JP2785885B2 - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

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JP2785885B2
JP2785885B2 JP4231315A JP23131592A JP2785885B2 JP 2785885 B2 JP2785885 B2 JP 2785885B2 JP 4231315 A JP4231315 A JP 4231315A JP 23131592 A JP23131592 A JP 23131592A JP 2785885 B2 JP2785885 B2 JP 2785885B2
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享 林
雅彦 殿垣
俊光 狩谷
高一 松田
直人 岡田
隆治 近藤
智紀 西元
豊 西尾
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光起電力素子に係わ
り、シリコン原子を含有する非単結晶半導体材料、例え
ば水素化非晶質シリコン、水素化非晶質シリコンゲルマ
ニウム、水素化非晶質シリコンカーバイド、微結晶シリ
コンまたは多結晶シリコン等からなる光起電力素子で、
特に光反射層を有する光起電力素子に関する。本発明の
光起電力素子は、例えば、太陽電池、センサー、撮像素
子等に好適に適用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic device, and more particularly to a non-single-crystal semiconductor material containing silicon atoms, such as hydrogenated amorphous silicon, hydrogenated amorphous silicon germanium, and hydrogenated amorphous. A photovoltaic element made of silicon carbide, microcrystalline silicon or polycrystalline silicon, etc.
In particular, the present invention relates to a photovoltaic device having a light reflecting layer. The photovoltaic device of the present invention is suitably applied to, for example, a solar cell, a sensor, an imaging device, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光起電力素子については、光反射層の材
質及び表面性等の観点から多くの研究がなされている。
2. Description of the Related Art Many studies have been made on photovoltaic elements from the viewpoint of the material and surface properties of a light reflecting layer.

【0003】例えば、太陽電池への応用という観点から
は水素化非晶質シリコン半導体(a−Si:H)と金属
(Ag,Al,Au,Cu,Cr,Fe,Mo,Ni)
との間の反射率について検討されている(A,Mada
n,M.P.Shaw,The physics an
d Applications of Amorpho
us Semiconductors,Academi
c Press,1988)。また銀原子から構成され
る光反射層について反射率とテクスチャー構造について
検討されている(例えば、「29p−MF−2 ステン
レス基板上のa−SiGe太陽電池における光閉じこめ
効果」1990年秋季第51回応用物理学会学術講演会
予稿集第2分冊;”a−SiC/a−Si/a−SiG
e MULTI−BANDGAP STACKED S
OLAR CELLS WITHBANDGAP PR
OFILING”,Technical Digest
of the International PVSE
C−5,Kyoto,Japan,1990,P−IA
−15)。
For example, from the viewpoint of application to solar cells, hydrogenated amorphous silicon semiconductor (a-Si: H) and metal (Ag, Al, Au, Cu, Cr, Fe, Mo, Ni)
(A, Mada)
n, M. P. Shaw, The physics an
d Applications of Amorpho
us Semiconductors, Academi
c Press, 1988). In addition, the reflectance and texture structure of a light reflecting layer composed of silver atoms are studied (for example, “Light confinement effect in a-SiGe solar cell on 29p-MF-2 stainless steel substrate”, Autumn 1990, 51st edition) Proceedings of the Japan Society of Applied Physics Academic Lectures 2nd volume; "a-SiC / a-Si / a-SiG
e MULTI-BANDGAP STACKED S
OLAR CELLS WITHBANDGAP PR
OFILING ", Technical Digest
of the International PVSE
C-5, Kyoto, Japan, 1990, P-IA
-15).

【0004】また更に、Al,SUS/Al/ポリマ
ー,Ti/Ag/Ti/Al等のテクスチャー基板につ
いて検討されている(M.HIRASAKA et.a
l.,”DESIGN OF TEXTURED AL
ELECTRODE FORA HYDROGENA
TED AHORPHOUS SILLIC ONSO
LAR CELL”,in Solar Energy
Materials,(1990)99−110,N
orth−Holland)。
Further, texture substrates such as Al, SUS / Al / polymer, and Ti / Ag / Ti / Al have been studied (M. HIRASAKA et.a.
l. , "DESIGN OF TEXTURED AL
ELECTRODE FORA HYDROGENA
TED AHORPHOUS SILLIC ONSO
LAR CELL ", in Solar Energy
Materials, (1990) 99-110, N.
orth-Holland).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光起電
力素子は、優れた光電変換特性を有するものであるが、
使用される環境及び耐久特性等の観点からの検討が殆ど
されていないのが現状である。それ故、実用上の観点か
ら、優れた耐久性を有し、しかもより一層高い特性を有
す光起電力素子が強く望まれている。
The above-described conventional photovoltaic element has excellent photoelectric conversion characteristics.
At present, little consideration has been given from the viewpoints of the use environment, durability characteristics, and the like. Therefore, from a practical point of view, there is a strong demand for a photovoltaic device having excellent durability and further higher characteristics.

【0006】本発明は、以上の状況に鑑み、過酷な環境
下においても高い初期特性を長期間に渡り維持し得る光
起電力素子を提供することを目的とする。
[0006] In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a photovoltaic element capable of maintaining high initial characteristics for a long period of time even in a severe environment.

【0007】また、本発明は、光起電力素子を高い歩留
まりで大量生産可能な光起電力素子を提供することを目
的とする。
Another object of the present invention is to provide a photovoltaic element which can be mass-produced at a high yield.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の問
題点を解決し、本発明の目的を達成するために鋭意検討
した結果、光起電力素子の光反射層としては、AlとS
i原子を主構成元素とし、酸素原子、窒素原子、炭素原
子またはアルカリ金属原子を含有する光反射層が適して
いることを見いだしたものである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the conventional problems and achieve the object of the present invention. S
It has been found that a light reflection layer containing an i atom as a main constituent element and containing an oxygen atom, a nitrogen atom, a carbon atom or an alkali metal atom is suitable.

【0009】即ち本発明の光起電力素子は、導電性基板
上に、光反射層、光反射増加層、少なくともシリコン原
子を含有する非単結晶半導体材料からなるn型層、p型
層及びi型層、及び透明電極を積層して構成される光起
電力素子において、前記光反射層はAlとSi原子を主
構成元素とし、酸素原子、窒素原子、炭素原子またはア
ルカリ金属原子の内少なくとも1つを含有していること
を特徴とする。
That is, the photovoltaic device of the present invention comprises a light reflecting layer, a light reflection increasing layer, an n-type layer, a p-type layer and a p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing at least silicon atoms on a conductive substrate. In a photovoltaic element formed by stacking a mold layer and a transparent electrode, the light reflection layer has Al and Si atoms as main constituent elements, and at least one of oxygen, nitrogen, carbon or alkali metal atoms. It is characterized by containing one.

【0010】[0010]

【作用】本発明の光起電力素子の光反射層は、AlとS
i原子を主構成元素とし、酸素原子、窒素原子、炭素原
子またはアルカリ金属原子の内少なくとも1つを含有す
るもので、該構成にすることによって、光起電力素子特
性が著しく向上する。
The light reflecting layer of the photovoltaic device according to the present invention comprises Al and S
It contains i atom as a main constituent element and contains at least one of an oxygen atom, a nitrogen atom, a carbon atom and an alkali metal atom. With this structure, the characteristics of the photovoltaic device are remarkably improved.

【0011】本発明の光起電力素子において、AlSi
合金に光反射層に酸素 原子を含有させることにより、
合金中の歪を広く分散させると考えられる。即ち、Al
の格子定数(4.05Å)及びSiの格子定数(5.4
3Å)と比較して、酸化アルミニウムの格子定数(5.
12〜7.9Å)及び酸化珪素の格子定数(4.9〜
5.47Å)は大きく違っている、そのため合金の歪が
酸素原子の近傍に集中し、その結果として歪は広く分散
されることになるものと思われる。
In the photovoltaic device of the present invention, AlSi
By including oxygen atoms in the light reflecting layer of the alloy,
It is believed that the strain in the alloy is widely dispersed. That is, Al
Lattice constant (4.05 °) and the lattice constant of Si (5.4
3Å), the lattice constant of aluminum oxide (5.
12-7.9 °) and the lattice constant of silicon oxide (4.9-
It is believed that the strain in the alloy is concentrated near the oxygen atoms, and as a result, the strain is widely dispersed.

【0012】更に原因の詳細は不明であるが、AlとS
iの合金に酸素原子を含有させることによって結晶粒径
がほぼ均一となる。
Although the details of the cause are unknown, Al and S
By including oxygen atoms in the alloy i, the crystal grain size becomes substantially uniform.

【0013】以上のように酸素をAlSi合金に添加す
ることにより、合金中の歪が分散したり、また結晶粒径
がほぼ均一になることによって本発明の効果である光反
射層と基板及び反射増加層との密着性が向上し、光反射
層の金属が光反射増加層及び半導体層ヘの拡散するのを
防止することが可能となる。
As described above, by adding oxygen to the AlSi alloy, the strain in the alloy is dispersed, and the crystal grain size becomes almost uniform. Adhesion with the increasing layer is improved, and the metal of the light reflecting layer can be prevented from diffusing into the light reflection increasing layer and the semiconductor layer.

【0014】本発明の光起電力素子において、AlSi
光反射層に炭素原子を含有させることによっても、合金
中の歪を広く分散させることができると考えられる。即
ち、Al−Si系合金のうち、本発明で用いたSiの固
溶量の少ないものは、そのほとんどは単体のAl金属と
同じ面心立方格子をとる組織からなり、Si原子および
炭素原子はこの格子中に無秩序に配列していると考えら
れる。ここで、単体状態での炭素の最短原子間距離
(1.54Å)はAlの最短原子間距離(2.86Å)
およびSiの最短原子間距離(2.35Å)と比較して
かなり小さいため、合金の歪が炭素原子の近傍に集中す
ることが考えられ、その結果として歪は広く分散される
ことになるものと思われる。
In the photovoltaic device of the present invention, AlSi
It is considered that the strain in the alloy can be widely dispersed also by including the carbon atoms in the light reflecting layer. That is, among the Al-Si alloys, those having a small amount of solid solution of Si used in the present invention have almost the same structure as that of a single Al metal and have the same face-centered cubic lattice. It is considered that they are randomly arranged in this lattice. Here, the shortest interatomic distance of carbon (1.54 °) in the simple substance state is the shortest interatomic distance of Al (2.86 °).
And the shortest interatomic distance of Si and Si (2.35 °), it is considered that the strain of the alloy is concentrated near the carbon atoms, and as a result, the strain is widely dispersed. Seem.

【0015】更に原因はよくわかっていないが、Alと
Siの合金に炭素原子を含有させることによって結晶粒
径がほぼ均一となる。
Although the cause is not well understood, the inclusion of carbon atoms in the alloy of Al and Si makes the crystal grain size almost uniform.

【0016】以上のように炭素をAlSi合金に添加す
ることにより、合金中の歪が分散したり、また結晶粒径
がほぼ均一になることによって本発明の効果である光反
射層と基板及び反射増加層との密着性が向上し、光反射
層の金属が光反射増加層及び半導体層ヘの拡散するのを
防止することが可能となる。
As described above, by adding carbon to the AlSi alloy, the strain in the alloy is dispersed, and the crystal grain size becomes almost uniform. Adhesion with the increasing layer is improved, and the metal of the light reflecting layer can be prevented from diffusing into the light reflection increasing layer and the semiconductor layer.

【0017】本発明の光起電力素子において、AlSi
合金の光反射層に窒素原子を含有させて構成されるもの
である。
In the photovoltaic device of the present invention, AlSi
The light reflecting layer made of an alloy contains nitrogen atoms.

【0018】光反射層の薄膜作製の際に窒素原子を混入
させると、窒素原子は主に粒界中に分布するように薄膜
内に取り込まれて圧縮応力を発生させ、その結果、Al
Si合金の光反射層中に残留する引張応力が緩和される
と考えられる。
When nitrogen atoms are mixed during the production of the thin film of the light reflection layer, the nitrogen atoms are taken into the thin film so as to be distributed mainly in the grain boundaries to generate a compressive stress.
It is considered that the tensile stress remaining in the light reflection layer of the Si alloy is reduced.

【0019】また更に原因はよくわかっていないが、A
lSiの合金に窒素原子を含有させることによって結晶
粒径がほぼ均一となる。
Although the cause is still unknown, A
The inclusion of nitrogen atoms in the lSi alloy makes the crystal grain size substantially uniform.

【0020】以上のように窒素をAlSiに添加するこ
とにより、合金中の応力が緩和されたり、また結晶粒径
がほぼ均一になることによって本発明の効果である光反
射層と基板及び反射増加層との密着性が向上し、光反射
層の金属の光反射増加層及び半導体層ヘの拡散を防止す
ることが可能となる。
As described above, by adding nitrogen to AlSi, the stress in the alloy is reduced, and the crystal grain size becomes almost uniform. Adhesion with the layer is improved, and diffusion of the metal of the light reflection layer into the light reflection increasing layer and the semiconductor layer can be prevented.

【0021】また窒素原子、炭素原子、酸素原子を1種
だけでなく、2種以上含有させることによって、上記の
効果が増大し、光反射層としての機能がさらに向上する
ものである。
Further, by containing not only one kind of nitrogen atom, carbon atom and oxygen atom but also two or more kinds thereof, the above-mentioned effect is increased and the function as a light reflecting layer is further improved.

【0022】本発明の光起電力素子の光反射層は、Al
とSiとの合金にアルカリ金属(Li、Na、K、R
b、Cs)を含有させて構成されるものである。
The light reflecting layer of the photovoltaic element of the present invention is made of Al
Alkali metal (Li, Na, K, R
b, Cs).

【0023】Al−Si系合金にアルカリ金属、特にN
aを添加すると、表面処理された状態になり、各結晶粒
の大きさが非常に小さくなる。
Al-Si alloys may be made of alkali metals, especially N
Addition of a results in a surface-treated state, and the size of each crystal grain becomes very small.

【0024】また更に原因はよくわかっていないが、A
lSiの合金にアルカリ金属原子を含有させることによ
って結晶粒径がほぼ均一となる。
Although the cause is still unknown, A
By including an alkali metal atom in the lSi alloy, the crystal grain size becomes substantially uniform.

【0025】以上のようにAlSi合金にアルカリ金属
原子を添加することにより、合金中の結晶粒の大きさが
小さくなり、合金の表面状態が改善されたり、また結晶
粒径がほぼ均一になることによって本発明の効果である
光反射層の基板及び反射増加層との密着性が向上し、光
反射層の金属の光反射増加層及び半導体層への拡散を防
止することが可能となるものである。
As described above, by adding an alkali metal atom to an AlSi alloy, the size of crystal grains in the alloy is reduced, the surface condition of the alloy is improved, and the crystal grain size becomes substantially uniform. Thereby, the adhesion of the light reflection layer to the substrate and the reflection increasing layer, which is an effect of the present invention, is improved, and it is possible to prevent metal of the light reflection layer from diffusing into the light reflection increasing layer and the semiconductor layer. is there.

【0026】以下本発明を図面に用いて詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0027】図1、図2、図3は、本発明の光起電力素
子の構成例を模式的に示す概念図である。
FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 are conceptual diagrams schematically showing a configuration example of a photovoltaic element of the present invention.

【0028】図1の光起電力素子は、不透明の導電性基
板101上に、AlとSi原子を主構成元素とし、酸素
原子、窒素原子、炭素原子またはアルカリ金属原子の内
少なくとも1つを含有する光反射層102、反射増加層
103、n型(またはp型)の非単結晶シリコン系半導
体層104、i型(実質的にintrinsic)の非
単結晶シリコン系半導体層105、p型(またはn型)
の非単結晶シリコン系半導体層106、透明電極10
7、集電電極108、から構成されている。該光起電力
素子に対して、光109は透明電極107側から照射さ
れる。
The photovoltaic element shown in FIG. 1 has Al and Si atoms as main constituent elements and contains at least one of oxygen, nitrogen, carbon and alkali metal atoms on an opaque conductive substrate 101. Light reflecting layer 102, reflection increasing layer 103, n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 104, i-type (substantially intrinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 105, p-type (or n-type)
Non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 106, transparent electrode 10
7, a collecting electrode 108. Light 109 is applied to the photovoltaic element from the transparent electrode 107 side.

【0029】図2の光起電力素子は、タンデム構造の例
であり、透明基板201上に、集電電極208、透明電
極207、p型(またはn型)の非単結晶シリコン系半
導体層206b、i型(実質的にintrinsic)
の非単結晶シリコン系半導体層205b、n型(または
p型)の非単結晶シリコン系半導体層204b、p型
(またはn型)の非単結晶シリコン系半導体層206
a、i型(実質的にintrinsic)の非単結晶シ
リコン系半導体層205a、n型(またはp型)の非単
結晶シリコン系半導体層204a、反射増加層203、
AlとSi原子を主構成元素とし、酸素原子、窒素原
子、炭素原子またはアルカリ金属原子の内少なくとも1
つを含有する光反射層202、導電層(または/及び保
護層)210、から構成されている。
The photovoltaic element shown in FIG. 2 is an example of a tandem structure, in which a current collecting electrode 208, a transparent electrode 207, and a p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206b are formed on a transparent substrate 201. , I-type (substantially intrinsic)
Non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 205b, n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 204b, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206
a, i-type (substantially intrinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 205a, n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 204a, reflection enhancement layer 203,
Al and Si atoms are the main constituent elements, and at least one of oxygen atoms, nitrogen atoms, carbon atoms or alkali metal atoms
And a conductive layer (or / and a protective layer) 210.

【0030】不図示ではあるが、pinのユニットを3
層積層したトリプルの光起電力素子も本発明の適した光
起電力素子である。
Although not shown, the pin unit is 3
A triple-layered photovoltaic element is also a suitable photovoltaic element of the present invention.

【0031】図3の光起電力素子は、テクスチャー構造
を有するタンデムセルの例であり、不透明の導電性基板
301上に、テクスチャー構造でAlとSi原子を主構
成元素とし、酸素原子、窒素原子、炭素原子またはアル
カリ金属原子の内少なくとも1つを含有する光反射層3
02、反射増加層303、n型(またはp型)の非単結
晶シリコン系半導体層304a、i型(実質的にint
rinsic)の非単結晶シリコン系半導体層305
a、p型(またはn型)の非単結晶シリコン系半導体層
306a、n型(またはp型)の非単結晶シリコン系半
導体層304b、i型(実質的にintrinsic)
の非単結晶シリコン系半導体層305b、p型(または
n型)の非単結晶シリコン系半導体層306b、透明電
極307、集電電極308から構成されている。該光起
電力素子に対して、光309は透明電極307側から照
射される。
The photovoltaic element shown in FIG. 3 is an example of a tandem cell having a texture structure. On a opaque conductive substrate 301, Al and Si atoms are mainly composed of a texture structure, and oxygen atoms and nitrogen atoms are arranged. Light reflecting layer 3 containing at least one of carbon atoms or alkali metal atoms
02, a reflection increasing layer 303, an n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 304a, an i-type (substantially int
rinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 305
a, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 306a, n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 304b, i-type (substantially intrinsic)
305b, a p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 306b, a transparent electrode 307, and a current collecting electrode 308. Light 309 is applied to the photovoltaic element from the transparent electrode 307 side.

【0032】図3の例では、テクスチャー構造は光反射
層で形成したが、基板301、反射増加層303等で形
成しても良い。
In the example of FIG. 3, the texture structure is formed by the light reflecting layer, but may be formed by the substrate 301, the reflection increasing layer 303 and the like.

【0033】以下に、本発明の光起電力素子の構成要素
を詳細に説明する。
Hereinafter, the components of the photovoltaic device of the present invention will be described in detail.

【0034】光反射層 本発明の光起電力素子において光反射層は、光起電力素
子の耐環境性や耐久性に影響を与える重要な機能を有す
る層である。本発明の光起電力素子に適した光反射層
は、AlとSi原子を主構成元素とし酸素原子、窒素原
子、炭素原子またはアルカリ金属原子の内少なくとも1
つを含むものであり、酸素原子、窒素原子または炭素原
子の好ましい含有量は、0.1〜1000ppmであ
る。0.1〜1000ppmとすることで、光電変換特
性、素子の耐久性及び耐環境性は一層向上する。また、
アルカリ金属原子の好ましい含有量は、2〜100pp
mであり、この範囲で素子の耐久性及び耐環境性は一層
向上する。
Light Reflecting Layer In the photovoltaic device of the present invention, the light reflecting layer is a layer having an important function that affects the environment resistance and durability of the photovoltaic device. The light reflecting layer suitable for the photovoltaic device of the present invention comprises Al and Si atoms as main constituent elements and at least one of oxygen atoms, nitrogen atoms, carbon atoms or alkali metal atoms.
And the preferred content of oxygen atoms, nitrogen atoms or carbon atoms is 0.1 to 1000 ppm. When the content is 0.1 to 1000 ppm, the photoelectric conversion characteristics, the durability of the element, and the environmental resistance are further improved. Also,
The preferred content of the alkali metal atom is 2 to 100 pp.
m, and within this range, the durability and environmental resistance of the element are further improved.

【0035】本発明の光起電力素子の光反射層に適した
堆積方法としてはスパッタリング法、真空蒸着法等が上
げられる。
As a deposition method suitable for the light reflecting layer of the photovoltaic element of the present invention, a sputtering method, a vacuum deposition method, and the like can be mentioned.

【0036】本発明の光起電力素子の光反射層に適した
AlSi合金中のSiの含有量は1〜30%が適した範
囲であり、3〜10%が最適な範囲として挙げられる。
The suitable content of Si in the AlSi alloy suitable for the light reflecting layer of the photovoltaic device of the present invention is 1 to 30%, and 3 to 10% is the optimum range.

【0037】図4は本発明の光起電力素子の光反射層の
堆積に適したDCマグネトロンスパッタリング装置の一
例を示す模式図である。該装置は、堆積室401、基板
402、加熱ヒータ403、ターゲット404、絶縁性
支持体405、DC電源406、シャッター407、真
空計408、コンダクタンスバルブ409、ガス導入バ
ルブ410、412、414、416、マスフローコン
トローラー411、413、415、417等から構成
されている。該DCマグネトロンスパッタリング装置で
光反射層を堆積する場合、予め酸素原子、窒素原子、炭
素原子またはアルカリ金属原子(Li,Na,K,R
b,Cs)を所定量添加したAlSiのターゲットを用
意し堆積室401のターゲット404にセットし、また
光反射層を堆積すべき基板を基板402にセットする。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a DC magnetron sputtering apparatus suitable for depositing a light reflecting layer of the photovoltaic device of the present invention. The apparatus includes a deposition chamber 401, a substrate 402, a heater 403, a target 404, an insulating support 405, a DC power supply 406, a shutter 407, a vacuum gauge 408, a conductance valve 409, gas introduction valves 410, 412, 414, 416, It is composed of mass flow controllers 411, 413, 415, 417 and the like. When the light reflecting layer is deposited by the DC magnetron sputtering apparatus, oxygen atoms, nitrogen atoms, carbon atoms or alkali metal atoms (Li, Na, K, R
A target of AlSi to which a predetermined amount of (b, Cs) is added is prepared and set on the target 404 of the deposition chamber 401, and the substrate on which the light reflection layer is to be deposited is set on the substrate 402.

【0038】AlSiのターゲットに含有される酸素原
子、窒素原子または炭素原子の含有量は0.1〜150
0ppmが好ましい範囲として挙げられる。また、アル
カリ金属原子の含有量は2〜100ppmが好ましい範
囲として挙げられる。そして油拡散ポンプとロータリー
ポンプからなる不図示の排気系でコンダクタンスバルブ
409を介して堆積室401を5×10-5Torr以下
に排気する。また基板402の温度を加熱ヒータ403
で室温から400℃の範囲に設定することが好ましい。
The content of oxygen, nitrogen or carbon atoms contained in the AlSi target is 0.1 to 150.
0 ppm is mentioned as a preferable range. The content of the alkali metal atom is preferably in the range of 2 to 100 ppm. Then, the deposition chamber 401 is evacuated to 5 × 10 −5 Torr or less through a conductance valve 409 by an exhaust system (not shown) including an oil diffusion pump and a rotary pump. Further, the temperature of the substrate 402 is
It is preferable to set the temperature in a range from room temperature to 400 ° C.

【0039】基板加熱の時、堆積室401内に水素、ヘ
リウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等のAlSiの
ターゲットと反応しにくいガスを流し、堆積室401内
をパージすることが好ましい。スパッタリング用の不活
性ガスとしては、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン、
クリプトン等が挙げられ、堆積室401内への導入圧と
しては5×10-4〜10-2Torr、導入量として1〜
200sccmが好ましい。
At the time of substrate heating, it is preferable to purge the inside of the deposition chamber 401 by flowing a gas which does not easily react with the AlSi target, such as hydrogen, helium, neon, argon, and krypton, into the deposition chamber 401. As an inert gas for sputtering, for example, helium, neon, argon,
Krypton and the like are introduced, the introduction pressure into the deposition chamber 401 is 5 × 10 −4 to 10 −2 Torr, and the introduction amount is 1 to
200 sccm is preferred.

【0040】酸素、窒素、炭素またはアルカリ金属原子
を含有するAlSiターゲットを用いる場合のDC電圧
は、10〜500Vが好ましく、そして、光反射層の堆
積速度は、0.1〜100Å/secが好ましい。
When an AlSi target containing oxygen, nitrogen, carbon or alkali metal atoms is used, the DC voltage is preferably from 10 to 500 V, and the deposition rate of the light reflecting layer is preferably from 0.1 to 100 ° / sec. .

【0041】また同様にしてDCマグネトロンスパッタ
リング法に代えてRFスパッタリング法を用いることが
できる。RFスパッタリング法の場合、前記条件の内D
C電源に代えてRF電源が使用され、周波数としては1
3.56MHz付近の周波数が好ましい周波数として挙
げられる。そしてRF電源から堆積室401に投入され
るRFパワーとしては0.01〜10W/cm2 が好ま
しい。
Similarly, an RF sputtering method can be used instead of the DC magnetron sputtering method. In the case of the RF sputtering method, D
An RF power source is used instead of the C power source.
A frequency near 3.56 MHz is a preferred frequency. The RF power supplied from the RF power source to the deposition chamber 401 is preferably 0.01 to 10 W / cm 2 .

【0042】次に、反応性スパッタリング法で光反射層
を堆積する場合、前記酸素、窒素または酸素を含有する
AlSiターゲットを酸素、窒素または炭素の含有量の
少ないまたは全く含まないAlSiターゲットに取り替
え、更に前記不活性ガスに替えて、酸素含有ガス、窒素
含有ガスまたは炭素含有ガスを添加した前記不活性ガス
をスパッタリング用ガスとして使用して光反射層を堆積
することができる。反応性スパッタリング法の場合前記
不活性ガス中に添加される酸素原子、窒素原子または炭
素原子の添加量としては1〜2000ppmが好まし
い。
Next, when the light reflecting layer is deposited by the reactive sputtering method, the AlSi target containing oxygen, nitrogen or oxygen is replaced with an AlSi target containing little or no oxygen, nitrogen or carbon. Further, the light reflection layer can be deposited by using the inert gas to which an oxygen-containing gas, a nitrogen-containing gas, or a carbon-containing gas is added instead of the inert gas as a sputtering gas. In the case of the reactive sputtering method, the addition amount of oxygen atoms, nitrogen atoms or carbon atoms in the inert gas is preferably 1 to 2000 ppm.

【0043】図8は、光反射層と光反射増加層を堆積室
の真空を破ることなく連続して堆積できるスパッタリン
グ装置である。該装置は堆積室801、基板802、加
熱ヒータ803、光反射層堆積用のターゲット804、
光反射増加層堆積用のターゲット818等で構成され
る。光反射層の堆積条件は、図4の堆積装置の堆積条件
と同様である。
FIG. 8 shows a sputtering apparatus capable of continuously depositing the light reflection layer and the light reflection increasing layer without breaking the vacuum in the deposition chamber. The apparatus includes a deposition chamber 801, a substrate 802, a heater 803, a target 804 for depositing a light reflecting layer,
It is composed of a target 818 for depositing a light reflection increasing layer. The deposition conditions for the light reflecting layer are the same as the deposition conditions for the deposition apparatus shown in FIG.

【0044】図9は、真空蒸着法による光反射層の堆積
装置(真空蒸着装置)である。該真空蒸着装置は、堆積
室901、基板902、加熱ヒータ903、蒸着源90
4、電子ビーム(EB)ガン905、高電圧電源90
6、シャッター907、真空計908、コンダクタンス
バルブ909、ガス導入バルブ910、912、91
4、916マスフローコントロラー911、913、9
15、917、不図示の排気装置等から構成されてい
る。この真空蒸着装置で、光反射層を堆積する場合、基
板を堆積室内にセットし、蒸着源として酸素原子、窒素
原子、炭素原子またはアルカリ金属原子を含有するAl
Siをセットする。蒸着源のAlSiに含有される酸素
原子、窒素原子または炭素原子の好ましい含有量は1〜
2000ppmである。また、アルカリ金属原子の好ま
しい含有量は、2〜200ppmである。そして堆積室
を5×10-5Torr以下に排気し、基板温度を室温か
ら400℃の間に設定する。基板温度が所定の温度にな
ったならば、EBガンから電子ビームを蒸着源に照射す
る。蒸着時の堆積室内の圧力は、1×10-5〜5×10
-4Torrが好ましく、更に光反射層の堆積速度として
は、0.1〜100Å/secが好ましい。
FIG. 9 shows a light reflecting layer deposition apparatus (vacuum deposition apparatus) using a vacuum deposition method. The vacuum evaporation apparatus includes a deposition chamber 901, a substrate 902, a heater 903, an evaporation source 90
4. Electron beam (EB) gun 905, high voltage power supply 90
6, shutter 907, vacuum gauge 908, conductance valve 909, gas introduction valves 910, 912, 91
4,916 Mass flow controller 911, 913, 9
15, 917 and an exhaust device (not shown). When depositing a light reflection layer with this vacuum deposition apparatus, the substrate is set in a deposition chamber, and an oxygen atom, a nitrogen atom, a carbon atom or an alkali metal atom-containing Al atom is contained as a deposition source.
Set Si. The preferred content of oxygen atoms, nitrogen atoms or carbon atoms contained in AlSi of the evaporation source is 1 to
2000 ppm. The preferable content of the alkali metal atom is 2 to 200 ppm. Then, the deposition chamber is evacuated to 5 × 10 −5 Torr or less, and the substrate temperature is set between room temperature and 400 ° C. When the substrate temperature reaches a predetermined temperature, an electron beam is emitted from the EB gun to the evaporation source. The pressure in the deposition chamber during vapor deposition is 1 × 10 −5 to 5 × 10
-4 Torr is preferable, and the deposition rate of the light reflecting layer is preferably 0.1 to 100 ° / sec.

【0045】また反応性蒸着で光反射層を堆積する場
合、前記酸素原子、窒素原子または炭素原子を含有する
AlSiに代えて、上記原子の含有量の少ないかあるい
は全く含有しないAlSiを蒸着源にし、酸素原子含有
ガス、窒素含有ガスまたは炭素含有ガスを1×10-4
5×10-3Torr導入する。このような圧力下で前記
AlSi原子を電子ビーム蒸着し、光反射層を形成する
ことができる。
When the light reflecting layer is deposited by reactive deposition, AlSi having a small or no content of the above-mentioned atoms is used as a deposition source in place of the above-mentioned AlSi containing oxygen, nitrogen or carbon atoms. , An oxygen atom-containing gas, a nitrogen-containing gas or a carbon-containing gas in an amount of 1 × 10 -4 to
5 × 10 −3 Torr is introduced. The light reflecting layer can be formed by electron beam evaporation of the AlSi atoms under such a pressure.

【0046】図12は、光反射層を電子ビーム蒸着法で
堆積する方法と光反射増加量をスパッタリング方法で堆
積する方法とを同一の堆積装置に組み込んだ装置であ
る。光反射層の堆積条件は、前記図9に置ける電子ビー
ム蒸着装置を利用した堆積条件と同一である。
FIG. 12 shows an apparatus in which a method of depositing a light reflection layer by an electron beam evaporation method and a method of depositing an increase in light reflection by a sputtering method are incorporated in the same deposition apparatus. The deposition conditions for the light reflecting layer are the same as the deposition conditions using the electron beam evaporation apparatus shown in FIG.

【0047】反応性スパッタリングまたは反応性蒸着法
を用いて、酸素原子、炭素原子、窒素原子を含有させた
光反射層を堆積する場合、酸素原子、炭素原子、窒素原
子導入用の原料ガスとしては、例えばそれぞれO2,C
4,N2が用いられる。
When a light reflecting layer containing oxygen, carbon and nitrogen atoms is deposited by reactive sputtering or reactive vapor deposition, the source gas for introducing oxygen, carbon and nitrogen atoms is , For example, O 2 , C
H 4 and N 2 are used.

【0048】酸素、窒素、炭素またはアルカリ金属原子
を含有するAlSiを主構成元素とする光反射層をテク
スチャー構造にするには、例えば、基板温度を比較的高
め(300℃以上)に設定して堆積することにより得ら
れる。
In order to form a light reflecting layer mainly composed of AlSi containing oxygen, nitrogen, carbon or alkali metal atoms into a textured structure, for example, the substrate temperature is set relatively high (300 ° C. or higher). Obtained by deposition.

【0049】本発明の光起電力素子に適した光反射層の
AlSiの結晶粒経は、100Å〜10μmが適した範
囲であり、500Å〜2μmが最適な範囲である。ま
た、本発明の光起電力素子に適した光反射層の膜厚は5
00Å〜3μmである。
The AlSi crystal grain size of the light reflecting layer suitable for the photovoltaic device of the present invention is in a range of 100 ° to 10 μm, and an optimum range of 500 ° to 2 μm. The thickness of the light reflecting layer suitable for the photovoltaic device of the present invention is 5
00 ° to 3 μm.

【0050】反射増加層 本発明の光起電力素子において光反射増加層は、光反射
層と接触し光起電力素子の特性に密接に関係する重要な
層であり、例えばZnO,SnO2 ,In2 3 ,IT
O,TiO2 ,CdO,Cd2 SnO4 ,Bi2 3
MoO3 ,NaX WO3 (x=2〜3)等が好適に用い
られる。
Reflection Increasing Layer In the photovoltaic device of the present invention, the light reflection increasing layer is an important layer that comes into contact with the light reflecting layer and is closely related to the characteristics of the photovoltaic device. For example, ZnO, SnO 2 , In 2 O 3 , IT
O, TiO 2 , CdO, Cd 2 SnO 4 , Bi 2 O 3 ,
MoO 3 , Na X WO 3 (x = 2 to 3) and the like are preferably used.

【0051】反射増加層の堆積方法としては、例えば真
空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、スプレー法、
スピンオン法、ディップ法等が適した方法として挙げら
れる。
As a method for depositing the reflection increasing layer, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, a spray method,
Suitable methods include a spin-on method and a dipping method.

【0052】また層厚としては、屈折率により最適な層
厚は異なるが、好ましい膜厚の範囲としては500Å〜
10μmが挙げられる。
The optimum layer thickness varies depending on the refractive index.
10 μm.

【0053】光反射増加層でテクスチャ構造を形成しよ
うとする場合、光反射増加層堆積時の基板温度を300
℃以上の高めに設定し、2μm以上の厚さに堆積するこ
とで形成できる。
When a texture structure is to be formed with the light reflection increasing layer, the substrate temperature at the time of depositing the light reflection increasing layer is set to 300.
It can be formed by setting the temperature higher than ℃ and depositing it to a thickness of 2 μm or more.

【0054】p型層またはn型層 本発明の光起電力素子において、p型層またはn型層
は、光起電力素子の特性を左右する重要な層である。
P-type layer or n-type layer In the photovoltaic device of the present invention, the p-type layer or the n-type layer is an important layer that affects the characteristics of the photovoltaic device.

【0055】本発明の光起電力素子のp型層またはn型
層の非晶質材料(a−と表示する)微結晶材料(μc−
と表示する)または多結晶材料(「poly−」と表示
する)等にp型の価電子制御剤(周期率表第III族原
子 B,Al,Ga,In,Tl)やn型の価電子制御
剤(周期率表第V族原子 P,As,Sb,Bi)を高
濃度に添加した材料が挙げられる。
The amorphous material (denoted by a-) and the microcrystalline material (μc-) of the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention.
) Or a polycrystalline material (denoted as "poly-"), a p-type valence electron control agent (Group III atom B, Al, Ga, In, Tl) or an n-type valence electron Materials to which a control agent (group V atom P, As, Sb, Bi in the periodic table) is added at a high concentration can be given.

【0056】非晶質材料としては、例えばa−Si:
H,a−Si:HX,a−SiC:H,a−SiC:H
X,a−SiGe:H,a−SiGeC:H,a−Si
O:H,a−Sin:H,a−SiON:HX,a−S
iOCN:HX,μc−Si:H,微結晶材料として
は、例えばμc−SiC:H,μc−Si:HX,μc
−SiC:HX,μc−SiGe:H,μc−SiO:
H,μc−SiGeC:H、μc−SiN:H,μc−
SiON:HX,μc−SiOCN:HX,)、多結晶
材料としては、例えばpoly−Si:H,poly−
Si:HX,poly−SiC:H,poly−Si
C:HX,poly−SiGe:H,poly−Si,
poly−SiC,poly−SiGe等が挙げられ
る。ここで、Xはハロゲン原子である。
As the amorphous material, for example, a-Si:
H, a-Si: HX, a-SiC: H, a-SiC: H
X, a-SiGe: H, a-SiGeC: H, a-Si
O: H, a-Sin: H, a-SiON: HX, a-S
iOCN: HX, μc-Si: H, and microcrystalline materials include, for example, μc-SiC: H, μc-Si: HX, μc
—SiC: HX, μc-SiGe: H, μc-SiO:
H, μc-SiGeC: H, μc-SiN: H, μc −
SiON: HX, μc-SiOCN: HX,), and polycrystalline materials include, for example, poly-Si: H, poly-
Si: HX, poly-SiC: H, poly-Si
C: HX, poly-SiGe: H, poly-Si,
Poly-SiC, poly-SiGe and the like can be mentioned. Here, X is a halogen atom.

【0057】特に光入射側のp型層またはn型層には、
光吸収の少ない結晶性の半導体層がバンドギャップの広
い非晶質半導体層が適している。
In particular, the p-type layer or the n-type layer on the light incident side includes:
An amorphous semiconductor layer having a wide band gap is suitable as a crystalline semiconductor layer with low light absorption.

【0058】p型層への周期率表第III族原子の添加
量およびn型層への周期率表第V族原子の添加量は0.
1〜50at%が適量として挙げられる。
The addition amount of Group III atoms in the periodic table to the p-type layer and the addition amount of Group V atoms in the periodic table to the n-type layer are set to 0.3.
An appropriate amount is 1 to 50 at%.

【0059】またp型層またはn型層に含有される水素
原子(H,D)またはハロゲン原子Xはp型層またはn
型層の未結合手を補償する働きをし、p型層またはn型
層のドーピング効率を向上させるものである。p型層ま
たはn型層へ添加される水素原子またはハロゲン原子は
0.1〜40at%が適量である。特にp型層またはn
型層が結晶性の場合、水素原子またはハロゲン原子の好
適な含有量は0.1〜8at%である。
A hydrogen atom (H, D) or a halogen atom X contained in the p-type layer or the n-type layer is
It functions to compensate for dangling bonds of the type layer and to improve the doping efficiency of the p-type layer or the n-type layer. The appropriate amount of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer is 0.1 to 40 at%. In particular, a p-type layer or n
When the mold layer is crystalline, the preferred content of hydrogen atoms or halogen atoms is 0.1 to 8 at%.

【0060】更にp型層/i型層、n型層/i型層の各
界面側で水素原子または/及びハロゲン原子の含有量が
多く分布しているものが好ましく、該界面近傍での水素
原子または/及びハロゲン原子の好ましい含有量はバル
ク内の含有量の1.1〜2倍である。このようにp型層
/i型層、n型層/i型層の各界面近傍で水素原子また
はハロゲン原子の含有量を多くすることによって該界面
近傍の欠陥準位や機械的歪を減少させることができ、本
発明の光起電力素子の光起電力や光電流を増加させるこ
とができる。
Further, it is preferable that a large amount of hydrogen atoms and / or halogen atoms be distributed on each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The preferred content of atoms and / or halogen atoms is 1.1 to 2 times the content in the bulk. As described above, by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface between the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, defect levels and mechanical strain near the interface are reduced. Accordingly, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.

【0061】更に透明電極/p型層、または透明電極/
n型層の各界面側で水素原子または/及びハロゲン原子
の含有量が多く分布しているものが好ましい分布形態と
して挙げられ、該界面近傍での水素原子または/及びハ
ロゲン原子の含有量はバルク内の含有量の1.1〜2倍
が好ましい。このように透明電極/p型層、または透明
電極/n型層の各界面近傍で水素原子またはハロゲン原
子の含有量を多くすることによって該界面近傍の欠陥準
位や機械的歪みを減少させることができ、本発明の光起
電力素子の光起電力や光電流を増加させることができ
る。
Further, a transparent electrode / p-type layer or a transparent electrode /
A preferred distribution form includes a large distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms at each interface side of the n-type layer, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is bulk. The content is preferably 1.1 to 2 times the content. By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface between the transparent electrode / p-type layer and the transparent electrode / n-type layer, the defect levels and mechanical strain near the interface can be reduced. Accordingly, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.

【0062】本発明の光起電力素子のp型層及びn型層
の電気特性としては活性化エネルギーが0.2eV以下
のものが好ましく、0.1eV以下のものがより好まし
い。また比抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、
1Ωcm以下がより好ましい。さらにp型層及びn型層
の層厚は10〜500Åが好ましく、30〜100Åが
より好ましい。
The electrical characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention are preferably those having an activation energy of 0.2 eV or less, more preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less,
It is more preferably 1 Ωcm or less. Further, the thickness of the p-type layer and the n-type layer is preferably from 10 to 500 °, more preferably from 30 to 100 °.

【0063】本発明の光起電力素子のp型層またはn型
層の堆積に適した原料ガスとしては、例えばシリコン原
子を含有したガス化し得る化合物、ゲルマニウム原子を
含有したガス化し得る化合物、窒素原子を含有したガス
化し得る化合物等、及び該化合物の混合ガスを挙げるこ
とができる。
As the source gas suitable for depositing the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention, for example, a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a germanium atom, nitrogen Examples thereof include a gasizable compound containing an atom and a mixed gas of the compound.

【0064】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、例えばSiH4 ,SiH6 ,Si
4 ,SiFH3 ,SiF2 2 ,SiF3 H,Si3
8,SiD4 ,SiHD3 ,SiH2 2 ,SiH3
D,SiFD3 ,SiF2 2 ,SiD3 H,Si2
3 3 等が挙げられる。また、ゲルマニウム原子を含有
するガス化し得る化合物としては、例えばGeH4 ,G
eD4 ,GeF4 ,GeFH3 ,GeF2 2 ,GeF
3 H,GeHD3 ,GeH2 2 ,GeH3 D,Ge2
6 ,Ge26等が挙げられる。炭素原子を含有するガ
ス化し得る化合物としては、例えばCH4 ,CD4 ,C
n 2n+2(nは整数)Cn 2n(nは整数),C
2 2 ,C6 6 ,CO2 ,CO等が挙げられる。窒素
含有ガスとしては、例えばN2 ,NH3 ,ND3 ,N
O,NO2 ,N2 Oが挙げられる。酸素含有ガスとして
は、例えばO2 ,CO,CO2 ,NO,NO2 ,N
2 O,CH3 CH2 ,OH,CH3 OH等が挙げられ
る。
Specific examples of the gasizable compounds containing silicon atoms include SiH 4 , SiH 6 , and SiH 4 .
F 4, SiFH 3, SiF 2 H 2, SiF 3 H, Si 3
H 8, SiD 4, SiHD 3 , SiH 2 D 2, SiH 3
D, SiFD 3 , SiF 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D
3 H 3 and the like. Examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include, for example, GeH 4 , G
eD 4 , GeF 4 , GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF
3 H, GeHD 3 , GeH 2 D 2 , GeH 3 D, Ge 2
H 6 and Ge 2 D 6 are exemplified. Examples of the gasizable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 , C
n H 2n + 2 (n is an integer) C n H 2n (n is an integer), C
2 H 2 , C 6 H 6 , CO 2 , CO and the like can be mentioned. Examples of the nitrogen-containing gas include N 2 , NH 3 , ND 3 , N
O, NO 2 and N 2 O are mentioned. Examples of the oxygen-containing gas include O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N
2 O, CH 3 CH 2 , OH, CH 3 OH and the like.

【0065】本発明において価電子制御するためにp型
層またはn型層に導入される物質としては周期率表第I
II族原子及び第V族原子が挙げられる。第III族原
子導入用の出発物質として有効に使用されるものとして
は、例えば、ホウ素原子導入用としては、B2 6 ,B
4 10,B5 9,B5 11,B6 10,B6 12,B
6 14等の水素化ホウ素、BF3 ,BCl3等のハロゲ
ン化ホウ素等を挙げることができる。このほかにAlC
3 ,GaCl3 ,InCl3 ,TlCl3 等も挙げる
ことができるが、特にB2 6 ,BF3 が適している。
また、第V族原子導入用の出発物質として有効に使用さ
れるのは、例えば燐原子導入用としてはPH3 ,P2
4 等の水素化燐、PH4 I,PF3 ,PF5 ,PC
3 ,PCl5 ,PBr3 ,PBr5 ,PI3 等のハロ
ゲン化燐が挙げられる。このほかAsH3 ,AsF3
AsCl3 ,AsBr3 ,AsF5 ,SbH3 ,SbF
3 ,SbF5 ,SbCl3 ,SbCl5 ,BiH3 ,B
iCl3 ,BiBr3 等も挙げることができる。これら
の内、特にPH3 ,PF3 が適している。
In the present invention, the substance introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling the valence electrons may be any of the materials listed in Periodic Table I.
Group II and Group V atoms are included. Examples of useful starting materials for introducing Group III atoms include, for example, B 2 H 6 , B
4 H 10, B 5 H 9 , B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 12, B
Borohydride such as 6 H 14, it can be mentioned BF 3, BCl 3 or the like boron halide or the like. In addition, AlC
Examples include l 3 , GaCl 3 , InCl 3 , and TlCl 3, but B 2 H 6 and BF 3 are particularly suitable.
In addition, for example, PH 3 , P 2 H is used effectively as a starting material for introducing a group V atom for introducing a phosphorus atom.
Phosphorus hydride such as 4 , PH 4 I, PF 3 , PF 5 , PC
and phosphorus halides such as l 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 and PI 3 . In addition, AsH 3 , AsF 3 ,
AsCl 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , SbF
3, SbF 5, SbCl 3, SbCl 5, BiH 3, B
iCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned. Of these, PH 3 and PF 3 are particularly suitable.

【0066】p型層またはn型層の堆積方法は、RFプ
ラズマCVD法とμWプラズマCVD法である。特にR
FプラズマCVD法で堆積する場合、容量結合型のRF
プラズマCVD法が適している。
The p-type layer or the n-type layer is deposited by RF plasma CVD or μW plasma CVD. Especially R
When deposition is performed by the F plasma CVD method, a capacitively coupled RF
Plasma CVD is suitable.

【0067】RFプラズマCVD法でp型層またはn型
層を堆積する場合、基板温度は、100〜350℃、内
圧は、0.1〜10Torr、RFパワーは、0.05
〜1.0W/cm2 、堆積速度は、0.1〜30Å/s
ec等が好ましい条件として挙げられる。
When a p-type layer or an n-type layer is deposited by RF plasma CVD, the substrate temperature is 100 to 350 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 Torr, and the RF power is 0.05.
1.01.0 W / cm 2 , deposition rate is 0.10.130 / s
ec and the like are preferable conditions.

【0068】また前記ガス化し得る化合物をH2 ,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特に微結晶半導体やa−Si
C:H等の光吸収の少ないバンドギャップの広い層を堆
積する場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈
し、RFパワーは比較的高くして導入するのが好まし
い。RFの周波数としては1〜100MHzが適した範
囲であり、特に13.56MHz近傍の周波数が好まし
い。
The compound capable of being gasified is H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, microcrystalline semiconductors and a-Si
In the case of depositing a wide band gap layer such as C: H having a small light absorption, it is preferable to dilute the source gas by a factor of 2 to 100 with hydrogen gas and introduce the RF gas at a relatively high power. An appropriate RF frequency is 1 to 100 MHz, and a frequency near 13.56 MHz is particularly preferable.

【0069】また、p型層またはn型層をμWプラズマ
CVD法で堆積する場合、μWプラズマCVD装置は、
堆積室に誘電体窓(アルミナセラミックス等)を介して
導波管でマイクロ波を導入する方法が適している。p型
層またはn型層をμWプラズマCVD法で堆積する場
合、堆積室内の基板温度は100〜400℃、内圧は
0.5〜30mTorr、μWパワーは0.01〜1W
/cm3 ,μWの周波数は0.5〜10GHzが好まし
い。
When a p-type layer or an n-type layer is deposited by the μW plasma CVD method, the μW plasma CVD apparatus
A method in which microwaves are introduced into the deposition chamber through a waveguide through a dielectric window (such as alumina ceramics) is suitable. When a p-type layer or an n-type layer is deposited by the μW plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., the internal pressure is 0.5 to 30 mTorr, and the μW power is 0.01 to 1 W.
/ Cm 3 , μW is preferably 0.5 to 10 GHz.

【0070】この時、前記ガス化し得る化合物をH2
He,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して
堆積室に導入しても良い。特に微結晶半導体やa−Si
C:H等の光吸収の少ないかバンドギャップの広い層を
堆積する場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希
釈し、μWパワーは比較的高いパワーを導入するのが好
ましい。
At this time, the compound capable of being gasified is H 2 ,
The gas may be appropriately diluted with a gas such as He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, microcrystalline semiconductors and a-Si
When depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as C: H, it is preferable to dilute the source gas 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high power of μW.

【0071】i型層 本発明の光起電力素子において、i型層は照射光に対し
てキャリアを発生輸送する重要な層である。
I-Type Layer In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer is an important layer that generates and transports carriers with respect to irradiation light.

【0072】本発明の光起電力素子のi型層としては、
僅かにp型、僅かにn型としてもよい。正孔の移動度と
寿命の積が電子の移動度と寿命との積より小さい半導体
層をi型層として用いる場合、僅かにp型とした層が適
している。また、逆の場合、即ち電子の移動度と寿命の
積が正孔の移動度と寿命との積より小さい半導体層を用
いる場合、僅かにn型の層が適している。
As the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention,
It may be slightly p-type and slightly n-type. When a semiconductor layer in which the product of the hole mobility and the lifetime is smaller than the product of the electron mobility and the lifetime is used as the i-type layer, a slightly p-type layer is suitable. In the opposite case, that is, when a semiconductor layer in which the product of electron mobility and lifetime is smaller than the product of hole mobility and lifetime is used, a slightly n-type layer is suitable.

【0073】i型層としては、例えばa−Si:H,a
−Si:HX,a−SiC:H,a−SiC:HX、a
−SiGe:H,a−SiGe:HX,a−SiGe
C:HX等の非晶質材料等が挙げられる。特に、i型層
としては、前記の非晶質材料に価電子制御剤として周期
率表第III族原子または/および第V族原子を添加し
てイントリンジック化(intrinsic)した材料
が好適なものとして挙げられる。
As the i-type layer, for example, a-Si: H, a
-Si: HX, a-SiC: H, a-SiC: HX, a
-SiGe: H, a-SiGe: HX, a-SiGe
C: An amorphous material such as HX is exemplified. In particular, as the i-type layer, a material which is intrinsically formed by adding a group III atom and / or a group V atom of the periodic table as a valence control agent to the amorphous material is preferable. Are listed.

【0074】i型層に含有される水素原子(H,D)ま
たはハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償す
る働きをし、i型層でのキャリアの移動度と寿命の積を
向上させるものである。またこれらの原子は、p型層/
i型層、n型層/i型層の各界面の界面準位を補償する
働きをし、光起電力素子の光起電力、光電流そして光応
答性を向上させる効果がある。i型層中の水素原子また
は/及びハロゲン原子の好適な含有量は、1〜40at
%である。特に、p型層/i型層、n型層/i型層の各
界面側では、水素原子または/及びハロゲン原子の含有
量が多く分布しているものが好ましい分布形態として挙
げられ、該界面近傍での水素原子または/及びハロゲン
原子の含有量は、バルク内の含有量の1.1〜2倍が好
ましい。
The hydrogen atoms (H, D) or the halogen atoms (X) contained in the i-type layer work to compensate for the dangling bonds of the i-type layer, and the mobility and lifetime of carriers in the i-type layer. To improve the product of In addition, these atoms form a p-type layer /
It works to compensate for the interface state of each interface of the i-type layer and the n-type layer / i-type layer, and has the effect of improving the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic element. The preferred content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the i-type layer is 1 to 40 at.
%. In particular, on each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, those having a large distribution of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms are mentioned as a preferable distribution form. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity is preferably 1.1 to 2 times the content in the bulk.

【0075】i型層の層厚は、光起電力素子の構造(例
えばシングルセル、タンデムセル、トリプルセル)及び
i型層のバンドギャップに大きく依存するが0.1〜
1.0μmが最適な層厚として挙げられる。
The thickness of the i-type layer greatly depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, tandem cell, triple cell) and the band gap of the i-type layer.
1.0 μm is mentioned as the optimum layer thickness.

【0076】本発明の目的を効果的に達成するために、
i型層の基本的な物性としては、例えば電子の移動度は
0.01cm2 /V/sec以上、正孔の移動度は0.
0001cm2 V/sec以上、バンドギャップは1.
1〜2.2eV、禁制帯中央の局在密度は1018/cm
3 /eV以下、価電子帯側のアーバックテイルの傾きは
65meV以下のものが望ましい。更に本発明の光起電
力素子をAM1.5、100mW/cm2 の下で電流電
圧特性を測定しHecht式でカーブフィッティングを
行い、このカーブフィッティングから求めた移動度と寿
命の積が10-1 0 cm2 /V以上であることが望まし
い。
To achieve the object of the present invention effectively,
Basic physical properties of the i-type layer include, for example, electron mobility of 0.01 cm 2 / V / sec or more and hole mobility of 0.1 cm 2 / V / sec.
0001 cm 2 V / sec or more, band gap is 1.
1 to 2.2 eV, localization density at the center of the forbidden zone is 10 18 / cm
3 / eV or less, and the inclination of the Urbach tail on the valence band side is preferably 65 meV or less. Furthermore, the current-voltage characteristics of the photovoltaic device of the present invention were measured at AM 1.5 and 100 mW / cm 2 , and curve fitting was performed by the Hecht equation. The product of the mobility and the life obtained from the curve fitting was 10 −1. Desirably, it is 0 cm 2 / V or more.

【0077】またi型層のバンドギャップはp型層/i
型層、n型層/i型層の各界面側で広くなるように設計
することが好ましい。このように設計することによっ
て、光起電力素子の光起電力、光電流を大きくすること
ができ、更に長時間使用した場合の光劣化等を防止する
ことができる。
The band gap of the i-type layer is p-type layer / i
It is preferable to design so as to be wider on each interface side of the mold layer and the n-type layer / i-type layer. With such a design, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic element can be increased, and furthermore, it is possible to prevent light deterioration or the like when used for a long time.

【0078】本発明の光起電力素子のi型層の堆積に適
した原料ガスとしては、シリコン原子を含有したガス化
し得る化合物、ゲルマニウム原子を含有したガス化し得
る化合物、炭素原子を含有したガス化し得る化合物等、
及び該化合物の混合ガスを挙げることができる。
The source gas suitable for depositing the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention includes a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a germanium atom, and a gas containing a carbon atom. Compounds that can be
And a mixed gas of the compounds.

【0079】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、例えばSiH4 ,SiH6 ,Si
4 ,SiFH3 ,SiF2 2 ,SiF3 H,Si3
8,SiD4 ,SiHD3 ,SiH2 2 ,SiH3
D,SiFD3 ,SiF2 2 ,SiD3 H,Si2
3 3 等が挙げられる。また、ゲルマニウム原子を含有
するガス化し得る化合物としては、例えばGeH4 ,G
eD4 ,GeF4 ,GeFH3 ,GeF2 2 ,GeF
3 H,GeHD3 ,GeH2 2 ,GeH3 D,Ge2
6 ,Ge26等が挙げられる。炭素原子を含有するガ
ス化し得る化合物としては、例えばCH4 ,CD4 ,C
n 2n+2(nは整数)Cn 2n(nは整数),C
2 2 ,C6 6 等が挙げられる。
Specific examples of the gasizable compound containing silicon atoms include SiH 4 , SiH 6 , and SiH 4 .
F 4, SiFH 3, SiF 2 H 2, SiF 3 H, Si 3
H 8, SiD 4, SiHD 3 , SiH 2 D 2, SiH 3
D, SiFD 3 , SiF 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D
3 H 3 and the like. Examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include, for example, GeH 4 , G
eD 4 , GeF 4 , GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF
3 H, GeHD 3 , GeH 2 D 2 , GeH 3 D, Ge 2
H 6 and Ge 2 D 6 are exemplified. Examples of the gasizable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 , C
n H 2n + 2 (n is an integer) C n H 2n (n is an integer), C
2 H 2 , C 6 H 6 and the like.

【0080】本発明においてi型層の価電子制御するた
めにi型層に導入される物質としては周期率表第III
族原子及び第V族原子が挙げられる。第III族原子導
入用の出発物質として有効に使用されるものとしては、
具体的にはホウ素原子導入用としては、B2 6 ,B4
10,B5 9,B5 11,B6 10,B6 12,B6
14等の水素化ホウ素、BF3 ,BCl3 等のハロゲン化
ホウ素等を挙げることができる。このほかにAlC
3 ,GaCl3 ,InCl3 ,TlCl3 等も用いる
ことができる。また、第V族原子導入用の出発物質とし
て有効に使用されるのは、例えば燐原子導入用としては
PH3 ,P2 4 等の水素化燐、PH4 I,PF3 ,P
5 ,PCl3 ,PCl5 ,PBr3 PBr5 ,PI3
等のハロゲン化燐が挙げられる。このほかAsH3 ,A
sF3 ,AsCl3 ,AsBr3 ,AsF5 ,Sb
3 ,SbF3 ,SbF5 ,SbCl3 ,SbCl5
BiH3,BiCl3 ,BiBr3 等も挙げることがで
きる。
In the present invention, the valence electrons of the i-type layer are controlled.
The substance to be introduced into the i-type layer for the
Group atoms and group V atoms. Group III atom conduction
Some of the useful starting materials to use include:
Specifically, for boron atom introduction, BTwoH6, BFour
HTen, BFiveH9, BFiveH11, B6HTen, B6H12, B6 H
14Borohydride, BFThree, BClThreeHalogenation
Boron and the like can be mentioned. In addition, AlC
lThree, GaClThree, InClThree, TlClThreeAlso use
be able to. In addition, as a starting material for introducing a group V atom,
What is effectively used is, for example, for introducing a phosphorus atom.
PHThree, PTwoHFourPhosphorus hydride, PHFourI, PFThree, P
FFive, PClThree, PClFive, PBrThreePBrFive, PIThree
And the like. In addition, AsHThree, A
sFThree, AsClThree, AsBrThree, AsFFive, Sb
HThree, SbFThree, SbFFive, SbClThree, SbClFive,
BiHThree, BiClThree, BiBrThreeAnd so on.
Wear.

【0081】i型層に導電型を制御するために導入され
る周期率表第III族原子及び第V族原子の導入量は1
000ppm以下が好ましい。
The amount of Group III and Group V atoms introduced into the i-type layer for controlling the conductivity type is 1
It is preferably at most 000 ppm.

【0082】本発明に適したi型層の堆積方法としては
RFプラズマCVD法、μWプラズマCVD法が挙げら
れる。RFプラズマCVD法の場合、特に容量結合型の
RFプラズマCVD法が適している。
Examples of the method for depositing an i-type layer suitable for the present invention include an RF plasma CVD method and a μW plasma CVD method. In the case of the RF plasma CVD method, a capacitively coupled RF plasma CVD method is particularly suitable.

【0083】該RFプラズマCVD法でi型層を堆積す
る場合、基板温度は、100〜350℃、内圧は、0.
1〜10Torr、RFパワーは、0.05〜1.0W
/cm2 、堆積速度は、0.1〜30Å/sec等の条
が好適に用いられる。
When an i-type layer is deposited by the RF plasma CVD method, the substrate temperature is 100 to 350 ° C., and the internal pressure is 0.
1 to 10 Torr, RF power is 0.05 to 1.0 W
/ Cm 2 , and a deposition rate of 0.1 to 30 ° / sec are preferably used.

【0084】また前記ガス化し得る化合物をH2 ,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特にa−SiC:H等のバンド
ギャップの広い層を堆積する場合は、水素ガスで2〜1
00倍に原料ガスを希釈し、RFパワーは比較的高いパ
ワーを導入するのが好ましい。RFの周波数としては1
MHz〜100MHzが適した範囲であり、特に13.
56MHz近傍の周波数が好ましい。
The compounds capable of being gasified are H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, when depositing a layer having a wide band gap such as a-SiC: H, it is preferable to use hydrogen gas at 2-1 to 1: 1.
It is preferable to dilute the source gas by a factor of 00 and to introduce a relatively high RF power. RF frequency is 1
MHz to 100 MHz is a suitable range, particularly 13.
A frequency near 56 MHz is preferred.

【0085】i型層をμWプラズマCVD法で堆積する
場合、堆積室に誘電体窓(アルミナセラミックス等)を
介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適してい
る。堆積室内の基板温度は100〜400℃、内圧は
0.5〜30mTorr、μWパワーは0.01〜1W
/cm3 ,μWの周波数は0.5〜10GHzが好まし
い。更にプラズマ内にバイアス棒(板状、リング状でも
良い)を設置してプラズマ電位を制御すると特性がより
一層向上する。特に導入したμWパワーに対して堆積速
度が飽和していない領域では、バイアス棒によるプラズ
マ電位の制御が効果的に働く。この時、バイアス棒を基
板の電位に対してプラスにすることがもっとも効果的で
ある。バイアス棒に印加するバイアスがDCバイアスの
場合、10〜500Vが好ましく、またACバイアスの
場合は、印加電圧の極大極小間の電圧は10〜500V
が好ましい。更にバイアス棒にRFバイアスを印加する
場合、RF電力は、10Wから3KWが好ましい。RF
バアイスの場合、特にμWパワーより以上にRFパワー
を導入すると特性が向上する。ACバイアス、RFバイ
アスいずれの場合もDCバイアスの場合と同様に基板が
バイアス棒にたいして負電位であることが好ましい。
In the case where the i-type layer is deposited by the μW plasma CVD method, a method of introducing microwaves into the deposition chamber through a waveguide through a dielectric window (alumina ceramics or the like) is suitable. The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., the internal pressure is 0.5 to 30 mTorr, and the μW power is 0.01 to 1 W
/ Cm 3 , μW is preferably 0.5 to 10 GHz. Further, when a bias rod (plate-like or ring-like) may be provided in the plasma to control the plasma potential, the characteristics are further improved. Particularly in a region where the deposition rate is not saturated with respect to the introduced μW power, the control of the plasma potential by the bias rod works effectively. At this time, it is most effective to make the bias rod positive with respect to the potential of the substrate. When the bias applied to the bias rod is a DC bias, the voltage is preferably 10 to 500 V. When the bias is an AC bias, the voltage between the maximum and minimum applied voltages is 10 to 500 V.
Is preferred. Further, when applying an RF bias to the bias rod, the RF power is preferably 10 W to 3 KW. RF
In the case of Baice, the characteristics are improved especially when RF power is introduced above the μW power. In both cases of the AC bias and the RF bias, it is preferable that the substrate has a negative potential with respect to the bias rod as in the case of the DC bias.

【0086】このようにバイアスによる堆積膜の特性が
向上するのは、μWプラズマCVD法において正イオン
が重要な働きをしていると考えられる。更にμWパワー
とバイアスの特異な組み合わせにおいて特性が向上する
ことからプラズマ中の活性種とイオン種の組み合わせが
重要であることが考えられる。
The reason why the characteristics of the deposited film are improved by the bias is considered that positive ions play an important role in the μW plasma CVD method. Further, it is considered that the combination of the active species and the ionic species in the plasma is important because the characteristics are improved in a unique combination of the μW power and the bias.

【0087】また前記ガス化し得る化合物をH2 ,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特にa−SiC:H等のバンド
ギャップの広い層を堆積する場合は水素ガスで2〜10
0倍に原料ガスを希釈し、μWパワーは比較的高いパワ
ーを導入するのが好ましい。
The compound capable of being gasified is H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, when a layer having a wide band gap such as a-SiC: H is deposited, 2 to 10
It is preferable to dilute the source gas by a factor of 0 and to introduce a relatively high μW power.

【0088】図13、図14は本発明のp型層、n型層
及びi型層の堆積に適したμWプラズマCVD装置とR
FプラズマCVD装置の模式的説明図である。
FIGS. 13 and 14 show a .mu.W plasma CVD apparatus suitable for depositing a p-type layer, an n-type layer and an i-type layer according to the present invention and an R-type plasma CVD apparatus.
FIG. 2 is a schematic explanatory view of an F plasma CVD apparatus.

【0089】図13に示すμWプラズマCVD装置は堆
積室1301、マイクロ波導入用誘電体窓1302、ガ
ス導入管1303、基板1304、加熱ヒータ130
5、真空計1306、コンダクタンスバルブ1307、
補助バルブ1308、リークバルブ1309、導波部1
310、バイアス電源1311、バイアス棒1312、
原料ガス供給装置1320、マスフローコントローラー
1321〜1326、ガス流入バルブ1331〜133
6、ガス流出バルブ1341〜1346、原料ガスボン
ベのバルブ1351〜l356、圧力調整器1361〜
1366、原料ガスボンベl371〜1376等から構
成されている。
The μW plasma CVD apparatus shown in FIG. 13 has a deposition chamber 1301, a microwave introduction dielectric window 1302, a gas introduction pipe 1303, a substrate 1304, a heater 130
5, vacuum gauge 1306, conductance valve 1307,
Auxiliary valve 1308, leak valve 1309, waveguide 1
310, a bias power supply 1311, a bias rod 1312,
Source gas supply device 1320, mass flow controllers 1321 to 1326, gas inflow valves 1331 to 133
6, gas outflow valves 1341 to 1346, raw material gas cylinder valves 1351 to 1356, pressure regulator 1361 to
1366, raw material gas cylinders l371 to 1376 and the like.

【0090】図14に示すRFプラズマCVD装置は、
堆積室1401、カソード1402、ガス導入管l40
3、基板1404、加熱ヒーター1405、真空計14
06、コンダクタンスバルブ1407、補助バルブ14
08、リークバルブ1409、RFマッチングボックス
1412等から構成されている。
The RF plasma CVD apparatus shown in FIG.
Deposition chamber 1401, cathode 1402, gas inlet tube 140
3, substrate 1404, heater 1405, vacuum gauge 14
06, conductance valve 1407, auxiliary valve 14
08, a leak valve 1409, an RF matching box 1412, and the like.

【0091】本発明の光起電力素子の堆積に適した図1
3及び図14に示す堆積装置は、ステンレスまたはアル
ミニウム材で作製するのが適している。特にステンレス
材で作製する場合にはSUS304,SUS304N
2,SUS304L,SUS304LN,SUS32
1,SUS347、SUS316、SUS316L等の
耐食性、耐孔食性、耐粒界腐食性、及び耐熱性の優れた
ステンレス材が最適な材料として挙げられる。また、ア
ルミニウム材で堆積装置を作製する場合は、JISの5
000番台のAl−Mg系の材料が最適なものとして挙
げられる。
FIG. 1 suitable for depositing the photovoltaic device of the present invention
The deposition apparatus shown in FIG. 3 and FIG. 14 is preferably made of stainless steel or aluminum material. SUS304, SUS304N especially when made of stainless steel
2, SUS304L, SUS304LN, SUS32
Stainless steels having excellent corrosion resistance, pitting corrosion resistance, intergranular corrosion resistance, and heat resistance, such as 1, SUS347, SUS316, and SUS316L, are mentioned as the optimum materials. In addition, when manufacturing a deposition apparatus using an aluminum material, JIS 5
Al-Mg-based materials of the 000's are mentioned as the most suitable ones.

【0092】図13に示すμWプラズマCVD装置のマ
イクロ波導入用の誘電体窓の材料としてはアルミナセラ
ミックス(Al23)が95%以上含有されているもの
が最適なものとして挙げられる。
As the material of the dielectric window for introducing microwaves in the μW plasma CVD apparatus shown in FIG. 13, a material containing 95% or more of alumina ceramics (Al 2 O 3 ) is the most suitable.

【0093】透明電極 本発明の光起電力素子で用いられる透明電極は、例えば
スズ酸化物、インジウム酸化物、インジウム−スズ酸化
物等の透明電極が適し、特にこれら酸化物透明電極に窒
素原子または/及び炭素原子を含有させた酸化物透明電
極が適している。
Transparent Electrode As the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention, for example, a transparent electrode such as tin oxide, indium oxide or indium-tin oxide is suitable. And / or oxide transparent electrodes containing carbon atoms are suitable.

【0094】スズ酸化物、インジウム酸化物、インジウ
ム−スズ酸化物に窒素原子を含有させることにより、透
明電極を構成する前記酸化物の結晶粒径が増加し、また
該結晶粒径の分散が小さくなる。更には透明電極の歪を
小さくすることができる。この結果、透明電極の比抵抗
を小さくすると共に透明電極の透過率を向上させること
ができる。
By including a nitrogen atom in tin oxide, indium oxide and indium-tin oxide, the crystal grain size of the oxide constituting the transparent electrode is increased, and the dispersion of the crystal grain size is small. Become. Further, the distortion of the transparent electrode can be reduced. As a result, the specific resistance of the transparent electrode can be reduced, and the transmittance of the transparent electrode can be improved.

【0095】更に加えて透明電極に窒素原子を含有させ
ることによって透明電極を構成する前記酸化物の結晶の
形を比較的なめらかな形にすることができ、透明電極の
表面性を向上させることができる。特に半導体層上に前
記透明電極を堆積した場合、半導体層と透明電極の密着
性が著しく向上する。また、該透明電極上に非単結晶シ
リコン系半導体層を堆積する場合に、非単結晶シリコン
系半導体層の異常堆積を少なくすることも可能となる。
したがって、薄いp型層(またはn型層)を堆積しても
電気的リークを減少させることができる。その結果光起
電力素子の平均的な特性が向上する。
In addition, by adding nitrogen atoms to the transparent electrode, the crystal shape of the oxide constituting the transparent electrode can be made relatively smooth, and the surface properties of the transparent electrode can be improved. it can. In particular, when the transparent electrode is deposited on the semiconductor layer, the adhesion between the semiconductor layer and the transparent electrode is significantly improved. In addition, when a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer is deposited on the transparent electrode, abnormal deposition of the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer can be reduced.
Therefore, even if a thin p-type layer (or n-type layer) is deposited, electric leakage can be reduced. As a result, the average characteristics of the photovoltaic element are improved.

【0096】また、詳細は不明であるが窒素原子が酸化
物の結晶成長に関係すると考えられ、窒素原子を導入す
ることで比較的低温においても良質な特性の透明電極を
得ることができる。
Although the details are unknown, it is considered that nitrogen atoms are involved in the crystal growth of the oxide. By introducing nitrogen atoms, a transparent electrode having good characteristics can be obtained even at a relatively low temperature.

【0097】本発明の窒素原子を含有する透明電極は以
下のようにして堆積される。
The transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention is deposited as follows.

【0098】透明電極の堆積にはスパッタリング法と真
空蒸着法が適した堆積方法である。例えば、DCマグネ
トロンスパッタリング装置において、窒素原子を含有す
るスズ酸化物から成る透明電極を基板上に堆積する場
合、ターゲットは金属スズ(Sn)やスズ酸化物(Sn
2 )等に窒素原子含有物を含有させたターゲット等が
用いられる。
For deposition of the transparent electrode, a sputtering method and a vacuum deposition method are suitable deposition methods. For example, in a DC magnetron sputtering apparatus, when depositing a transparent electrode made of tin oxide containing a nitrogen atom on a substrate, the target is metal tin (Sn) or tin oxide (Sn).
A target containing a nitrogen atom-containing substance in O 2 ) or the like is used.

【0099】また窒素原子を含有するインジウム酸化物
から成る透明電極を堆積する場合、ターゲットは金属イ
ンジウム(In)やインジウム酸化物(In2 3 )等
に窒素原子含有物を含有させたターゲットが用いられ
る。窒素原子を含有するインジウム−スズ酸化物から成
る透明電極を堆積する場合には、ターゲットは金属ス
ズ、金属インジウムまたは金属スズと金属インジウムの
合金、スズ酸化物、インジウム酸化物、インジウム−ス
ズ酸化物等に窒素原子を含有させたターゲットを適宜組
み合わせて用いられる。
When depositing a transparent electrode made of indium oxide containing nitrogen atoms, the target may be a metal indium (In) or a target containing indium oxide (In 2 O 3 ) containing a nitrogen atom-containing substance. Used. In the case of depositing a transparent electrode composed of indium-tin oxide containing nitrogen atoms, the target is metal tin, metal indium or an alloy of metal tin and metal indium, tin oxide, indium oxide, indium-tin oxide. For example, a target containing a nitrogen atom may be used in appropriate combination.

【0100】また反応性スパッタリング法で本発明の透
明電極を堆積する場合には、前記ターゲットまたは/及
び窒素原子を含有しない前記ターゲットを適宜組み合わ
せたものをスパッタ用ターゲットとし、窒素原子含有の
原料ガスを堆積室に導入してプラズマエネルギーを利用
して透明電極に窒素原子を導入することができる。
When the transparent electrode of the present invention is deposited by the reactive sputtering method, the target or / and the target which does not contain a nitrogen atom are appropriately combined as a sputtering target, and a nitrogen atom-containing source gas is used. Can be introduced into the deposition chamber, and nitrogen atoms can be introduced into the transparent electrode using plasma energy.

【0101】反応性スパッタリング法に適した窒素原子
含有の原料ガスとしては、例えばN2 ,NH3 ,N
3 ,NO,NO2 ,N2 Oが挙げられる。
As a source gas containing a nitrogen atom suitable for the reactive sputtering method, for example, N 2 , NH 3 , N
D 3 , NO, NO 2 , and N 2 O.

【0102】本発明の透明電極中に含有される窒素原子
の含有量は100ppm以下が好ましい。また、透明電
極中に100ppm以下の窒素原子を含有させるために
前記ターゲット中に含有される窒素原子の含有量はスパ
ッター条件によって大きく依存するもののおおむね10
0ppmである。
The content of nitrogen atoms contained in the transparent electrode of the present invention is preferably 100 ppm or less. In addition, the content of nitrogen atoms contained in the target largely depends on sputtering conditions in order to contain nitrogen atoms of 100 ppm or less in the transparent electrode.
It is 0 ppm.

【0103】また反応性スパッタリング法で透明電極中
に100ppm以下の窒素原子を含有させるためには前
記窒素原子含有ガスのスパッタリング用ガスへの混合比
は200ppm以下が好ましい。
In order to make the transparent electrode contain 100 ppm or less of nitrogen atoms by the reactive sputtering method, the mixing ratio of the nitrogen atom-containing gas to the sputtering gas is preferably 200 ppm or less.

【0104】本発明の窒素原子を含有する透明電極をス
パッタリング法で堆積する場合、基板温度は重要な因子
であって、25〜600℃が好ましい。25〜250℃
の低温でも、従来技術と比べて優れた特性を示す透明電
極が得られる。また、スパッタリング用のガスとして
は、アルゴンガス(Ar),ネオンガス(Ne)、キセ
ノンガス(Xe),ヘリウムガス(He)等の不活性ガ
スが用いられ、特にArガスが好ましい。また前記不活
性ガスに酸素ガス(O2 )を必要に応じて添加すること
が好ましく、特に金属をターゲットにしている場合、酸
素ガス(O2 )は必須のものである。
When depositing the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention by a sputtering method, the substrate temperature is an important factor, and is preferably from 25 to 600 ° C. 25-250 ° C
Even at a low temperature, a transparent electrode exhibiting excellent characteristics as compared with the prior art can be obtained. As a sputtering gas, an inert gas such as an argon gas (Ar), a neon gas (Ne), a xenon gas (Xe), and a helium gas (He) is used, and an Ar gas is particularly preferable. In addition, it is preferable to add oxygen gas (O 2 ) to the inert gas as needed. Particularly when a metal is targeted, the oxygen gas (O 2 ) is essential.

【0105】スパッタリングする場合、放電空間の圧力
は効果的にスパッタリングを行うために、0.1〜50
mTorrが好ましい。電源としては、DC電源やRF
電源が適したものとして挙げられる。スパッタリング時
の電力としては10〜1000Wが適した範囲である。
また、堆積速度は、放電空間内の圧力や放電電力に依存
し、好ましい堆積速度としては、0.1〜100Å/s
ecである。
In the case of sputtering, the pressure in the discharge space is set to 0.1 to 50 for effective sputtering.
mTorr is preferred. As a power supply, DC power supply and RF
A power supply is suitable. A suitable range for the electric power during sputtering is 10 to 1000 W.
Further, the deposition rate depends on the pressure in the discharge space and the discharge power, and a preferable deposition rate is 0.1 to 100 ° / s.
ec.

【0106】本発明の窒素原子を含有する透明電極の層
厚は、反射防止膜の条件を満たすような条件に堆積する
のが好ましい。具体的な層厚としては500〜3000
Åである。
It is preferable that the layer thickness of the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention is deposited so as to satisfy the conditions of the antireflection film. The specific layer thickness is 500-3000
Å.

【0107】本発明の窒素原子を含有する透明電極を堆
積するに適した第2の方法として真空蒸着法が挙げられ
る。蒸着源としては、金属スズ、金属インジウム、イン
ジウム−スズ合金に前記窒素原子含有物を添加したもの
が用いられる。前記窒素原子の含有量としては、おおむ
ね100ppm以下が適した範囲である。
A second method suitable for depositing the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention is a vacuum deposition method. As the evaporation source, a metal tin, a metal indium, or an indium-tin alloy to which the above-mentioned nitrogen atom-containing substance is added is used. The suitable content of the nitrogen atom is approximately 100 ppm or less.

【0108】また、堆積条件としては、基板温度を25
〜600℃として、圧力1×10-6Torr台以下に減
圧した後に酸素ガス(O2 )を5×10-5〜9×10-4
Torrの範囲で堆積室に導入する。
The deposition conditions are as follows.
After reducing the pressure to about 600 ° C. to a pressure of 1 × 10 −6 Torr or less, oxygen gas (O 2 ) was added to 5 × 10 −5 to 9 × 10 −4.
It is introduced into the deposition chamber within the range of Torr.

【0109】この範囲の酸素を導入することによって蒸
着源から気化した金属が気相中の酸素と反応して良好な
透明電極が堆積される。
By introducing oxygen in this range, the metal vaporized from the evaporation source reacts with oxygen in the gas phase to deposit a good transparent electrode.

【0110】また反応性蒸着で窒素原子含有の透明電極
を堆積する場合、前記蒸着源または/及び窒素原子を含
有しない蒸着源を、窒素原子含有ガスを堆積室内に5×
10 -4Torr以下導入した状態で、蒸発させて透明電
極を堆積しても良い。加えて前記真空度でRF電力を導
入してプラズマを発生させて、該プラズマを介して蒸着
を行っても良い。
A transparent electrode containing a nitrogen atom by reactive vapor deposition
When depositing, the above-mentioned vapor deposition source and / or
No deposition source, nitrogen gas containing 5 × in the deposition chamber
10 -FourEvaporate to a transparent electric
Poles may be deposited. In addition, RF power is conducted at the vacuum level.
To generate plasma and deposit through the plasma
May be performed.

【0111】上記条件による透明電極の好ましい堆積速
度としては0.1〜100Å/secである。堆積速度
が0.1Å/sec未満であると生産性が低下し、10
0Å/secより大きくなると粗い膜となり透過率、導
電率や密着性が低下する。
The preferable deposition rate of the transparent electrode under the above conditions is 0.1 to 100 ° / sec. When the deposition rate is less than 0.1Å / sec, the productivity is reduced, and
If it exceeds 0 ° / sec, the film becomes a coarse film, and the transmittance, the electrical conductivity and the adhesion are reduced.

【0112】本発明の窒素原子を含有する透明電極に炭
素原子を同時に含有させることによって、光起電力素子
の特性を一層向上させることができる。即ち、透明電極
に窒素原子と炭素原子を同時に含有させることによっ
て、光起電力素子のヒートサイクルに対する耐性がより
改善され、また透明電極の柔軟性がより向上して光起電
力素子のひび割れを防止する効果がより一層向上する。
本発明の添加される炭素原子の好ましい添加量は、10
0ppm以下である。
By simultaneously containing carbon atoms in the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention, the characteristics of the photovoltaic element can be further improved. That is, by simultaneously containing a nitrogen atom and a carbon atom in the transparent electrode, the resistance of the photovoltaic device to heat cycles is further improved, and the flexibility of the transparent electrode is further improved to prevent the photovoltaic device from cracking. Effect is further improved.
The preferred amount of carbon atoms added in the present invention is 10
It is 0 ppm or less.

【0113】炭素原子の透明電極への導入方法は前記窒
素原子と同様な手段方法で行うことができる。
The method for introducing carbon atoms into the transparent electrode can be carried out in the same manner as the method for introducing nitrogen atoms.

【0114】例えば、透明電極堆積用のターゲットや蒸
着源に炭素原子を含有させたターゲットや蒸着源を使用
してスパッタリングや真空蒸着を行うことで透明電極に
炭素原子を含有させることができる。この際、ターゲッ
トや蒸着源に含有させる炭素原子の出発物質としてはグ
ラファイト状炭素、ダイヤモンド状炭素等が適してい
る。
For example, carbon atoms can be contained in the transparent electrode by performing sputtering or vacuum deposition using a target or deposition source for depositing a transparent electrode or a deposition source containing carbon atoms. At this time, graphite-like carbon, diamond-like carbon, or the like is suitable as a starting material of carbon atoms to be contained in the target or the evaporation source.

【0115】また反応性スパッタリング法で窒素原子と
炭素原子を含有する透明電極を堆積する場合は、前記タ
ーゲットまたは/及び炭素原子を含有しない前記ターゲ
ットを適宜組み合わせて、スパッタリング用ターゲット
として、前記窒素原子含有の原料ガスに加えて炭素原子
含有の原料ガスを堆積室に導入してプラズマエネルギー
を利用して透明電極に窒素原子に加えて炭素原子を導入
することができる。
When a transparent electrode containing nitrogen and carbon atoms is deposited by a reactive sputtering method, the target and / or the target not containing carbon atoms are appropriately combined, and the nitrogen target is used as a sputtering target. In addition to the contained source gas, a carbon atom-containing source gas is introduced into the deposition chamber, and the plasma energy can be used to introduce carbon atoms in addition to nitrogen atoms into the transparent electrode using plasma energy.

【0116】反応性スパッタリング法に適した炭素原子
含有の原料ガスとしてはCH4 ,CD4 ,Cn
2n+2(nは整数)Cn 2n(nは整数),C2 2 ,C
6 6 ,CO2 CO等が挙げられる。
Examples of the carbon atom-containing source gas suitable for the reactive sputtering method include CH 4 , CD 4 , and C n H.
2n + 2 (n is an integer) C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C
6 H 6 , CO 2 CO and the like.

【0117】また反応性蒸着により窒素原子に加えて炭
素原子含有の透明電極を堆積する場合、前記蒸着源また
は/及び炭素原子を含有しない前記蒸着源を、前記炭素
原子含有ガスを堆積室内に5×10-4Torr以下導入
した状態で、蒸発させて透明電極を堆積しても良い。加
えて前記真空度でRF電力を導入してプラズマを発生さ
せて、該プラズマを介して蒸着を行っても良い。
When a transparent electrode containing carbon atoms in addition to nitrogen atoms is deposited by reactive vapor deposition, the above-mentioned vapor deposition source and / or the above-mentioned vapor deposition source which does not contain carbon atoms are placed in the deposition chamber by the above-mentioned carbon-containing gas. The transparent electrode may be deposited by evaporating in the state of being introduced at 10 × 10 −4 Torr or less. In addition, RF power may be introduced at the vacuum degree to generate plasma, and vapor deposition may be performed via the plasma.

【0118】一方窒素原子及び/または炭素原子を含有
しない前記酸化物からなる透明電極を形成する場合に
は、従来の方法で透明電極を堆積すれば良い。
On the other hand, when forming a transparent electrode made of the oxide containing no nitrogen atom and / or carbon atom, the transparent electrode may be deposited by a conventional method.

【0119】導電性基板 導電性基板は、導電性材料をそのまま用いてもよく、ま
た絶縁性材料または導電性材料で支持体を形成し、その
上に導電性処理をしたものであっても良い。導電性支持
体としては、例えば、NiCr,ステンレス,Al,C
r,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb,
Sn等の金属または、これらの合金が挙げられる。ま
た、電気絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポリエ
チレン、ポリカーボネートナー、セルロースアセテー
ト、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリスチレン、ポリアミド、等の合成樹脂のフィ
ルム、またはシート、ガラス、セラミックス、紙などが
挙げられる。これらの電気絶縁性支持体は、少なくとも
その一方の表面を導電処理し、該導電処理された表面側
に光起電力層を設けるのが望ましい。
Conductive Substrate As the conductive substrate, a conductive material may be used as it is, or a support formed of an insulating material or a conductive material and then subjected to a conductive treatment may be used. . Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al, and C.
r, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb,
Metals such as Sn and alloys thereof are exemplified. Examples of the electrically insulating support include synthetic resin films such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, and polyamide, or sheets, glass, ceramics, and paper. Is mentioned. It is preferable that at least one surface of these electrically insulating supports is subjected to conductive treatment, and a photovoltaic layer is provided on the conductive-treated surface side.

【0120】例えばガラスであれば、その表面に、例え
ばNiCr,Al,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,
V,Ti,Pt,Pb,In2 3 ,ITO(In2
3 +Sn)等から成る膜薄を設けることによって導電性
を付与し、或いはポリエステルフィルム等の合成樹脂フ
ィルムであれば、例えばNiCr,Al,Ag,Pb,
Zn,Ni,Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,
V,Ti,Pt等の金属薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸
着、スパッタリング等でその表面に設け、または前記金
属でその表面を面をラミネート処理して、その表面に導
電性を付与する。支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸
表面のシート状でよい。その厚さは所望通りの光起電力
素子を形成し得るように適宜決定するが光起電力素子と
しての柔軟性が要求される場合には、支持体としての機
能が十分発揮される範囲で可能な限り薄くすることがで
きる。しかしながら、支持体の製造上および取扱い上、
機械的強度等の点から、通常は10μm以上とされる。
For example, in the case of glass, for example, NiCr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta,
V, Ti, Pt, Pb, In 2 O 3 , ITO (In 2 O
3 + Sn) to provide conductivity by providing a thin film, or a synthetic resin film such as a polyester film, for example, NiCr, Al, Ag, Pb,
Zn, Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta,
A metal thin film of V, Ti, Pt or the like is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like, or the surface is laminated with the metal to impart conductivity to the surface. The shape of the support may be a sheet having a smooth surface or an uneven surface. The thickness is appropriately determined so that a desired photovoltaic element can be formed. However, when flexibility as a photovoltaic element is required, the thickness can be set within a range where the function as a support can be sufficiently exhibited. It can be as thin as possible. However, due to the manufacturing and handling of the support,
In terms of mechanical strength and the like, the thickness is usually 10 μm or more.

【0121】導電層(及び保護層) 導電層は、導電性材料であってもよく、導電性材料に絶
縁性材料を形成したものであっても良い。導電性材料と
しては、例えば、NiCr,ステンレス,Al,Cr,
Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb,Sn
等の金属または、これらの合金が挙げられる。該金属を
真空蒸着法、スパッタリング法等で薄膜として形成すれ
ば良い。電気絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリカーボネート2、セルロースアセテー
ト、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリスチレン、ポリアミド、等の合成樹脂のフィ
ルム、またはシート、ガラス、セラミックス、紙などが
挙げられる。これらの電気絶縁性材料は、好適には少な
くともその一方の表面に接着剤を塗布し、前記金属薄膜
層上に接着するのが好ましい。
Conductive Layer (and Protective Layer) The conductive layer may be a conductive material, or a conductive material formed by forming an insulating material. Examples of the conductive material include NiCr, stainless steel, Al, Cr,
Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, Sn
And alloys thereof. The metal may be formed as a thin film by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like. Examples of the electrically insulating material include films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate 2, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, and polyamide, or sheets, glass, ceramics, and paper. . These electrically insulating materials are preferably applied with an adhesive on at least one surface thereof and adhered on the metal thin film layer.

【0122】電気絶縁性材料は保護層としての機能が十
分発揮される範囲で可能な限り薄くすることができる。
しかしながら、製造上および取扱い上、機械的強度等の
点から、通常は10μm以上とされる。
The electrically insulating material can be made as thin as possible as long as the function as the protective layer is sufficiently exhibited.
However, the thickness is usually 10 μm or more in terms of production, handling, mechanical strength, and the like.

【0123】(実験例)以下の本発明に至る過程で行っ
た実験例により本発明の効果を詳細に説明する。
(Experimental Examples) The effects of the present invention will be described in detail with reference to the following experimental examples conducted in the course of reaching the present invention.

【0124】(実験例1−1)まず、図4に示すDCマ
グネトロンスパッタリング装置により、ステンレス基板
上に酸素原子を含有するAlSiの光反射層を作製し
た。
(Experimental Example 1-1) First, a light reflecting layer of AlSi containing oxygen atoms was formed on a stainless steel substrate by using a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【0125】図中402は50mm角、厚さ0.2m
m、表面に鏡面加工を施したステンレス(SUS43
0)であり、アセトン(CH3 OCH3 )で10分間、
イソプロパノール(CH3 CHOHCH3 )で10分間
の超音波洗浄を行い、80℃で30分間の温風乾燥を行
ったものである。
In the drawing, reference numeral 402 denotes a 50 mm square and a thickness of 0.2 m.
m, mirror-finished stainless steel (SUS43
0), with acetone (CH 3 OCH 3 ) for 10 minutes,
Ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes with isopropanol (CH 3 CHOHCH 3 ), and hot air drying was performed at 80 ° C. for 30 minutes.

【0126】図中404は、純度99.999%のアル
ミニウムーシリコン合金(AlSi)ターゲットであ
り、絶縁性支持体405で堆積室401より絶縁されて
いる。図中410、412、414、416はガス導入
バルブであり、それぞれ不図示のアルゴン(Ar)ガス
ボンベ(純度99.9999%)、アルゴン(Ar)ガ
スで50ppmに希釈された窒素(N2 /Ar)ガスボ
ンベ、アルゴン(Ar)ガスで50ppmに希釈された
メタン(CH4/Ar)ガスボンベ、アルゴン(Ar)
ガスで50ppmに希釈された酸素(O2 /Ar)ガス
ボンベに接続されている。
In the drawing, reference numeral 404 denotes an aluminum-silicon alloy (AlSi) target having a purity of 99.999%, which is insulated from the deposition chamber 401 by an insulating support 405. In the figure, reference numerals 410, 412, 414, and 416 denote gas introduction valves, respectively, which are not shown in the drawings. Argon (Ar) gas cylinder (purity: 99.9999%) and nitrogen (N 2 / Ar) diluted to 50 ppm with argon (Ar) gas. ) Gas cylinder, methane (CH 4 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm with argon (Ar) gas, argon (Ar)
It is connected to an oxygen (O 2 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm with gas.

【0127】まず、堆積室401内を不図示の真空ポン
プにより排気し、真空計408の読みが約1×10-6
orrになった時点で、ガス導入バルブ410、416
を徐々に開いて、O2 /Arガス流量が2sccm、A
rガス流量が10sccmとなるように、各々のマスフ
ローコントローラー411、417で調整し、堆積室4
01内の圧力が6mTorrとなるように、真空計40
8を見ながらコンダクタンスバルブ(パタフライ型)4
09の開口を調整した。その後、DC電源406の電圧
を−400Vに設定して、ターゲット404にDC電力
を導入し、DCグロー放電を生起させた。5分経過した
後にシャッター407を開けて、基板402上にAlS
iの光反射層の作製を開始し、層厚450nmの光反射
層を作製したところでシャッター407を閉じ、DC電
源406の出力を切り、DCグロー放電を止めた。次
に、ガス導入バルブ416を閉じて、堆積室401内へ
のO2 /Arガスの流入を止め、Arガスの流量が10
0sccmとなるようにマスフローコントロラー411
を調整した。
First, the inside of the deposition chamber 401 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the reading of the vacuum gauge 408 is about 1 × 10 −6 T.
orr, the gas introduction valves 410, 416
Is gradually opened so that the O 2 / Ar gas flow rate is 2 sccm and A
The mass flow controllers 411 and 417 adjust the flow rate of the r gas to 10 sccm, and
01 and a vacuum gauge 40
While watching 8, conductance valve (pattern fly type) 4
09 opening was adjusted. Thereafter, the voltage of the DC power supply 406 was set to -400 V, DC power was introduced to the target 404, and a DC glow discharge was generated. After a lapse of 5 minutes, the shutter 407 is opened and the AlS
Production of the light reflection layer of i was started. When a light reflection layer having a thickness of 450 nm was produced, the shutter 407 was closed, the output of the DC power supply 406 was turned off, and the DC glow discharge was stopped. Next, the gas introduction valve 416 is closed to stop the flow of the O 2 / Ar gas into the deposition chamber 401, and the flow rate of the Ar gas becomes
Mass flow controller 411 so as to be 0 sccm
Was adjusted.

【0128】次に、コンダクタンスバルブ409を閉じ
て、堆積室401を徐々にリークし、酸素原子を含むA
lSiの光反射層の作製を終えた。
Next, the conductance valve 409 is closed, the deposition chamber 401 is gradually leaked, and A containing oxygen atoms is leaked.
The fabrication of the 1Si light reflecting layer was completed.

【0129】(実験例1−2)実験例1−1において、
Arガスで希釈した酸素ガスの代わりに、Arガスで5
0ppmに希釈したCH4 ガスを用い、他は実験例1−
1と同様にして炭素原子を含有するAlSi光反射層を
作製した。
(Experimental Example 1-2) In Experimental Example 1-1,
Instead of oxygen gas diluted with Ar gas, 5
Experimental Example 1 was used except that CH 4 gas diluted to 0 ppm was used.
In the same manner as in Example 1, an AlSi light reflecting layer containing carbon atoms was produced.

【0130】(実験例1−3)実験例1−1において、
Arガスで希釈した酸素ガスの代わりに、Arガスで5
0ppmに希釈したN2 ガスを用い、他は実験例1−1
と同様にして窒素原子を含有するAlSi光反射層を作
製した。
(Experimental example 1-3) In Experimental example 1-1,
Instead of oxygen gas diluted with Ar gas, 5
Using N 2 gas diluted to 0 ppm, other Examples 1-1
In the same manner as in the above, an AlSi light reflecting layer containing a nitrogen atom was produced.

【0131】(実験例1−4)実験例1−1において、
ターゲットとしてアルカリ金属原子(Li,Na,K,
Rb,Cs)のいずれかを20ppm添加したアルミニ
ウム−シリコン合金(AlSi)を用い、Arガスで1
0sccm流した以外は、実験例1−1と同様にしてア
ルカリ金属原子(Li,Na,K,Rb,Cs)のいず
れかをを含有するAlSi光反射層を作製した。
(Experimental example 1-4) In Experimental example 1-1,
Alkali metal atoms (Li, Na, K,
Rb, Cs) using an aluminum-silicon alloy (AlSi) to which 20 ppm has been added,
An AlSi light reflecting layer containing any of alkali metal atoms (Li, Na, K, Rb, Cs) was prepared in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that the flow rate was 0 sccm.

【0132】(比較実験例1)光反射層の作製中に堆積
室401内へO2 ガスを流さず、他は実験例1−1と同
様AlSi光反射層を作製した。
(Comparative Experimental Example 1) An AlSi light reflective layer was produced in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that no O 2 gas was flowed into the deposition chamber 401 during the production of the light reflective layer.

【0133】図4に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ装置において、まず、堆積室401にArガス流量を
35sccm流入させ、堆積室401内の圧力を6mT
orrに調整した。その後、DC電源406の電圧を−
400Vに設定して、ターゲット404にDC電力を導
入し、DCグロー放電を生起させた。次に、シャッター
407を開けて、基板402上にAlSiの光反射層の
作製を開始し、層厚450nmの光反射層を作製したと
ころでシャッター407を閉じ、DC電源406の出力
を切り、DCグロー放電を止めた。次に、Arガスの流
量を100sccmにし、コンダクタンスバルブ409
を閉じて、堆積室401を徐々にリークし、従来の光起
電力素子のアルミニウム−シリコン合金の光反射層の作
製を終えた。
In the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 4, first, an Ar gas flow rate of 35 sccm was introduced into the deposition chamber 401 and the pressure in the deposition chamber 401 was reduced to 6 mT.
Adjusted to orr. Thereafter, the voltage of the DC power supply 406 is
At a setting of 400 V, DC power was introduced into the target 404 to generate a DC glow discharge. Next, the shutter 407 is opened to start manufacturing a light reflecting layer of AlSi on the substrate 402. When the light reflecting layer having a thickness of 450 nm is formed, the shutter 407 is closed, and the output of the DC power supply 406 is turned off. Discharge was stopped. Next, the flow rate of Ar gas was set to 100 sccm, and the conductance valve 409 was set.
Was closed, the deposition chamber 401 was gradually leaked, and the fabrication of the aluminum-silicon alloy light reflecting layer of the conventional photovoltaic element was completed.

【0134】以上のようにして作製した光反射層に対し
て本発明の効果を実証するために次に挙げる4つの評価
試験を行った。
The following four evaluation tests were performed on the light reflecting layer manufactured as described above in order to demonstrate the effect of the present invention.

【0135】(評価a)結晶粒径のばらつき (評価b)密着性 (評価c)結晶粒径の温度依存性 (評価d)積層構造での密着性 光反射層中のAlSiの結晶粒径のばらつきを調べるた
めに、日立製作所製の走査型電子顕微鏡(SEM)S−
530を用いてその表面を観察し、面積100μm×1
00μmの正方形内のすべての結晶の粒径を測定した。
試料の粒径分布は図5に示すようになり、実験例1−1
〜1−4のほうが比較実験例1よりもはるかに結晶粒径
のばらつきが小さいことが分かった。また、実験例1−
1〜1−4の試料間での違いはほとんど観られなかっ
た。
(Evaluation a) Variation in crystal grain size (Evaluation b) Adhesion (Evaluation c) Temperature dependence of crystal grain size (Evaluation d) Adhesion in laminated structure The crystal grain size of AlSi in the light reflection layer In order to examine the variation, a Hitachi scanning electron microscope (SEM) S-
The surface was observed using 530, and the area was 100 μm × 1
The grain size of all crystals within the 00 μm square was measured.
The particle size distribution of the sample is as shown in FIG.
It was found that the dispersion of the crystal grain size was much smaller in Examples 1-4 than in Comparative Experimental Example 1. Experimental Example 1
Almost no difference was observed between samples 1-4.

【0136】(評価b)密着性 光反射層の密着製を調べるために、図6のような曲げ試
験器を用いて光反射層が作製されたステンレス基板60
1の曲げ試験をおこなった。(A)図において、まず光
反射層が作製された面601aを右方向に向け、曲げ棒
602の先端にわずかに接触するようにステンレス基板
601の端部をしっかりと固定する。つぎにエアーシリ
ンダー603に圧縮空気を導入し、曲げ棒の押し出し速
度約1m/s、引き込み速度約1m/s、ストローク
3.0cmになるように圧縮空気の圧力を調整した。通
常雰囲気中にて10000回の曲げ試験を行ない、通常
の光学顕微鏡を使用して剥がれた光反射層の面積を算出
した。(B)さらに光反射層が作製された面601aを
左方向に向けて、同様な曲げ試験を行った。結果を表1
に示す。
(Evaluation b) Adhesion In order to check the adhesion of the light reflection layer, a stainless steel substrate 60 on which the light reflection layer was formed using a bending tester as shown in FIG.
No. 1 bending test was performed. In the figure, first, the surface 601a on which the light reflecting layer is formed is turned rightward, and the end of the stainless steel substrate 601 is firmly fixed so as to slightly contact the tip of the bending rod 602. Next, compressed air was introduced into the air cylinder 603, and the pressure of the compressed air was adjusted so that the extrusion speed of the bending rod was about 1 m / s, the retraction speed was about 1 m / s, and the stroke was 3.0 cm. The bending test was performed 10,000 times in a normal atmosphere, and the area of the peeled light reflecting layer was calculated using a normal optical microscope. (B) Further, a similar bending test was performed with the surface 601a on which the light reflecting layer was formed facing left. Table 1 shows the results
Shown in

【0137】表1から明らかなように、実験例1−1〜
1−4の光反射層は、比較実験例1に比べ、密着性が大
きく改善されていることが分かる。
As is clear from Table 1, Experimental Examples 1-1 to 1-1
It can be seen that the light reflecting layer of 1-4 has significantly improved adhesion as compared with Comparative Example 1.

【0138】(評価c)結晶粒径の温度依存性 光反射層中のAlSi結晶の成長と温度との関係を調べ
るために図4の装置を用い、光反射層を形成したステン
レス基板の加熱アニーリングを行った。まず光反射層を
形成したステンレス基板を光反射層が下向きになるよう
に加熱ヒーター403に取り付け、堆積室401内を不
図示の真空ポンプにより排気し、真空計408の読みが
約1×10-6Torrになった時点で、ガス導入バルブ
410を徐々に開いて、Arガス流量が100sccm
となるようにマスフローコントローラー411で調整
し、堆積室401内の圧力が8mTorrとなるよう
に、コンダクタンスバルブ409の開口を調整した。つ
ぎに加熱ヒーター403に電力を供給し、ステンレス基
板402が400℃となるように不図示の温度コントロ
ーラーで調整した。加熱アニーリングを3時間施した後
にヒーターへの電力供給を止め、堆積室401内の圧力
が10Torrになるようにコンダクタンスバルブ40
9の開口を調整し、ステンレス基板402を徐冷した。
ステンレス基板402の温度が室温まで下がったところ
で、コンダクタンスバルブ409を閉じ、堆積室401
をリークし、ステンレス基板を取り出した。
(Evaluation c) Temperature Dependence of Crystal Grain Size In order to examine the relationship between the growth of AlSi crystals in the light reflection layer and the temperature, the apparatus shown in FIG. 4 was used to heat the stainless steel substrate on which the light reflection layer was formed. Was done. First, the stainless steel substrate on which the light reflection layer is formed is attached to the heater 403 so that the light reflection layer faces downward, the inside of the deposition chamber 401 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the vacuum gauge 408 reads about 1 × 10 −. When the pressure reaches 6 Torr, the gas introduction valve 410 is gradually opened, and the Ar gas flow rate becomes 100 sccm.
, And the opening of the conductance valve 409 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 became 8 mTorr. Next, electric power was supplied to the heater 403, and the temperature of the stainless substrate 402 was adjusted to 400 ° C. by a temperature controller (not shown). After performing the heating annealing for 3 hours, the power supply to the heater is stopped, and the conductance valve 40 is controlled so that the pressure in the deposition chamber 401 becomes 10 Torr.
The opening of No. 9 was adjusted, and the stainless steel substrate 402 was gradually cooled.
When the temperature of the stainless substrate 402 has dropped to room temperature, the conductance valve 409 is closed and the deposition chamber 401 is closed.
Was leaked, and the stainless steel substrate was taken out.

【0139】取り出したステンレス基板を(評価a)で
用いた走査型電子顕微鏡を使用して同様な方法でそれぞ
れの結晶粒径を調べた。その結果、実験例1−1〜1−
4の試料はいずれも図7(a)に示すように、加熱アニ
ーリングによって結晶粒径の変化は観られなかった(平
均粒径0.2μm)。一方、比較実験例1の試料は、図
7(b)に示すように、アニーリングにより結晶粒径が
平均粒径が0.2μmから0.5μmと大きくなること
が分かった。
The crystal grain size of each stainless steel substrate taken out was examined in the same manner by using a scanning electron microscope using (evaluation a). As a result, Experimental Examples 1-1 to 1-
As shown in FIG. 7A, no change was observed in the crystal grain size of the sample No. 4 due to the heat annealing (average grain size: 0.2 μm). On the other hand, as shown in FIG. 7B, it was found that the average grain size of the sample of Comparative Experimental Example 1 increased from 0.2 μm to 0.5 μm due to annealing.

【0140】(評価d)積層構造での密着性 積層構造にした場合の密着性を評価するために、光反射
層の上に酸化亜鉛(ZnO)の光反射増加層を作製し
た。
(Evaluation d) Adhesion in Laminated Structure In order to evaluate the adhesion in the case of the laminated structure, a light reflection increasing layer of zinc oxide (ZnO) was formed on the light reflection layer.

【0141】まず、図8に示すDCマグネトロンスパッ
タリング装置により、基板上に実験例1−1〜1−4と
比較実験例1と同じ光反射層を作製した。実験例1−1
〜1−4と同様な手順に従ってシャッター807を開け
て、基板802上にAlSiの光反射層の作製を開始
し、層厚450nmの光反射層を作製したところでシャ
ッター807を閉じ、DC電源806の出力を切り、D
Cグロー放電を止めた。次に、ガス導入バルブを閉じ、
再び堆積室801内の圧力が1×10-6Torrになる
まで十分に真空排気した。
First, the same light reflection layers as those of Experimental Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Experimental Example 1 were formed on a substrate by a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG. Experimental example 1-1
The shutter 807 is opened according to the same procedure as in steps 1-4 to start production of the AlSi light reflection layer on the substrate 802. When the light reflection layer having a thickness of 450 nm is produced, the shutter 807 is closed and the DC power supply 806 is turned off. Turn off the output, D
C glow discharge was stopped. Next, close the gas introduction valve,
Evacuation was sufficiently performed again until the pressure in the deposition chamber 801 became 1 × 10 −6 Torr.

【0142】次にAlSiの光反射層の上に酸化亜鉛
(ZnO)の光反射増加層を作製した。図中818は、
純度99.99%の酸化亜鉛(ZnO)ターゲットであ
り、絶縁性支持体805で堆積室801より絶縁されて
いる。まずガス導入バルブ810を徐々に開いて、Ar
ガス流量が30sccmとなるようにマスフローコント
ローラー811を調整し、堆積室801内の圧力が6m
Torrとなるように、コンダクタンスバルブ809の
開口を調整した。その後、DC電源820の電圧を−4
00Vに設定して、ZnOのターゲット818にDC電
力を導入し、DCグロー放電を生起させた。5分経過し
た後にシャッター821を開けて、AlSiの光反射層
の上にZnOの光反射増加層の作製を開始し、層厚1.
0μmの光反射増加量を作製したところでシャッター8
21を閉じ、DC電源820の出力を切り、DCグロー
放電を止めた。次に、Arガスの流量が100sccm
となるようにマスフローコントローラー811を調整
し、コンダクタンスバルブ809を閉じて、堆積室80
1を徐々にリークし、ZnOの光反射増加量の作製を終
えた。
Next, a light reflection increasing layer of zinc oxide (ZnO) was formed on the light reflection layer of AlSi. 818 in the figure is
A zinc oxide (ZnO) target with a purity of 99.99%, which is insulated from the deposition chamber 801 by an insulating support 805. First, the gas introduction valve 810 is gradually opened, and Ar
The mass flow controller 811 was adjusted so that the gas flow rate was 30 sccm, and the pressure in the deposition chamber 801 was 6 m.
The opening of the conductance valve 809 was adjusted to be Torr. Then, the voltage of the DC power supply 820 is
The voltage was set to 00 V, and DC power was introduced to the ZnO target 818 to generate DC glow discharge. After a lapse of 5 minutes, the shutter 821 is opened to start forming a ZnO light reflection increasing layer on the AlSi light reflection layer.
When the light reflection increase amount of 0 μm was produced, the shutter 8
21 was closed, the output of the DC power supply 820 was turned off, and the DC glow discharge was stopped. Next, the flow rate of Ar gas is 100 sccm.
The mass flow controller 811 is adjusted so as to satisfy the condition, the conductance valve 809 is closed, and the deposition chamber 80 is closed.
1 was gradually leaked, and the production of the ZnO light reflection increase amount was completed.

【0143】同様にして、比較実験例1の光反射層の上
にもZnO光反射増加層を形成した。以上の試料につい
て、(評価b)と同様な方法で密着性を評価した。結果
を表2に示す。
Similarly, a ZnO light reflection increasing layer was formed on the light reflection layer of Comparative Experimental Example 1. The above samples were evaluated for adhesion in the same manner as in (Evaluation b). Table 2 shows the results.

【0144】表2が示すように、実験例1−1〜1−4
の試料は比較実験例1に比べて膜の剥離は少なく、積層
構造とした場合でも高い密着性を示すことが分かった。
As shown in Table 2, Experimental Examples 1-1 to 1-4
It was found that the sample of Example 2 showed less peeling of the film as compared with Comparative Example 1, and showed high adhesion even in the case of a laminated structure.

【0145】(実験例2−1)電子ビーム(EB)真空
蒸着法によって本発明のAlSiの光反射層子を作製し
た。
(Experimental example 2-1) A light reflecting layer of AlSi of the present invention was manufactured by electron beam (EB) vacuum evaporation.

【0146】まず、図9に示す電子ビーム(EB)真空
蒸着法の製造装置により、基板上に、酸素原子を含有す
るAlSiの光反射層を作製した。
First, a light reflecting layer of AlSi containing oxygen atoms was formed on a substrate by a manufacturing apparatus using an electron beam (EB) vacuum evaporation method shown in FIG.

【0147】図中902は実験例1で用いたステンレス
基板と同様なものであり、904は、純度99.999
%のEB蒸着用のAlSiの蒸着源である。図中91
0、912、914、916はガス導入バルブであり、
それぞれ不図示のアルゴン(Ar)ボンベ(純度99.
999%)、アルゴン(Ar)ガスで50ppmに希釈
された窒素(N2 /Ar)ガスボンベ、アルゴン(A
r)ガスで50ppmに希釈されたメタン(CH4/A
r)ガスボンベ、アルゴン(Ar)ガスで50ppmに
希釈された酸素(O2 /Ar)ガスボンベに接続されて
いる。まず、堆積室901内を不図示の真空ポンプによ
り排気し、真空計908の読みが約1×10-6Torr
になった時点で、ガス導入バルブ916を徐々に開い
て、O2 /Arガス流量が2sccmとなるように、マ
スフローコントローラー917で調整し、堆積室901
内の圧力が1×10-4Torrとなるように、真空計9
08を見ながらコンダクタンスバルブ(バタフライ型)
909の開口を調整した。その後、電子銃905に高電
圧を印加し、成膜速度が2.5A/secとなるように
高電圧電源906の電圧を調整した。5分経過した後に
シャッター907を開けて、基板902上にAlSiの
光反射層の作製を開始し、層厚450nmの光反射層を
作製したところでシャッター907を閉じ、高電圧電源
906の出力を切り、EB真空蒸着を終えた。次に、ガ
ス導入バルブ916を閉じて、堆積室901内への、O
2 /Arガスの流入を止め、ガス導入バルブ910を開
け、Arガスの流量が100sccmとなるようにマス
フローコントローラー911を調整した。
In the figure, 902 is the same as the stainless steel substrate used in Experimental Example 1, and 904 is 99.999 purity.
% Of AlSi for EB evaporation. 91 in the figure
0, 912, 914, 916 are gas introduction valves,
Argon (Ar) cylinders (purity 99.
999%), a nitrogen (N 2 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm with argon (Ar) gas, argon (A)
r) Methane (CH 4 / A) diluted to 50 ppm with gas
r) Gas cylinder, connected to an oxygen (O 2 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm with argon (Ar) gas. First, the inside of the deposition chamber 901 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the vacuum gauge 908 reads about 1 × 10 −6 Torr.
At this point, the gas introduction valve 916 is gradually opened, and the mass flow controller 917 adjusts the flow rate of the O 2 / Ar gas to 2 sccm.
Vacuum gauge 9 so that the internal pressure becomes 1 × 10 −4 Torr.
08 conductance valve (butterfly type)
The opening of 909 was adjusted. Thereafter, a high voltage was applied to the electron gun 905, and the voltage of the high-voltage power supply 906 was adjusted so that the film formation rate was 2.5 A / sec. After a lapse of 5 minutes, the shutter 907 is opened to start manufacturing a light reflecting layer of AlSi on the substrate 902. When a light reflecting layer having a thickness of 450 nm is formed, the shutter 907 is closed and the output of the high voltage power supply 906 is turned off. , EB vacuum deposition was completed. Next, the gas introduction valve 916 is closed, and O
The flow of the 2 / Ar gas was stopped, the gas introduction valve 910 was opened, and the mass flow controller 911 was adjusted so that the flow rate of the Ar gas became 100 sccm.

【0148】次に、コンダクタンスバルブ909を閉じ
て、堆積室901を徐々にリークし、酸素原子を含むA
lSiの光反射層の作製を終えた。
Next, the conductance valve 909 is closed, the deposition chamber 901 is gradually leaked, and the A
The fabrication of the 1Si light reflecting layer was completed.

【0149】(実験例2−2)実験例2−1において、
Arガスで希釈した酸素ガスの代わりに、Arガスで5
0ppmに希釈したCH4 ガスを用い、他は実験例2−
1と同様にして炭素原子を含有するAlSi光反射層を
作製した。
(Experimental example 2-2) In Experimental example 2-1,
Instead of oxygen gas diluted with Ar gas, 5
Experimental Example 2 was used except that CH 4 gas diluted to 0 ppm was used.
In the same manner as in Example 1, an AlSi light reflecting layer containing carbon atoms was produced.

【0150】(実験例2ー3)実験例2−1において、
Arガスで希釈した酸素ガスの代わりに、Arガスで5
0ppmに希釈したN2 ガスを用い、他は実験例2−1
と同様にして窒素原子を含有するAlSi光反射層を作
製した。
(Experimental example 2-3) In Experimental example 2-1,
Instead of oxygen gas diluted with Ar gas, 5
Experimental Example 2-1 using N 2 gas diluted to 0 ppm
In the same manner as in the above, an AlSi light reflecting layer containing a nitrogen atom was produced.

【0151】(実験例2−4)アルカリ金属原子(L
i,Na,K,Rb,Cs)のいずれかを20ppm添
加したEB蒸着用のアルミニウム−シリコン合金(Al
Si)を蒸着源に用い、ガスを導入しない他は、実験例
2−1と同様にしてアルカリ金属原子(Li,Na,
K,Rb,Cs)のいずれかを含有するAlSi光反射
層を作製した。
(Experimental example 2-4) Alkali metal atom (L
i, Na, K, Rb, Cs), an aluminum-silicon alloy (Al
Except that Si) was used as the evaporation source and no gas was introduced, the alkali metal atoms (Li, Na,
K, Rb, Cs) was prepared.

【0152】(比較実験例2)光反射層の作製中に堆積
室901内へO2 /Arガスを流さず、他は実験例2−
1と同様な方法により、従来の光反射層を作製した。
(Comparative Experimental Example 2) No O 2 / Ar gas was flowed into the deposition chamber 901 during fabrication of the light reflecting layer.
A conventional light reflecting layer was produced in the same manner as in Example 1.

【0153】以上、真空蒸着法で作製した二つのAlS
iの光反射層に対して本発明の効果を実証するために実
験例1−1〜1−4、比較実験例1と同様な評価試験を
行った。
As described above, the two AlSs formed by the vacuum evaporation method were used.
Evaluation tests similar to those of Experimental Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Experimental Example 1 were performed on the light reflecting layer of i to demonstrate the effects of the present invention.

【0154】(評価a)光反射層中のAlSiの結晶粒
径のばらつきを図10に示す。実験例2−1〜2−4で
はほとんど差異は観られず、また図から明らかなよう
に、実験例2−1〜2−4の試料のほうが比較実験例2
の試料よりもはるかに結晶粒径(平均粒径0.1μm)
のばらつきが小さいことが分かった。
(Evaluation a) FIG. 10 shows the variation in the crystal grain size of AlSi in the light reflection layer. In Experimental Examples 2-1 to 2-4, almost no difference was observed, and as is clear from the figure, the samples of Experimental Examples 2-1 to 2-4 were the same as Comparative Experimental Example 2.
Crystal grain size (average grain size 0.1μm)
Was found to be small.

【0155】(評価b)光反射膜の曲げ試験による密着
性評価の結果を表3に示す。
(Evaluation b) Table 3 shows the results of the evaluation of the adhesion of the light reflection film by the bending test.

【0156】表3が示すように、実験例2−1〜2−4
の光反射層は、従来例に比べ優れた密着性を示すことが
分かる。
As shown in Table 3, Experimental Examples 2-1 to 2-4
It can be seen that the light reflecting layer of No. 1 shows excellent adhesion as compared with the conventional example.

【0157】(評価c)光反射層中のAlSiの結晶粒
径の温度依存性測定結果を図11に示す。実験例2−1
〜2−4ではほとんど同様な結果となった。図から明ら
かなように、実験例2−1〜2−4の試料では、加熱ア
ニーリングによって結晶粒径の変化はほとんどないが、
比較実験例2では結晶粒径が大きくなっていることが分
かった。
(Evaluation c) FIG. 11 shows the measurement results of the temperature dependence of the crystal grain size of AlSi in the light reflection layer. Experimental example 2-1
~ 2-4 gave almost the same results. As is clear from the figure, in the samples of Experimental Examples 2-1 to 2-4, there is almost no change in the crystal grain size due to the heat annealing.
In Comparative Example 2, it was found that the crystal grain size was large.

【0158】(評価d)積層構造にした場合の密着性を
評価するためにAlSiの光反射層の上に酸化亜鉛(Z
nO)の光反射増加層を作製した。
(Evaluation d) In order to evaluate the adhesion in the case of the laminated structure, zinc oxide (Z
nO) was formed.

【0159】図12に示すEB真空蒸着法とDCマグネ
トロンスパッタリング法を兼ね備える装置を使用し、ま
ず、EB真空蒸着法でステンレス基板上に実験例2−1
〜2−4の光反射層を作製した。図中1202はステン
レス基板であり、1204は、純度99.999%のE
B蒸着用のAlSiの蒸着源である。
Using an apparatus having both the EB vacuum deposition method and the DC magnetron sputtering method shown in FIG. 12, an experimental example 2-1 was first formed on a stainless steel substrate by the EB vacuum deposition method.
2 to 4-4 were prepared. In the drawing, reference numeral 1202 denotes a stainless steel substrate, and 1204 denotes E having a purity of 99.999%.
It is an evaporation source of AlSi for B evaporation.

【0160】図中1210、1212、1214、12
16はガス導入バルブであり、それぞれ実験例2−1〜
2−4と同じボンベが接続されている(不図示)。手順
は実験例2−1〜2−4と同じである。
In the figure, 1210, 1212, 1214, 12
Reference numeral 16 denotes a gas introduction valve, each of which is described in Experimental Examples 2-1 to 2-1.
The same cylinder as 2-4 is connected (not shown). The procedure is the same as in Experimental Examples 2-1 to 2-4.

【0161】次にAlSiの光反射層の上に酸化亜鉛
(ZnO)の光反射増加層を作製した。
Next, a light reflection increasing layer of zinc oxide (ZnO) was formed on the light reflection layer of AlSi.

【0162】図中1218は、純度99.99%の酸化
亜鉛(ZnO)ターゲットであり、絶縁性支持体121
9で堆積室1201より絶縁されている。まず、AlS
iの光反射層を作製した基板1202を、ヒーター12
03により350℃に保持し、次にガス導入バルブ12
10を徐々に開いて、Arガス流量が20sccmとな
るようにマスフローコントローラー1211を調整し、
堆積室1201内の圧力が5mTorrとなるように、
コンダクタンスバルブ1209の開口を調整した。その
後、DC電源1220の電圧を−400Vに設定して、
ZnOのターゲット1218にDC電力を導入し、DC
グロー放電を生起させた。
In the figure, reference numeral 1218 denotes a zinc oxide (ZnO) target having a purity of 99.99%.
9 is insulated from the deposition chamber 1201. First, AlS
The substrate 1202 on which the light reflection layer of the i
03, and maintained at 350 ° C.
10 is gradually opened, and the mass flow controller 1211 is adjusted so that the Ar gas flow rate becomes 20 sccm,
The pressure in the deposition chamber 1201 is set to 5 mTorr.
The opening of the conductance valve 1209 was adjusted. Then, the voltage of the DC power supply 1220 is set to -400V,
DC power is introduced into the ZnO target 1218,
A glow discharge was generated.

【0163】5分経過した後にシャッター1221を開
けて、AlSiの光反射層の上にZnOの光反射増加層
の作製を開始し、層厚1.0μmの光反射増加層を作製
したところでシャッター1221を閉じ、DC電源12
20の出力を切り、DCグロー放電を止めた。次に、A
rガスの流量が100sccmとなるようにマスフロー
コントローラー1212を調整し、コンダクタンスバル
ブ1209を閉じて、堆積室1201を徐々にリーク
し、ZnOの光反射増加層の作製を終えた。
After elapse of 5 minutes, the shutter 1221 is opened to start the formation of the ZnO light reflection increasing layer on the AlSi light reflection layer. When the light reflection increasing layer having a thickness of 1.0 μm is formed, the shutter 1221 is opened. And close the DC power supply 12
20 was turned off, and DC glow discharge was stopped. Next, A
The mass flow controller 1212 was adjusted so that the flow rate of the r gas became 100 sccm, the conductance valve 1209 was closed, the deposition chamber 1201 was gradually leaked, and the formation of the ZnO light reflection increasing layer was completed.

【0164】同様に比較実験例2の光反射層の上にも上
記と同じZnOの光反射増加量を作製した。
Similarly, the same amount of ZnO light reflection increase as described above was formed on the light reflection layer of Comparative Experimental Example 2.

【0165】以上のようにして作製した積層構造の密着
性を前記した方法で評価した。その結果を表4に示す。
The adhesion of the laminated structure manufactured as described above was evaluated by the method described above. Table 4 shows the results.

【0166】表4から明らかなように、実験例2−1〜
2−4の光反射層は、積層構造としても比較実験例と比
べ密着性が高いことが分かる。以上述べたように、本発
明の光反射層は4つの評価試験の結果、従来の光反射層
よりも優れていることが分かった。
As apparent from Table 4, Experimental Examples 2-1 to 2-1
It can be seen that the light reflecting layer of 2-4 has a higher adhesion than the comparative example even in the case of a laminated structure. As described above, the light reflection layer of the present invention was found to be superior to the conventional light reflection layer as a result of four evaluation tests.

【0167】[0167]

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例によって限定されるもの
ではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0168】実施例1〜4及び比較例1 (実施例1)DCマグネトロンスパッタリング法及びマ
イクロ波(以下「μW」と略記する)グロー放電分解法
によって図1に示した構成の光起電力素子を作製した。
Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 (Example 1) A photovoltaic element having the structure shown in FIG. 1 was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a microwave (hereinafter abbreviated as “μW”) glow discharge decomposition method. Produced.

【0169】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ法の製造装置により、50mm角、厚さ0.2mmの
鏡面研磨されたステンレス(SUS430)製基板上
に、実験例1−1と同様に酸素原子を含有するAlSi
の光反射層を450nm、及び光反射増加層を1μm作
製した。
An oxygen atom was contained on a 50 mm square, 0.2 mm thick mirror-polished stainless steel (SUS430) substrate in the same manner as in Experimental Example 1-1 by the DC magnetron sputtering manufacturing apparatus shown in FIG. AlSi
The light reflection layer of 450 nm and the light reflection increasing layer of 1 μm were produced.

【0170】次に、図13に示す原料ガス供給装置13
20と堆積装置1300からなるμWグロー放電分解法
による製造装置により、光反射増加層上に非単結晶シリ
コン系半導体層を作製した。
Next, the raw material gas supply device 13 shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the light reflection-enhancing layer by a manufacturing apparatus including a deposition apparatus 1300 and a μW glow discharge decomposition method.

【0171】図中の1371〜1376のガスボンベに
は、本発明の非単結晶シリコン系半導体層を作製するた
めの原料ガスが密封されており、1371はSiH4
ス(純度99.999%)ボンベ、1372はH2 ガス
(純度99.9999%)ボンベ、1373はH2 ガス
で10%に希釈されたPH3 ガス(純度99.99%、
以下「PH3 /H2 」と略記する)ボンベ、1374は
2 ガスで10%に希釈されたB2 6 ガス(純度9
9.99%、以下「B2 6 /H2 」と略記する)ボン
ベ、1375はCH4 ガス(純度99.9999%)ボ
ンベ、1376はGeH4 ガス(純度99.99%)ボ
ンベである。また、あらかじめ、ガスボンベ1371〜
1376を取り付ける際に、各々のガスを、バルブ13
51〜1356から流入バルブ1331〜1336のガ
ス配管内に導入してある。
The gas cylinders 1371 to 1376 in the figure are sealed with a source gas for producing the non-single-crystal silicon semiconductor layer of the present invention, and 1371 is a SiH 4 gas (99.999% purity) cylinder. , 1372 H 2 gas (99.9999% purity) cylinder, 1373 PH 3 gas (99.99% pure diluted to 10% with H 2 gas,
The "PH 3 / H 2" and abbreviated) bomb, 1374 was diluted to 10% with H 2 gas B 2 H 6 gas (purity 9
9.99%, hereinafter abbreviated as “B 2 H 6 / H 2 ”) cylinder, 1375 is a CH 4 gas (purity 99.9999%) cylinder, and 1376 is a GeH 4 gas (purity 99.99%) cylinder. . In addition, gas cylinders 1371 to
When installing 1376, each gas is supplied to valve 13
From 51 to 1356, they are introduced into the gas pipes of the inflow valves 1331 to 1336.

【0172】図中1304は、前述した方法により、光
反射層及び光反射増加層を作製した基板である。
In the figure, reference numeral 1304 denotes a substrate on which a light reflecting layer and a light reflection increasing layer are formed by the above-described method.

【0173】まず、ガスボンベ1371よりSiH4
ス、ガスボンベ1372よりH2 ガス、ガスボンベ13
73よりPH3 /H2 ガス、ガスボンベ1374よりB
2 6 /H2 ガス、ガスボンベ1375よりCH4
ス、ガスボンベ1376よりGeH4 ガスを、バルブ1
351〜1356を開けて導入し、圧力調整器1361
〜1366により各ガス圧力を約2Kg/cm2 に調整
した。
First, SiH 4 gas is supplied from the gas cylinder 1371, H 2 gas is supplied from the gas cylinder 1372, and the gas cylinder 13 is released.
PH 3 / H 2 gas from 73, B from gas cylinder 1374
2 H 6 / H 2 gas, CH 4 gas from gas cylinder 1375, GeH 4 gas from gas cylinder 1376, valve 1
351 to 1356 are opened and introduced, and the pressure regulator 1361 is opened.
According to 圧 力 1366, each gas pressure was adjusted to about 2 kg / cm 2 .

【0174】次に、流入バルブ1331〜1336、堆
積室1301のリークバルブ1309が閉じられている
ことを確認し、また、流出バルブ1341〜1346、
補助バルブ1308が開かれていることを確認して、コ
ンダクタンス(バタフライ型)バルブ1307を全開に
して、不図示の真空ポンプにより堆積室1301及びガ
ス配管内を排気し、真空計1306の読みが約1×10
-4Torrになった時点で流出バルブ1341〜134
6を閉じた。
Next, it is confirmed that the inflow valves 1331 to 1336 and the leak valve 1309 of the deposition chamber 1301 are closed.
After confirming that the auxiliary valve 1308 is opened, the conductance (butterfly type) valve 1307 is fully opened, and the inside of the deposition chamber 1301 and the gas pipe is evacuated by a vacuum pump (not shown). 1 × 10
Outflow valves 1341 to 134 when -4 Torr is reached
6 was closed.

【0175】次に、流入バルブ1331〜1336を徐
々に開けて、各々のガスをマスフローコントローラー1
321〜1326内に導入した。
Next, the inflow valves 1331 to 1336 are gradually opened, and each gas is supplied to the mass flow controller 1.
321 to 1326.

【0176】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板1304上に、n型層、i型層、p型層の成膜
を行なった。
After the preparation for film formation was completed as described above, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer were formed on the substrate 1304.

【0177】n型層を作製するには、基板1304を加
熱ヒーター1305により350℃に加熱し、流出バル
ブ1341〜1343を徐々に開いて、SiH4 ガス、
2ガス、PH3 /H2 ガス流量が30sccm、H2
ガス流量が100sccm、PH3 /H3 ガス流量が6
sccmとなるように各々のマスフローコントローラー
1321〜1323で調整した。堆積室1301内の圧
力は、10mTorrとなるように真空計1306を見
ながらコンダクタンスバルブ1307の開口を調整し
た。その後、不図示のμW電源の電力を50mW/cm
3 に設定し、不図示の導波管、導波部1310及び誘電
体窓1302を通じて堆積室1301内にμW電力を導
入し、μWグロー放電を生起させ、光反射増加層上にn
型層の作製を開始し、層厚10nmのn型層を作製した
ところでμWグロー放電を止め、流出バルブ1341〜
1343及び補助バルブ1308を閉じて、堆積室13
01内へのガス流入を止め、n型層の作製を終えた。
In order to form an n-type layer, the substrate 1304 is heated to 350 ° C. by the heater 1305, and the outflow valves 1341 to 1343 are gradually opened, and the SiH 4 gas,
H 2 gas, PH 3 / H 2 gas flow rate is 30 sccm, H 2 gas
Gas flow rate is 100 sccm, PH 3 / H 3 gas flow rate is 6
The mass flow controllers 1321 to 1323 were adjusted to be sccm. The opening of the conductance valve 1307 was adjusted while watching the vacuum gauge 1306 so that the pressure in the deposition chamber 1301 became 10 mTorr. After that, the power of a μW power supply (not shown) is increased to 50 mW / cm.
It is set to 3 , and μW power is introduced into the deposition chamber 1301 through the waveguide, the waveguide portion 1310 and the dielectric window 1302 (not shown) to generate μW glow discharge, and n is formed on the light reflection increasing layer.
The production of the mold layer was started, and when the n-type layer having a layer thickness of 10 nm was produced, the μW glow discharge was stopped.
1343 and the auxiliary valve 1308 are closed, and the deposition chamber 13 is closed.
The flow of gas into 01 was stopped, and the fabrication of the n-type layer was completed.

【0178】次に、i型層を作製するには、基板130
4を加熱ヒーター1305により350℃に加熱し、流
出バルブ1341,1342を徐々に開いて、SiH4
ガス、H2 ガスをガス導入管1303を通じて堆積室1
301内に流入させた。この時、SiH4 ガス流量が、
100sccm、H2 ガス流量が200sccmとなる
ように各々のマスフローコントローラー1321,13
22で調整した。堆積室1301内の圧力は、5mTo
rrとなるように真空計1306を見ながらコンダクタ
ンスバルブ1307の開口を調整した。次に、バイアス
電源の高周波(以下「RF」と略記する)バイアスを1
00mW/cm3 、直流バイアスを基板1304に対し
て75Vに設定し、バイアス棒1312に印加した。そ
の後、不図示のμW電源の電力を100mW/cm3
設定し、不図示の導波管、導波部1310及び誘電体窓
1302を通じて堆積室1301内にμW電力を導入
し、μWグロー放電を生起させ、n型層上にi型層の作
製を開始し、層厚400nmのi型層を作製したところ
でμWグロー放電を止め、バイアス電源1311の出力
を切り、i型層の作製を終えた。
Next, in order to produce an i-type layer, the substrate 130
4 was heated to 350 ° C. by the heater 1305, and the outflow valves 1341 and 1342 were gradually opened to obtain SiH 4.
Gas and H 2 gas through the gas introduction pipe 1303 to the deposition chamber 1
It flowed into 301. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is
Each of the mass flow controllers 1321 and 13 is set so that the flow rate of H 2 gas becomes 100 sccm and the flow rate of H 2 gas becomes 200 sccm.
Adjusted at 22. The pressure in the deposition chamber 1301 is 5 mTo
The opening of the conductance valve 1307 was adjusted while looking at the vacuum gauge 1306 so as to obtain rr. Next, the high frequency (hereinafter abbreviated as “RF”) bias of the bias power supply is set to 1
At 00 mW / cm 3 , the DC bias was set to 75 V with respect to the substrate 1304 and applied to the bias bar 1312. After that, the power of a μW power supply (not shown) is set to 100 mW / cm 3 , and μW power is introduced into the deposition chamber 1301 through a waveguide (not shown), a waveguide section 1310, and a dielectric window 1302 to perform μW glow discharge. Then, the production of the i-type layer was started on the n-type layer. When the i-type layer having a thickness of 400 nm was produced, the μW glow discharge was stopped, the output of the bias power supply 1311 was turned off, and the production of the i-type layer was completed. .

【0179】p型層を作製するには、基板1304を加
熱ヒーター1305により300℃に加熱し、流出バル
ブ1344を徐々に開いて、SiH4 ガス、H2 ガス、
26 /H2 ガスをガス導入管1303を通じて堆積
室1301内に流入させた。この時、SiH4 ガス流量
が10sccm、H2 ガス流量が100sccm、B2
6 /H2 ガス流量が5sccmとなるように各々のマ
スフローコントローラー1321、1322、1324
で調整した。堆積室1301内の圧力は、20mTor
rとなるように真空計1306を見ながらコンダクタン
スバルブ1007の開口を調整した。その後、μW電源
の電力を400mW/cm3 に設定し、不図示の導波
管、導波部1310及び誘電体窓1302を通じて堆積
室1301内にμW電力を導入し、μWグロー放電を生
起させ、i型層上にp型層の作製を開始し、層厚5nm
のp型層を作製したところでμWグロー放電を止め、流
出バルブ1341、1342、1344及び補助バルブ
1308を閉じて、堆積室1301内へのガス流入を止
め、p型層の作製を終えた。
In order to form a p-type layer, the substrate 1304 is heated to 300 ° C. by the heater 1305, and the outflow valve 1344 is gradually opened, and the SiH 4 gas, H 2 gas,
B 2 H 6 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 1301 through the gas introduction pipe 1303. At this time, SiH 4 gas flow rate 10 sccm, H 2 gas flow rate 100 sccm, B 2
Each of the mass flow controllers 1321, 1322, 1324 so that the H 6 / H 2 gas flow rate is 5 sccm.
Was adjusted. The pressure in the deposition chamber 1301 is 20 mTorr
The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while watching the vacuum gauge 1306 so as to obtain r. Thereafter, the power of the μW power supply is set to 400 mW / cm 3 , and μW power is introduced into the deposition chamber 1301 through a waveguide (not shown), a waveguide 1310 and a dielectric window 1302 to generate a μW glow discharge, Preparation of the p-type layer on the i-type layer is started, and the layer thickness is 5 nm.
When the p-type layer was formed, the μW glow discharge was stopped, the outflow valves 1341, 1342, 1344 and the auxiliary valve 1308 were closed, the gas flow into the deposition chamber 1301 was stopped, and the p-type layer was completed.

【0180】それぞれの層を作製する際に、必要なガス
以外の流出バルブ1341〜1346は完全に閉じられ
ていることは言うまでもなく、また、それぞれのガスが
堆積室1301内、流出バルブ1341〜1346から
堆積室1301に至る配管内に残留することを避けるた
めに、流出バルブ1341〜1346を閉じ、補助バル
ブ1308を開き、さらにコンダクタンスバルブ130
7を全開にして、系内を一旦高真空を排気する操作を必
要に応じて行う。
When producing the respective layers, it goes without saying that the outflow valves 1341 to 1346 other than the necessary gas are completely closed, and the respective gases are stored in the deposition chamber 1301 and outflow valves 1341 to 1346. Outflow valves 1341 to 1346, auxiliary valve 1308 is opened, and conductance valve 1301
7 is fully opened, and the operation of once evacuating the system to a high vacuum is performed as necessary.

【0181】次に、p型層上に、透明電極として、IT
O(In2 3 +SnO2 )を真空蒸着にて80nm蒸
着し、集電電極としてCrを真空蒸着にて1μm蒸着
し、光起電力素子を作製した(素子実1)。以上の、光
起電力素子の作製条件を表5に示す。
Next, on the p-type layer, as a transparent electrode, IT
O (In 2 O 3 + SnO 2 ) was vapor-deposited to a thickness of 80 nm by vacuum vapor deposition, and Cr was vapor-deposited to a thickness of 1 μm as a current collecting electrode to produce a photovoltaic device (device example 1). Table 5 shows the conditions for manufacturing the photovoltaic element described above.

【0182】(実施例2)実験例1−2の条件で、実施
例1と同様にしてステンレス基板上に炭素原子を含有す
るAlSiの光反射層を450nm、光反射増加層を1
μm形成した。続いて実施例1と同様にして、n型層,
i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して図1の
光起電力素子を作製した(素子実2)。
Example 2 Under the conditions of Experimental Example 1-2, a light reflecting layer of 450 nm AlSi containing carbon atoms and a light reflection increasing layer of 1 nm were formed on a stainless steel substrate in the same manner as in Example 1.
μm was formed. Subsequently, the n-type layer,
An i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce the photovoltaic element of FIG. 1 (element example 2).

【0183】(実施例3)実験例1−3の条件で、実施
例1と同様にしてステンレス基板上に窒素原子を含有す
るAlSiの光反射層を450nm、光反射増加層を1
μm形成した。続いて実施例1と同様にして、n型層,
i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して図1の
光起電力素子を作製した(素子実3)。
Example 3 Under the conditions of Experimental Examples 1-3, a light reflecting layer of AlSi containing nitrogen atoms was 450 nm on a stainless steel substrate and a light reflection increasing layer was 1 on a stainless steel substrate in the same manner as in Example 1.
μm was formed. Subsequently, the n-type layer,
An i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce the photovoltaic element of FIG. 1 (element example 3).

【0184】(実施例4)実験例1−4の条件で、実施
例1と同様にしてステンレス基板上にアルカリ金属(L
i,Na,K,Rb,Cs)を何れか含有するAlSi
の光反射層を450nm、光反射増加層を1μm形成し
た。続いて実施例1と同様にして、n型層,i型層、p
型層、透明電極、集電電極を形成して図1の光起電力素
子を作製した(素子実4−1〜4−5)。
Example 4 An alkali metal (L) was formed on a stainless steel substrate in the same manner as in Example 1 under the conditions of Experimental Examples 1-4.
i, Na, K, Rb, Cs)
The light reflection layer was formed at 450 nm, and the light reflection increasing layer was formed at 1 μm. Subsequently, the n-type layer, the i-type layer, the p-type
A mold layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce the photovoltaic element of FIG. 1 (element examples 4-1 to 4-5).

【0185】(比較例1)実施例1と同様に方法によ
り、従来の光起電力素子を作製した。
Comparative Example 1 A conventional photovoltaic device was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0186】まず、図8示すDCマグネトロンスパッタ
リング法の製造装置により、基板上に、比較実験1と同
様の方法で酸素原子を含有していないAlSi光反射層
を450nmに作製した。
First, an AlSi light reflecting layer containing no oxygen atoms was formed on a substrate to a thickness of 450 nm by a method similar to that of Comparative Experiment 1 using a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【0187】次に、実施例1と同じ作製条件で、光反射
層上に、光反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明
電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素
子比1)。
Next, under the same manufacturing conditions as in Example 1, a light reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed on the light reflecting layer, and the A power element was manufactured (element ratio 1).

【0188】以上作製した実施例1〜4及び比較例1の
光起電力素子について、本発明の効果を実証するため
に、次に挙げる3つの評価を行った。 (A)初期特性 (B)特性の密着性依存 (C)特性の環境変化依存性 光起電力素子及びの太陽電池特性の初期特性を調べるた
めに前記光起電力素子を、AM−1.5 (100mW/c
2 )光照射下に設置して、V−1特性を測定すること
により得られる光電変換効率により評価した。結果を表
6に示す。
For the photovoltaic devices of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 manufactured as described above, the following three evaluations were performed in order to demonstrate the effects of the present invention. (A) Initial characteristics (B) Dependence of characteristics on adhesion (C) Dependence of characteristics on environmental change In order to examine the initial characteristics of the photovoltaic device and the solar cell characteristics, the photovoltaic device was subjected to AM-1.5 (100 mW). / C
m 2 ) Installed under light irradiation and evaluated by photoelectric conversion efficiency obtained by measuring V-1 characteristics. Table 6 shows the results.

【0189】表6が示すようにより、比較例1の光起電
力素子に対して実施例1〜4の光起電力素子は光電変換
効率が大きくなり、本発明の酸素原子、炭素原子、窒素
原子またはアルカリ金属原子を含有する光反射層を用い
た光起電力素子が従来の光反射層を用いた光起電力素子
に比べて優れた特性を示すが実証された。 (B)特性の密着性依存 光起電力素子の太陽電池特性の密着性に対する依存性を
調べるため、実験例と同様にして、図6のような曲げ試
験器を用いて光起電力素子が堆積されたステンレス基板
の601の曲げ試験をおこなった。
As shown in Table 6, the photovoltaic elements of Examples 1 to 4 have higher photoelectric conversion efficiency than the photovoltaic element of Comparative Example 1, and the oxygen atom, carbon atom, and nitrogen atom of the present invention. Alternatively, a photovoltaic device using a light reflecting layer containing an alkali metal atom shows superior characteristics as compared with a photovoltaic device using a conventional light reflecting layer. (B) Adhesion Dependence of Characteristics In order to examine the dependence of the solar cell characteristics on the adhesion of the photovoltaic element, the photovoltaic element was deposited using a bending tester as shown in FIG. A 601 bending test was performed on the stainless steel substrate thus subjected.

【0190】特性については前述したように光電変換効
率の測定を行い、次に光起電力素子が堆積された面60
1aを右方向に向け、曲げ棒602の先端にわずかに接
触するようにステンレス基板601の端部をしっかりと
固定しつぎにエアーシリンダー603に圧縮空気を導入
し、曲げ棒の押し出し速度約1m/s、引き込み速度約
1m/s、ストローク3.0cmになるように圧縮空気
の圧力を調整し、通常雰囲気中にて10000回の曲げ
試験を行った後、再びAM−1.5光照射下において、
光電変換効率を測定した。測定結果を表6にまとめた。
As for the characteristics, the photoelectric conversion efficiency was measured as described above, and then the surface 60 on which the photovoltaic element was deposited was measured.
1a is turned to the right, the end of the stainless steel substrate 601 is firmly fixed so that it slightly contacts the tip of the bending rod 602, and then compressed air is introduced into the air cylinder 603, and the extrusion speed of the bending rod is about 1 m / s, the retraction speed was about 1 m / s, and the pressure of the compressed air was adjusted so that the stroke was 3.0 cm. After performing a bending test 10,000 times in a normal atmosphere, the sample was again irradiated with AM-1.5 light. ,
The photoelectric conversion efficiency was measured. Table 6 summarizes the measurement results.

【0191】この結果より、実施例1〜4の光起電力素
子の光電変換効率は比較例1の光起電力素子に比べて大
きく、本発明の酸素原子、炭素原子、窒素原子またはア
ルカリ金属原子を含有する光反射層を用いた光起電力素
子が従来の光起電力素子をに比べて優れた耐久性を示す
が実証された。 (C)特性の環境変化依存性 光起電力素子を、温度85℃での相対温度85%の暗所
に放置し、温度85℃で4時間、温度−40℃で40分
のヒートサイクルを30回繰り返し、光電変換効率を調
べた。結果を表6に示す。
From these results, the photoelectric conversion efficiencies of the photovoltaic elements of Examples 1 to 4 were higher than those of Comparative Example 1, and the oxygen, carbon, nitrogen, or alkali metal atom of the present invention was used. The photovoltaic device using the light reflecting layer containing the compound showed excellent durability as compared with the conventional photovoltaic device. (C) Dependence of Characteristics on Environmental Change The photovoltaic element was left in a dark place at a relative temperature of 85% at a temperature of 85 ° C., and subjected to a heat cycle of 85 ° C. for 4 hours and a temperature of −40 ° C. for 40 minutes for 30 minutes. This was repeated twice and the photoelectric conversion efficiency was examined. Table 6 shows the results.

【0192】表から明らかなように、実施例1〜4の光
起電力素子では、ヒートサイクルによる光電変換効率の
低下は抑えられ、耐環境性は比較例1の光起電力素子に
対して、優れていることが分かった。
As is clear from the table, in the photovoltaic elements of Examples 1 to 4, a decrease in the photoelectric conversion efficiency due to the heat cycle was suppressed, and the environmental resistance was higher than that of the photovoltaic element of Comparative Example 1. It turned out to be excellent.

【0193】以上の評価試験により、本発明の酸素原子
を含有する光反射層を用いた光起電力素子が、従来の光
起電力素子に対して、優れた耐環境特性を有することが
判明し、本発明の効果が実証された。
From the above evaluation tests, it was found that the photovoltaic device using the light reflecting layer containing an oxygen atom of the present invention had better environmental resistance than the conventional photovoltaic device. The effect of the present invention was demonstrated.

【0194】実施例5〜8及び比較例2 (実施例5)DCマグネトロンスパッタリング法及び高
周波(RF)グロー放電分解法によって本発明の光起電
力素子を作製した。
Examples 5 to 8 and Comparative Example 2 (Example 5) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a radio frequency (RF) glow discharge decomposition method.

【0195】まず、実施例1と同じ作製条件で、図8の
DCマグネトロンスパッタリング装置を用いて、基板上
に酸素原子を含むAlSiの光反射層を450nm、及
び光反射増加層を1μm作製した。
First, under the same manufacturing conditions as in Example 1, a 450 nm-thick AlSi light reflecting layer containing oxygen atoms and a 1 μm-thick light reflection increasing layer were formed on a substrate using the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【0196】次に、図14に示す原料ガス供給装置13
20と堆積装置1400からなるRFグロー放電分解法
による製造装置により、光反射増加層上に非単結晶シリ
コン系半導体層を作製した。
Next, the source gas supply device 13 shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the light reflection-enhancing layer by a manufacturing apparatus including an RF glow discharge decomposition method and a deposition apparatus 1400.

【0197】図中1404は、前述した光反射増加層及
び光反射層を作製した基板である。図中、ガスボンベ1
371〜1376の各ガスボンベには、実施例1と同じ
原料ガスが密封されており、実施例1と同様の操作手順
により各ガスをマスフローコントローラー1321〜1
326内に導入した。
In the figure, reference numeral 1404 denotes a substrate on which the light reflection increasing layer and the light reflection layer described above are formed. In the figure, gas cylinder 1
The same source gas as in Example 1 is sealed in each of the gas cylinders 371 to 1376, and each gas is supplied to the mass flow controllers 1321 to 1321 by the same operation procedure as in Example 1.
326.

【0198】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板1404上にn型層、i型層、p型層の成膜を
行なった。
After the preparation for film formation was completed as described above, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer were formed on the substrate 1404.

【0199】n型層を作製するには、基板1404を加
熱ヒーター1405により300℃に加熱し、流出バル
ブ1341〜1343及び補助バルブ1408を除々に
開いて、SiH4 ガス、H2 ガス、PH3 /H2ガスを
ガス導入管1403を通じて堆積室1401内に流入さ
せた。この時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2
ス流量が20sccm、PH3 /H2 ガス流量が1sc
cmとなるように各々のマスフローコントローラー13
21〜1323で調整した。堆積室1401内の圧力
は、1Torrとなるように真空計1406を見ながら
コンダクタンスバルブ1407の開口を調整した。その
後、不図示のRF電源の電力を5mW/cm3 に設定
し、RFマッチングボックス1412を通じてカソード
1402にRF電力を導入し、RFグロー放電を生起サ
セ、光反射増加層上にn型層の作製を開始し、層厚10
nmのn型層を作製したことろでRFグロー放電を止
め、流出バルブ1341〜1343を閉じて、堆積室1
401内へのガス流入を止め、n型層の作製を終えた。
In order to form an n-type layer, the substrate 1404 is heated to 300 ° C. by the heater 1405, and the outflow valves 1341 to 1343 and the auxiliary valve 1408 are opened gradually, and SiH 4 gas, H 2 gas, PH 3 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber 1401 through the gas introduction pipe 1403. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 2 sccm, the flow rate of the H 2 gas is 20 sccm, and the flow rate of the PH 3 / H 2 gas is 1 sccm.
cm each mass flow controller 13
Adjusted at 21 to 1323. The opening of the conductance valve 1407 was adjusted while watching the vacuum gauge 1406 so that the pressure in the deposition chamber 1401 became 1 Torr. Thereafter, the power of an RF power source (not shown) is set to 5 mW / cm 3 , and RF power is introduced to the cathode 1402 through the RF matching box 1412 to generate RF glow discharge, thereby forming an n-type layer on the light reflection increasing layer. To start with a layer thickness of 10
The RF glow discharge was stopped at the time when the n-type layer of nm was produced, the outflow valves 1341 to 1343 were closed, and the deposition chamber 1 was closed.
The gas flow into 401 was stopped, and the fabrication of the n-type layer was completed.

【0200】次に、i型層を作製するには、基板140
4を加熱ヒーター1405により300℃に加熱し、流
出バルブ1341,1342を除々に開いて、SiH4
ガス、H2 ガスをガス導入管1403を通じて堆積室1
401内に流入させた。この時、SiH4 ガス流量が2
sccm、H2 ガス流量が20sccmとなるように各
々のマスフローコントローラー1321,1322で調
整した。堆積室1041内の圧力は、1Torrとなる
ように真空計1406を見ながらコンダクタンスバルブ
1407の開口を調整した。その後、不図示のRF電源
の電力を5mW/cm3 に設定し、RFマッチングボッ
クス1412を通じてカソード1402にRF電力を導
入し、RFグロー放電を生起させ、p型層上にi型層の
作製を開始し、層厚400μmのi型層を作製したこと
ろでRFグロー放電を止め、i型層の作製を終えた。
Next, in order to form an i-type layer, the substrate 140
4 was heated to 300 ° C. by the heater 1405, by gradually opening the discharge valves 1341 and 1342, SiH 4
Gas and H 2 gas are supplied through the gas introduction pipe 1403 to the deposition chamber 1
It flowed into 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 2
The mass flow controllers 1321 and 1322 adjusted the flow rates of sccm and H 2 gas to 20 sccm. The opening of the conductance valve 1407 was adjusted while watching the vacuum gauge 1406 so that the pressure in the deposition chamber 1041 became 1 Torr. After that, the power of an RF power source (not shown) is set to 5 mW / cm 3 , RF power is introduced to the cathode 1402 through the RF matching box 1412 to generate RF glow discharge, and the i-type layer is formed on the p-type layer. Starting, the RF glow discharge was stopped at the time when an i-type layer having a thickness of 400 μm was produced, and the production of the i-type layer was completed.

【0201】次にp型層を作製するには、基板1404
を加熱ヒーター1405により250℃に加熱し、流出
バルブ1344を除々に開いて、SiH4 ガス、H2
ス、B2 6 /H2 ガスをガス導入管1403を通じて
堆積室1401内に流入させた。この時、SiH4 ガス
流量が2sccm、H2 ガス流量が50sccm、B2
6 /H2 ガス流量が1sccmとなるように各々のマ
スフローコントローラー1321,1322,1324
で調整した。堆積室1401内の圧力は、1Torrと
なるように真空計1406を見ながらコンダクタンスバ
ルブ1407の開口を調整した。その後、不図示のRF
電源の電力を200mW/cm3 に設定し、RFマッチ
ングボックス1412を通じてカソード1402にRF
電力を導入し、RFグロー放電を生起させ、i型層上に
p型層の作製を開始し、層厚5nmのp型層を作製した
したろでRFグロー放電を止め、流出バルブ1341,
1342,1344及び補助バルブ1408をとじて、
堆積室1401内へのガス流入を止め、p型層の作製を
終えた。
Next, to form a p-type layer, the substrate 1404
Was heated to 250 ° C. by the heater 1405, the outflow valve 1344 was gradually opened, and SiH 4 gas, H 2 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas were introduced into the deposition chamber 1401 through the gas introduction pipe 1403. . At this time, SiH 4 gas flow rate 2 sccm, H 2 gas flow rate 50 sccm, B 2
Each mass flow controller 1321, 1322, 1324 so that the flow rate of H 6 / H 2 gas is 1 sccm.
Was adjusted. The opening of the conductance valve 1407 was adjusted while watching the vacuum gauge 1406 so that the pressure in the deposition chamber 1401 became 1 Torr. Then, RF (not shown)
The power of the power supply was set to 200 mW / cm 3 , and RF was applied to the cathode 1402 through the RF matching box 1412.
Electric power was introduced to generate an RF glow discharge, a p-type layer was started to be formed on the i-type layer, and the RF glow discharge was stopped after a p-type layer having a thickness of 5 nm was formed.
By closing 1342, 1344 and the auxiliary valve 1408,
The gas flow into the deposition chamber 1401 was stopped, and the formation of the p-type layer was completed.

【0202】それぞれの層を作製する際に、必要なガス
以外の流出バルブ1341〜1346は完全に閉じられ
ていることは言うまでもなく、また、それぞれのガスが
堆積室1401内、流出バルブ1341〜1346から
堆積室1401に至る配管内に残留することを避けるた
めに、流出バルブ1341〜1346を閉じ、補助バル
ブ1408を開き、さらにコンダクタンスバルブ140
7を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必
要に応じて行う。
When producing each layer, it goes without saying that the outflow valves 1341 to 1346 other than the necessary gas are completely closed, and the respective gases are supplied into the deposition chamber 1401 and outflow valves 1341 to 1346. In order to avoid remaining in the piping from the flow to the deposition chamber 1401, the outflow valves 1341 to 1346 are closed, the auxiliary valve 1408 is opened, and the conductance valve 1401 is opened.
7 is fully opened, and the operation of once evacuating the system to a high vacuum is performed as required.

【0203】次に、p型層上に、透明電極として、IT
O(In2 3 +SnO2 )を真空蒸着にて80nm蒸
着し、集電電極としてCrを真空蒸着にて1μm蒸着
し、光起電力素子を作製した(素子実5)。以上の、光
起電力素子の作製条件を表7に示す。
Next, on the p-type layer, an IT
O (In 2 O 3 + SnO 2 ) was vapor-deposited to a thickness of 80 nm, and Cr was vapor-deposited as a current collecting electrode to a thickness of 1 μm to produce a photovoltaic device (device example 5). Table 7 shows the conditions for manufacturing the photovoltaic element described above.

【0204】(実施例6)実施例2と同様にしてステン
レス基板上に炭素原子を含有するAlSiの光反射層を
形成し、その上に実施例5と同様にして光反射増加層、
n型層,i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し
て光起電力素子を作製した(素子実6)。
(Example 6) A light reflecting layer of AlSi containing carbon atoms was formed on a stainless steel substrate in the same manner as in Example 2, and a light reflection increasing layer was formed thereon in the same manner as in Example 5.
An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce a photovoltaic element (element 6).

【0205】(実施例7)実施例3と同様にしてステン
レス基板上に窒素原子を含有するAlSiの光反射層を
形成し、その上に実施例5と同様にして光反射増加層、
n型層,i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し
て光起電力素子を作製した(素子実7)。
Example 7 A light reflecting layer of AlSi containing nitrogen atoms was formed on a stainless steel substrate in the same manner as in Example 3, and a light reflection increasing layer was formed thereon in the same manner as in Example 5.
An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce a photovoltaic element (element example 7).

【0206】(実施例8)実施例4と同様にしてステン
レス基板上にアルカリ金属(Li,Na,K,Rb,C
s)を何れか含有するAlSiの光反射層を形成し、そ
の上に実施例5と同様にして光反射増加層、n型層,i
型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して光起電力
素子を作製した(素子実8−1〜8−5)。
(Example 8) In the same manner as in Example 4, an alkali metal (Li, Na, K, Rb, C
s) is formed, and a light reflection increasing layer, an n-type layer and an i-type layer are formed thereon in the same manner as in Example 5.
A photovoltaic element was manufactured by forming a mold layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (element examples 8-1 to 8-5).

【0207】(比較例2)比較例1と同様な方法によ
り、光反射層を形成し、続いて実施例5と同様にして光
反射増加層、半導体層、透明電極、集電電極を形成し従
来の光起電力素子を作製した(素子比2)。
(Comparative Example 2) A light reflecting layer was formed in the same manner as in Comparative Example 1, and then a light reflection increasing layer, a semiconductor layer, a transparent electrode, and a collecting electrode were formed in the same manner as in Example 5. A conventional photovoltaic element was manufactured (element ratio 2).

【0208】実施例5〜8及び比較例2で作製した光起
電力素子の太陽電池特性について本発明の効果を実証す
るために、実施例1と同様な評価試験を行った。結果を
表8に示す。
In order to demonstrate the effect of the present invention on the solar cell characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Examples 5 to 8 and Comparative Example 2, the same evaluation test as in Example 1 was performed. Table 8 shows the results.

【0209】表8から明らかなように、実施例5〜8の
光起電力素子は、比較例2の素子に比べ、初期特性のみ
らず耐久性、耐環境性が大きく改善されることが分かっ
た。 (実施例9)実施例1と同様に、図8に示すDCマグネ
トロンスパッタリング法の製造装置により、基板上に実
施例1と同様の方法で堆積室801に導入するO2 ガス
の流量を、Arガス流量に対して0.1〜25,000
ppmまで変化させて、酸素原子の含有量の異なるAl
Siの光反射層を450nm作製した。次にそれぞれの
光反射層の堆積した基板について、その一部を用いて二
次イオン質量分析(SIMS)を行いAlSiの光反射
層中の酸素量を測定した。
As is clear from Table 8, the photovoltaic elements of Examples 5 to 8 have significantly improved durability and environmental resistance as well as the initial characteristics as compared with the element of Comparative Example 2. Was. Ninth Embodiment As in the first embodiment, the flow rate of the O 2 gas introduced into the deposition chamber 801 on the substrate by the DC magnetron sputtering method shown in FIG. 0.1 to 25,000 for gas flow rate
ppm to change the content of Al
A 450 nm Si light reflection layer was formed. Next, with respect to the substrate on which each light reflection layer was deposited, a part of the substrate was subjected to secondary ion mass spectrometry (SIMS) to measure the amount of oxygen in the AlSi light reflection layer.

【0210】この結果作製された光反射層に含まれる酸
素原子の量は0.05ppmから2,500ppmであ
ることがわかった。
As a result, it was found that the amount of oxygen atoms contained in the produced light reflecting layer was 0.05 ppm to 2,500 ppm.

【0211】次に、実施例1と同様に、図8に示すDC
マグネトロンスパッタリング法の製造装置によりそれぞ
れの量の酸素原子を含む光反射層上に、層厚1μmの光
反射増加層を堆積し、さらに光反射増加層層上に図13
に示すμWグロー放電分解法による製造装置により、光
反射増加上に非単結晶シリコン系半導体層、透明電極、
集電電極を積層し、光起電力素子を作製した(素子実9
−1〜9−9)。
Next, as in the first embodiment, the DC shown in FIG.
A light reflection increasing layer having a thickness of 1 μm is deposited on the light reflection layer containing the respective amounts of oxygen atoms by a magnetron sputtering method manufacturing apparatus.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, a transparent electrode,
Current collecting electrodes were laminated to produce a photovoltaic element (element 9
-1 to 9-9).

【0212】これら光起電力素子の太陽電池特性につい
て、実施例1と同様な評価試験を行った。結果を表9に
示す。
An evaluation test similar to that of Example 1 was conducted for the solar cell characteristics of these photovoltaic elements. Table 9 shows the results.

【0213】表9から明らかなように、光反射層に含ま
れる酸素原子の量が0.1ppmから1000ppmの
範囲内にあるときの光起電力素子は、前記酸素原子の量
が、0.1ppm以下または1000ppm以上の光起
電力素子に対して、光電変換特性の初期特性、密着性試
験後及び環境試験後の特性も高い値を示し、酸素原子を
0.1ppmから1000ppm含有する光反射層を用
いることにより、より一層高い効果が得られることが分
かった。
As is clear from Table 9, when the amount of oxygen atoms contained in the light reflecting layer is in the range of 0.1 ppm to 1000 ppm, the photovoltaic element has the amount of oxygen atoms of 0.1 ppm. For a photovoltaic element of 1000 ppm or less, the initial characteristics of the photoelectric conversion characteristics, the characteristics after the adhesion test and after the environmental test also show high values, and the light reflecting layer containing 0.1 ppm to 1000 ppm of oxygen atoms. It has been found that a higher effect can be obtained by using.

【0214】(実施例10)実施例2と同様に、図8に
示すDCマグネトロンスパッタリング法の製造装置によ
り、基板上に実施例2と同様の方法で堆積室801に導
入するCH4ガスの流量を、Arガス流量に対して1〜
10,000ppmまで変化させて、炭素原子の含有量
の異なるAlSiの光反射層を450nm作製した。次
にそれぞれの光反射層の堆積した基板について、その一
部を用いて二次イオン質量分析(SIMS)を行いAl
Siの光反射層中の炭素量を測定した。
Example 10 As in Example 2, the flow rate of the CH 4 gas introduced into the deposition chamber 801 on the substrate in the same manner as in Example 2 by the DC magnetron sputtering manufacturing apparatus shown in FIG. From 1 to the Ar gas flow rate.
The light reflecting layer of AlSi having a different carbon atom content was formed at 450 nm by changing the concentration to 10,000 ppm. Next, secondary ion mass spectrometry (SIMS) was performed on a part of the substrate on which each light reflection layer was
The amount of carbon in the light reflecting layer of Si was measured.

【0215】この結果作製された光反射層に含まれる炭
素原子の量は0.05ppmから1,500ppmであ
ることがわかった。
As a result, it was found that the amount of carbon atoms contained in the produced light reflecting layer was 0.05 ppm to 1,500 ppm.

【0216】次に、実施例1と同様に、図8に示すDC
マグネトロンスパッタリング法の製造装置によりそれぞ
れの量の炭素原子を含む光反射層上に、層厚1μmの光
反射増加層を堆積し、さらに光反射増加層層上に図13
に示すμWグロー放電分解法による製造装置により、光
反射増加上に非単結晶シリコン系半導体層、透明電極、
集電電極を積層し、光起電力素子を作製した(素子実1
0−1〜10−9)。これら光起電力素子の太陽電池特
性について、実施例1と同様な評価試験を行った。結果
を表10に示す。
Next, as in the first embodiment, the DC shown in FIG.
A light reflection increasing layer having a thickness of 1 μm is deposited on the light reflection layer containing the respective amounts of carbon atoms by a magnetron sputtering method manufacturing apparatus.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, a transparent electrode,
A current collecting electrode was laminated to produce a photovoltaic element (element 1).
0-1 to 10-9). An evaluation test similar to that of Example 1 was performed on the solar cell characteristics of these photovoltaic elements. Table 10 shows the results.

【0217】表10から明らかなように、光反射層に含
まれる炭素原子の量が0.1ppm〜1000ppmの
範囲内にあるときの光起電力素子は、前記炭素原子の量
が、0.1ppm以下または1000ppm以上の光起
電力素子に対して、光電変換特性の初期特性、密着性試
験後及び環境試験後の特性も高い値を示し、炭素原子を
0.1ppm〜1000ppm含有する光反射層を用い
ることにより、より一層高い効果が得られることが分か
った。
As is clear from Table 10, when the amount of carbon atoms contained in the light reflecting layer is in the range of 0.1 ppm to 1000 ppm, the photovoltaic element has the amount of carbon atoms of 0.1 ppm. For the photovoltaic element of 1000 ppm or less, the initial property of the photoelectric conversion property, the property after the adhesion test and the property after the environmental test also show a high value, and the light reflecting layer containing 0.1 ppm to 1000 ppm of carbon atoms. It has been found that a higher effect can be obtained by using.

【0218】(実施例11)実施例3と同様に、図8に
示すDCマグネトロンスパッタリング法の製造装置によ
り、基板上に実施例3と同様の方法で堆積室801に導
入するN2ガスの流量を、Arガス流量に対して1pp
m〜10,000ppmまで変化させて、炭素原子の含
有量の異なるAlSiの光反射層を450nm作製し
た。次にそれぞれの光反射層の堆積した基板について、
その一部を用いて二次イオン質量分析(SIMS)を行
いAlSiの光反射層中の窒素量を測定した。
(Embodiment 11) As in Embodiment 3, the flow rate of N 2 gas introduced into the deposition chamber 801 on the substrate by the DC magnetron sputtering method shown in FIG. Is 1 pp to the Ar gas flow rate.
The light reflecting layer of AlSi having a different carbon atom content was produced at a thickness of 450 nm while changing the content from m to 10,000 ppm. Next, for the substrate on which each light reflection layer is deposited,
Secondary ion mass spectrometry (SIMS) was performed using a part of the sample to measure the amount of nitrogen in the AlSi light reflecting layer.

【0219】この結果作製された光反射層に含まれる炭
素原子の量は0.05ppmから1,500ppmであ
ることがわかった。
As a result, it was found that the amount of carbon atoms contained in the produced light reflecting layer was from 0.05 ppm to 1,500 ppm.

【0220】次に、実施例1と同様に、図8に示すDC
マグネトロンスパッタリング法の製造装置によりそれぞ
れの量の窒素原子を含む光反射層上に、層厚1μmの光
反射増加層を堆積し、さらに光反射増加層層上に図13
に示すμWグロー放電分解法による製造装置により、光
反射増加上に非単結晶シリコン系半導体層、透明電極、
集電電極を積層し、光起電力素子を作製した(素子実1
1−1〜11−9)。
Next, as in the first embodiment, the DC shown in FIG.
A 1 μm thick light reflection-enhancing layer is deposited on the light reflection layer containing the respective amounts of nitrogen atoms by a magnetron sputtering method manufacturing apparatus.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, a transparent electrode,
A current collecting electrode was laminated to produce a photovoltaic element (element 1).
1-1 to 11-9).

【0221】これら光起電力素子の太陽電池特性につい
て、実施例1と同様な評価試験を行った。結果を表11
に示す。
An evaluation test similar to that of Example 1 was conducted for the solar cell characteristics of these photovoltaic elements. Table 11 shows the results.
Shown in

【0222】表11から明らかなように、光反射層に含
まれる窒素原子の量が0.1ppmから1000ppm
の範囲内にあるときの光起電力素子は、前記窒素原子の
量が、0.1ppm以下または1000ppm以上の光
起電力素子に対して、光電変換特性の初期特性、密着性
試験後及び環境試験後の特性も高い値を示し、窒素原子
を0.1ppmから1000ppm含有する光反射層を
用いることにより、より一層高い効果が得られることが
分かった。
As is clear from Table 11, the amount of nitrogen atoms contained in the light reflecting layer was from 0.1 ppm to 1000 ppm.
When the photovoltaic element is within the range, the amount of the nitrogen atom is 0.1 ppm or less, or the photovoltaic element of 1000 ppm or more, the initial characteristics of the photoelectric conversion characteristics, after the adhesion test and the environmental test. The subsequent characteristics also showed high values, and it was found that higher effects could be obtained by using the light reflecting layer containing 0.1 to 1000 ppm of nitrogen atoms.

【0223】(実施例12)実施例4と同様に、図8に
示すDCマグネトロンスパッタリング法の製造装置によ
り、基板上に実施例4と同様の方法でアルミニウム−シ
リコン合金ターゲットに添加するアルカリ金属原子(L
i,Na,K,Rb,Cs)の量を変化させて、アルカ
リ金属原子(Li,Na,K,Rb,Cs)の含有量が
異なるAlSi光反射層をそれぞれ450nm作製し
た。
Example 12 Similarly to Example 4, an alkali metal atom to be added to an aluminum-silicon alloy target on a substrate in the same manner as in Example 4 by a DC magnetron sputtering manufacturing apparatus shown in FIG. (L
By changing the amount of i, Na, K, Rb, Cs), 450 nm AlSi light reflecting layers having different contents of alkali metal atoms (Li, Na, K, Rb, Cs) were produced.

【0224】次にそれぞれの光反射層の堆積した基板に
ついて、その一部を用いて二次イオン質量分析(SIM
S)を行いAlSiの光反射層中のアルカリ金属原子
(Li,Na,K,Rb,Cs)量を測定した。
Next, with respect to the substrate on which each light reflection layer was deposited, a part thereof was used for secondary ion mass spectrometry (SIM).
S) was performed to measure the amount of alkali metal atoms (Li, Na, K, Rb, Cs) in the AlSi light reflecting layer.

【0225】この結果作製された光反射層に含まれるア
ルカリ金属原子(Li,Na,K,Rb,Cs)の量は
1.5ppmから200ppmであることがわかった。
As a result, it was found that the amount of the alkali metal atoms (Li, Na, K, Rb, Cs) contained in the produced light reflecting layer was from 1.5 ppm to 200 ppm.

【0226】次に、実施例1と同様に、図8に示すDC
マグネトロンスパッタリング法の製造装置によりそれぞ
れの量のアルカリ金属原子(Li,Na,K,Rb,C
s)を含む光反射層上に、層厚1μmの光反射増加層を
堆積し、さらに光反射増加層層上に図13に示すμWグ
ロー放電分解法による製造装置により、光反射増加層上
に非単結晶シリコン系半導体層、透明電極、集電電極を
積層し、光起電力素子を作製した(素子実12−1−1
〜12−5−9)。これら光起電力素子の太陽電池特性
について、実施例1と同様な評価試験を行った。結果を
表12−1〜12−5に示す。
Next, as in the first embodiment, the DC shown in FIG.
Each amount of alkali metal atoms (Li, Na, K, Rb, C
A light reflection increasing layer having a thickness of 1 μm is deposited on the light reflection layer containing s), and the light reflection increasing layer is further formed on the light reflection increasing layer by a production apparatus using a μW glow discharge decomposition method shown in FIG. A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were laminated to produce a photovoltaic element (element 12-1-1)
1212-5-9). An evaluation test similar to that of Example 1 was performed on the solar cell characteristics of these photovoltaic elements. The results are shown in Tables 12-1 to 12-5.

【0227】表12−1〜12−5から明らかなよう
に、光反射層に含まれるアルカリ金属原子(Li,N
a,K,Rb,Cs)の量が2ppmから100ppm
の範囲内にあるときの光起電力素子は、前記アルカリ金
属原子(Li,Na,K,Rb,Cs)の量が、2pp
m以下または100ppm以上の光起電力素子に対し
て、光電変換特性の初期特性、密着性試験後及び環境試
験後の特性も高い値を示し、アルカリ金属原子(Li,
Na,K,Rb,Cs)を2ppmから100ppm含
有する光反射層を用いることにより、より一層高い効果
が得られることが分かった。
As is clear from Tables 12-1 to 12-5, the alkali metal atoms (Li, N
a, K, Rb, Cs) from 2 ppm to 100 ppm
When the amount of the alkali metal atom (Li, Na, K, Rb, Cs) is 2 pp
m or 100 ppm or more, the initial characteristics of the photoelectric conversion characteristics, the characteristics after the adhesion test and after the environmental test also show high values, and the alkali metal atoms (Li,
It has been found that a higher effect can be obtained by using the light reflecting layer containing 2 ppm to 100 ppm of (Na, K, Rb, Cs).

【0228】実施例13〜16及び比較例3 (実施例13)基板に、50mm角、厚さ1mmのバリ
ウムほう珪酸ガラス(コーニング(株)製7059)を
用い、基板上に透明電極として1TOを80nm作製し
た後、表13の条件を用いて、第1のp型層、第1のi
型層、第1のn型層、第2のp型層、第2のi型層、第
2のn型層を作製し、実施例1の方法で、光反射増加
層、及び酸素原子を含有するAlSiの光反射層を作製
して図2に示す光起電力素子を作製した(素子実1
3)。
Examples 13 to 16 and Comparative Example 3 (Example 13) A 50 mm square, 1 mm thick barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) was used as a substrate, and 1TO was used as a transparent electrode on the substrate. After forming the first p-type layer and the first i-type layer under the conditions shown in Table 13,
A type layer, a first n-type layer, a second p-type layer, a second i-type layer, and a second n-type layer are formed, and the light reflection increasing layer and the oxygen atoms are formed by the method of the first embodiment. A light reflecting layer of AlSi was produced to produce a photovoltaic device shown in FIG.
3).

【0229】(実施例14)基板に、50mm角、厚さ
1mmのバリウムほう珪酸ガラス(コーニング(株)製
7059)を用い、基板上に透明電極として1TOを8
0nm作製した後、表13の条件を用いて、第1のp型
層、第1のi型層、第1のn型層、第2のp型層、第2
のi型層、第2のn型層を作製し、実施例2の方法で、
光反射増加層、及び炭素原子を含有するAlSiの光反
射層を作製して図2に示す光起電力素子を作製した(素
子実14)。
Example 14 A 50 mm square, 1 mm thick barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) was used as a substrate, and 1TO was used as a transparent electrode on the substrate.
After the fabrication of 0 nm, the first p-type layer, the first i-type layer, the first n-type layer, the second p-type layer, and the second
Then, an i-type layer and a second n-type layer of
A light reflection increasing layer and a light reflection layer of AlSi containing carbon atoms were prepared to produce the photovoltaic device shown in FIG. 2 (device example 14).

【0230】(実施例15)基板に、50mm角、厚さ
1mmのバリウムほう珪酸ガラス(コーニング(株)製
7059)を用い、基板上に透明電極として1TOを8
0nm作製した後、表13の条件を用いて、第1のp型
層、第1のi型層、第1のn型層、第2のp型層、第2
のi型層、第2のn型層を作製し、実施例3の方法で、
光反射増加層、及び窒素原子を含有するAlSiの光反
射層を作製して図2に示す光起電力素子を作製した(素
子実15)。
(Example 15) A 50 mm square, 1 mm thick barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) was used as a substrate, and 1TO was used as a transparent electrode on the substrate.
After the fabrication of 0 nm, the first p-type layer, the first i-type layer, the first n-type layer, the second p-type layer, and the second
The i-type layer and the second n-type layer are formed, and the method of Example 3
A light reflection increasing layer and a light reflection layer of AlSi containing a nitrogen atom were prepared to produce a photovoltaic element shown in FIG. 2 (element example 15).

【0231】(実施例16)基板に、50mm角、厚さ
1mmのバリウムほう珪酸ガラス(コーニング(株)製
7059)を用い、基板上に透明電極として1TOを8
0nm作製した後、表13の条件を用いて、第1のp型
層、第1のi型層、第1のn型層、第2のp型層、第2
のi型層、第2のn型層を作製し、実施例4の方法で、
光反射増加層、及びアルカリ金属原子(Li,Na,
K,Rb,Cs)を含有するAlSiの光反射層を作製
して図2に示す光起電力素子を作製した(素子実16−
1〜16−5)。
(Example 16) A 50 mm square, 1 mm thick barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) was used for a substrate, and 1TO was used as a transparent electrode on the substrate.
After the fabrication of 0 nm, the first p-type layer, the first i-type layer, the first n-type layer, the second p-type layer, and the second
The i-type layer and the second n-type layer were prepared, and the method of Example 4 was used.
A light reflection increasing layer, and an alkali metal atom (Li, Na,
A light-reflecting layer of AlSi containing (K, Rb, Cs) was produced to produce the photovoltaic device shown in FIG.
1 to 16-5).

【0232】(比較例3)実施例13と同様に、基板上
に透明電極としてITOを80mm作製した後、表13
の条件を用いて、第1のp型層、第1のi型層、第1の
n型層、第2のp型層、第2のi型層電第2のn型層を
作製し、比較例1と同様に光反射増加層、及び酸素原子
を含有しない光反射層を作製して光起電力素子を作製し
た(素子比3)。
(Comparative Example 3) As in Example 13, 80 mm of ITO was formed on a substrate as a transparent electrode.
A first p-type layer, a first i-type layer, a first n-type layer, a second p-type layer, a second i-type layer, and a second n-type layer are formed using the conditions In the same manner as in Comparative Example 1, a light reflection increasing layer and a light reflection layer containing no oxygen atom were prepared to produce a photovoltaic element (element ratio 3).

【0233】以上の実施例13〜16及び比較例3で作
製した光起電力素子の太陽電池特性について本発明の効
果を実証するために、実施例1と同様な評価試験を行
い、結果を表14にまとめた。
In order to demonstrate the effect of the present invention on the solar cell characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Examples 13 to 16 and Comparative Example 3, the same evaluation test as in Example 1 was performed. 14

【0234】表14から明らかなように、実施例13〜
16の光起電力素子は、比較例3の素子に比べ、初期特
性のみならず耐久性、耐環境性が大きく改善されること
が分かった。
As can be seen from Table 14, Examples 13 to
It was found that the photovoltaic element No. 16 significantly improved not only the initial characteristics but also the durability and environmental resistance as compared with the element of Comparative Example 3.

【0235】実施例17〜20及び比較例4 (実施例17)DCマグネトロンスパッタリング法及び
μWグロー放電分解法によって本発明の光起電力素子を
作製した。
Examples 17 to 20 and Comparative Example 4 (Example 17) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a μW glow discharge decomposition method.

【0236】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ装置によりステンレス基板上に、実施例1と同様に、
酸素原子を含有する層厚450nmのAlSiの光反射
層、光反射増加層を作製し、次に、図13に示すμWグ
リー放電分解法による製造装置で表15の条件を用い、
光反射層上に非単結晶シリコン系半導体層を第1のn型
層、第1のi型層、第1のp型層、第2のn型層、第2
のi型層、第2のp型層、第3のn型層、第3のi型
層、第3のp型層からなる構成で積層し、更に透明電
極、集電電極を積層し、トリプル型の光起電力素子を作
製した(素子実17)。
In the same manner as in Example 1, a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
A light reflection layer and a light reflection enhancement layer of AlSi having a layer thickness of 450 nm containing oxygen atoms were prepared. Next, using a production apparatus based on the μW Glee discharge decomposition method shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer is formed on the light reflecting layer by a first n-type layer, a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, and a second n-type layer.
, A second p-type layer, a third n-type layer, a third i-type layer, and a third p-type layer, and a transparent electrode and a current collecting electrode are further laminated. A triple-type photovoltaic element was manufactured (element example 17).

【0237】(実施例18)DCマグネトロンスパッタ
リング法及びμWグロー放電分解法によって本発明の光
起電力素子を作製した。
(Example 18) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a μW glow discharge decomposition method.

【0238】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ装置によりステンレス基板上に、実施例2と同様に、
炭素原子を含有する層厚450nmのAlSiの光反射
層、光反射増加層を作製し、次に、図13に示すμWグ
リー放電分解法による製造装置で表15の条件を用い、
光反射層上に非単結晶シリコン系半導体層を第1のn型
層、第1のi型層、第1のp型層、第2のn型層、第2
のi型層、第2のp型層、第3のn型層、第3のi型
層、第3のp型層からなる構成で積層し、更に透明電
極、集電電極を積層し、トリプル型の光起電力素子を作
製した(素子実18)。
In the same manner as in Example 2, a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
A light reflecting layer and a light reflection increasing layer of 450 nm thick AlSi containing carbon atoms were prepared. Next, using a production apparatus by μW Glee discharge decomposition method shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer is formed on the light reflecting layer by a first n-type layer, a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, and a second n-type layer.
, A second p-type layer, a third n-type layer, a third i-type layer, and a third p-type layer, and a transparent electrode and a current collecting electrode are further laminated. A triple-type photovoltaic element was manufactured (element example 18).

【0239】(実施例19)DCマグネトロンスパッタ
リング法及びμWグロー放電分解法によって本発明の光
起電力素子を作製した。
(Example 19) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a μW glow discharge decomposition method.

【0240】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ装置によりステンレス基板上に、実施例3と同様に、
窒素原子を含有する層厚450nmのAlSiの光反射
層、光反射増加層を作製し、次に、図13に示すμWグ
リー放電分解法による製造装置で表15の条件を用い、
光反射層上に非単結晶シリコン系半導体層を第1のn型
層、第1のi型層、第1のp型層、第2のn型層、第2
のi型層、第2のp型層、第3のn型層、第3のi型
層、第3のp型層からなる構成で積層し、更に透明電
極、集電電極を積層し、トリプル型の光起電力素子を作
製した(素子実19)。
In the same manner as in Example 3, a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
A light reflecting layer and a light reflection increasing layer of AlSi having a thickness of 450 nm containing a nitrogen atom were prepared. Next, using a production apparatus based on the μW Glee discharge decomposition method shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer is formed on the light reflecting layer by a first n-type layer, a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, and a second n-type layer.
, A second p-type layer, a third n-type layer, a third i-type layer, and a third p-type layer, and a transparent electrode and a current collecting electrode are further laminated. A triple-type photovoltaic element was manufactured (element example 19).

【0241】(実施例20)DCマグネトロンスパッタ
リング法及びμWグロー放電分解法によって本発明の光
起電力素子を作製した。
(Example 20) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a μW glow discharge decomposition method.

【0242】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ装置によりステンレス基板上に、実施例4と同様に、
アルカリ金属原子を含有する層厚450nmのAlSi
の光反射層、光反射増加層を作製し、次に、図13に示
すμWグリー放電分解法による製造装置で表15の条件
を用い、光反射層上に非単結晶シリコン系半導体層を第
1のn型層、第1のi型層、第1のp型層、第2のn型
層、第2のi型層、第2のp型層、第3のn型層、第3
のi型層、第3のp型層からなる構成で積層し、更に透
明電極、集電電極を積層し、トリプル型の光起電力素子
を作製した(素子実20−1〜20ー5)。
In the same manner as in Example 4, a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
450 nm thick AlSi containing alkali metal atoms
Then, a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the light-reflecting layer using the conditions shown in Table 15 using a production apparatus based on the μW Glee discharge decomposition method shown in FIG. No. 1 n-type layer, first i-type layer, first p-type layer, second n-type layer, second i-type layer, second p-type layer, third n-type layer, third
, And a transparent electrode and a current collecting electrode were further laminated to produce triple-type photovoltaic elements (element examples 20-1 to 20-5). .

【0243】(比較例4)比較例1と同様に、ステンレ
ス基板上に、酸素原子を含有しない光反射層及び光反射
増加層を作製し、次に実施例17と同様な方法により図
13に示すμWグロー放電分解法による製造装置によ
り、光反射層上に非単結晶シリコン系半導体層を積層
し、実施例17と同様な方法および条件で透明電極、集
電電極を積層し、光起電力素子を作製した(素子比
4)。
(Comparative Example 4) In the same manner as in Comparative Example 1, a light reflection layer and a light reflection increasing layer containing no oxygen atom were formed on a stainless steel substrate. A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was stacked on the light reflecting layer by a manufacturing apparatus based on the μW glow discharge decomposition method, and a transparent electrode and a current collecting electrode were stacked in the same manner and under the same conditions as in Example 17. An element was produced (element ratio 4).

【0244】実施例17〜20及び比較例4で作製した
光起電力素子の太陽電池特性について本発明の効果を実
証するために、実施例1と同様な評価試験を行った。結
果を表16にまとめた。
In order to demonstrate the effect of the present invention on the solar cell characteristics of the photovoltaic elements produced in Examples 17 to 20 and Comparative Example 4, the same evaluation test as in Example 1 was performed. The results are summarized in Table 16.

【0245】表16から明らかなように、実施例17〜
20の光起電力素子は、比較例4の素子に比べ、初期特
性、耐久性、耐環境性のいずれも大きく改善されること
が分かった。
As is clear from Table 16, Examples 17 to
It was found that the photovoltaic element No. 20 exhibited significantly improved initial properties, durability and environmental resistance as compared with the element of Comparative Example 4.

【0246】実施例21〜24及び比較例5 (実施例21)電子ビーム(EB)真空蒸着法及びDC
マグネトロンスパッタリング法、およびμWグロー放電
分解法によって本発明の光起電力素子を作製した。
Examples 21 to 24 and Comparative Example 5 (Example 21) Electron beam (EB) vacuum evaporation method and DC
The photovoltaic device of the present invention was manufactured by a magnetron sputtering method and a μW glow discharge decomposition method.

【0247】図12に示す装置を用い電子ビーム(E
B)真空蒸着により、実験例2−1と同様にして、ステ
ンレス基板上に、酸素原子を含有する層厚450nmの
AlSiの光反射層を形成し、その上にDCスパッタリ
ングにより酸化亜鉛(ZnO)からなる光反射増加層を
作製した。次に、実施例17と同様にして、光反射増加
層上に非単結晶シリコン系半導体層を積層し、続いて透
明電極、集電電極を積層し、光起電力素子を作製した
(素子実21)。
Using the apparatus shown in FIG.
B) A 450 nm thick AlSi light reflecting layer containing oxygen atoms was formed on a stainless steel substrate by vacuum evaporation in the same manner as in Experimental Example 2-1. Zinc oxide (ZnO) was formed thereon by DC sputtering. Was formed. Next, in the same manner as in Example 17, a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was laminated on the light reflection increasing layer, and then a transparent electrode and a current collecting electrode were laminated to produce a photovoltaic device (device actual). 21).

【0248】(実施例22)電子ビーム(EB)真空蒸
着法及びDCマグネトロンスパッタリング法、およびμ
Wグロー放電分解法によって本発明の光起電力素子を作
製した。
(Example 22) Electron beam (EB) vacuum evaporation method, DC magnetron sputtering method, and μ
The photovoltaic device of the present invention was manufactured by the W glow discharge decomposition method.

【0249】図12に示す装置を用い電子ビーム(E
B)真空蒸着により、実験例2−2と同様にして、ステ
ンレス基板上に、炭素原子を含有する層厚450nmの
AlSiの光反射層を形成し、その上にDCスパッタリ
ングにより酸化亜鉛(ZnO)からなる光反射増加層を
作製した。次に、実施例17と同様にして、光反射増加
層上に非単結晶シリコン系半導体層を積層し、続いて透
明電極、集電電極を積層し、光起電力素子を作製した
(素子実22)。
Using the apparatus shown in FIG.
B) A 450 nm thick AlSi light reflecting layer containing carbon atoms was formed on a stainless steel substrate by vacuum evaporation in the same manner as in Experimental Example 2-2, and zinc oxide (ZnO) was formed thereon by DC sputtering. Was formed. Next, in the same manner as in Example 17, a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was laminated on the light reflection increasing layer, and then a transparent electrode and a current collecting electrode were laminated to produce a photovoltaic device (device actual). 22).

【0250】(実施例23)電子ビーム(EB)真空蒸
着法及びDCマグネトロンスパッタリング法、およびμ
Wグロー放電分解法によって本発明の光起電力素子を作
製した。
(Example 23) Electron beam (EB) vacuum evaporation method, DC magnetron sputtering method, and μ
The photovoltaic device of the present invention was manufactured by the W glow discharge decomposition method.

【0251】図12に示す装置を用い電子ビーム(E
B)真空蒸着により、実験例2−3と同様にして、ステ
ンレス基板上に、窒素原子を含有する層厚450nmの
AlSiの光反射層を形成し、その上にDCスパッタリ
ングにより酸化亜鉛(ZnO)からなる光反射増加層を
作製した。次に、実施例17と同様にして、光反射増加
層上に非単結晶シリコン系半導体層を積層し、続いて透
明電極、集電電極を積層し、光起電力素子を作製した
(素子実22)。
Using the apparatus shown in FIG.
B) A 450 nm thick AlSi light reflecting layer containing a nitrogen atom was formed on a stainless steel substrate by vacuum evaporation in the same manner as in Experimental Example 2-3, and zinc oxide (ZnO) was formed thereon by DC sputtering. Was formed. Next, in the same manner as in Example 17, a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was laminated on the light reflection increasing layer, and then a transparent electrode and a current collecting electrode were laminated to produce a photovoltaic device (device actual). 22).

【0252】(実施例24)電子ビーム(EB)真空蒸
着法及びDCマグネトロンスパッタリング法、およびμ
Wグロー放電分解法によって本発明の光起電力素子を作
製した。
(Example 24) Electron beam (EB) vacuum evaporation method, DC magnetron sputtering method, and μ
The photovoltaic device of the present invention was manufactured by the W glow discharge decomposition method.

【0253】図12に示す装置を用い電子ビーム(E
B)真空蒸着により、実験例2−4と同様にして、ステ
ンレス基板上に、アルカリ金属原子(Li,Na,K,
Rb,Cs)を含有する層厚450nmのAlSiの光
反射層を形成し、その上にDCスパッタリングにより酸
化亜鉛(ZnO)からなる光反射増加層を作製した。次
に、実施例17と同様にして、光反射増加層上に非単結
晶シリコン系半導体層を積層し、続いて透明電極、集電
電極を積層し、光起電力素子を作製した(素子実24−
1〜24−5)。
Using the apparatus shown in FIG.
B) By vacuum evaporation, an alkali metal atom (Li, Na, K,
An AlSi light reflection layer having a layer thickness of 450 nm containing (Rb, Cs) was formed, and a light reflection enhancement layer made of zinc oxide (ZnO) was formed thereon by DC sputtering. Next, in the same manner as in Example 17, a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was laminated on the light reflection increasing layer, and then a transparent electrode and a current collecting electrode were laminated to produce a photovoltaic device (device actual). 24-
1 to 24-5).

【0254】(比較例5)図12の装置を用い、ステン
レス基板上に、酸素原子を含有しない層厚450nmの
AlSiの光反射層とその上に酸化亜鉛(ZnO)から
なる1μmの光反射増加層を作製した。他は実施例21
と同様にして、光起電力素子を作製した(素子比5)。
Comparative Example 5 Using the apparatus shown in FIG. 12, a 450 μm thick AlSi light reflecting layer containing no oxygen atoms was formed on a stainless steel substrate, and a 1 μm light reflecting increase made of zinc oxide (ZnO) was formed thereon. Layers were made. Others are Example 21
A photovoltaic element was produced in the same manner as in (1) (element ratio 5).

【0255】実施例21〜24及び比較例5で作製した
光起電力素子の太陽電池特性について本発明の効果を実
証するために、実施例1と同様な評価試験を行った。結
果を表17に示す。
In order to demonstrate the effect of the present invention on the solar cell characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Examples 21 to 24 and Comparative Example 5, the same evaluation test as in Example 1 was performed. Table 17 shows the results.

【0256】表17から明らかなように、実施例21〜
24の光起電力素子は、比較例5の素子に比べ、初期特
性、耐久性、耐環境性のいずれも大きく改善されること
が分かった。
As is clear from Table 17, Examples 21 to 21
The photovoltaic element No. 24 was found to have significantly improved initial properties, durability, and environmental resistance compared to the element of Comparative Example 5.

【0257】実施例25〜28及び比較例6 (実施例25)DCマグネトロンスパッタリング法及び
μWグロー放電分解法によって本発明の光起電力素子を
作製した。
Examples 25 to 28 and Comparative Example 6 (Example 25) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a μW glow discharge decomposition method.

【0258】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ法の製造装置により、ヒーター803により基板80
2の温度を350℃に保持する以外は実施例1と同じ条
件で基板802上にテクスチャー構造の酸素原子を含む
光反射層を450mm作製した。 次に実施例1と同様
に、光反射層上に、層厚1μmの光反射増加層(Zn
O)を堆積し、さらに光反射増加層上に図13に示すμ
Wグロー放電分解法による製造装置により、光反射増加
層上に非単結晶シリコン系半導体層、透明電極、集電電
極を積層し、光起電力素子を作製した(素子実25)。
[0258] In the manufacturing apparatus of the DC magnetron sputtering method shown in FIG.
Under the same conditions as in Example 1 except that the temperature of Sample No. 2 was maintained at 350 ° C., a light reflecting layer containing oxygen atoms having a texture structure was formed on the substrate 802 to a thickness of 450 mm. Next, as in Example 1, a light reflection increasing layer (Zn) having a thickness of 1 μm was formed on the light reflection layer.
O) is deposited, and the μ shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were stacked on the light reflection increasing layer by a manufacturing apparatus based on the W glow discharge decomposition method, to produce a photovoltaic device (actual element 25).

【0259】(実施例26)DCマグネトロンスパッタ
リング法及びμWグロー放電分解法によって本発明の光
起電力素子を作製した。
Example 26 A photovoltaic device according to the present invention was manufactured by DC magnetron sputtering and μW glow discharge decomposition.

【0260】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ法の製造装置により、ヒーター803により基板80
2の温度を350℃に保持する以外は実施例2と同じ条
件で基板802上にテクスチャー構造の炭素原子を含む
光反射層を450mm作製した。 次に実施例1と同様
に、光反射層上に、層厚1μmの光反射増加層(Zn
O)を堆積し、さらに光反射増加層上に図13に示すμ
Wグロー放電分解法による製造装置により、光反射増加
層上に非単結晶シリコン系半導体層、透明電極、集電電
極を積層し、光起電力素子を作製した(素子実26)。
[0260] In the manufacturing apparatus of the DC magnetron sputtering method shown in FIG.
Under the same conditions as in Example 2 except that the temperature of Sample No. 2 was maintained at 350 ° C., a light reflecting layer containing carbon atoms having a texture structure was formed on the substrate 802 at 450 mm. Next, as in Example 1, a light reflection increasing layer (Zn) having a thickness of 1 μm was formed on the light reflection layer.
O) is deposited, and the μ shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were stacked on the light reflection increasing layer by a manufacturing apparatus based on the W glow discharge decomposition method to produce a photovoltaic element (element 26).

【0261】(実施例27)DCマグネトロンスパッタ
リング法及びμWグロー放電分解法によって本発明の光
起電力素子を作製した。
(Example 27) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a μW glow discharge decomposition method.

【0262】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ法の製造装置により、ヒーター803により基板80
2の温度を350℃に保持する以外は実施例3と同じ条
件で基板802上にテクスチャー構造の窒素原子を含む
光反射層を450mm作製した。 次に実施例1と同様
に、光反射層上に、層厚1μmの光反射増加層(Zn
O)を堆積し、さらに光反射増加層上に図13に示すμ
Wグロー放電分解法による製造装置により、光反射増加
層上に非単結晶シリコン系半導体層、透明電極、集電電
極を積層し、光起電力素子を作製した(素子実27)。
With the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
A light reflecting layer containing nitrogen atoms having a texture structure of 450 mm was formed on the substrate 802 under the same conditions as in Example 3 except that the temperature of Step 2 was maintained at 350 ° C. Next, as in Example 1, a light reflection increasing layer (Zn) having a thickness of 1 μm was formed on the light reflection layer.
O) is deposited, and the μ shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were stacked on the light reflection increasing layer by a manufacturing apparatus based on the W glow discharge decomposition method, to produce a photovoltaic element (element 27).

【0263】(実施例28)DCマグネトロンスパッタ
リング法及びμWグロー放電分解法によって本発明の光
起電力素子を作製した。
(Example 28) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a μW glow discharge decomposition method.

【0264】図8に示すDCマグネトロンスパッタリン
グ法の製造装置により、ヒーター803により基板80
2の温度を350℃に保持する以外は実施例4と同じ条
件で基板802上にテクスチャー構造のアルカリ金属原
子(Li,Na,K,Rb,Cs)を含む光反射層を4
50mm作製した。次に実施例1と同様に、光反射層上
に、層厚1μmの光反射増加層(ZnO)を堆積し、さ
らに光反射増加層上に図13に示すμWグロー放電分解
法による製造装置により、光反射増加層上に非単結晶シ
リコン系半導体層、透明電極、集電電極を積層し、光起
電力素子を作製した(素子実28−1〜28−5)。
[0264] In the manufacturing apparatus of the DC magnetron sputtering method shown in FIG.
A light reflecting layer containing a textured alkali metal atom (Li, Na, K, Rb, Cs) was formed on the substrate 802 under the same conditions as in Example 4 except that the temperature of Example 2 was maintained at 350 ° C.
50 mm was produced. Next, in the same manner as in Example 1, a light reflection increasing layer (ZnO) having a thickness of 1 μm is deposited on the light reflection layer, and is further formed on the light reflection increasing layer by a manufacturing apparatus using a μW glow discharge decomposition method shown in FIG. Then, a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were stacked on the light reflection increasing layer to produce photovoltaic elements (element examples 28-1 to 28-5).

【0265】(比較例6)堆積室802に、O2 /Ar
ガスのかわりにArガスを導入した以外は実施例25と
同じ条件で基板802上にテクスチャー構造の酸素原子
を含有しない光反射層を450nm作製した。その後、
実施例1と同様にして、光起電力素子を作製した(素子
比6)。
[0265] (Comparative Example 6) deposition chamber 802, O 2 / Ar
A 450 nm light-reflective layer having a textured structure and containing no oxygen atoms was formed on a substrate 802 under the same conditions as in Example 25 except that Ar gas was introduced instead of gas. afterwards,
A photovoltaic element was produced in the same manner as in Example 1 (element ratio: 6).

【0266】実施例25〜28と比較例6で作製した光
起電力素子の太陽電池特性について本発明の効果を実証
するために、実施例1と同様な評価試験を行った。結果
を表18に示す。
In order to demonstrate the effect of the present invention on the solar cell characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Examples 25 to 28 and Comparative Example 6, the same evaluation test as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 18.

【0267】表18から明らかなように、実施例25〜
28の光起電力素子は、比較例6の素子に比べ、初期特
性、耐久性、耐環境性のいずれも大きく改善されること
が分かった。
As is clear from Table 18, Examples 25 to
It was found that the photovoltaic element No. 28 had significantly improved initial properties, durability and environmental resistance as compared with the element of Comparative Example 6.

【0268】(実施例29)DCマグネトロンスパッタ
リング法及びマイクロ波(μW)グロー放電法によって
本発明の光起電力素子を作製した。
(Example 29) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a microwave (μW) glow discharge method.

【0269】まず、図8に示すDCマグネトロンスパッ
タリング装置により、ステンレス基板上に酸素原子及び
炭素原子を含有するAlSiの光反射層を作製した。
First, a light reflecting layer of AlSi containing oxygen atoms and carbon atoms was formed on a stainless steel substrate by a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【0270】図中802は50mm角、厚さ0.2m
m、表面に鏡面加工を施したステンレス(SUS43
0)であり、アセトン(CH3 OCH3 )で10分間、
イソプロパノール(CH3 CHOHCH3 )で10分間
の超音波洗浄を行い、80℃で30分間の温風乾燥を行
ったものである。
In the figure, reference numeral 802 denotes a 50 mm square and a thickness of 0.2 m.
m, mirror-finished stainless steel (SUS43
0), with acetone (CH 3 OCH 3 ) for 10 minutes,
Ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes with isopropanol (CH 3 CHOHCH 3 ), and hot air drying was performed at 80 ° C. for 30 minutes.

【0271】図中804は、純度99.999%のアル
ミニウムーシリコン合金(AlSi)ターゲットであ
り、絶縁性支持体805で堆積室801より絶縁されて
いる。図中810、812、814、816はガス導入
バルブであり、それぞれ不図示のアルゴン(Ar)ガス
ボンベ(純度99.9999%)、アルゴン(Ar)ガ
スで50ppmに希釈された窒素(N2 /Ar)ガスボ
ンベ、アルゴン(Ar)ガスで50ppmに希釈された
メタン(CH4/Ar)ガスボンベ、アルゴン(Ar)
ガスで50ppmに希釈された酸素(O2 /Ar)ガス
ボンベに接続されている。
In the drawing, reference numeral 804 denotes an aluminum-silicon alloy (AlSi) target having a purity of 99.999%, which is insulated from the deposition chamber 801 by an insulating support 805. In the figure, reference numerals 810, 812, 814, and 816 denote gas introduction valves, respectively, which are not shown in the drawings. Argon (Ar) gas cylinder (purity: 99.9999%) and nitrogen (N 2 / Ar) diluted to 50 ppm with argon (Ar) gas. ) Gas cylinder, methane (CH 4 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm with argon (Ar) gas, argon (Ar)
It is connected to an oxygen (O 2 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm with gas.

【0272】まず、堆積室801内を不図示の真空ポン
プにより排気し、真空計808の読みが約1×10-6
orrになった時点で、ガス導入バルブ810、81
4、816を徐々に開いて、Arガス流量が10scc
m、CH4/Arガス流量が2sccm、O2 /Arガ
ス流量が2sccmとなるように、各々のマスフローコ
ントローラー811、815、817で調整し、堆積室
801内の圧力が6mTorrとなるように、真空計8
08を見ながらコンダクタンスバルブ(パタフライ型)
809の開口を調整した。その後、DC電源806の電
圧を−400Vに設定して、ターゲット804にDC電
力を導入し、DCグロー放電を生起させた。5分経過し
た後にシャッター807を開けて、基板802上にAl
Siの光反射層の作製を開始し、層厚450nmの光反
射層を作製したところでシャッター807を閉じ、DC
電源806の出力を切り、DCグロー放電を止めた。次
に、ガス導入バルブ814、816を閉じて、堆積室8
01内へのCH4/Arガス、O2 /Arガスの流入を
止め、Arガスの流量が100sccmとなるようにマ
スフローコントロラー811を調整した。
First, the inside of the deposition chamber 801 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the reading of the vacuum gauge 808 is about 1 × 10 −6 T.
orr, the gas introduction valves 810, 81
4, 816 is gradually opened, and the Ar gas flow rate is 10 scc.
m, the mass flow controllers 811, 815, and 817 are adjusted so that the CH 4 / Ar gas flow rate is 2 sccm and the O 2 / Ar gas flow rate is 2 sccm, and the pressure in the deposition chamber 801 is 6 mTorr. Vacuum gauge 8
While watching 08, conductance valve (pattern fly type)
The opening 809 was adjusted. Thereafter, the voltage of the DC power supply 806 was set to -400 V, DC power was introduced to the target 804, and a DC glow discharge was generated. After 5 minutes, the shutter 807 is opened, and the Al
Production of a light reflection layer of Si was started, and when a light reflection layer having a thickness of 450 nm was produced, a shutter 807 was closed and DC
The output of the power supply 806 was turned off to stop DC glow discharge. Next, the gas introduction valves 814 and 816 are closed, and the deposition chamber 8 is closed.
The flow of CH 4 / Ar gas and O 2 / Ar gas into 01 was stopped, and the mass flow controller 811 was adjusted so that the flow rate of Ar gas became 100 sccm.

【0273】次に、コンダクタンスバルブ809を閉じ
て、堆積室801を徐々にリークし、酸素原子及び炭素
原子を含むAlSiの光反射層の作製を終えた。
Next, the conductance valve 809 was closed, the deposition chamber 801 was gradually leaked, and the fabrication of the AlSi light reflecting layer containing oxygen atoms and carbon atoms was completed.

【0274】更に実施例1と同じ作製条件で、図8のマ
グネトロンスパッタリング装置を用いて光反射層を1μ
m作製した。次に表19に示す条件で図13に示すμW
グロー放電法により非単結晶シリコン系半導体層を積層
し、また実施例1と同様な方法及び条件で透明電極、集
電電極を積層し、光起電力素子を作製した(素子実2
9)。以上の作製条件を表19に示す。
Further, under the same manufacturing conditions as in Example 1, the light reflecting layer was 1 μm thick using the magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
m. Next, the μW shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was laminated by a glow discharge method, and a transparent electrode and a current collecting electrode were laminated by the same method and under the same conditions as in Example 1 to produce a photovoltaic element (Element Example 2).
9). Table 19 shows the above manufacturing conditions.

【0275】(比較例7)比較例1と同様な方法で従来
の光起電力素子を作製した。
(Comparative Example 7) A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1.

【0276】まず図8に示すDCマグネトロンスパッタ
リング装置により、基板上に比較例1と同様にして炭素
原子、酸素原子を含有しないAlSi光反射層を450
nm作製した。
First, an AlSi light reflecting layer containing no carbon atoms and no oxygen atoms was formed on a substrate by a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
nm.

【0277】次に実施例29と同じ作製条件で、光反射
層上に光反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を形成して光起電力素子を作製した(素子
比7)。
Next, under the same manufacturing conditions as in Example 29, a light reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed on the light reflecting layer to form a photovoltaic element. Was prepared (element ratio 7).

【0278】実施例29と比較例7で作製した光起電力
素子の太陽電池特性について本発明の効果を実証するた
めに、実施例1と同様な評価試験を行った。
In order to demonstrate the effect of the present invention on the solar cell characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Example 29 and Comparative Example 7, the same evaluation test as in Example 1 was performed.

【0279】(素子比7)に対し、(素子実29)は、
光電変換効率で1.07倍、密着性試験で1.09倍、
環境試験後で1.11倍大きく、本実施例の酸素原子及
び炭素原子を含有する光反射層を用いた光起電力素子が
従来素子に比べ優れた特性を有することが分かり、本発
明の効果が実証された。
In contrast to (element ratio 7), (element actual 29) is
1.07 times in photoelectric conversion efficiency, 1.09 times in adhesion test,
After the environmental test, it was found that the photovoltaic device using the light reflecting layer containing oxygen atoms and carbon atoms of the present example has characteristics superior to those of the conventional device. Has been demonstrated.

【0280】(実施例30)DCマグネトロンスパッタ
リング法及びマイクロ波(μW)グロー放電法によって
本発明の光起電力素子を作製した。
(Example 30) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a microwave (μW) glow discharge method.

【0281】まず、図8に示すDCマグネトロンスパッ
タリング装置により、ステンレス基板上に酸素原子、炭
素原子及び窒素原子を含有するAlSiの光反射層を作
製した。
First, a light reflecting layer of AlSi containing oxygen, carbon and nitrogen atoms was formed on a stainless steel substrate by a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【0282】図中802は50mm角、厚さ0.2m
m、表面に鏡面加工を施したステンレス(SUS43
0)であり、アセトン(CH3 OCH3 )で10分間、
イソプロパノール(CH3 CHOHCH3 )で10分間
の超音波洗浄を行い、80℃で30分間の温風乾燥を行
ったものである。
In the drawing, reference numeral 802 denotes a 50 mm square and a thickness of 0.2 m.
m, mirror-finished stainless steel (SUS43
0), with acetone (CH 3 OCH 3 ) for 10 minutes,
Ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes with isopropanol (CH 3 CHOHCH 3 ), and hot air drying was performed at 80 ° C. for 30 minutes.

【0283】図中804は、純度99.999%のアル
ミニウムーシリコン合金(AlSi)ターゲットであ
り、絶縁性支持体805で堆積室801より絶縁されて
いる。図中810、812、814、816はガス導入
バルブであり、それぞれ不図示のアルゴン(Ar)ガス
ボンベ(純度99.9999%)、アルゴン(Ar)ガ
スで50ppmに希釈された窒素(N2 /Ar)ガスボ
ンベ、アルゴン(Ar)ガスで50ppmに希釈された
メタン(CH4/Ar)ガスボンベ、アルゴン(Ar)
ガスで50ppmに希釈された酸素(O2 /Ar)ガス
ボンベに接続されている。
In the drawing, reference numeral 804 denotes an aluminum-silicon alloy (AlSi) target having a purity of 99.999%, which is insulated from the deposition chamber 801 by an insulating support 805. In the figure, reference numerals 810, 812, 814, and 816 denote gas introduction valves, respectively, which are not shown in the drawings. Argon (Ar) gas cylinder (purity: 99.9999%) and nitrogen (N 2 / Ar) diluted to 50 ppm with argon (Ar) gas. ) Gas cylinder, methane (CH 4 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm with argon (Ar) gas, argon (Ar)
It is connected to an oxygen (O 2 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm with gas.

【0284】まず、堆積室801内を不図示の真空ポン
プにより排気し、真空計808の読みが約1×10-6
orrになった時点で、ガス導入バルブ810、81
2、814、816を徐々に開いて、Arガス流量が1
0sccm、N2 /Arガス流量が2sccm、CH4
/Arガス流量が2sccm、O2 /Arガス流量が2
sccmとなるように、各々のマスフローコントローラ
ー811、813、815、817で調整し、堆積室8
01内の圧力が6mTorrとなるように、真空計80
8を見ながらコンダクタンスバルブ(パタフライ型)8
09の開口を調整した。その後、DC電源806の電圧
を−400Vに設定して、ターゲット804にDC電力
を導入し、DCグロー放電を生起させた。5分経過した
後にシャッター807を開けて、基板802上にAlS
iの光反射層の作製を開始し、層厚450nmの光反射
層を作製したところでシャッター807を閉じ、DC電
源806の出力を切り、DCグロー放電を止めた。次
に、ガス導入バルブ812、814、816を閉じて、
堆積室801内へのN2 /Arガス、CH4/Arガ
ス、O2 /Arガスの流入を止め、Arガスの流量が1
00sccmとなるようにマスフローコントロラー81
1を調整した。
First, the inside of the deposition chamber 801 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the vacuum gauge 808 reads about 1 × 10 −6 T.
orr, the gas introduction valves 810, 81
2, 814 and 816 are gradually opened until the Ar gas flow rate becomes 1
0 sccm, N 2 / Ar gas flow rate is 2 sccm, CH 4
/ Ar gas flow rate is 2 sccm, O 2 / Ar gas flow rate is 2
Each of the mass flow controllers 811, 813, 815, and 817 was adjusted so as to have a sccm.
01 and a vacuum gauge 80
While watching 8, conductance valve (putterfly type) 8
09 opening was adjusted. Thereafter, the voltage of the DC power supply 806 was set to -400 V, DC power was introduced to the target 804, and a DC glow discharge was generated. After 5 minutes have elapsed, the shutter 807 is opened and the AlS
Production of the light reflection layer of i was started. When a light reflection layer having a thickness of 450 nm was produced, the shutter 807 was closed, the output of the DC power supply 806 was turned off, and the DC glow discharge was stopped. Next, the gas introduction valves 812, 814, and 816 are closed,
The flow of N 2 / Ar gas, CH 4 / Ar gas, O 2 / Ar gas into the deposition chamber 801 is stopped, and the flow rate of the Ar gas becomes 1
Mass flow controller 81 so that it becomes 00 sccm
1 was adjusted.

【0285】次に、コンダクタンスバルブ809を閉じ
て、堆積室801を徐々にリークし、酸素原子、炭素原
子及び窒素原子を含むAlSiの光反射層の作製を終え
た。
Next, the conductance valve 809 was closed, the deposition chamber 801 was gradually leaked, and the fabrication of the AlSi light reflecting layer containing oxygen, carbon and nitrogen atoms was completed.

【0286】更に実施例29と同じ作製条件で、図8の
マグネトロンスパッタリング装置を用いて光反射増加層
を作製した。次に実施例29と同様な方法及び条件で図
13に示すμWグロー放電法により非単結晶シリコン系
半導体層を積層し、また実施例29と同様な方法及び条
件で透明電極、集電電極を積層し、光起電力素子を作製
した(素子実30)。
Further, under the same manufacturing conditions as in Example 29, a light reflection increasing layer was manufactured using the magnetron sputtering apparatus shown in FIG. Next, a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer is laminated by the μW glow discharge method shown in FIG. 13 under the same method and conditions as in Example 29, and the transparent electrode and the current collecting electrode are formed under the same method and conditions as in Example 29. The photovoltaic element was manufactured by stacking (element 30).

【0287】実施例30で作製した光起電力素子の太陽
電池特性について本発明の効果を実証するために、実施
例1と同様な評価試験を行い、比較例7の光起電力素子
(素子比7)と比較した。
In order to demonstrate the effect of the present invention on the solar cell characteristics of the photovoltaic device manufactured in Example 30, the same evaluation test as in Example 1 was performed, and the photovoltaic device of Comparative Example 7 (element ratio) 7).

【0288】(素子比7)に対し、(素子実30)は、
光電変換効率で1.09倍、密着性試験で1.11倍、
環境試験後で1.13倍大きく、本実施例の酸素原子、
炭素原子及び窒素原子を含有する光反射層を用いた光起
電力素子が従来素子に比べ優れた特性を有することが分
かり、本発明の効果が実証された。
In contrast to (element ratio 7), (element actual 30) is
1.09 times in photoelectric conversion efficiency, 1.11 times in adhesion test,
1.13 times larger after the environmental test, the oxygen atom of this example,
It was found that a photovoltaic device using a light reflecting layer containing carbon atoms and nitrogen atoms had better characteristics than a conventional device, and the effect of the present invention was demonstrated.

【0289】[0289]

【発明の効果】以上説明したように本発明の光起電力素
子は、AlSiを主構成元素とし、酸素、窒素、炭素原
子またはアルカリ金属原子(Li,Na,K,Rb,C
s)の内少なくとも1つを含有する光反射層を用いるこ
とにより、従来の光起電力素子よりさらに短絡電流が増
加し、直列抵抗が減少し、変換効率が向上する。
As described above, the photovoltaic device of the present invention comprises AlSi as a main constituent element and contains oxygen, nitrogen, carbon atom or alkali metal atom (Li, Na, K, Rb, Cb).
By using a light reflecting layer containing at least one of s), the short-circuit current is further increased as compared with the conventional photovoltaic element, the series resistance is reduced, and the conversion efficiency is improved.

【0290】また、本発明により、導電性基板と光反射
層の密着性及び光反射層と反射増加層との密着性が改善
され、光起電力素子の耐環境性及び耐久性が向上する。
Further, according to the present invention, the adhesion between the conductive substrate and the light reflection layer and the adhesion between the light reflection layer and the reflection increasing layer are improved, and the environmental resistance and durability of the photovoltaic element are improved.

【0291】更に本発明により、光反射層の金属が反射
増加層及び非単結晶半導体層に拡散するのを防止でき、
耐久性の高い光起電力素子を提供することが可能とな
る。
Further, according to the present invention, it is possible to prevent the metal of the light reflection layer from diffusing into the reflection enhancement layer and the non-single-crystal semiconductor layer,
It is possible to provide a photovoltaic element having high durability.

【0292】加えて本発明により、光反射層を堆積した
後、反射増加層及び非単結晶半導体層等の堆積時の基板
温度変化や光起電力素子を高温高湿の繰り返し環境下で
使用することによる結晶成長の進行を防止でき、素子特
性が経時的に安定な光起電力素子を提供することができ
る。
In addition, according to the present invention, after the light reflecting layer is deposited, the substrate temperature change during the deposition of the reflection enhancing layer and the non-single-crystal semiconductor layer and the like, and the photovoltaic element is used in a high-temperature, high-humidity repeated environment. Accordingly, the progress of crystal growth can be prevented, and a photovoltaic device having stable device characteristics over time can be provided.

【0293】更に加えて本発明により、高歩留まりで大
量生産可能な光起電力素子を提供することが可能とな
る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a photovoltaic element which can be mass-produced with a high yield.

【0294】[0294]

【表1】 [Table 1]

【0295】[0295]

【表2】 [Table 2]

【0296】[0296]

【表3】 [Table 3]

【0297】[0297]

【表4】 [Table 4]

【0298】[0298]

【表5】 [Table 5]

【0299】[0299]

【表6】 [Table 6]

【0300】[0300]

【表7】 [Table 7]

【0301】[0301]

【表8】 [Table 8]

【0302】[0302]

【表9】 [Table 9]

【0303】[0303]

【表10】 [Table 10]

【0304】[0304]

【表11】 [Table 11]

【0305】[0305]

【表12−1】 [Table 12-1]

【0306】[0306]

【表12−2】 [Table 12-2]

【0307】[0307]

【表12−3】 [Table 12-3]

【0308】[0308]

【表12−4】 [Table 12-4]

【0309】[0309]

【表12−5】 [Table 12-5]

【0310】[0310]

【表13】 [Table 13]

【0311】[0311]

【表14】 [Table 14]

【0312】[0312]

【表15】 [Table 15]

【0313】[0313]

【表16】 [Table 16]

【0314】[0314]

【表17】 [Table 17]

【0315】[0315]

【表18】 [Table 18]

【0316】[0316]

【表19】 [Table 19]

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

【図1】本発明の光起電力素子の一構成例を示した模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one configuration example of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子の他の構成例を示した模
式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating another configuration example of the photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力素子の他の構成例を示した模
式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another configuration example of the photovoltaic element of the present invention.

【図4】本発明の光起電力素子を構成する透明電極を作
製するための装置の一例であり、DCマグネトロンスパ
ッタリング放置の模式図である。
FIG. 4 is an example of an apparatus for producing a transparent electrode constituting the photovoltaic device of the present invention, and is a schematic diagram of DC magnetron sputtering standing.

【図5】実験例1−1〜1−4と比較実験例1で作製し
た光反射層中のAlSiの結晶粒径分布を示すグラフで
ある。
FIG. 5 is a graph showing the crystal grain size distribution of AlSi in the light reflecting layers produced in Experimental Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Experimental Example 1.

【図6】曲げ試験を行うための装置の一例を示す模式図
である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of an apparatus for performing a bending test.

【図7】実験例1−1〜1−4と比較実験例1で作製し
た光反射層について、AlSiの結晶粒径の分布の変化
をアニーリング前後で示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a change in the distribution of the crystal grain size of AlSi before and after annealing for the light reflecting layers produced in Experimental Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Experimental Example 1.

【図8】本発明の光起電力素子を構成する光反射層と光
反射増加層を作製するための装置の一例であり、DCマ
グネトロンスパッタリング法による製造装置の模式図で
ある。
FIG. 8 is an example of an apparatus for producing a light reflection layer and a light reflection increasing layer constituting the photovoltaic element of the present invention, and is a schematic view of a production apparatus by a DC magnetron sputtering method.

【図9】本発明の光起電力素子を構成する光反射層を作
製するための装置の一例であり、真空蒸着法による製造
装置の模式図である。
FIG. 9 is an example of an apparatus for producing a light reflection layer constituting a photovoltaic element of the present invention, and is a schematic view of a production apparatus by a vacuum evaporation method.

【図10】実験例2−1〜2−4と比較実験例2で作製
した光反射層において、AlSiの結晶粒径分布を示す
グラフである。
FIG. 10 is a graph showing the crystal grain size distribution of AlSi in the light reflecting layers produced in Experimental Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Experimental Example 2.

【図11】実験例2−1〜2−4と比較実験例2で作製
した光反射層について、AlSiの結晶粒径の分布の変
化をアニーリング前後で示したグラフである。
FIG. 11 is a graph showing changes in the distribution of AlSi crystal grain diameters before and after annealing for the light reflecting layers produced in Experimental Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Experimental Example 2.

【図12】本発明の光起電力素子を構成する光反射層と
光反射増加層を連続して作製するための装置の一例であ
り、DCマグネトロンスパッタリング法と真空蒸着法に
よる製造装置の模式図である。
FIG. 12 is an example of an apparatus for continuously producing a light reflection layer and a light reflection increasing layer constituting the photovoltaic device of the present invention, and is a schematic view of a production apparatus using a DC magnetron sputtering method and a vacuum evaporation method. It is.

【図13】本発明の光起電力素子を構成する非単結晶シ
リコン系半導体層を作製するための装置の一例であり、
マイクロ波グロー放電法による製造装置の模式図であ
る。
FIG. 13 is an example of an apparatus for manufacturing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer included in the photovoltaic device of the present invention,
It is a schematic diagram of a manufacturing apparatus by a microwave glow discharge method.

【図14】本発明の光起電力素子を構成する非単結晶シ
リコン系半導体層を作製するための装置の一例であり、
RFグロー放電法による製造装置の模式的図である。
FIG. 14 is an example of an apparatus for manufacturing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer included in the photovoltaic device of the present invention,
It is a schematic diagram of a manufacturing apparatus by an RF glow discharge method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,301 導電性基板 102,202 光反射層 103,203,303 光反射増加層 104,204a,204b,304a,304b n
型(またはp型)非単結晶シリコン半導体層 105,205a,205b,305a,305b i
型非単結晶シリコン系半導体層 106,206a,206b,306a,306b p
型層(またはn型)非単結晶シリコン系半導体層 107,207,307 透明電極 108,208,308 集電電極 109,209,309 光 201 透明基板 210 導電層(または/及び保護層) 302 テクスチャ構造の光反射層 401,801 堆積室 402,802 基板 403,803 加熱ヒータ 404,804,818 ターゲット 405,805 絶縁性支持体 406,806、820 DC電源 407,807,821 シャッター 408,808 真空計 409,809,コンダクタンスバルブ 410,412,414,416,810,81281
4,816 ガス導入バルブ 411,413,415,417,811,813,8
15,817 マスフローコントローラー 601 基板 602 基板曲げ棒 603 エアーシリンダー 901 堆積室 902 基板 903 加熱ヒータ 904 蒸着 905 電子銃 906 高電圧電源 907 シャッター 908 真空計 909 コンダクタンスバルブ 910,912,914,916 ガス導入バルブ 911,913,915,917 マスフローコントロ
ーラー 1201 堆積室 1202 基板 1203 加熱ヒータ 1204 蒸着源 1205 電子銃 1206 高電圧電源 1207,1221 シャッター 1208 真空計 1209 コンダクタンスバルブ 1210,1212,1214,1216 ガス導入バ
ルブ 1211,1213,1215,1217 マスフロー
コントローラー 1218 ターゲット 1219 絶縁性支持体 1220 DC電源 1301 μWグロー放電分解法による成膜装置の堆積
室 1302 誘電体窓 1303、1403 ガス導入管 1304,1404 基板 1305,1405 加熱ヒータ 1306,1406 真空計 1307,1407 コンダクタンスバルブ 1308,1408 補助バルブ 1309,1409 リークバルブ 1310 導波部 1311 バイアス電源 1312 バイアス棒 1320 原料ガス供給装置 1321〜1326 マスフローコントローラー 1331〜1386 ガス流入バルブ 1341〜1346 ガス流出バルブ 1351〜1356 原料ガスボンベのバルブ 1361〜1366 圧力調整器 1371〜1376 原料ガスボンベ 1401 RFグロー放電分解法による成膜装置の堆積
室 1402 カソード 1412 FRマッチクングボックス。
101, 301 conductive substrate 102, 202 light reflection layer 103, 203, 303 light reflection enhancement layer 104, 204a, 204b, 304a, 304b n
-Type (or p-type) non-single-crystal silicon semiconductor layers 105, 205a, 205b, 305a, 305bi
-Type non-single-crystal silicon-based semiconductor layers 106, 206a, 206b, 306a, 306bp
Type layer (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 107, 207, 307 Transparent electrode 108, 208, 308 Current collecting electrode 109, 209, 309 Light 201 Transparent substrate 210 Conductive layer (or / and protective layer) 302 Texture Light reflecting layer 401, 801 Deposition chamber 402, 802 Substrate 403, 803 Heater 404, 804, 818 Target 405, 805 Insulating support 406, 806, 820 DC power supply 407, 807, 821 Shutter 408, 808 Vacuum gauge 409, 809, conductance valve 410, 412, 414, 416, 810, 81281
4,816 Gas introduction valve 411,413,415,417,811,813,8
15,817 Mass flow controller 601 Substrate 602 Substrate bending rod 603 Air cylinder 901 Deposition chamber 902 Substrate 903 Heater 904 Evaporation 905 Electron gun 906 High voltage power supply 907 Shutter 908 Vacuum gauge 909 Conductance valve 910, 912, 914, 916 Gas introduction valve 911 , 913, 915, 917 Mass flow controller 1201 Deposition chamber 1202 Substrate 1203 Heater 1204 Evaporation source 1205 Electron gun 1206 High voltage power supply 1207, 1221 Shutter 1208 Vacuum gauge 1209 Conductance valve 1210, 1212, 1214, 1216 Gas introduction valve 1211, 1213 1215, 1217 Mass flow controller 1218 Target 1219 Insulating support 12 0 DC power supply 1301 μW Deposition chamber of film forming apparatus by glow discharge decomposition method 1302 Dielectric window 1303, 1403 Gas introduction pipe 1304, 1404 Substrate 1305, 1405 Heater 1306, 1406 Vacuum gauge 1307, 1407 Conductance valve 1308, 1408 Auxiliary valve 1309, 1409 Leak valve 1310 Wave guide 1311 Bias power supply 1312 Bias rod 1320 Source gas supply device 1321 to 1326 Mass flow controller 1331 to 1386 Gas inflow valve 1341 to 1346 Gas outflow valve 1351 to 1356 Source gas cylinder valve 1361 to 1366 Pressure regulator 1371 to 1376 Source gas cylinder 1401 Deposition chamber of film forming apparatus by RF glow discharge decomposition method 1402 Cathode 1412 FR Tick ring box.

フロントページの続き (72)発明者 殿垣 雅彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 狩谷 俊光 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松田 高一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡田 直人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 近藤 隆治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 西元 智紀 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 西尾 豊 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−159383(JP,A) 特開 昭59−220977(JP,A) 特開 平2−9176(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04Continued on the front page (72) Inventor Masahiko Tongaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Toshimitsu Kariya 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Takakazu Matsuda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Naoto Okada 3-30-2, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Ryuji Kondo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Tomonori Nishimoto 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yutaka Nishio 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-58-159383 (JP, A) JP-A-59-220977 (JP, A) JP-A-2-9176 ( JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 31/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電性基板上に、光反射層、光反射増加
層、少なくともシリコン原子を含有する非単結晶半導体
材料からなるn型層、i型層及びp型層、及び透明電極
を積層して構成される光起電力素子において、前記光反
射層はAlとSi原子を主構成元素とし、酸素原子、窒
素原子、炭素原子またはアルカリ金属原子の内少なくと
も1つを含有していることを特徴とする光起電力素子。
1. A light reflecting layer, a light reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer and a p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing at least silicon atoms, and a transparent electrode are laminated on a conductive substrate. In the photovoltaic element configured as above, the light reflection layer has Al and Si atoms as main constituent elements, and contains at least one of an oxygen atom, a nitrogen atom, a carbon atom, and an alkali metal atom. Characteristic photovoltaic element.
【請求項2】 前記アルカリ金属原子は、Li,Na,
K,RbまたはCsの群から選択される少なくとも1つ
であることを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
2. The method according to claim 1, wherein the alkali metal atom is Li, Na,
The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device is at least one selected from the group consisting of K, Rb, and Cs.
【請求項3】 前期光反射層に含まれる酸素原子、窒素
原子及び炭素原子の総量は、0.1〜1000ppmで
あることを特徴とする請求項1または2に記載の光起電
力素子。
3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the total amount of oxygen atoms, nitrogen atoms and carbon atoms contained in the light reflecting layer is 0.1 to 1000 ppm.
【請求項4】 前期光反射層に含まれるアルカリ金属原
子の総量は、2〜100ppmであることを特徴とする
請求項1または2に記載の光起電力素子。
4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the total amount of alkali metal atoms contained in the light reflecting layer is 2 to 100 ppm.
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