2.5, a uniform β-FeSi 2 layer is easily formed. When it becomes a homogeneous β-FeSi 2 layer, the resistivity is 4 × 1.
0 4 Ωcm or more. In particular, by making the range Fe: Si = 1: 2.1 to 2.4,
The resistivity can be 1 × 10 5 Ωcm or more. High sheet resistance means that
It shows that a uniform β-FeSi 2 layer is obtained with few portions of metal Fe or metal Si having low resistance values.

また、FeSiターゲットをスパッタする方法、FeターゲットおよびSiターゲッ
トの両方を用いる方法のいずれの方法であっても、使用するスパッタリングターゲットの
純度は99.9wt%以上、さらには99.999wt%以上の高純度のものであること
が好ましい。
また、スパッタリング工程では真空中または不活性雰囲気中で行うことが好ましい。真
空中または不活性雰囲気中で行うことにより、スパッタ工程中の不純物の混入を防ぐこと
ができる。また、真空中は1×10−3Pa以下、不活性雰囲気中はアルゴンガスが好ま
しい。また、スパッタ工程中に、加熱雰囲気としてもよい。
なお、シート抵抗値の測定は、β−FeSi層表面を4探針法により行うものとする
。また、均質なβ−FeSi層の形成はXRD法でも確認することができる。出来上が
ったβ−FeSi層をXRD分析(2θ)したとき、β−FeSiに特有の(202
)/(220)面のピークが28〜30°、(004)/(040)面のピーク、(42
2)面のピークおよび(133)面のピークが42〜58°の間に検出される。また、(
202)/(220)面のピークが最強ピークになることが好ましい。また、均質なβ−
FeSiとなっているとXRD分析を行ったとき金属Feや金属Siのピークは検出さ
れないものとなる。
In addition, the purity of the sputtering target to be used is 99.9 wt% or more, even 99.999 wt% or more, regardless of which method is a method of sputtering an FeSi 2 target or a method using both an Fe target and an Si target. High purity is preferable.
Further, the sputtering process is preferably performed in a vacuum or in an inert atmosphere. By performing the process in a vacuum or in an inert atmosphere, impurities can be prevented from being mixed during the sputtering process. Further, 1 × 10 −3 Pa or less is preferable in vacuum, and argon gas is preferable in an inert atmosphere. Further, a heating atmosphere may be used during the sputtering process.
The sheet resistance value is measured on the surface of the β-FeSi 2 layer by the 4-probe method. The formation of a homogeneous β-FeSi 2 layer can also be confirmed by the XRD method. When the resulting beta-FeSi 2 layer was subjected to XRD analysis (2θ), β-FeSi 2 in the specific (202
) / (220) plane peak at 28-30 °, (004) / (040) plane peak, (42
2) The peak of the plane and the peak of the (133) plane are detected between 42 and 58 °. Also,(
202) / (220) plane is preferably the strongest peak. Homogeneous β-
When it is FeSi 2 , the peak of metal Fe or metal Si is not detected when XRD analysis is performed.

また、熱処理を施して、均質なβ−FeSi層を得ると赤外線吸収特性として630
0〜6500cm−1に吸収端(absorption edge)を設けることができ
る。また、上記のようなFe膜とSi膜を交互にスパッタして熱処理によりβ−FeSi
層を形成したものは、シート抵抗の温度依存性が良い。シート抵抗温度依存性をアレニ
ウスプロット(Arrhenios plot)したとき、298K(25℃)で「抵抗
率が8×10Ωcm、Ea=0.142eV」であるものが、200K(−73℃)で
「抵抗率3.6×10Ωcm、Ea=0.123eV」、90K(−183℃)で「抵
抗率3.6×10Ωcm、Ea=0.0926eV」、50K(−223℃)で「抵抗
率2×10Ωcm、Ea=0.0395eV」となる。低温領域でも優れた抵抗率を示
すということはキャリア密度が1×1018cm−3以下になっていることを示している

このため、Fe膜とSi膜を交互に積層して熱処理によりβ−FeSiに反応させる
方法は、均質なβ−FeSi層が得られる。また、熱処理条件を調製することにより、
多結晶金属シリサイド層の平均結晶粒径A(μm)と膜厚B(μm)の関係がA≧Bを満
たすこともできる。
In addition, when heat treatment is performed to obtain a homogeneous β-FeSi 2 layer, the infrared absorption characteristic is 630.
An absorption edge can be provided at 0-6500 cm −1 . Also, the Fe film and the Si film as described above are alternately sputtered and subjected to heat treatment to form β-FeSi.
In the case where two layers are formed, the temperature dependence of the sheet resistance is good. When the sheet resistance temperature dependency is Arrhenius plot (Arrhenios plot), the one with “resistivity of 8 × 10 4 Ωcm, Ea = 0.142 eV” at 298 K (25 ° C.) is “200 K (−73 ° C.)” Resistivity 3.6 × 10 5 Ωcm, Ea = 0.123 eV ”, 90K (−183 ° C.)“ Resistivity 3.6 × 10 6 Ωcm, Ea = 0.0926 eV ”, 50 K (−223 ° C.) Resistivity 2 × 10 7 Ωcm, Ea = 0.0395 eV ”. An excellent resistivity even in a low temperature region indicates that the carrier density is 1 × 10 18 cm −3 or less.
For this reason, the method of laminating Fe films and Si films alternately and reacting with β-FeSi 2 by heat treatment provides a homogeneous β-FeSi 2 layer. Also, by preparing the heat treatment conditions,
The relationship between the average crystal grain size A (μm) and the film thickness B (μm) of the polycrystalline metal silicide layer can also satisfy A ≧ B.

また、BaSi層を形成する場合は、バリウムシリサイドターゲットをスパッタする
方法が挙げられる。バリウムシリサイドターゲットとしては、BaSi,BaSiなど
が挙げられる。なお、BaSi層形成後、窒化膜(保護膜)を連続成膜することで大気
開放後の酸化や吸湿を防止することができる。また、スパッタリング工程を真空中または
不活性雰囲気中で行うことにより酸化を抑制しながら成膜することができる。真空雰囲気
としては、1×10−3Pa以下であることが好ましい。また、不活性雰囲気は、窒素、
アルゴンなどが好ましい。また、スパッタ工程中に、加熱雰囲気としてもよい。
また、スパッタリング工程は、BaSiターゲットを用いて成膜した後、熱処理を行
う方法を用いても良い。また、スパッタリング工程は、BaSi,BaSiなどのよう
にBaとSiの組成比を変えたスパッタリングターゲットを用意し、交互に積層スパッタ
して、スパッタ後、熱処理を行いBaSiに反応させる方法を用いても良い。熱処理条
件としては真空下、不活性雰囲気中または還元性雰囲気中、300〜900℃、30秒〜
1時間が好ましい。900℃を超えた高温または1時間を超えた長時間の熱処理を行うと
基板5などの歪みを生じるおそれがある。また、真空中で熱処理する場合、真空雰囲気は
1×10−3Pa以下であることが好ましい。また、不活性雰囲気は、窒素、アルゴンな
どが好ましい。また、還元性雰囲気は、水素を含有した窒素雰囲気などが挙げられる。
In the case of forming a BaSi 2 layer include a method of sputtering a barium silicide target. Examples of the barium silicide target include BaSi 2 and BaSi. In addition, oxidation and moisture absorption after opening to the atmosphere can be prevented by continuously forming a nitride film (protective film) after forming the BaSi 2 layer. Moreover, it can form into a film, suppressing oxidation by performing a sputtering process in a vacuum or inert atmosphere. The vacuum atmosphere is preferably 1 × 10 −3 Pa or less. The inert atmosphere is nitrogen,
Argon or the like is preferable. Further, a heating atmosphere may be used during the sputtering process.
In addition, the sputtering process may use a method of performing heat treatment after forming a film using a BaSi 2 target. In the sputtering process, a sputtering target with different composition ratios of Ba and Si, such as BaSi 2 and BaSi, is prepared, and alternately laminated and sputtered. After sputtering, heat treatment is performed to react with BaSi 2. May be. As heat treatment conditions, in vacuum, in an inert atmosphere or in a reducing atmosphere, 300 to 900 ° C., 30 seconds to
One hour is preferred. If heat treatment is performed at a high temperature exceeding 900 ° C. or for a long time exceeding 1 hour, the substrate 5 or the like may be distorted. Moreover, when heat-processing in a vacuum, it is preferable that a vacuum atmosphere is 1 * 10 < -3 > Pa or less. The inert atmosphere is preferably nitrogen or argon. Examples of the reducing atmosphere include a nitrogen atmosphere containing hydrogen.

また、BaSi層を形成する場合は、真空蒸着法により、バリウムとシリコンを共蒸
着する方法も挙げられる。真空蒸着法では、純度の高い蒸着源が使用可能なため、BaS
層の不純物を低減できる。バリウムとシリコンの蒸着源の純度は、それぞれ、99w
t%以上が好ましい。さらには99.9wt%以上と高純度のものが望ましい。なお、B
aSi層形成後、窒化膜(保護膜)を連続成膜することで大気開放後の酸化や吸湿を、
さらに防止することができる。また、共蒸着工程を真空中で行うことにより酸化を抑制し
ながら成膜することができる。真空雰囲気としては、1×10−4Pa以下であることが
好ましい。共蒸着工程中に、加熱雰囲気としてもよい。
また、共蒸着工程は、バリウムとシリコンの蒸着源を用いてBaSiを成膜した後、
熱処理を行う方法を用いても良い。また、共蒸着工程は、バリウムとシリコンの蒸着源を
交互に積層蒸着して、蒸着後、熱処理を行いBaSiに反応させる方法を用いても良い
。熱処理条件としては真空下、不活性雰囲気中または還元性雰囲気中、300〜900℃
、30秒〜1時間が好ましい。900℃を超えた高温または1時間を超えた長時間の熱処
理を行うと基板5などの歪みを生じるおそれがある。また、真空中で熱処理する場合、真
空雰囲気は1×10−3Pa以下であることが好ましい。また、不活性雰囲気は、窒素、
アルゴンなどが好ましい。また、還元性雰囲気は、水素を含有した窒素雰囲気などが挙げ
られる。
なお、下面電極層3として金属シリサイド(NiSiまたはCoSi)を使った場合
、熱処理温度を500℃以下とすることができる。これは金属シリサイドがBaSi
を形成するためのテンプレートの役割を果たすためである。また、BaSi層を形成す
るための熱処理温度が500℃以下にできれば、基板、特にガラス基板へのダメージを低
減することができるため望ましい。また、スパッタ後の熱処理によって、BaSi層の
平均結晶粒径の制御ができる。
また、電極層3として金属シリサイド(NiSiまたはCoSi)を使う場合、金属
シリサイド電極層は多結晶体または単結晶体のどちらでもよい。
In the case of forming a BaSi 2 layers, by a vacuum deposition method, and a method of co-evaporation of barium and silicon. In the vacuum deposition method, since a high-purity deposition source can be used, BaS
Impurities in the i 2 layer can be reduced. The purity of the deposition source of barium and silicon is 99w respectively.
t% or more is preferable. Furthermore, a high purity of 99.9 wt% or more is desirable. B
After forming the aSi 2 layer, a nitride film (protective film) is continuously formed to prevent oxidation and moisture absorption after opening to the atmosphere.
Further, it can be prevented. Moreover, it can form into a film, suppressing oxidation by performing a co-evaporation process in a vacuum. The vacuum atmosphere is preferably 1 × 10 −4 Pa or less. A heating atmosphere may be used during the co-evaporation step.
In the co-evaporation step, BaSi 2 is deposited using a barium and silicon deposition source,
A method of performing heat treatment may be used. In the co-evaporation step, barium and silicon vapor deposition sources may be alternately stacked and vapor deposited, followed by heat treatment and reaction with BaSi 2 . The heat treatment conditions are 300 to 900 ° C. under vacuum, in an inert atmosphere or in a reducing atmosphere.
30 seconds to 1 hour is preferable. If heat treatment is performed at a high temperature exceeding 900 ° C. or for a long time exceeding 1 hour, the substrate 5 or the like may be distorted. Moreover, when heat-processing in a vacuum, it is preferable that a vacuum atmosphere is 1 * 10 < -3 > Pa or less. The inert atmosphere is nitrogen,
Argon or the like is preferable. Examples of the reducing atmosphere include a nitrogen atmosphere containing hydrogen.
When metal silicide (NiSi 2 or CoSi) is used as the lower electrode layer 3, the heat treatment temperature can be set to 500 ° C. or lower. This is because the metal silicide serves as a template for forming the BaSi 2 layer. Further, it is desirable that the heat treatment temperature for forming the BaSi 2 layer can be 500 ° C. or less because damage to the substrate, particularly the glass substrate can be reduced. Further, the average crystal grain size of the BaSi 2 layer can be controlled by heat treatment after sputtering.
When metal silicide (NiSi 2 or CoSi) is used as the electrode layer 3, the metal silicide electrode layer may be either a polycrystal or a single crystal.

また、多結晶体にする場合、その平均結晶粒径はできるだけ大きな方が望ましい。平均
結晶粒径の大きな金属シリサイド電極層3上に多結晶金属シリサイド層2を設けると、平
均結晶粒径A(μm)と膜厚B(μm)の関係がA≧Bを満たし易くなる。
また、金属シリサイドを下面電極層3として使用する場合は、金属シリサイド電極層3
を下地層とし、その下に金属電極などを設けた多層電極構造にしてもよい。
また、前述のように下面電極層3のパターニング処理を行った場合、下面電極層3の設
けられていない個所にレジストまたはマスク材を配置してから行うものとする。
また、pn接合型のように積層構造とする場合は、それぞれ不純物をドーピングする工
程を行うものとする。
In addition, when making a polycrystal, the average crystal grain size is desirably as large as possible. When the polycrystalline metal silicide layer 2 is provided on the metal silicide electrode layer 3 having a large average crystal grain size, the relationship between the average crystal grain size A (μm) and the film thickness B (μm) easily satisfies A ≧ B.
When metal silicide is used as the lower electrode layer 3, the metal silicide electrode layer 3
May be a multi-layer electrode structure in which a base electrode is provided and a metal electrode or the like is provided thereunder.
Further, when the patterning process of the lower electrode layer 3 is performed as described above, it is performed after a resist or a mask material is arranged in a place where the lower electrode layer 3 is not provided.
Further, in the case of a laminated structure such as a pn junction type, a step of doping impurities is performed.

前述のようにスパッタリング法と熱処理を組合せることにより多結晶金属シリサイド層
となる。多結晶金属シリサイド層の平均結晶粒径A(μm)と膜厚B(μm)の関係がA
≧Bを満たすようにするには、多結晶金属シリサイド層に熱処理を加えて粒成長させるこ
とが有効である。この熱処理は300〜900℃、30秒〜1時間が好ましい。また、こ
の熱処理はFeターゲットとSiターゲットを同時スパッタまたは交互スパッタした後の
熱処理と併せて行ってもよい。
また、ショットキー型構造であれば、熱処理温度を500℃以下にできるので基板5へ
のダメージを低減できる。
As described above, a polycrystalline metal silicide layer is formed by combining sputtering and heat treatment. The relationship between the average crystal grain size A (μm) and the film thickness B (μm) of the polycrystalline metal silicide layer is A
In order to satisfy ≧ B, it is effective to perform grain growth by applying heat treatment to the polycrystalline metal silicide layer. This heat treatment is preferably 300 to 900 ° C. and 30 seconds to 1 hour. Further, this heat treatment may be performed together with the heat treatment after simultaneous sputtering or alternate sputtering of the Fe target and the Si target.
Further, if the Schottky structure is used, the heat treatment temperature can be set to 500 ° C. or lower, so that damage to the substrate 5 can be reduced.

次に、上面電極層4を設ける工程を行う。上面電極層は、GZO、ITOやATOなど
の透明電極を用いる場合には、GZOターゲット、ITOターゲットまたはATOターゲ
ットを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。
また、図1に示したように、金属シリサイド層2上に部分的に上面電極部4を設ける場
合は、レジストまたはマスク材を配置してスパッタリングを行うものとする。また、図2
に示したように、金属シリサイド層2上の全面に上面電極層4を設ける場合は、金属シリ
サイド層2の周囲にレジストまたはマスク材を配置してスパッタリングを行うものとする

また、上面電極層4は、少なくとも1部または全部をGZO電極とすることが好ましい
。GZO電極は、金属シリサイド層との反応し難い材料であるため好ましい。
また、上面電極層4を形成した後は、必要に応じ、反射防止膜を形成したり、ガラス基
板などの透明基板と張り合わせてもよい。また、上面電極層6を予め設けた透明基板と張
り合わせてもよい。
Next, the process of providing the upper surface electrode layer 4 is performed. When a transparent electrode such as GZO, ITO or ATO is used, the upper electrode layer is preferably formed by a sputtering method using a GZO target, ITO target or ATO target.
As shown in FIG. 1, when the upper surface electrode portion 4 is partially provided on the metal silicide layer 2, sputtering is performed with a resist or mask material disposed. Also, FIG.
As described above, when the upper surface electrode layer 4 is provided on the entire surface of the metal silicide layer 2, sputtering is performed with a resist or mask material disposed around the metal silicide layer 2.
Moreover, it is preferable that at least one part or all of the upper surface electrode layer 4 is a GZO electrode. The GZO electrode is preferable because it is a material that hardly reacts with the metal silicide layer.
Moreover, after forming the upper surface electrode layer 4, if necessary, an antireflection film may be formed or bonded to a transparent substrate such as a glass substrate. Alternatively, the upper electrode layer 6 may be bonded to a transparent substrate provided in advance.

また、金属シリサイド層2が酸化されないように、金属シリサイド層2の側面に酸化防
止膜を設けることが好ましい。
Further, it is preferable to provide an antioxidant film on the side surface of the metal silicide layer 2 so that the metal silicide layer 2 is not oxidized.

(実施例)
(実施例1〜2、比較例1)
ガラス基板上に下面電極層としてNiSi層(厚さ20nm)を設けた。なお、NiS
層の形成は、NiターゲットとSiターゲットを交互スパッタし、Ni/Siが交互
に多数積層した積層膜を形成した。その後、窒素雰囲気中、500℃×1分間熱処理して
NiSi層に反応させた。なお、NiターゲットまたはSiターゲットは純度99.9
wt%のものを用いた。
次に、NiSi層上にβ−FeSi層(厚さ300nm)を形成した。β−FeS
層の形成は、FeターゲットとSiターゲットを交互にスパッタし、Fe膜/Si膜
が交互に多数積層した積層膜を形成した。実施例1および実施例2はFe膜の膜厚を1〜
3nm、Si膜の膜厚を5〜10nmの範囲で交互に積層した。また、実施例1は原子比
をFe:Si=1:2.1、実施例2は原子比をFe:Si=1:2.3にしたものであ
る。なお、FeターゲットとSiターゲットは純度99.9wt%のものを用いた。その
後、表1に示した条件で熱処理することにより、平均結晶粒径と膜厚の関係を制御した。
(Example)
(Examples 1-2, Comparative Example 1)
A NiSi 2 layer (thickness 20 nm) was provided as a bottom electrode layer on the glass substrate. NiS
The i 2 layer was formed by alternately sputtering a Ni target and a Si target to form a laminated film in which a large number of Ni / Si layers were alternately laminated. Thereafter, the NiSi 2 layer was reacted by heat treatment at 500 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere. The Ni target or Si target has a purity of 99.9.
The wt% was used.
Next, a β-FeSi 2 layer (thickness 300 nm) was formed on the NiSi 2 layer. β-FeS
The i 2 layer was formed by alternately sputtering an Fe target and a Si target to form a laminated film in which a large number of Fe films / Si films were alternately laminated. In Examples 1 and 2, the film thickness of the Fe film is set to 1 to 1.
The film thickness of 3 nm and the Si film was alternately stacked in the range of 5 to 10 nm. In Example 1, the atomic ratio is Fe: Si = 1: 2.1, and in Example 2, the atomic ratio is Fe: Si = 1: 2.3. The Fe target and the Si target were 99.9 wt% in purity. Thereafter, the relationship between the average crystal grain size and the film thickness was controlled by heat treatment under the conditions shown in Table 1.

また、β−FeSi層上に、GZOからなる表面電極層を設けた。なお、GZO表面
電極層はGZOターゲットをスパッタリングして形成した。また、比較例1は、実施例1
の上面電極層をITO電極に変えたものである。
また、実施例1はβ−FeSi層の上面の半分にGZO電極を設けた。実施例2は、
β−FeSi層の上面全面にGZO電極を設けた。
このような方法により、ショットキー型構造を有する太陽光発電モジュールを作製した
。得られた太陽光発電モジュールに対し、β−FeSi層の平均結晶粒径を求めた。平
均結晶粒径の測定は、β−FeSi層を厚み方向に切断し、その断面の拡大写真を撮り
、個々の結晶粒子の最大径の30粒の平均値から求めた。また、β−FeSi層をXR
D分析した結果、β−FeSi結晶のピークのみ検出され、金属Feおよび金属Siの
ピークは検出されなかった。
A surface electrode layer made of GZO was provided on the β-FeSi 2 layer. The GZO surface electrode layer was formed by sputtering a GZO target. Comparative Example 1 is the same as Example 1.
The upper electrode layer is changed to an ITO electrode.
In Example 1, a GZO electrode was provided on the half of the top surface of the β-FeSi 2 layer. Example 2
A GZO electrode was provided on the entire top surface of the β-FeSi 2 layer.
By such a method, a photovoltaic power generation module having a Schottky structure was produced. The average crystal grain size of the β-FeSi 2 layer was determined for the obtained photovoltaic power generation module. The average crystal grain size was measured by cutting the β-FeSi 2 layer in the thickness direction, taking an enlarged photograph of the cross section, and calculating the average value of 30 grains having the maximum diameter of each crystal grain. In addition, the β-FeSi 2 layer is changed to XR.
As a result of D analysis, only the peak of β-FeSi 2 crystal was detected, and the peaks of metal Fe and metal Si were not detected.

Figure 2017037876
Figure 2017037876

実施例1〜2および比較例1に係る太陽光発電モジュールに関し、発電効率を求めた。
発電効率の測定方法は、発光強度30W/m、色温度5700Kの太陽光スペクトル(
昼12時の発光スペクトルに近似)を具備するLED照明光を照射して発電効率を求めた
。その結果を表2に示す。
Regarding the photovoltaic power generation modules according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the power generation efficiency was obtained.
The method of measuring the power generation efficiency is the solar spectrum (emission intensity 30W / m 2 , color temperature 5700K)
The power generation efficiency was obtained by irradiating with LED illumination light having an approximate emission spectrum at 12:00 noon. The results are shown in Table 2.

Figure 2017037876
Figure 2017037876

表から分かる通り、実施例に係る太陽光発電モジュールは効率が良かった。これは、G
ZO電極が金属シリサイド層と反応し難いためである。また、平均結晶粒径A≧膜厚Bと
なっているため粒界トラップサイドが低減したためである。
As can be seen from the table, the photovoltaic power generation module according to the example had good efficiency. This is G
This is because the ZO electrode hardly reacts with the metal silicide layer. Further, since the average crystal grain size A ≧ film thickness B, the grain boundary trap side is reduced.

(実施例3〜4、比較例2)
SiO基板上にAlNd合金電極層(厚さ50nm)を設けた。なお、AlNd合金
はAl−1at%Nd合金を用いた。
次にAlNd電極層上にBaSi層(厚さ300nm)を形成した。BaSi層の
形成は、BaSiターゲットをスパッタし、その後、シリコン窒化膜層(厚さ3nm)を
連続成膜した。なお、スパッタ工程は、0.2PaのAr雰囲気中、300℃の加熱雰囲
気で行った。また、BaSiターゲットは純度99wt%のものを用いた。
その後、表3に示した条件で熱処理することにより、平均結晶粒径と膜厚の関係を制御
した。
また、BaSi層上に、GZOからなる上面電極層を設けた。なお、GZO上面電極
層はGZOターゲットをスパッタリングして形成した。
また、比較例2は、実施例3の上面電極層をAZO電極に変えたものである。
また、実施例3はBaSi層の上面の半分にGZO電極を設けた。実施例4は、Ba
Si層の上面全面にGZO電極を設けた。
このような方法により、ショットキー型構造を有する太陽光発電モジュールを作製した
。得られた太陽光発電モジュールに対し、BaSi層の平均結晶粒径を求めた。平均結
晶粒径の測定は、BaSi層を厚み方向に切断し、その断面の拡大写真を撮り、個々の
結晶粒子の最大径の30粒の平均値から求めた。
(Examples 3 to 4, Comparative Example 2)
An AlNd alloy electrode layer (thickness 50 nm) was provided on the SiO 2 substrate. As the AlNd alloy, an Al-1 at% Nd alloy was used.
Next, a BaSi 2 layer (thickness 300 nm) was formed on the AlNd electrode layer. The BaSi 2 layer was formed by sputtering a BaSi 2 target and then continuously forming a silicon nitride film layer (thickness 3 nm). The sputtering process was performed in a heated atmosphere at 300 ° C. in an Ar atmosphere of 0.2 Pa. A BaSi 2 target having a purity of 99 wt% was used.
Thereafter, the relationship between the average crystal grain size and the film thickness was controlled by heat treatment under the conditions shown in Table 3.
An upper electrode layer made of GZO was provided on the BaSi 2 layer. The GZO upper surface electrode layer was formed by sputtering a GZO target.
Moreover, the comparative example 2 changes the upper surface electrode layer of Example 3 into the AZO electrode.
In Example 3, a GZO electrode was provided on half of the upper surface of the BaSi 2 layer. Example 4 is Ba
A GZO electrode was provided on the entire upper surface of the Si 2 layer.
By such a method, a photovoltaic power generation module having a Schottky structure was produced. The average crystal grain size of the BaSi 2 layer was determined for the obtained photovoltaic power generation module. The average crystal grain size was measured by cutting the BaSi 2 layer in the thickness direction, taking an enlarged photograph of the cross section, and obtaining the average value of 30 grains of the maximum diameter of each crystal grain.

Figure 2017037876
Figure 2017037876

実施例3〜4および比較例2に係る太陽光発電モジュールに関し、発電効率を求めた。
発電効率の測定方法は、実施例1と同様の方法である。その結果を表4に示す。
Regarding the photovoltaic power generation modules according to Examples 3 to 4 and Comparative Example 2, the power generation efficiency was obtained.
The method for measuring the power generation efficiency is the same as that in Example 1. The results are shown in Table 4.

Figure 2017037876
Figure 2017037876

表から分かる通り、実施例に係る太陽光発電モジュールは効率が良かった。これは、G
ZO電極が金属シリサイド層と反応し難いためである。また、平均結晶粒径A≧膜厚Bと
なっているため粒界トラップサイドが低減したためである。
As can be seen from the table, the photovoltaic power generation module according to the example had good efficiency. This is G
This is because the ZO electrode hardly reacts with the metal silicide layer. Further, since the average crystal grain size A ≧ film thickness B, the grain boundary trap side is reduced.

(実施例5〜6、比較例3)
ガラス基板上に下面電極層としてNiSi層(厚さ20nm)を設けた。なお、Ni
Si層の形成は、NiターゲットとSiターゲットを交互スパッタし、Ni/Siが交
互に多数積層した積層膜を形成した。その後、窒素雰囲気中、500℃×1分間熱処理し
てNiSi層に反応させた。また、NiターゲットおよびSiターゲットは純度99.
99wt%のものを用いた。
NiSi層上に、n型β−FeSi層、さらにその上にp型β−FeSi層を設
けた。n型およびp型のβ−FeSi層の形成は、FeターゲットとSiターゲットを
交互にスパッタし、Fe膜/Si膜が交互に多数積層した積層膜を形成した。実施例5〜
6はFe膜の膜厚を1〜3nm、Si膜の膜厚を5〜10nmの範囲で交互に積層した。
また、実施例5〜6は原子比をFe:Si=1:2.25にしたものである。なお、Fe
ターゲットおよびSiターゲットは純度99.99wt%のものを用いた。また、スパッ
タ工程は1×10−3Pa以下の真空中で行った。その後、表5に示した条件で熱処理す
ることにより、平均結晶粒径と膜厚の関係を制御した。なお、n型、p型の作製は不純物
ドープにより行った。
また、β−FeSi層上に、GZOからなる上面電極層を設けた。なお、GZO下面
電極層はGZOターゲットをスパッタリングして形成した。また、比較例3は、実施例5
の上面電極層をITO電極に変えたものである。
また、実施例5はβ−FeSi層の上面の半分にGZO電極を設けた。実施例6は、
β−FeSi層の上面全面にGZO電極を設けた。これにより、pn接合型多結晶β−
FeSi太陽光発電モジュールを作製した。
(Examples 5-6, Comparative Example 3)
A NiSi 2 layer (thickness 20 nm) was provided as a bottom electrode layer on the glass substrate. Ni
The Si 2 layer was formed by alternately sputtering a Ni target and a Si target to form a laminated film in which a large number of Ni / Si layers were alternately laminated. Thereafter, the NiSi 2 layer was reacted by heat treatment at 500 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere. The Ni target and the Si target have a purity of 99.
99% by weight was used.
A NiSi 2 layer on, n-type beta-FeSi 2 layer, further provided with a p-type beta-FeSi 2 layer thereon. The n-type and p-type β-FeSi 2 layers were formed by alternately sputtering an Fe target and a Si target to form a laminated film in which a large number of Fe films / Si films were alternately laminated. Example 5
In No. 6, the film thickness of the Fe film was alternately laminated in the range of 1 to 3 nm and the film thickness of the Si film was 5 to 10 nm.
In Examples 5 to 6, the atomic ratio was set to Fe: Si = 1: 2.25. Fe
A target and a Si target having a purity of 99.99 wt% were used. Moreover, the sputtering process was performed in a vacuum of 1 × 10 −3 Pa or less. Thereafter, the relationship between the average crystal grain size and the film thickness was controlled by heat treatment under the conditions shown in Table 5. The n-type and p-type were manufactured by impurity doping.
A top electrode layer made of GZO was provided on the β-FeSi 2 layer. The GZO bottom electrode layer was formed by sputtering a GZO target. Comparative Example 3 is the same as Example 5.
The upper electrode layer is changed to an ITO electrode.
In Example 5, a GZO electrode was provided on the upper half of the β-FeSi 2 layer. Example 6
A GZO electrode was provided on the entire top surface of the β-FeSi 2 layer. As a result, a pn junction type polycrystalline β-
A FeSi 2 photovoltaic module was produced.

Figure 2017037876
Figure 2017037876

実施例5〜6、比較例3に係る太陽光発電モジュールに関し、発電効率を求めた。発電
効率の測定方法は、実施例1と同様の方法である。その結果を表6に示す。
Regarding the photovoltaic power generation modules according to Examples 5 to 6 and Comparative Example 3, the power generation efficiency was obtained. The method for measuring the power generation efficiency is the same as that in Example 1. The results are shown in Table 6.

Figure 2017037876
Figure 2017037876

表から分かる通り、実施例に係る太陽光発電モジュールは効率が良かった。これはGZ
O電極が金属シリサイド層との反応が抑制されているためである。また、平均結晶粒径A
≧膜厚Bとなっているため粒界トラップサイドが低減したためである。このようにpn接
合型に関しても有効であることが判明した。
As can be seen from the table, the photovoltaic power generation module according to the example had good efficiency. This is GZ
This is because the reaction of the O electrode with the metal silicide layer is suppressed. Further, the average crystal grain size A
This is because the grain boundary trap side is reduced because of the film thickness B. Thus, it was found that the pn junction type is also effective.

(実施例7〜8、比較例4)
SiO基板上に、下面電極層としてLaB電極層(厚さ50nm)を設けた。次に
LaB電極層上にn型BaSi層、その上にp型BaSi層を形成した。なお、ス
パッタ工程は、0.2PaのAr雰囲気中、300℃の加熱雰囲気で行った。また、Ba
Siターゲットは純度99wt%のものを用いた。
その後、表7に示した条件で熱処理することにより、平均結晶粒径と膜厚の関係を制御
した。
また、BaSi層上に、GZOからなる上面電極層を設けた。なお、GZO上面電極
層はGZOターゲットをスパッタリングして形成した。
また、比較例4は、実施例7の上面電極層をAZO電極に変えたものである。
また、実施例7はBaSi層の上面の半分にGZO電極を設けた。実施例8は、Ba
Si層の上面全面にGZO電極を設けた。このような方法により、pn接合型構造を有
する太陽光発電モジュールを作製した。
(Examples 7 to 8, Comparative Example 4)
On the SiO 2 substrate, a LaB 6 electrode layer (thickness 50 nm) was provided as a bottom electrode layer. Then LaB 6 electrode layers n-type BaSi 2 layers on, to form a p-type BaSi 2 layer thereon. The sputtering process was performed in a heated atmosphere at 300 ° C. in an Ar atmosphere of 0.2 Pa. Ba
A Si 2 target having a purity of 99 wt% was used.
Thereafter, the relationship between the average crystal grain size and the film thickness was controlled by heat treatment under the conditions shown in Table 7.
An upper electrode layer made of GZO was provided on the BaSi 2 layer. The GZO upper surface electrode layer was formed by sputtering a GZO target.
In Comparative Example 4, the upper electrode layer of Example 7 is changed to an AZO electrode.
In Example 7, a GZO electrode was provided on half of the upper surface of the BaSi 2 layer. Example 8 is Ba
A GZO electrode was provided on the entire upper surface of the Si 2 layer. By such a method, a photovoltaic power generation module having a pn junction type structure was produced.

Figure 2017037876
Figure 2017037876

実施例7〜8、比較例4に係る太陽光発電モジュールに関し、発電効率を求めた。発電
効率の測定方法は、実施例1と同様の方法である。その結果を表8に示す。
Regarding the solar power generation modules according to Examples 7 to 8 and Comparative Example 4, the power generation efficiency was obtained. The method for measuring the power generation efficiency is the same as that in Example 1. The results are shown in Table 8.

Figure 2017037876
Figure 2017037876

表から分かる通り、実施例に係る太陽光発電モジュールは効率が良かった。これはGZ
O電極が金属シリサイド層との反応が抑制されているためである。また、平均結晶粒径A
≧膜厚Bとなっているため粒界トラップサイドが低減したためである。このようにpn接
合型に関しても有効であることが判明した。
As can be seen from the table, the photovoltaic power generation module according to the example had good efficiency. This is GZ
This is because the reaction of the O electrode with the metal silicide layer is suppressed. Further, the average crystal grain size A
This is because the grain boundary trap side is reduced because of the film thickness B. Thus, it was found that the pn junction type is also effective.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示
したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は
、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、
発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範
囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and without departing from the spirit of the invention,
Various omissions, replacements, changes, etc. can be made. These embodiments and their variations are
The invention is included in the scope and gist of the invention, and is included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

1…実施形態に係る太陽光発電モジュール
2…多結晶金属シリサイド層
2−1…p型多結晶金属シリサイド層
2−2…n型多結晶金属シリサイド層
2−3…空乏層
3…上面電極層
4…下面電極層
5…基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar power generation module 2 which concerns on embodiment ... Polycrystalline metal silicide layer 2-1 ... P-type polycrystalline metal silicide layer 2-2 ... N-type polycrystalline metal silicide layer 2-3 ... Depletion layer 3 ... Top electrode layer 4 ... bottom electrode layer 5 ... substrate

Claims (9)

発電層として多結晶金属シリサイド層を具備する太陽光発電モジュールにおいて、多結
晶金属シリサイド層の上面または下面に設けられた電極層の一部または全部がGZO電極
からなることを特徴とする太陽光発電モジュール。
A photovoltaic power generation module having a polycrystalline metal silicide layer as a power generation layer, wherein a part or all of the electrode layers provided on the upper surface or the lower surface of the polycrystalline metal silicide layer are made of GZO electrodes. module.
多結晶金属シリサイド層の上面または下面の少なくとも一方の全面にGZO電極層を設
けたことを特徴とする請求項1記載の太陽光発電モジュール。
The photovoltaic power generation module according to claim 1, wherein a GZO electrode layer is provided on at least one of the upper surface and the lower surface of the polycrystalline metal silicide layer.
多結晶金属シリサイド層の平均結晶粒径A(μm)と膜厚B(μm)の関係がA≧Bを
満たすことを特徴とする請求項1ないし請求項2のいずれか1項に記載の太陽光発電モジ
ュール。
3. The sun according to claim 1, wherein a relationship between an average crystal grain size A (μm) and a film thickness B (μm) of the polycrystalline metal silicide layer satisfies A ≧ B. Photovoltaic module.
多結晶金属シリサイド層の平均結晶粒径A(μm)が0.01μm以上であることを特徴
とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の太陽光発電モジュール。
The photovoltaic module according to any one of claims 1 to 3, wherein the polycrystalline metal silicide layer has an average crystal grain size A (µm) of 0.01 µm or more.
多結晶金属シリサイド層の膜厚B(μm)が1μm以下であることを特徴とする請求項1
ないし請求項4のいずれか1項に記載の太陽光発電モジュール。
The film thickness B (μm) of the polycrystalline metal silicide layer is 1 μm or less.
The photovoltaic power generation module according to any one of claims 4 to 4.
金属シリサイドはβ−鉄シリサイドまたはバリウムシリサイドの1種であることを特徴と
する請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の太陽光発電モジュール。
The photovoltaic module according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal silicide is one kind of β-iron silicide or barium silicide.
β−鉄シリサイド層はβ−FeSi層であることを特徴とする請求項6記載の太陽光発
電モジュール。
The photovoltaic module according to claim 6, wherein the β-iron silicide layer is a β-FeSi 2 layer.
バリウムシリサイドがBaSi層であることを特徴とする請求項6に記載の太陽光発電
モジュール。
The photovoltaic module according to claim 6, wherein the barium silicide is a BaSi 2 layer.
ショットキー型であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の
太陽光発電モジュール。
The photovoltaic power generation module according to any one of claims 1 to 6, wherein the photovoltaic power generation module is a Schottky type.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113889547A (en) * 2020-07-02 2022-01-04 贵州师范学院 Photoelectric detector and preparation method thereof

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