JP3072831B2 - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

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JP3072831B2
JP3072831B2 JP09062111A JP6211197A JP3072831B2 JP 3072831 B2 JP3072831 B2 JP 3072831B2 JP 09062111 A JP09062111 A JP 09062111A JP 6211197 A JP6211197 A JP 6211197A JP 3072831 B2 JP3072831 B2 JP 3072831B2
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conductive layer
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、裏面反射層を有す
る光起電力素子に関する。
[0001] The present invention relates to a photovoltaic device having a back reflection layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、光起電力素子の変換効率を増
大させるために、光電変換層の光入射側の反対側に金属
反射層を設けて、入射光を有効利用することが知られて
いる。また、金属反射層と光電変換層の間に透明導電層
を設けることにより、金属反射層の成分が光電変換層へ
拡散するのを防ぐと同時に、光電変換層に短絡が生じた
場合、過剰電流が流れるのを防ぐことができ、更に光電
変換層の密着性が向上することが知られている。これ
は、例えば特公昭59−43101号公報、特公昭60
−41878号公報、特公昭60−84888号公報に
開示されている。また金属層と光電変換層の間にTiO
2の透明導電層を介在させることが、Y.Hamaka
wa,et.al,Appl.Phys.Lett.,
43(1983)p644に開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, it has been known that a metal reflection layer is provided on a side opposite to a light incident side of a photoelectric conversion layer in order to increase the conversion efficiency of a photovoltaic element, and the incident light is effectively used. I have. In addition, by providing a transparent conductive layer between the metal reflection layer and the photoelectric conversion layer, it is possible to prevent the components of the metal reflection layer from diffusing into the photoelectric conversion layer, and at the same time, when a short circuit occurs in the photoelectric conversion layer, It has been known that the flow of water can be prevented and the adhesion of the photoelectric conversion layer is further improved. This is described, for example, in JP-B-59-43101, JP-B-60-43101.
-41878 and Japanese Patent Publication No. 60-84888. In addition, TiO is provided between the metal layer and the photoelectric conversion layer.
2 through the transparent conductive layer. Hamaka
wa, et. al, Appl. Phys. Lett. ,
43 (1983) p644.

【0003】更に、該透明導電層の表面を微細な凹凸形
状とするいわゆるテクスチャー構造とすることにより、
透明導電層と光電変換層の界面で光が散乱されて、より
有効な光吸収を図ることが知られている。これは例えば
T.Toedje,et.al,Proc.16th
IEEE Photovoltaic Special
ist Conf.(1982)p1425に開示され
ている。
Further, by forming a so-called texture structure in which the surface of the transparent conductive layer is made to have fine irregularities,
It is known that light is scattered at the interface between the transparent conductive layer and the photoelectric conversion layer to achieve more effective light absorption. This is for example T. Toedje, et. al, Proc. 16th
IEEE Photovoltaic Special
ist Conf. (1982) p1425.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の裏面電極を採用して、実際に光起電力素子を
製造しようとすると加工性や耐久性の観点で、いくつか
の問題点が出てきた。
However, when a photovoltaic element is actually manufactured by employing the back electrode having such a structure, there are some problems in view of workability and durability. Have been.

【0005】一つには、従来のいわゆるテスクチャー構
造と呼ばれる典型的な凹凸形状は、T.Tiedje,
et.al,Proc.16th IEEE Phot
ovoltaic Specialist Conf.
(1982)p1423に図示されているような、ピラ
ミッド形の凹凸を有するものが、光閉じ込め効果が優れ
ていると考えられてきた。しかし、このような表面形状
の基板上に透明導電層を形成すると透明導電層の表面も
ピラミッド形の凹凸を有するため、裏面反射層と半導体
層の間に透明導電層を介在させても、半導体層の欠陥部
分等を通して光起電力素子のリーク電流が増加し、光起
電力素子の製造の歩留まりが低下することがあった。ま
た、ピラミッド形の凹凸を有する表面に形成された半導
体層は、鏡面の表面に形成された半導体層に比べて実効
的な膜厚が薄くなるため、もともと薄く設計されたドー
ピング層等がさらに薄くなり、鏡面の基板表面に形成さ
れた光起電力素子に比べて、光起電力素子の開放電圧
(Voc)とフィルファクター(FF)が低下する場合
があった。
[0005] On the one hand, a typical concavo-convex shape called a conventional so-called texture structure is described in US Pat. Tiedje,
et. al, Proc. 16th IEEE Photo
ovoltaic Specialist Conf.
(1982) It has been considered that a material having pyramid-shaped irregularities as shown in p1423 has an excellent light confinement effect. However, when a transparent conductive layer is formed on a substrate having such a surface shape, the surface of the transparent conductive layer also has pyramid-shaped irregularities. The leakage current of the photovoltaic element may increase through a defective portion of the layer or the like, and the production yield of the photovoltaic element may decrease. In addition, the semiconductor layer formed on the surface having pyramid-shaped irregularities has a smaller effective film thickness than the semiconductor layer formed on the mirror surface, so that the originally designed thin doping layer is further thinned. That is, the open-circuit voltage (Voc) and the fill factor (FF) of the photovoltaic element may be lower than those of the photovoltaic element formed on the mirror-finished substrate surface.

【0006】また、例えばAgやCuを裏面金属反射層
として用いた場合、湿度が高く、かつ裏面金属反射層に
正のバイアス電圧がかかった場合、AgやCuをマイグ
レーションを起こして、光入射側の電極を導通し、光起
電力素子がシャント(短絡)することがわかった。この
現象は、裏面金属反射層の光の波長程度の大きさの凹凸
形状(テクスチャー構造)を有する場合に顕著であっ
た。
Further, for example, when Ag or Cu is used as the back metal reflective layer, when the humidity is high and a positive bias voltage is applied to the back metal reflective layer, Ag or Cu migrates to cause the light incident side. And the photovoltaic element was shunted (short-circuited). This phenomenon was remarkable when the back metal reflection layer had an uneven shape (texture structure) having a size about the wavelength of light.

【0007】また、Alを裏面金属反射層として用いた
場合、AgやCuのようなマイグレーションは起こさな
いが、テクスチャー構造を形成すると、反射率が低下す
ることがある。さらに、テクスチャー構造のAlに透明
導電層を積層すると著しく反射率が低下する場合があっ
た。
When Al is used as the backside metal reflection layer, migration such as Ag or Cu does not occur, but if a texture structure is formed, the reflectance may decrease. Furthermore, when a transparent conductive layer is laminated on Al having a texture structure, the reflectance may be significantly reduced.

【0008】一方、もともと光起電力素子用の基板は、
特性や歩留まりの点から、できるだけ表面粗さが小さく
鏡面に近いものが好まれて用いられてきた。しかしなが
ら、裏面反射層もしくは基板および裏面反射層を凹凸形
状ではなく、拡散反射率1%以下の鏡面に形成した場合
は、透明導電層の表面も平坦になり、裏面での光の散乱
が少ないので、半導体層の光吸収が十分でないという問
題と、基板および裏面電極の材質の組み合わせによって
は、基板と裏面反射層あるいは裏面反射層と透明導電層
あるいは透明導電層と半導体の密着性が不十分で、光起
電力素子の加工工程で、各層のいずれかの界面ではがれ
を生じやすいという問題があった。また、基板を鏡面に
研磨することは、基板の製造コストを増大させ、光起電
力素子の製造コストを増大させるという問題もあった。
On the other hand, the substrate for the photovoltaic element was originally
From the viewpoint of characteristics and yield, a material having a surface roughness as small as possible and close to a mirror surface has been favorably used. However, when the back surface reflection layer or the substrate and the back surface reflection layer are formed in a mirror surface having a diffuse reflectance of 1% or less, instead of a concave-convex shape, the surface of the transparent conductive layer becomes flat, and light scattering on the back surface is small. Depending on the problem of insufficient light absorption of the semiconductor layer and the combination of the materials of the substrate and the back electrode, the adhesion between the substrate and the back reflection layer or the back reflection layer and the transparent conductive layer or between the transparent conductive layer and the semiconductor is insufficient. In addition, there has been a problem that in the processing step of the photovoltaic element, peeling is likely to occur at any interface of each layer. Polishing the substrate to a mirror surface also has the problem of increasing the production cost of the substrate and increasing the production cost of the photovoltaic element.

【0009】以上のような問題点は、樹脂フィルムやス
テンレス等の低コストな基板を用いたり、半導体層の形
成速度を上げて生産速度を上げる等して、実用化に適し
た低コストな製造工程を採用した場合には、特に顕著で
あり、光起電力素子の製造の歩留まりを下げる要因にな
っていた。
[0009] The above problems are caused by using low-cost substrates such as resin films and stainless steel, and increasing the production speed by increasing the formation speed of the semiconductor layer. This is particularly noticeable when the process is employed, and has been a factor in lowering the production yield of the photovoltaic element.

【0010】(発明の目的)本発明の目的は、透明導電
層まで含めた基板を新しい構造にすることによって、上
述したような、加工性や歩留まりや耐久性の問題点を解
決して、なおかつ半導体層の光吸収を増大させ、実用に
適した低いコストでありながら、高い歩留まりで生産で
き、信頼性が高くかつ光電変換効率の高い薄膜光起電力
素子を提供することにある。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to solve the problems of workability, yield and durability as described above by making the substrate including the transparent conductive layer a new structure, and It is an object of the present invention to provide a thin-film photovoltaic element which increases the light absorption of a semiconductor layer, can be produced at a high yield, has high reliability, and has high photoelectric conversion efficiency, at low cost suitable for practical use.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
加工性や信頼性の問題点を克服し、半導体層の光吸収を
増大させつつ、なおかつ加工性や信頼性に優れた光起電
力素子を得るために、裏面反射層および裏面反射層と半
導体層の間に介在させる透明導電層の新しい構造および
形成方法を鋭意検討した結果、以下のような構成を備え
た本発明の光起電力素子によって達成できた。
Means for Solving the Problems The present inventors have overcome the above-mentioned problems of processability and reliability, and have increased the light absorption of the semiconductor layer and at the same time have a photovoltaic device excellent in processability and reliability. In order to obtain a power device, a new structure and a new method of forming a transparent conductive layer interposed between the rear reflective layer and the semiconductor layer have been studied. Achieved by power elements.

【0012】上記目的を達成する本発明の光起電力素子
は、少なくとも基板、裏面反射層、透明導電層及びシリ
コン及びゲルマニウムを含有した光電変換層を順次積層
することによって形成され、前記基板及び/又は裏面反
射層の表面が、鏡面ではなく、またピラミッド形の凹凸
が形成されたものでもなく、波長800nmの光の拡散
反射率が3%以上50%以下の適度な表面粗さを持ち、
且つ、前記透明導電層の波長650nm以上の光の透過
率が80%以上であることを特徴とする。
The photovoltaic device of the present invention that achieves the above object is formed by sequentially laminating at least a substrate, a back reflection layer, a transparent conductive layer, and a photoelectric conversion layer containing silicon and germanium. Or, the surface of the back reflection layer is not a mirror surface, nor has pyramid-shaped irregularities formed thereon, and has an appropriate surface roughness of 3% or more and 50% or less in diffuse reflectance of light having a wavelength of 800 nm,
Further, the transmittance of the transparent conductive layer for light having a wavelength of 650 nm or more is 80% or more.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の光起電力素子の構成とその製造方法をさらに詳しく
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the structure of a photovoltaic device according to the present invention and a method for manufacturing the same will be described in more detail with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明の概念を詳しく説明するた
めの、光起電力素子の断面図の一例である。ただし、本
発明は図1の構成の光起電力素子に限られるものではな
い。図1において、101は基板、102は裏面金属反
射層、103は透明導電層、104はn型半導体層、1
05はi型半導体層、106はp型半導体層、107は
透明電極、108は集電電極である。また、図1はp型
半導体層側から光入射する構成であるが、n型半導体層
側から光入射する構成の光起電力素子の場合は、104
がp型半導体層、106がn型半導体層となる。
FIG. 1 is an example of a sectional view of a photovoltaic element for explaining the concept of the present invention in detail. However, the present invention is not limited to the photovoltaic element having the configuration shown in FIG. In FIG. 1, 101 is a substrate, 102 is a back metal reflective layer, 103 is a transparent conductive layer, 104 is an n-type semiconductor layer, 1
05 is an i-type semiconductor layer, 106 is a p-type semiconductor layer, 107 is a transparent electrode, and 108 is a current collecting electrode. FIG. 1 shows a configuration in which light enters from the p-type semiconductor layer side. In the case of a photovoltaic element having a configuration in which light enters from the n-type semiconductor layer side,
Is a p-type semiconductor layer, and 106 is an n-type semiconductor layer.

【0015】また、基板101と裏面金属反射層102
の間に裏面金属反射層の基板に対する密着性を向上させ
る密着層を挿入しても良い。
The substrate 101 and the back metal reflection layer 102
An adhesion layer for improving the adhesion of the back metal reflection layer to the substrate may be inserted between them.

【0016】また図2は、本発明の概念を詳しく説明す
るための、スタック型の光起電力素子の断面図の一例で
ある。図2の本発明のスタック型の光起電力素子は、3
つのpin接合で積層された構造をしており、215は
光入射側から数えて第一のpin接合、216は第二の
pin接合、217は第三のpin接合である。これら
3つのpin接合は、基板201上に裏面金属反射層2
02と透明導電層203を形成し、その上に積層された
ものであり、3つのpin接合の最上部に、透明電極2
13と集電電極214が形成されて、スタック型の光起
電力素子を形成している。そして、それぞれのpin接
合は、n型半導体層204、207、210、i型半導
体層205、208、211、p型半導体層206、2
09、215から成る。また、図1の光起電力素子と同
様に光の入射方向によって、ドーピング層や電極の配置
が入れ替わることもある。
FIG. 2 is an example of a sectional view of a stack type photovoltaic element for explaining the concept of the present invention in detail. The stack type photovoltaic device of the present invention shown in FIG.
It has a structure in which two pin junctions are stacked, 215 is a first pin junction counted from the light incident side, 216 is a second pin junction, and 217 is a third pin junction. These three pin junctions are formed on the substrate 201 on the backside metal reflection layer 2.
02 and a transparent conductive layer 203 are formed and laminated thereon. The transparent electrode 2 is formed on the top of the three pin junctions.
13 and the collecting electrode 214 are formed to form a stacked photovoltaic element. The respective pin junctions are formed by n-type semiconductor layers 204, 207, 210, i-type semiconductor layers 205, 208, 211, p-type semiconductor layers 206,
09, 215. Further, as in the photovoltaic element of FIG. 1, the arrangement of the doping layers and the electrodes may be switched depending on the incident direction of light.

【0017】以下、本発明の光起電力素子の各層につい
て形成する順に詳しく説明する。
Hereinafter, the respective layers of the photovoltaic element of the present invention will be described in detail in the order of formation.

【0018】(基板)本発明に好適な基板としては、光
起電力素子のリーク電流を抑え、高い製造の歩留まりを
維持しつつ、また、裏面反射層との密着性を高めるた
め、その表面形状に好適な範囲である。すなわち、基板
の表面は鏡面ではなく、またピラミッド型の凹凸が形成
されたものでもなく、波長800nmの光の拡散反射率
が3%以上50%以下であるような適度な表面粗さをも
つものが好適に使用される。基板が、このような表面形
状をもつことによって、光起電力素子のリーク電流を抑
え、裏面反射層との密着性を高めて、光起電力素子の製
造の歩留まりを向上させ、耐候性、耐久性を向上させる
ことができる。ただし、裏面金属反射層の膜厚が厚く所
望の拡散反射率を形成しうる場合は、上述の範囲以外の
拡散反射率をもつ基板でも使用可能である。
(Substrate) As a substrate suitable for the present invention, the surface shape of the photovoltaic element is required to suppress the leak current, maintain a high production yield, and enhance the adhesion to the backside reflection layer. Is a preferable range. That is, the surface of the substrate is not a mirror surface, nor has pyramid-shaped irregularities formed thereon, but has an appropriate surface roughness such that the diffuse reflectance of light having a wavelength of 800 nm is 3% or more and 50% or less. Is preferably used. With the substrate having such a surface shape, the leakage current of the photovoltaic element is suppressed, the adhesion to the back reflection layer is increased, the production yield of the photovoltaic element is improved, and the weather resistance and durability are improved. Performance can be improved. However, when the thickness of the back metal reflective layer is large and a desired diffuse reflectance can be formed, a substrate having a diffuse reflectance outside the above range can be used.

【0019】また、基板の材質としては、単結晶質もし
くは非単結晶質のものであってもよく、さらにそれらは
導電性のものであっても、また電気絶縁性のものであっ
てもよい。さらには、それらは透光性のものであって
も、また非透光性のものであってもよいが、変形、歪み
が少なく、所望の強度を有するものであることが好まし
い。具体的にはFe,Ni,Cr,Al,Mo,Au,
Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb等の金属またはこれ
らの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼等の薄板及びその
複合体、及びポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボ
ネート、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、ポリイミド、エポキシ等の耐熱性合成樹脂のフ
ィルムまたはシート又はこれらとガラスファイバー、カ
ーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との
複合体、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の表面
に異種材質の金属薄膜及び/またはSiO2,Si
34,Al23,AlN等の絶縁性薄膜をスパッタ法、
蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処理を行った
ものおよび、ガラス、セラミックなどが挙げられる。以
上の材質の中でもステンレスは、加工性、耐久性の点で
特に優れている。
The material of the substrate may be a single crystalline or non-single crystalline material, and furthermore, they may be conductive or electrically insulating. . Further, they may be light-transmitting or non-light-transmitting, but preferably have a small amount of deformation and distortion and a desired strength. Specifically, Fe, Ni, Cr, Al, Mo, Au,
Metals such as Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb or alloys thereof, for example, thin plates such as brass and stainless steel and composites thereof, and polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinyl chloride Films or sheets of heat-resistant synthetic resins such as vinylidene, polystyrene, polyamide, polyimide, epoxy or composites of these with glass fibers, carbon fibers, boron fibers, metal fibers, etc., and thin plates of these metals, resin sheets, etc. Metal thin films of different materials and / or SiO 2 , Si on the surface
3 N 4, Al 2 O 3 , sputtering an insulating film such as AlN,
Examples thereof include those subjected to a surface coating treatment by a vapor deposition method, a plating method, and the like, glass, ceramics, and the like. Among the above materials, stainless steel is particularly excellent in workability and durability.

【0020】また、基板が金属等の電気導電性である場
合には直接電流取り出し用の電極としても良いし、合成
樹脂等の電気絶縁性である場合には堆積膜の形成される
側の表面にAl,Ag,Pt,Au,Ni,Ti,M
o,W,Fe,V,Cr,Cu,ステンレス、真ちゅ
う、ニクロム,SnO2,In23,ZnO,ITO等
のいわゆる金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物
(TCO)を鍍金、蒸着、スパッタ等の方法であらかじ
め表面処理を行って電流取り出し用の電極を形成してお
くことが望ましい。
When the substrate is electrically conductive such as metal, it may be used as an electrode for direct current extraction. When the substrate is electrically insulating such as synthetic resin, the surface on which the deposited film is formed may be formed. Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, M
o, W, Fe, V, Cr, Cu, stainless steel, brass, Nichrome, SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, ITO, and other so-called simple metals or alloys, and transparent conductive oxide (TCO) are plated and deposited. It is preferable that a surface treatment is performed in advance by a method such as sputtering to form an electrode for extracting current.

【0021】勿論、基板が金属等の電気導電性のもので
あっても、長波長光の基板表面上での反射率を向上させ
たり、基板材質と堆積膜との間で構成元素の相互拡散を
防止する等の目的で異種の金属層等を前記基板上の堆積
膜が形成される側に設けても良い。
Of course, even if the substrate is made of an electrically conductive material such as a metal, the reflectance of long-wavelength light on the substrate surface can be improved or the mutual diffusion of constituent elements between the substrate material and the deposited film can be improved. A different kind of metal layer or the like may be provided on the side of the substrate on which the deposited film is formed, for the purpose of preventing the like.

【0022】基板の形状は、板状、長尺ベルト状、円筒
状等であることができ、その厚さは、所望通り光起電力
素子を形成し得るように適宜決定するが、光起電力素子
として可撓性が要求される場合、または基板の側より光
入射がなされる場合には、基板としての機能が充分に発
揮される範囲内で可能な限り薄くすることが出来る。し
かしながら、基板の製造上及び取扱い上、機械的強度等
の点から、通常は、10μm以上とされる。
The shape of the substrate can be plate-like, long belt-like, cylindrical or the like, and its thickness is appropriately determined so as to form a photovoltaic element as desired. When the element is required to have flexibility, or when light is incident from the side of the substrate, the element can be made as thin as possible within a range where the function as the substrate is sufficiently exhibited. However, the thickness is usually 10 μm or more from the viewpoint of manufacturing and handling of the substrate, mechanical strength and the like.

【0023】(裏面反射層)本発明に用いられる裏面金
属反射層102、202は光入射方向に対し半導体層の
裏面に配され、半導体層で吸収しきれなかった光を再び
半導体層に反射する光反射層の役割を持つ。また、光起
電力素子の裏面電極も兼ねる。
(Backside Reflection Layer) The backside metal reflection layers 102 and 202 used in the present invention are disposed on the backside of the semiconductor layer in the light incident direction, and reflect the light that could not be absorbed by the semiconductor layer back to the semiconductor layer. Has the role of a light reflecting layer. In addition, it also serves as the back electrode of the photovoltaic element.

【0024】裏面金属反射層の表面粗さは、本発明の特
徴の一つであり、鏡面ではなく、またピラミッド形の凹
凸が形成されたものでもなく、波長800nmの光の拡
散反射率が、好ましくは3%以上50%以下、さらに好
ましくは10%以上45%以下の適度な表面粗さをもつ
ものが好適に使用される。このような裏面金属反射層に
よって、裏面金属反射層と透明導電層の密着性が向上し
て、光起電力素子の製造工程の自由度と制御性が向上
し、なおかつ裏面金属反射層の金属の拡散が抑制され、
光起電力素子のリーク電流が減少し、光起電力素子の製
造の歩留まりが向上し、耐候性、耐久性が向上した。ま
た、多結晶の透明導電層の配向性が向上し、透明導電層
の多結晶の平均粒径が増大し、粒径のばらつきが小さく
なり、透明導電層の表面に円錐状あるいは角錐状の穴を
形成することが容易になった。その結果、裏面金属反射
層および透明導電層の表面での光の散乱が促進され、短
絡電流(Jsc)を増大させることができた。
The surface roughness of the back metal reflective layer is one of the features of the present invention. The surface roughness is not a mirror surface, nor does it have pyramid-shaped irregularities. Preferably, those having an appropriate surface roughness of 3% or more and 50% or less, more preferably 10% or more and 45% or less are suitably used. By such a back metal reflective layer, the adhesion between the back metal reflective layer and the transparent conductive layer is improved, and the flexibility and controllability of the manufacturing process of the photovoltaic element are improved. Spreading is suppressed,
The leakage current of the photovoltaic element was reduced, the production yield of the photovoltaic element was improved, and the weather resistance and durability were improved. In addition, the orientation of the polycrystalline transparent conductive layer is improved, the average particle size of the polycrystalline transparent conductive layer is increased, the variation in particle size is reduced, and conical or pyramidal holes are formed on the surface of the transparent conductive layer. Is easy to form. As a result, light scattering on the surfaces of the back metal reflection layer and the transparent conductive layer was promoted, and the short-circuit current (Jsc) could be increased.

【0025】複数のpin接合をこの上に積層した光起
電力素子では通常光入射側のpin接合で短波長光、基
板側のpin接合で長波長光を吸収する。さらに吸収し
きれなかった光をこの表面反射層で反射させ、半導体層
に戻す。ここで800nmという長波長光に関して、裏
面反射層の拡散反射率が3%から50%である場合に素
子の特性が向上することが見いだされた。
In a photovoltaic element in which a plurality of pin junctions are stacked thereon, the short wavelength light is normally absorbed by the pin junction on the light incident side and the long wavelength light is absorbed by the pin junction on the substrate side. Further, the light that has not been absorbed is reflected by the surface reflection layer and returned to the semiconductor layer. Here, with respect to light having a long wavelength of 800 nm, it has been found that when the diffuse reflectance of the back reflection layer is 3% to 50%, the characteristics of the element are improved.

【0026】裏面金属反射層の表面は、裏面金属反射層
の膜厚を例えば0.1μm以下と薄くした場合には、基
板の表面性を受け継いだ形状になる。また、裏面金属反
射層の膜厚を例えば1μm以上と厚くした場合は、表面
が比較的平坦になってくる。
When the thickness of the back metal reflection layer is reduced to, for example, 0.1 μm or less, the surface of the back metal reflection layer has a shape inheriting the surface properties of the substrate. When the thickness of the back metal reflection layer is increased to, for example, 1 μm or more, the surface becomes relatively flat.

【0027】裏面金属反射層の材料としては、金、銀、
銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、鉄、クロ
ム、モリブデン、タングステン、チタン、コバルト、タ
ンタル、ニオブ、ジルコニウム等の金属またはステンレ
ス等の合金が挙げられる。なかでもアルミニウム、マグ
ネシウム、銅、銀、金などの反射率の高い金属あるい
は、これらの高反射率金属を主成分としその他の金属あ
るいはシリコンを添加した合金が特に好ましい。反射率
の高い金属を用いることによって、半導体層で吸収しき
れなかった光が高い反射率で再び半導体層に反射され、
半導体層内の光路長が延び、半導体層の光吸収が増大し
て、光起電力素子の短絡電流(Jsc)が増大する。
As the material of the back metal reflection layer, gold, silver,
Examples thereof include metals such as copper, aluminum, magnesium, nickel, iron, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, and zirconium, and alloys such as stainless steel. Among them, metals having high reflectivity, such as aluminum, magnesium, copper, silver, and gold, or alloys containing these high reflectivity metals as main components and other metals or silicon are particularly preferable. By using a metal with a high reflectance, light that could not be absorbed by the semiconductor layer is reflected again by the semiconductor layer with a high reflectance,
The optical path length in the semiconductor layer increases, the light absorption of the semiconductor layer increases, and the short-circuit current (Jsc) of the photovoltaic element increases.

【0028】また、裏面金属反射層は、2種類以上の材
料を2層以上積層して形成しても良い。
The back metal reflective layer may be formed by laminating two or more kinds of materials in two or more layers.

【0029】裏面金属反射層の成膜には、EB蒸着、ス
パッタ蒸着などの各種蒸着法、各種CVD法、メッキ
法、印刷法などが用いられる。
For the formation of the back metal reflection layer, various vapor deposition methods such as EB vapor deposition and sputter vapor deposition, various CVD methods, plating methods, and printing methods are used.

【0030】また、上述の範囲の拡散反射率をもつよう
に裏面金属反射層の表面を形成する方法は、裏面金属反
射層の材料および成膜方法によって異なるが、例えば、
成膜中の基板温度を適度に上昇させることによって得ら
れる。また、成膜後に研磨あるいはエッチング処理を施
すことによって形成しても良い。また、好適な拡散反射
率をもつ基板の上に裏面金属反射層を形成することによ
っても得られる。
The method of forming the surface of the back metal reflective layer so as to have a diffuse reflectance in the above range differs depending on the material and the film forming method of the back metal reflective layer.
It can be obtained by appropriately increasing the substrate temperature during film formation. Alternatively, it may be formed by polishing or etching after the film formation. It can also be obtained by forming a back metal reflective layer on a substrate having a suitable diffuse reflectance.

【0031】(透明導電層)透明導電層103は、主に
以下のような目的で、裏面金属反射層102と半導体層
104の間に配置される。まず、光起電力素子の裏面で
の乱反射を向上させ、薄膜による多重干渉によって光を
光起電力素子内に閉じ込めて、半導体層内の光路長を延
ばし、光起電力素子の短絡電流(Jsc)を増大させる
こと。次に、裏面電極を兼ねる裏面金属反射層の金属
が、半導体層に拡散するかあるいはマイグレーションを
起こして、光起電力素子がシャントすることを防止する
こと。また、透明導電層に若干の抵抗値をもたせること
で、半導体層を挟んで設けられた裏面金属反射層102
と透明電極107との間に半導体層のピンホール等の欠
陥で発生するショートを防止することである。
(Transparent Conductive Layer) The transparent conductive layer 103 is disposed between the back metal reflective layer 102 and the semiconductor layer 104 for the following purposes. First, the irregular reflection on the back surface of the photovoltaic device is improved, light is confined in the photovoltaic device by multiple interference by a thin film, the optical path length in the semiconductor layer is extended, and the short-circuit current (Jsc) of the photovoltaic device is increased. To increase. Next, it is necessary to prevent the metal of the back metal reflection layer also serving as the back electrode from diffusing or migrating into the semiconductor layer, thereby preventing the photovoltaic element from shunting. Further, by giving the transparent conductive layer a slight resistance value, the back metal reflection layer 102 provided with the semiconductor layer interposed therebetween is provided.
It is to prevent a short circuit generated due to a defect such as a pinhole in the semiconductor layer between the semiconductor device and the transparent electrode 107.

【0032】透明導電層103の表面形状は、本発明の
特徴の一つであり、穴が分散して形成されている。穴の
形状は円錐状あるいは角錐状が好ましい。透明導電層が
このような表面形状を有することによって、光が効果的
に光起電力素子内に閉じ込められ、従来のピラミッド形
の凹凸を有する表面より小さい表面積でも、高い短絡電
流(Jsc)を維持しつつ、開放電圧(Voc)とフィ
ルファクター(FF)を向上させることができた。ま
た、透明導電層と半導体層の密着性が向上し、光起電力
素子のシャントを防ぎ、製造の歩留まりを向上させ、耐
候性、耐久性を向上させた。
The surface shape of the transparent conductive layer 103 is one of the features of the present invention, and the holes are formed in a dispersed manner. The shape of the hole is preferably conical or pyramidal. Due to the transparent conductive layer having such a surface shape, light is effectively confined in the photovoltaic element, and a high short-circuit current (Jsc) is maintained even with a smaller surface area than a conventional pyramid-shaped uneven surface. In addition, the open voltage (Voc) and the fill factor (FF) could be improved. In addition, the adhesion between the transparent conductive layer and the semiconductor layer was improved, the shunt of the photovoltaic element was prevented, the production yield was improved, and the weather resistance and durability were improved.

【0033】さらに、円錐状あるいは角錐状の穴の平均
直径をd、平均深さをh、平均密度をρとし、係数
1、C2を C1=h/d C2=ρ×d2 と定義したとき、dは、好ましくは0.05μmから2
μm、より好ましくは0.1μmから1.5μm、最適
には0.2μmから1μmであることが望ましい。
Further, the average diameter of the conical or pyramid-shaped hole is d, the average depth is h, the average density is ρ, and the coefficients C 1 and C 2 are C 1 = h / d C 2 = ρ × d 2 Where d is preferably from 0.05 μm to 2
μm, more preferably 0.1 μm to 1.5 μm, and most preferably 0.2 μm to 1 μm.

【0034】また、C1は、好ましくは0.2から0.
9、より好ましくは0.3から0.6であることが望ま
しい。
C 1 is preferably from 0.2 to 0.5.
9, more preferably 0.3 to 0.6.

【0035】また、C2は、好ましくは0.02から
1.0、より好ましくは0.1から0.8であることが
望ましい。
C 2 is preferably 0.02 to 1.0, and more preferably 0.1 to 0.8.

【0036】円錐状あるいは角錐状の穴の平均直径d、
係数C1、C2をこのような範囲に最適化することによっ
て、本発明の作用をさらに強調する作用が得られた。
The average diameter d of a conical or pyramidal hole,
By optimizing the coefficients C 1 and C 2 in such a range, an effect that further emphasizes the effect of the present invention was obtained.

【0037】また、透明導電層103は半導体層の吸収
可能な波長領域において高い透過率を有することと、適
度の抵抗率が要求される。好ましくは、650nm以上
の透過率が、80%以上、より好ましくは、85%以
上、最適には90%以上であることが望ましい。また、
抵抗率は好ましくは、1×10-4Ωcm以上、1×10
6Ωcm以下、より好ましくは、1×10-2Ωcm以
上、5×104Ωcm以下であることが望ましい。
Further, the transparent conductive layer 103 is required to have a high transmittance in a wavelength region where the semiconductor layer can absorb light and have an appropriate resistivity. Preferably, the transmittance at 650 nm or more is 80% or more, more preferably 85% or more, and optimally 90% or more. Also,
The resistivity is preferably 1 × 10 −4 Ωcm or more and 1 × 10 −4 Ωcm or more.
It is desirably 6 Ωcm or less, more preferably 1 × 10 −2 Ωcm or more and 5 × 10 4 Ωcm or less.

【0038】透明導電層103の材料としては、In2
3、SnO2、ITO(In23+SnO2)、Zn
O、CdO、Cd2SnO4、TiO2、Ta25、Bi2
3、MoO3、NaxWO3等の導電性酸化物あるいはこ
れらを混合したものが好適に用いられる。また、これら
の化合物に、導電率を変化させる元素(ドーパント)を
添加しても良い。以上の材料の中でも、ZnOは、適度
な抵抗値を持つことによって、またC軸配向性であるこ
とで表面に円錐状あるいは角錐状の穴を形成することが
容易になることによって、また半導体層形成時のプラズ
マ等に対する耐久性によって、特に好適に用いられる。
The material of the transparent conductive layer 103 is In 2
O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), Zn
O, CdO, Cd 2 SnO 4 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Bi 2
A conductive oxide such as O 3 , MoO 3 , and Na x WO 3 or a mixture thereof is suitably used. Further, an element (dopant) that changes the conductivity may be added to these compounds. Among the above materials, ZnO has an appropriate resistance value, and because it has a C-axis orientation, it is easy to form a conical or pyramid-shaped hole on the surface, and the semiconductor layer It is particularly preferably used due to its durability against plasma and the like during formation.

【0039】導電率を変化させる元素(ドーパント)と
しては、例えば透明導電層103がZnOの場合には、
Al、In、B、Ga、Si、F等が、またIn23
場合には、Sn、F、Te、Ti、Sb、Pb等が、ま
たSnO2の場合には、F、Sb、P、As、In、T
l、Te、W、Cl、Br、I等が好適に用いられる。
As an element (dopant) for changing the conductivity, for example, when the transparent conductive layer 103 is ZnO,
Al, In, B, Ga, Si, F, etc., In the case of In 2 O 3 , Sn, F, Te, Ti, Sb, Pb, etc., and in the case of SnO 2 , F, Sb, P, As, In, T
1, Te, W, Cl, Br, I and the like are preferably used.

【0040】また、透明導電層103の形成方法として
は、EB蒸着、スパッタ蒸着などの各種蒸着法、各種C
VD法、スプレー法、スピンオン法、デップ法等が好適
に用いられる。
As the method for forming the transparent conductive layer 103, various deposition methods such as EB deposition and sputter deposition, and various C
A VD method, a spray method, a spin-on method, a dipping method and the like are preferably used.

【0041】(透明導電層表面の穴の形成方法)透明導
電層103の表面に、円錐状あるいは角錐状の穴を分散
して形成する方法としては、透明導電層が多結晶である
場合、多結晶の結晶成長を制御することによって形成す
る方法、あるいは透明伝導層を形成した後、気相または
液相でエッチングする方法がある。
(Method of Forming Holes on Surface of Transparent Conductive Layer) As a method of forming conical or pyramid-shaped holes on the surface of the transparent conductive layer 103 by dispersing, when the transparent conductive layer is polycrystalline, There is a method of forming the crystal by controlling the crystal growth of the crystal, or a method of forming the transparent conductive layer and then performing etching in a gas phase or a liquid phase.

【0042】多結晶の結晶成長を制御する方法として
は、透明導電層を形成する裏面金属反射層の表面状態と
透明導電層の成膜条件があげられる。
As a method for controlling the crystal growth of polycrystal, the surface condition of the back metal reflective layer for forming the transparent conductive layer and the conditions for forming the transparent conductive layer can be mentioned.

【0043】裏面反射層の表面状態は、結晶成長の初期
状態に大きく影響する。凹凸が大きすぎると、結晶の核
形成密度が大きくなり過ぎて、結晶成長の初期の粒径が
小さくなり過ぎてしまう。また裏面反射層の表面が鏡面
である場合、透明導電層との間ではがれの問題が生じ
る。したがって、裏面反射層の表面の波長800nmに
おける拡散反射率が3%以上50%以下であるような表
面状態であることによって、適度な結晶の核形成密度が
得られ、また円錐状あるいは角錐状の穴を形成するのに
適当な配向性の結晶成長を促すと考えられる。
The surface state of the back reflection layer greatly affects the initial state of crystal growth. If the irregularities are too large, the nucleation density of the crystal will be too large, and the grain size at the initial stage of crystal growth will be too small. In addition, when the surface of the back reflection layer is a mirror surface, a problem of peeling occurs with the transparent conductive layer. Therefore, a moderate crystal nucleation density can be obtained by a surface state in which the diffuse reflectance at a wavelength of 800 nm of the surface of the backside reflection layer at a wavelength of 800 nm is 3% or more and 50% or less. It is believed that this promotes crystal growth with proper orientation to form holes.

【0044】また、透明導電層の成膜条件は、透明導電
層の種類と成膜方法によって、好適な範囲が異なり、ガ
スの種類と流量、内圧、投入電力、成膜速度、基板温度
等が大きく影響する。例えば、DCマグネトロンスパッ
タで、ZnOを成膜する場合、ガスの種類としては、A
r、Ne、Kr、Xe、Hg、O2等が挙げられ、流量
は装置の大きさと排気速度によって異なるが、例えば成
膜空間の容積が20リットルの場合、10sccmから
100sccmが望ましい。また、成膜時の内圧は、1
×10-4Torrから0.1Torrが望ましい。投入
電力は、成膜する材料によって好適な範囲が異なるが、
ターゲットの大きさが直径15cmの場合、100Wか
ら1000Wが望ましい。また、基板温度は、成膜速度
によって好適な範囲が異なるが、ZnOを成膜速度が1
μm/hで成膜する場合、好ましくは70℃から450
℃、より好ましくは100℃から350℃、最適には1
50℃から250℃であることが望ましい。
The suitable conditions for forming the transparent conductive layer differ depending on the type of the transparent conductive layer and the film forming method. The type and flow rate of the gas, the internal pressure, the input power, the film forming speed, the substrate temperature and the like are different. It has a significant effect. For example, when depositing ZnO by DC magnetron sputtering, the type of gas is A
Examples thereof include r, Ne, Kr, Xe, Hg, and O 2. The flow rate varies depending on the size of the apparatus and the pumping speed. For example, when the volume of the film forming space is 20 liters, the flow rate is preferably 10 sccm to 100 sccm. The internal pressure during film formation is 1
It is preferable that the pressure be from 10-4 Torr to 0.1 Torr. The preferred range of input power varies depending on the material to be deposited.
When the size of the target is 15 cm in diameter, 100 W to 1000 W is desirable. The preferred range of the substrate temperature varies depending on the film formation rate.
When forming a film at μm / h, preferably from 70 ° C. to 450 ° C.
° C, more preferably 100 ° C to 350 ° C, optimally 1 ° C
Desirably, the temperature is from 50 ° C to 250 ° C.

【0045】以上のごとく、好適な裏面金属反射層の表
面状態と透明導電層の好適な成膜条件を組み合わせるこ
とにより、裏面金属反射層との界面近傍では、粒径の小
さい多結晶が形成され、その上により粒径の大きな多結
晶が柱状に配向して形成され、透明導電層の表面に円錐
状あるいは角錐状の穴の形状が形成された。
As described above, by combining the preferable surface condition of the back metal reflective layer and the preferable film forming conditions of the transparent conductive layer, a polycrystal having a small grain size is formed near the interface with the back metal reflective layer. On top of this, polycrystals having a larger grain size were formed in a columnar orientation, and conical or pyramidal holes were formed on the surface of the transparent conductive layer.

【0046】また、透明導電層を形成した後、気相また
は液相でエッチングすることによって円錐状あるいは角
錐状の穴を形成する方法もある。
There is also a method of forming a conical or pyramid-shaped hole by etching in a gas phase or a liquid phase after forming a transparent conductive layer.

【0047】より具体的には、気相で行う場合、ガスエ
ッチング、プラズマエッチング、イオンエッチング等を
用いることができ、エッチングガスとしては、CF4
26,C38,C410,CHF3,CH22,C
2,ClF3,CCl4,CCl22,CClF3,CH
ClF2,C2Cl24,BCl3,PCl3,CBr
3,SF6,SiF4,SiCl4,HF,O2,N2,H
2,He,Ne,Ar,Xe等あるいはこれらの混合ガ
スが挙げられる。プラズマエッチングの場合のガス圧力
は、10-3Torr〜1Torr、プラズマを生起させ
るエネルギーとしては、DCあるいはACあるいは、1
〜100MHzのRF波、0.1〜10GHzのマイク
ロ波等の高周波を用いることができる。
More specifically, when the etching is performed in a gas phase, gas etching, plasma etching, ion etching, or the like can be used. As the etching gas, CF 4 ,
C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , CHF 3 , CH 2 F 2 , C
l 2 , ClF 3 , CCl 4 , CCl 2 F 2 , CCIF 3 , CH
ClF 2 , C 2 Cl 2 F 4 , BCl 3 , PCl 3 , CBr
F 3 , SF 6 , SiF 4 , SiCl 4 , HF, O 2 , N 2 , H
2 , He, Ne, Ar, Xe and the like or a mixed gas thereof. The gas pressure in the case of plasma etching is 10 −3 Torr to 1 Torr, and DC or AC or 1
A high frequency such as an RF wave of 100 MHz or a microwave of 0.1 to 10 GHz can be used.

【0048】また、液相で行う場合、酸の例としては、
硫酸、塩酸、硝酸、炭酸、リン酸、フッ酸、クロム酸、
スルファミン酸、シュウ酸、酒石酸、クエン酸、ギ酸、
乳酸、グリコール酸、酢酸、グルコン酸、コハク酸、リ
ンゴ酸等、あるいはこれらを水で希釈したもの、あるい
はこれらの混合液を用いることができる。また、アルカ
リの例としては、カセイソーダ、水酸化アンモニウム、
水酸化カリウム、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ、セスキ炭
酸ソーダ、第1リン酸ソーダ、第2リン酸ソーダ、第3
リン酸ソーダ、ピロリン酸ソーダ、トケポリリン酸ソー
ダ、テトラポリリン酸ソーダ、トリメタリン酸ソーダ、
テトラメタリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、オ
ルソケイ酸塩ソーダ、メタケイ酸塩ソーダ等、あるいは
これらを水で希釈したもの、あるいはこれらの混合液を
用いることができる。また、液相でエッチングを行う場
合エッチング液を加熱したり、超音波等のエネルギーを
加えても良い。
When the reaction is carried out in a liquid phase, examples of the acid include
Sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, carbonic acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, chromic acid,
Sulfamic acid, oxalic acid, tartaric acid, citric acid, formic acid,
Lactic acid, glycolic acid, acetic acid, gluconic acid, succinic acid, malic acid, etc., or those diluted with water, or a mixture thereof can be used. Examples of the alkali include caustic soda, ammonium hydroxide,
Potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium sesquicarbonate, first sodium phosphate, second sodium phosphate, third
Sodium phosphate, sodium pyrophosphate, soda polyphosphate, sodium tetrapolyphosphate, sodium trimetaphosphate,
Sodium tetrametaphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium orthosilicate, sodium metasilicate, or the like, or a mixture thereof diluted with water or a mixture thereof can be used. When etching is performed in a liquid phase, the etching liquid may be heated or energy such as ultrasonic waves may be applied.

【0049】また、エッチング処理の後アニール処理を
行っても良い。アニール処理を行う場合は、空気、水蒸
気、窒素、水素、酸素、不活性ガスあるいはその他のガ
ス雰囲気中で、透明導電層の材質に適した温度と時間で
処理される。
After the etching process, an annealing process may be performed. When performing the annealing treatment, the annealing treatment is performed in an atmosphere of air, water vapor, nitrogen, hydrogen, oxygen, an inert gas or another gas at a temperature and a time suitable for the material of the transparent conductive layer.

【0050】(光電変換層)本発明に用いられる光電変
換層の材料としては、Si、C、Ge等のIV族元素を
用いたもの、あるいはSiGe、SiC、SiSn等の
IV族合金を用いたもの、あるいはCdS、CdTe等
のII−VI族元素を用いたもの、あるいはCuInS
2、Cu(InGa)Se2、CuInS2等のI−I
II−VI族元素を用いたものが用いられる。
(Photoelectric Conversion Layer) As a material of the photoelectric conversion layer used in the present invention, a material using a group IV element such as Si, C, Ge or the like, or a group IV alloy such as SiGe, SiC, SiSn or the like is used. Or a material using a II-VI group element such as CdS or CdTe, or CuInS
II such as e 2 , Cu (InGa) Se 2 , CuInS 2
Those using II-VI group elements are used.

【0051】また、以上の半導体材料の中で、本発明の
光起電力素子に特に好適に用いられる半導体材料として
は、a−Si:H(水素化非晶質シリコンの略記)、a
−Si:F、a−Si:H:F、a−SiGe:H、a
−SiGe:F、a−SiGe:H:F、a−SiC:
H、a−SiC:F、a−SiC:H:F等のIV族及
びIV族合金系非晶質半導体材料、あるいは微結晶半導
体材料、あるいは多結晶半導体材料が挙げられる。
Among the above semiconductor materials, semiconductor materials particularly preferably used for the photovoltaic device of the present invention include a-Si: H (abbreviation for hydrogenated amorphous silicon) and a
-Si: F, a-Si: H: F, a-SiGe: H, a
-SiGe: F, a-SiGe: H: F, a-SiC:
Group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor materials such as H, a-SiC: F, and a-SiC: H: F, microcrystalline semiconductor materials, or polycrystalline semiconductor materials are given.

【0052】また、光電変換層は価電子制御及び禁制帯
幅制御を行うことができる。具体的には光電変換層を形
成する際に価電子制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素
を含む原料化合物を単独で、又は前記堆積膜形成用原料
ガスは前記希釈ガスに混合して成膜空間内に導入してや
れば良い。
The photoelectric conversion layer can perform valence electron control and forbidden band width control. Specifically, when forming a photoelectric conversion layer, a raw material compound containing an element serving as a valence electron controlling agent or a forbidden band width controlling agent is used alone, or the deposited film forming raw material gas is mixed with the diluent gas. What is necessary is just to introduce in a film space.

【0053】また、光電変換層は、価電子制御によっ
て、少なくともその一部が、p型およびn型にドーピン
グされ、少なくとも一組のpin接合を形成する。そし
てpin接合を複数積層することにより、いわゆるスタ
ックセルの構成になる。
Further, at least a part of the photoelectric conversion layer is doped with p-type and n-type by valence electron control to form at least one pair of pin junctions. By stacking a plurality of pin junctions, a so-called stack cell configuration is obtained.

【0054】また、光電変換層の形成方法としては、マ
イクロ波プラズマCVD法、RFプラズマCVD法、光
CVD法、熱CVD法、MOCVD法などの各種CVD
法によって、あるいはEB蒸着、MBE、イオンプレー
ティング、イオンビーム法等の各種蒸着法、スパッタ
法、スプレー法、印刷法などによって、形成される。工
業的に採用されている方法としては、原料ガスをプラズ
マで分解し、基板状に堆積されるプラズマCVD法が好
んで用いられる。また、反応装置としては、バッチ式の
装置や連続成膜装置などが所望に応じて使用できる。
As a method of forming the photoelectric conversion layer, various types of CVD such as microwave plasma CVD, RF plasma CVD, photo CVD, thermal CVD, and MOCVD are used.
It is formed by an evaporation method, various evaporation methods such as EB evaporation, MBE, ion plating, and an ion beam method, a sputtering method, a spray method, a printing method, and the like. As a method adopted industrially, a plasma CVD method in which a raw material gas is decomposed by plasma and deposited on a substrate is preferably used. In addition, as the reaction device, a batch type device, a continuous film forming device, or the like can be used as desired.

【0055】以下、本発明の光起電力装置に特に好適な
IV族及びIV族合金系非晶質半導体材料を用いた光電
変換層について、さらに詳しく述べる。
Hereinafter, a photoelectric conversion layer using a group IV or group IV alloy-based amorphous semiconductor material particularly suitable for the photovoltaic device of the present invention will be described in more detail.

【0056】(1)i型半導体層(真性半導体層) 特にIV族及びIV族合金系非晶質半導体材料を用いた
光起電力素子に於いて、pin接合に用いる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。
(1) i-type Semiconductor Layer (Intrinsic Semiconductor Layer) In particular, in a photovoltaic device using a group IV or group IV alloy-based amorphous semiconductor material, the i-type layer used for the pin junction is exposed to irradiation light. It is an important layer for generating and transporting carriers.

【0057】i型層としては、僅かp型、僅かn型の層
も使用できるものである。
As the i-type layer, a slightly p-type or slightly n-type layer can be used.

【0058】IV族及びIV族合金系非単結晶半導体材
料には、上述のごとく、水素原子(H,D)またはハロ
ゲン原子(X)が含有され、これが重要な働きを持つ。
As described above, the group IV and group IV alloy non-single-crystal semiconductor materials contain hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms (X), which have an important function.

【0059】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(ダング
リングボンド)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のあるものである。i型層
に含有される水素原子または/及びハロゲン原子は1〜
40at%が最適な含有量として挙げられる。特に、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倍の範囲が好ましい範囲として挙
げられる。更にシリコン原子の含有量に対応して水素原
子または/及びハロゲン原子の含有量が変化しているこ
とが好ましいものである。
The hydrogen atoms (H, D) or the halogen atoms (X) contained in the i-type layer work to compensate for dangling bonds of the i-type layer, and the carrier in the i-type layer. To improve the product of the mobility and the lifetime. Also p
It has a function of compensating the interface state of each interface of the type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, and has an effect of improving the photovoltaic power, the photocurrent and the photoresponsiveness of the photovoltaic element. It is. The number of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to
40 at% is mentioned as the optimum content. In particular, P
A preferred distribution form is one in which a large amount of hydrogen atoms and / or halogen atoms are distributed on each interface side of the n-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The preferred range of the content of atoms and / or halogen atoms is 1.1 to 2 times the content in the bulk. Further, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed in accordance with the content of silicon atoms.

【0060】また、スタック型の光起電力素子において
は、光入射側に近いpin接合のi型半導体層の材料と
しては、バンドギャップの広い材料、光入射側に遠いp
in接合のi型半導体層の材料としては、バンドギャッ
プの狭い材料を用いることが望ましい。3つのpin接
合を有する場合、それぞれの吸収波長のピークは典型的
には光入射側から500nm,650nm,750nm
前後である。
In the stack type photovoltaic element, the material of the pin-junction i-type semiconductor layer near the light incident side may be a material having a wide band gap, or a p-type material far from the light incident side.
As a material for the in-junction i-type semiconductor layer, a material having a narrow band gap is preferably used. When having three pin junctions, the peak of each absorption wavelength is typically 500 nm, 650 nm, and 750 nm from the light incident side.
Before and after.

【0061】非晶質シリコン、非晶質シリコンゲルマニ
ウムは、ダングリングボンドを補償する元素によって、
a−Si:H、a−Si:F、a−Si:H:F、a−
SiGe:H、a−SiGe:F、a−SiGe:H:
F等と表記される。
Amorphous silicon and amorphous silicon germanium are formed by an element that compensates for dangling bonds.
a-Si: H, a-Si: F, a-Si: H: F, a-
SiGe: H, a-SiGe: F, a-SiGe: H:
It is written as F or the like.

【0062】さらに、本発明の光起電力素子のに好適な
i型半導体層の特性としては、水素原子の含有量
(CH)が、1.0〜25.0%、AM1.5、100
mW/cm2 の疑似太陽光照射下の光電導度(σp)
が、1.0×10-7S/cm以上、暗電導度(σd)
が、1.0×10-9S/cm以下、コンスタントフォト
カレントメソッド(CPM)によるアーバックエナジー
が、55meV以下、局在準位密度は1017/cm3
下のものが好適に用いられる。
Further, the photovoltaic device of the present invention
The characteristics of the i-type semiconductor layer include the content of hydrogen atoms.
(CH) Is 1.0-25.0%, AM1.5, 100
mW / cmTwo Photoconductivity under simulated sunlight irradiation (σp)
But 1.0 × 10-7S / cm or more, dark conductivity (σd)
But 1.0 × 10-9S / cm or less, constant photo
Urbach Energy by Current Method (CPM)
But 55 meV or less, and the localized level density is 1017/ CmThreeLess than
The following are preferably used.

【0063】(2)p型半導体層またはn型半導体層 p型半導体層またはn型半導体層の非晶質材料(a−と
表示する)あるいは微結晶材料(μc−と表示する)と
しては、例えばa−Si:H,a−Si:HX,a−S
iC:H,a−SiC:HX,a−SiGe:H,a−
SiGe:HX,a−SiGeC:H,a−SiGe
C:HX,a−SiO:H,a−SiO:HX,a−S
iN:H,a−SiN:HX,a−SiON:H,a−
SiON:HX,a−SiOCN:H,a−SiOC
N:HX,μc−Si:H,μc−Si:HX,μc−
SiC:H,μc−SiC:HX,μc−SiO:H,
μc−SiO:HX,μc−SiN:H,μc−Si
N:HX,μc−SiGeC:H,μc−SiGeC:
HX,μc−SiON:H,μc−SiON:HX,μ
c−SiOCN:H,μc−SiOCN:HX,等にp
型の価電子制御剤(周期率表第III族原子 B,A
l,Ga,In,TI)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、多結晶材料(poly−と表示す
る)としては、例えばpoly−SiH,poly−S
i:HX,poly−SiC:H,poly−SiC:
HX,poly−SiO:H,poly−SiO:H
X,poly−SiN:H,poly−SiN:HX,
poly−SiGeC:H,poly−SiGeC:H
X,poly−SiON:H,poly−SiON:H
X,poly−SiOCN:H,poly−SiOC
N:HX,poly−SiON:H,poly−SiO
N:HX,poly−Si,poly−SiC,pol
y−SiO,poly−SiN,等にp型の価電子制御
剤(周期率表第III族原子 B,Al,Ga,In,
TI)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。
(2) P-type semiconductor layer or n-type semiconductor layer As an amorphous material (denoted as a-) or a microcrystalline material (denoted as μc-) of a p-type semiconductor layer or an n-type semiconductor layer, For example, a-Si: H, a-Si: HX, a-S
iC: H, a-SiC: HX, a-SiGe: H, a-
SiGe: HX, a-SiGeC: H, a-SiGe
C: HX, a-SiO: H, a-SiO: HX, a-S
iN: H, a-SiN: HX, a-SiON: H, a-
SiON: HX, a-SiOCN: H, a-SiOC
N: HX, μc-Si: H, μc-Si: HX, μc −
SiC: H, μc-SiC: HX, μc-SiO: H,
μc-SiO: HX, μc-SiN: H, μc-Si
N: HX, μc-SiGeC: H, μc-SiGeC:
HX, μc-SiON: H, μc-SiON: HX, μ
c-SiOCN: H, μc-SiOCN: HX, etc.
Type valence control agents (Group III atoms B, A in the periodic table)
l, Ga, In, TI) and n-type valence electron control agents (Group V atoms P, As, Sb, Bi) in a high concentration. For example, poly-SiH, poly-S
i: HX, poly-SiC: H, poly-SiC:
HX, poly-SiO: H, poly-SiO: H
X, poly-SiN: H, poly-SiN: HX,
poly-SiGeC: H, poly-SiGeC: H
X, poly-SiON: H, poly-SiON: H
X, poly-SiOCN: H, poly-SiOC
N: HX, poly-SiON: H, poly-SiO
N: HX, poly-Si, poly-SiC, pol
y-SiO, poly-SiN, etc., a p-type valence electron controlling agent (Group III atom B, Al, Ga, In,
TI) and n-type valence electron controlling agents (Group V atoms in the periodic table)
P, As, Sb, Bi) may be added at a high concentration.

【0064】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か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:
A crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable.

【0065】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%が最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 0.
The optimal amount is 1 to 50 at%.

【0066】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%が最適量として挙げられる。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
原子は0.1〜8at%が最適量として挙げられる。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倍の範囲が好ましい範囲とし
て挙げられる。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。
The hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the p-type layer or the n-type layer work to compensate for dangling bonds of the p-type layer or the n-type layer, and To improve the doping efficiency. The number of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer is 0.
The optimum amount is 1 to 40 at%. In particular, when the p-type layer or the n-type layer is crystalline, the optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms is 0.1 to 8 at%. Further, a preferred distribution form is one in which a large content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed on each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The content of the hydrogen atom and / or the halogen atom is preferably in a range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. Thus, the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i
By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface of the mold layer, the defect level and mechanical strain near the interface can be reduced, and the photovoltaic power and light of the photovoltaic device of the present invention can be reduced. The current can be increased.

【0067】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以下のものが最適である。また非
抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以
下が最適である。さらにp型層及びn型層の層厚は1〜
50nmが好ましく、3〜10nmが最適である。
The p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element preferably have an activation energy of 0.2 eV or less, and most preferably have an activation energy of 0.1 eV or less. The non-resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Further, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is 1 to
50 nm is preferred, and 3 to 10 nm is optimal.

【0068】また、II−VI族元素を用いたp型半導
体層またはn型半導体層の例としては、CdS、CdT
e、ZnO、ZnSe等が挙げられ、I−III−VI
2族元素を用いた例としては、CuInSe2、Cu(I
nGa)Se2、CuInS2、CuIn(Se,
S)2、CuInGaSeTe等が挙げられる。
Examples of a p-type semiconductor layer or an n-type semiconductor layer using II-VI group elements include CdS and CdT.
e, ZnO, ZnSe, etc., and I-III-VI
Examples of using a Group 2 element include CuInSe 2 , Cu (I
nGa) Se 2 , CuInS 2 , CuIn (Se,
S) 2 , CuInGaSeTe and the like.

【0069】(3)光電変換層の形成方法 本発明の光起電力装置の半導体層として、好適なIV族
及びIV族合金系非晶質半導体層を形成するために、好
適な製造方法は、RFプラズマCVD法あるいはマイク
ロ波プラズマCVD法の交流あるいは高周波を用いたプ
ラズマCVD法である。
(3) Method of Forming Photoelectric Conversion Layer In order to form a suitable group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor layer as a semiconductor layer of the photovoltaic device of the present invention, a preferable manufacturing method is as follows. This is a plasma CVD method using an alternating current or a high frequency of an RF plasma CVD method or a microwave plasma CVD method.

【0070】マイクロ波プラズマCVD法は、減圧状態
にできる堆積室(真空チャンバー)に原料ガス、希釈ガ
スなどの材料ガスを導入し、真空ポンプによって排気し
つつ、堆積室の内圧を一定にして、マイクロ波電源によ
って発振されたマイクロ波を、導波管によって導き、誘
電体窓(アルミナセラミックス等)を介して前記堆積室
に導入して、材料ガラスのプラズマを生起させて分解
し、堆積室に配置された基板上に、所望の堆積膜を形成
する方法であり、広い堆積条件で光起電力装置に適用可
能な堆積膜を形成することができる。
In the microwave plasma CVD method, a material gas such as a raw material gas or a diluent gas is introduced into a deposition chamber (vacuum chamber) which can be reduced in pressure, and the inside pressure of the deposition chamber is kept constant while exhausting the gas by a vacuum pump. The microwave oscillated by the microwave power source is guided by a waveguide, introduced into the deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics or the like), generates a plasma of the material glass, and decomposes the plasma. This is a method for forming a desired deposited film on a placed substrate, and can form a deposited film applicable to a photovoltaic device under a wide range of deposition conditions.

【0071】本発明の光起電力装置用の半導体層を、マ
イクロ波プラズマCVD法で、堆積する場合、堆積室内
の基板温度は100〜450℃、内圧は0.5〜30m
torr、マイクロ波パワーは0.01〜1W/c
3、マイクロ波の周波数は0.1〜10GHzが好ま
しい範囲として挙げられる。
When a semiconductor layer for a photovoltaic device of the present invention is deposited by microwave plasma CVD, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 m.
torr, microwave power is 0.01 to 1 W / c
m 3 and the frequency of the microwave are preferably in the range of 0.1 to 10 GHz.

【0072】また、RFプラズマCVD法で堆積する場
合、堆積室内の基板温度は100〜350℃、内圧は
0.1〜10torr、RFパワーは、0.001〜
5.0W/cm2、堆積速度は、0.1〜30Å/se
cが好適な条件として挙げられる。
When the deposition is performed by the RF plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 torr, and the RF power is 0.001 to 1.0.
5.0 W / cm 2 , the deposition rate is 0.1 to 30 ° / sec.
c is mentioned as a suitable condition.

【0073】本発明の光起電力装置に好適なIV族及び
IV族合金系非晶質半導体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。
As the source gas suitable for depositing the group IV and group IV alloy amorphous semiconductor layer suitable for the photovoltaic device of the present invention, a gasizable compound containing silicon atoms,
Examples include a gasizable compound containing a germanium atom, a gasizable compound containing a carbon atom, and a mixed gas of the compound.

【0074】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、鎖状または環状シラン化合物が用
いられ、具体的に例えば、SiH4,Si26,Si
4,SiFH3,SiF22,SiF3H,Si38
SiD4,SiHD3,SiH22,SiH3D,SiF
3,SiF22,Si233,(SiF25,(Si
26,(SiF24,Si26,Si38,Si22
4,Si233,SiCl4,(SiCl25,Si
Br4,(SiBr25,Si2Cl6,SiHCl3,S
iH2Br2,SiH2Cl2,Si2Cl33などのガス
状態のまたは容易にガス化し得るものが挙げられる。
As a gaseous compound containing a silicon atom, a chain or cyclic silane compound is used. Specifically, for example, SiH 4 , Si 2 H 6 , Si
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, SiF
D 3 , SiF 2 D 2 , Si 2 D 3 H 3 , (SiF 2 ) 5 , (Si
F 2 ) 6 , (SiF 2 ) 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , Si 2 H 2
F 4 , Si 2 H 3 F 3 , SiCl 4 , (SiCl 2 ) 5 , Si
Br 4 , (SiBr 2 ) 5 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , S
Examples thereof include those in a gas state or those which can be easily gasified, such as iH 2 Br 2 , SiH 2 Cl 2 , and Si 2 Cl 3 F 3 .

【0075】具体的に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GeH4,GeD4,GeF4
GeFH3,GeF22,GeF3H,GeHD3,Ge
22,GeH3D,Ge26,Ge26が挙げられ
る。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 ,
GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , Ge
H 2 D 2 , GeH 3 D, Ge 2 H 6 , and Ge 2 D 6 are mentioned.

【0076】また、本発明の光起電力素子の第1のp型
半導体層の形成に用いられるi型半導体層のバンドギャ
ップを拡大する元素としては、炭素、酸素、窒素等が挙
げられる。
Elements that expand the band gap of the i-type semiconductor layer used for forming the first p-type semiconductor layer of the photovoltaic device of the present invention include carbon, oxygen, nitrogen and the like.

【0077】具体的に炭素原子を含有するガス化し得る
化合物としてはCH4,CD4,Cn2n+2(nは整数)
n2n(nは整数),C22,C66,CO2,CO等
が挙げられる。
Specific examples of the gasizable compound containing a carbon atom 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.

【0078】窒素含有ガスとしてはN2,NH3,N
3,NO,NO2,N2Oが挙げられる。
As the nitrogen-containing gas, N 2 , NH 3 , N
D 3 , NO, NO 2 , and N 2 O.

【0079】酸素含有ガスとしてはO2,CO,CO2
NO,NO2,N2O,CH3CH2OH,CH3OH等が
挙げられる。
As the oxygen-containing gas, O 2 , CO, CO 2 ,
NO, NO 2 , N 2 O, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like.

【0080】また、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III族原
及び第III族原子が挙げられる。
As a substance to be introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling valence electrons, there can be mentioned a Group III atom and a Group III atom of the periodic table.

【0081】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、具体的にはホウソ原子導
入用としては、B26,B410,B59,B511,B
610,B612,B614等の水素化ホウソ、BF3,B
Cl3,等のハロゲン化ホウソ等を挙げることができ
る。このほかにAlCl3,GaCl3,InCl3,T
ICl3等も挙げることができる。特にB26,BF3
適している。
Examples of the material effectively used as a starting material for introducing a group III atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , and B 5 for boron atom introduction. H 11 , B
6 H 10, B 6 H 12 , B 6 H 14 hydride such as boron, BF 3, B
Halogenated boron, such as Cl 3 , may be mentioned. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 , T
ICl 3 and the like can also be mentioned. Particularly, B 2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0082】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、具体的には燐原子導入用としてはPH
3,P24等の水素化燐、PH4I,PF3,PF5,PC
3,PCl5,PBr3,PBr5,Pl3等のハロゲン
化燐が挙げられる。このほかAsH3,AsF3,AsC
3,AsBr3,AsF5,SbH3,SbF3,Sb
5,SbCl3,,SbCl5,BiH3,BiCl3
BiBr3等も挙げることができる。特にPH3,PF3
が適している。
The starting material for introducing a group V atom is effectively used, specifically, for introducing a phosphorus atom,
3 , hydrogenated phosphorus such as P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 , PF 5 , PC
and phosphorus halides such as l 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , and Pl 3 . In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsC
l 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , SbF 3 , Sb
F 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 , BiCl 3 ,
BiBr 3 and the like can also be mentioned. Especially PH 3 , PF 3
Is suitable.

【0083】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。
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.

【0084】特に微結晶あるいは多結晶半導体やa−S
iC: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、マイクロ波パワー、あるいはRFパワーは比較
的高いパワーを導入するのが好ましいものである。
In particular, microcrystalline or polycrystalline semiconductors and a-S
When depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as iC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and a relatively high microwave power or RF power is introduced. Is preferred.

【0085】(透明電極)本発明に於て、透明電極10
7は光を透過する、光入射側の電極であるとともに、そ
の膜厚を最適化することによって反射防止膜としての役
割も兼ねる。透明電極107は半導体層の吸収可能な波
長領域において高い透明率を有することと、抵抗率が低
いことが要求される。好ましくは、550nm以上の波
長における透過率が、80%以上、より好ましくは、8
5%以上であることが望ましい。また、抵抗率は好まし
くは、5×10-3Ω/cm以下、より好ましくは、1×
10-3Ω/cm以下であることが望ましい。その材料と
しては、In23、SnO2、ITO(In23+Sn
2)、ZnO、CdO、Cd2SnO4,TiO2、Ta
25、Bi23、MoO3、NaxWO3等の導電性酸化
物あるいはこれらを混合したものが好適に用いられる。
また、これらの化合物に、導電率を変化させる元素(ド
ーパント)を添加しても良い。
(Transparent Electrode) In the present invention, the transparent electrode 10
Reference numeral 7 denotes an electrode on the light incident side that transmits light, and also functions as an anti-reflection film by optimizing the film thickness. The transparent electrode 107 is required to have high transparency in a wavelength region where the semiconductor layer can absorb light and to have low resistivity. Preferably, the transmittance at a wavelength of 550 nm or more is 80% or more, more preferably 8% or more.
It is desirable that it be 5% or more. Further, the resistivity is preferably 5 × 10 −3 Ω / cm or less, more preferably 1 × 10 −3 Ω / cm.
It is desirable that it is 10 −3 Ω / cm or less. The materials include In 2 O 3 , SnO 2 , and ITO (In 2 O 3 + Sn
O 2 ), ZnO, CdO, Cd 2 SnO 4 , TiO 2 , Ta
A conductive oxide such as 2 O 5 , Bi 2 O 3 , MoO 3 , and Na x WO 3 or a mixture thereof is suitably used.
Further, an element (dopant) that changes the conductivity may be added to these compounds.

【0086】導電率を変化させる元素(ドーパント)と
しては、例えば透明電極107がZnOの場合には、A
l、In、B、Ga、Si、F等が、またIn23の場
合には、Sn、F、Te、Ti、Sb、Pb等が、また
SnO2の場合には、F、Sb、P、As、In、T
I、Te、W、Cl、Br、I等が好適に用いられる。
As the element (dopant) that changes the conductivity, for example, when the transparent electrode 107 is ZnO,
l, In, B, Ga, Si, F, etc., In the case of In 2 O 3 , Sn, F, Te, Ti, Sb, Pb, etc., and in the case of SnO 2 , F, Sb, P, As, In, T
I, Te, W, Cl, Br, I and the like are preferably used.

【0087】また、透明電極107の表面(すなわち表
面保護層を除いた光起電力素子の表面)は、平坦であっ
ても良いが、透明電極107の表面にも、前記透明導電
層の表面の円錐状あるいは角錐状の穴に応じた円錐状あ
るいは角錐状の穴が全面にわたって分散して形成されて
いることがより望ましい。それによって、光起電力素子
の光入射側、特に半導体層と上部の透明電極の界面での
光の散乱が促進されて、半導体層の光入射側と裏面側の
両方で光が散乱されることになり、半導体層内の光路長
がさらに延びて、光り吸収が増大し、短絡電流(Js
c)がさらに増大した。
The surface of the transparent electrode 107 (that is, the surface of the photovoltaic element excluding the surface protective layer) may be flat, but the surface of the transparent electrode 107 may be flat on the surface of the transparent conductive layer. It is more desirable that conical or pyramidal holes corresponding to the conical or pyramidal holes are formed dispersed over the entire surface. As a result, light scattering on the light incident side of the photovoltaic element, particularly on the interface between the semiconductor layer and the upper transparent electrode, is promoted, and light is scattered on both the light incident side and the back side of the semiconductor layer. , The optical path length in the semiconductor layer further increases, the light absorption increases, and the short-circuit current (Js
c) was further increased.

【0088】また、透明電極107の形成方法として
は、EB蒸着、スパッタ蒸着などの各種蒸着法、各種C
VD法、スプレー法、スピンオン法、デップ法等が好適
に用いられる。
Further, as a method for forming the transparent electrode 107, various vapor deposition methods such as EB vapor deposition and sputter vapor deposition, various C
A VD method, a spray method, a spin-on method, a dipping method and the like are preferably used.

【0089】(集電電極)本発明に於いて、集電電極1
08は透明電極107の抵抗率が充分低くできない場合
に必要に応じて透明電極107上の一部分に形成され、
電極の抵抗率を下げ光起電力素子の直列抵抗を下げる働
きをする。その材料としては、金、銀、銅、アルミニウ
ム、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、タングステ
ン、チタン、コバルト、タンタル、ニオブ、ジルコニウ
ム等の金属、またはステンレス等の合金、あるいは粉末
状金属を用いた導電ペーストなどが挙げられる。そして
その形状は、できるだけ半導体層への入射光を遮らない
ように、例えば図4のように枝状に形成される。
(Current Collecting Electrode) In the present invention, the current collecting electrode 1
08 is formed on a part of the transparent electrode 107 as necessary when the resistivity of the transparent electrode 107 cannot be sufficiently reduced;
It functions to lower the resistivity of the electrode and lower the series resistance of the photovoltaic element. Examples of the material include metals such as gold, silver, copper, aluminum, nickel, iron, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, and zirconium; alloys such as stainless steel; and powdered metals. Paste and the like. Then, the shape is formed in a branch shape as shown in FIG. 4, for example, so as not to block incident light on the semiconductor layer as much as possible.

【0090】また、光起電力装置の全体の面積の中で、
集電電極の占める面積は、好ましくは15%以下、より
好ましくは10%以下、最適には5%以下が望ましい。
Also, in the entire area of the photovoltaic device,
The area occupied by the collecting electrode is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and most preferably 5% or less.

【0091】また、集電電極のパターンの形成には、マ
スクを用い、形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、
メッキ法、印刷法などが用いられる。
Further, a pattern of the collecting electrode is formed by using a mask, and the forming method includes a vapor deposition method, a sputtering method,
A plating method, a printing method, or the like is used.

【0092】なお、本発明の光起電力素子を用いて、所
望の出力電圧、出力電流の光起電力装置(モジュールあ
るいはパネル)を製造する場合には、本発明の光起電力
素子を直列あるいは並列に接続し、表面と裏面に保護層
を形成し、出力の取り出し電極等が取り付けられる。こ
のとき、光起電力素子を形成した基板を、別の支持基板
の上に配置することもある。また、本発明の光起電力素
子を直列接続する場合、逆流防止用のダイオードを組み
込むことがある。
When a photovoltaic device (module or panel) having a desired output voltage and output current is manufactured using the photovoltaic device of the present invention, the photovoltaic devices of the present invention are connected in series or in series. They are connected in parallel, protective layers are formed on the front and back surfaces, and output output electrodes and the like are attached. At this time, the substrate on which the photovoltaic element is formed may be arranged on another supporting substrate. When the photovoltaic elements of the present invention are connected in series, a diode for preventing backflow may be incorporated.

【0093】[0093]

【実施例】以下、非単結晶シリコン系半導体材料からな
る光起電力素子およびフォトダイオードの作製によって
本発明の光起電力素子を詳細に説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The photovoltaic element of the present invention will be described in detail below by producing a photovoltaic element and a photodiode made of a non-single-crystal silicon-based semiconductor material, but the present invention is not limited thereto. .

【0094】《実施例1》 (拡散反射率の最適値)ステンレス板上に裏面反射層、
透明導電層を形成したものを基板として用い、図1の構
成を有するpin型の光起電力素子を作成した。
Example 1 (Optimal value of diffuse reflectance) A back reflection layer was formed on a stainless steel plate.
A pin-type photovoltaic element having the configuration shown in FIG. 1 was prepared using the substrate having the transparent conductive layer formed thereon as a substrate.

【0095】まず、基板の作製から行った。First, the production was performed from the substrate.

【0096】表1−1に示すように、圧延処理後のステ
ンレススラブを光起焼鈍あるいは焼鈍酸洗後、エッチン
グ処理、スキンパス処理、研磨処理、酸による超音波処
理等の表面処理を様々な表面形状が得られるよう適宜選
んで処理し表1−1に示す厚さ0.15mm、50×5
0mm2 のSUS板(不図示)に加工した。
As shown in Table 1-1, the stainless steel slab after the rolling treatment was subjected to various surface treatments such as photo-annealing or annealing pickling, etching treatment, skin pass treatment, polishing treatment, and ultrasonic treatment with acid. It is appropriately selected and processed so as to obtain a shape, and has a thickness of 0.15 mm and 50 × 5 shown in Table 1-1.
It was processed into a 0 mm 2 SUS plate (not shown).

【0097】まず、図5−aに示すスパッタリング装置
を用いて表1−1に示す裏面反射層を形成した。図5の
ヒーター503にこの酸処理されたステンレス板502
を密着させ、油拡散ポンプが接続された排気口から堆積
室501を真空排気した。ステンレス板の温度が表1−
1に示す温度に到達し、圧力が1×10-6Torrにな
ったところでバルブ514を開け、マスフローコントロ
ーラー516を調整してArガスを10〜50sccm
導入し、圧力が3〜10mTorrになるようにコンダ
クタンスバルブ513で調節した。電源506から−3
50〜−450VのDC電力または200〜500Wの
RF電力をターゲット504に印加し、Arプラズマを
生起した。
First, the back surface reflection layer shown in Table 1-1 was formed using the sputtering apparatus shown in FIG. The acid-treated stainless steel plate 502 is added to the heater 503 in FIG.
And the deposition chamber 501 was evacuated from the exhaust port to which the oil diffusion pump was connected. Table 1 shows the temperature of the stainless steel plate.
When the temperature reached 1 and the pressure reached 1 × 10 −6 Torr, the valve 514 was opened, and the mass flow controller 516 was adjusted to supply Ar gas at 10 to 50 sccm.
The pressure was adjusted by the conductance valve 513 so that the pressure became 3 to 10 mTorr. Power supply 506 to -3
DC power of 50-450 V or RF power of 200-500 W was applied to the target 504 to generate Ar plasma.

【0098】ターゲットシャッター507を開けてステ
ンレス板表面上に層厚50〜100nmの表1−1に示
す表面反射層を形成したところでシャッターを閉じ、プ
ラズマを消滅させ、裏面反射層の作製を終えた。
The target shutter 507 was opened to form a surface reflection layer having a thickness of 50 to 100 nm as shown in Table 1-1 on the surface of the stainless steel plate. When the surface reflection layer was formed, the shutter was closed to extinguish the plasma, thereby completing the production of the rear surface reflection layer. .

【0099】さらにパラメタを適宜変えて複数のサンプ
ルを得た。裏面反射層を作成した基板については、一部
は拡散反射率を測定した。拡散反射率の測定には積分球
を用いる。積分球の開口部から入射した光は対向する開
口部に設置された裏面反射層を有する基板に当たって反
射される。積分球内部に正反射した光は黒色体によって
吸収される。拡散反射した光は積分球上部に設けられた
分光光度計(日立U40co)に達し、波長800nm
の光の強度が測定される。この拡散反射された光と、入
射光との強度の比が拡散反射率となる。
Further, a plurality of samples were obtained by appropriately changing the parameters. A part of the substrate on which the back reflection layer was formed was measured for diffuse reflectance. An integrating sphere is used for measuring the diffuse reflectance. Light incident from the opening of the integrating sphere is reflected by a substrate having a back reflection layer provided in the opening opposite to the integrating sphere. Light specularly reflected inside the integrating sphere is absorbed by the black body. The diffusely reflected light reaches a spectrophotometer (Hitachi U40co) provided above the integrating sphere and has a wavelength of 800 nm.
Is measured. The ratio between the intensity of the diffusely reflected light and the intensity of the incident light is the diffuse reflectance.

【0100】透明導電層の形成はまず、堆積室にArガ
スを4〜40sccm導入し、基板温度を200〜45
0℃、圧力5〜20mTorrとし、スパッタ電源51
0から−350〜−450VのDC電力または100〜
400WのRF電力をZnOターゲット508に印加
し、Arプラズマを生起した。
First, an Ar gas is introduced into the deposition chamber at 4 to 40 sccm, and the substrate temperature is set at 200 to 45
0 ° C., pressure 5-20 mTorr, sputtering power supply 51
0 to -350 to -450 V DC power or 100 to
400 W of RF power was applied to the ZnO target 508 to generate Ar plasma.

【0101】ターゲットシャッター511を開け、反射
層表面上に層厚0.5〜2.0μmのZnO薄膜層を形
成したところでシャッターを閉じ、プラズマを消滅させ
た。さらにパラメタを適宜変えて複数のサンプルを得
た。
When the target shutter 511 was opened and a ZnO thin film layer having a thickness of 0.5 to 2.0 μm was formed on the reflective layer surface, the shutter was closed to extinguish the plasma. Further, a plurality of samples were obtained by appropriately changing parameters.

【0102】このようにして得られた透明導電層は表1
−1に示す様にさらに表面エッチングを行う場合以下の
様にして行った。
The transparent conductive layer thus obtained is shown in Table 1.
In the case where the surface was further etched as shown in -1, the etching was performed as follows.

【0103】まず、図5−bに示すエッチング装置のヒ
ータ521に透明導電層まで形成された基板522を密
着させ、油拡散ポンプが接続された排気口から堆積室5
20を真空排気した。ステンレス板の温度を所望の温度
で安定し、圧力が1×10-6Torrになったところで
バルブ524を開け、マスフローコントローラー53
2、533を調整してエッチングガスを5〜100sc
cm導入し、圧力が1〜20mTorrになるようにコ
ンダクタンスバルブ523で調節した。電極525に電
源526から−350〜−450VのDC電力または2
00〜500WのRFを印加し、プラズマを生起した。
First, the substrate 522 formed up to the transparent conductive layer is brought into close contact with the heater 521 of the etching apparatus shown in FIG.
20 was evacuated. The temperature of the stainless steel plate was stabilized at a desired temperature, and when the pressure reached 1 × 10 −6 Torr, the valve 524 was opened and the mass flow controller 53 was opened.
2,533 was adjusted and the etching gas was 5-100sc
cm, and the pressure was adjusted with a conductance valve 523 so that the pressure became 1 to 20 mTorr. DC power of -350 to -450 V from power supply 526 or 2
An RF of 00 to 500 W was applied to generate plasma.

【0104】所望の時間プラズマを維持した後、プラズ
マを消滅させ、裏面反射層の表面処理を終えた。さらに
パラメータを適宜変えて複数のサンプルを得た。
After maintaining the plasma for a desired period of time, the plasma was extinguished, and the surface treatment of the back reflection layer was completed. Further, a plurality of samples were obtained by appropriately changing parameters.

【0105】透明導電層を作成した段階でそれぞれの基
板の一部は電子顕微鏡(SEM)による表面形状観察を
行った。その結果、図3に示したような円錐状または角
錐状の穴を有するサンプルが得られた。
At the stage when the transparent conductive layer was formed, a part of each substrate was observed for its surface shape by an electron microscope (SEM). As a result, a sample having a conical or pyramidal hole as shown in FIG. 3 was obtained.

【0106】次にZnO薄膜層上にn層、i層、p層を
図6に示す多室分離型の堆積装置で順次形成した。a−
Siからなるn層及びμc−Siからなるp層はRFP
CVD法で形成し、a−Siからなるi層はRFPCV
D法及びMWPCVD法で形成した。作製手順は、以下
の様にして行った。
Next, an n-layer, an i-layer, and a p-layer were sequentially formed on the ZnO thin film layer by a multi-chamber separation type deposition apparatus shown in FIG. a-
The n layer made of Si and the p layer made of μc-Si are RFP
An i-layer made of a-Si formed by a CVD method is RFPCV
It was formed by the D method and the MWPCVD method. The production procedure was performed as follows.

【0107】まず、全ての搬送系及び堆積室を10-6
orr台に真空引きした。基板ホルダー690に基板を
セットしロードロック室601に入れた。ロードロック
室を不図示のメカニカルブースターポンプ/ロータリー
ポンプで10-3Torr台の真空度まで真空引きし、タ
ーボ分子ポンプに切り替えて10-6Torr台まで真空
引きした。ゲートバルブ606を開け、基板ホルダー6
90をn型層搬送室602に搬送した。ゲートバルブ6
06を閉じる。基板加熱用ヒーター610下に基板を移
動させ、水素ガスを流し、成膜時の圧力とほぼ同じ圧力
にし、基板加熱用ヒーター610で表1−1に示す温度
に加熱し安定化させた。マスフローコントローラー63
6〜639、ストップバルフ630〜634、641〜
644を介してn型層堆積用の表1−1に示す原料ガス
を堆積室に供給した。RF導入用カップ620へRF電
源622から表1−1に示すRF電力を投入した。所望
の堆積時間堆積して表1−1に示す層厚のn型層を堆積
した。n型層堆積用の原料ガスの供給を停止して、ター
ボ分子ポンプて10-6Torr台の真空度まで排気し
た。基板加熱用ヒーター610を上に上げゲートバルブ
607を開け、基板ホルダーをMW−iまたはRF−i
搬送室603に移動した後、ゲートバルブ607を閉じ
た。基板加熱用ヒーター611の下に基板を搬送して、
基板加熱用ヒーター611を下げて基板を表1−1に示
す基板温度に加熱し、安定化させた後、RF−i層を堆
積した。RF−i層は、堆積室618にMW−iまたは
RF−i層堆積用ガス供給設備(ガス供給管649、ス
トップバルブ650〜655、661〜665、マスフ
ローコントローラー656〜660)を介してRF−i
層堆積用の表1−1に示す原料ガスを供給した。RF−
i層堆積用の表1−1に示す真空度になる様に排気ポン
プで調節した。バイアス印加用電極628に不図示のR
F電源から所望のRF電力を導入し、RFプラズマCV
D法によりRF−i層を表1−1に示す層厚で前記n型
層上に堆積した。原料ガスの供給を停止し、堆積室内を
ターボ分子ポンプで10-6Torr台に排気した。同時
に基板温度をMW−i層の堆積に適した表1−1に示す
温度に設定し保持した。MW−i層の堆積に適した表1
−1に示す原料ガスをMW−iまたはRF−i層堆積用
ガス供給設備から堆積室618へ供給した。不図示の拡
散ポンプ等の排気装置によって、堆積室内の真空度を表
1−1に示す真空度に保持した。不図示のMW電源から
表1−1に示すMW電力を堆積室618へ導入した。同
時に不図示のRF電源からバイアス電極628へ表1−
1に示すバイアス電力を導入した。シャッター650を
開け基板上に本発明のマイクロ波プラズマCVD法でM
W−i層を堆積した。その後MW−i層の堆積に適した
表1−1に示す原料ガスをMW−iまたはRF−i層堆
積用ガス供給設備から堆積室618へ供給し所定の層厚
のMW−i層を形成した後シャッターを閉じMW電力等
を停止し原料ガスの供給を停止した。堆積室618内
を、ターボ分子ポンプで10-6Torrに排気した。前
記RF−i層の堆積と同様にして、MW−i層上にRF
−i層を表1−1に示す条件で堆積した。RF−i層の
堆積後も10-6Torr台に堆積室内を排気した。基板
加熱用ヒーター611を基板から離し、ゲートバルブ6
08を開けて基板ホルダー690をp型層搬送室604
に移動させる。ゲートバルブ608を閉じ、基板加熱用
ヒーター612下に基板を移動させて、基板温度を表1
−1に示す基板温度に設定し、安定化させる。H2 ガス
を表1−1に示す条件で供給し、表1−1に示すRF電
力を堆積室619に導入して、水素プラズマを発生させ
た。水素プラズマ処理を終了させた後、p型層堆積用ガ
ス供給設備(ストップバルブ670〜674、681〜
684、マスフローコントローラー676〜679)か
らp型層堆積用ガスを堆積室619に供給した。不図示
の排気ポンプで堆積室内の真空度を表1−1に示す真空
度になる様に調節した。RF導入用カップ621にRF
電源623から表1−1に示す電力を導入し、RFプラ
ズマCVD法によりp型層を表1−1に示す層厚に堆積
した。以上の様にしてpin構造が基板上に形成される
ものである。
First, all the transport systems and the deposition chambers were set at 10 −6 T.
Vacuum was applied to the orr table. The substrate was set on the substrate holder 690 and placed in the load lock chamber 601. The load lock chamber was evacuated to a vacuum of the order of 10 -3 Torr with a mechanical booster pump / rotary pump (not shown), and switched to a turbo molecular pump to evacuate the pressure to the order of 10 -6 Torr. Open the gate valve 606 and set the substrate holder 6
90 was transferred to the n-type layer transfer chamber 602. Gate valve 6
06 is closed. The substrate was moved under the substrate heating heater 610, and a hydrogen gas was flowed to make the pressure substantially the same as the pressure at the time of film formation. The substrate was heated to a temperature shown in Table 1-1 by the substrate heating heater 610 and stabilized. Mass flow controller 63
6-639, Stop Balf 630-634, 641-
Source gas shown in Table 1-1 for n-type layer deposition was supplied to the deposition chamber via 644. RF power shown in Table 1-1 was supplied from the RF power supply 622 to the RF introduction cup 620. An n-type layer having a thickness shown in Table 1-1 was deposited for a desired deposition time. The supply of the source gas for n-type layer deposition was stopped, and the gas was evacuated to a degree of vacuum of the order of 10 -6 Torr by a turbo molecular pump. The substrate heating heater 610 is raised, the gate valve 607 is opened, and the substrate holder is set to MW-i or RF-i.
After moving to the transfer chamber 603, the gate valve 607 was closed. The substrate is transferred under the heater 611 for substrate heating,
After lowering the substrate heating heater 611 to heat and stabilize the substrate to the substrate temperature shown in Table 1-1, the RF-i layer was deposited. The RF-i layer is supplied to the deposition chamber 618 through the MW-i or RF-i layer deposition gas supply equipment (gas supply pipe 649, stop valves 650 to 655, 661 to 665, and mass flow controllers 656 to 660). i
Source gases shown in Table 1-1 for layer deposition were supplied. RF-
The evacuation pump was used to adjust the degree of vacuum shown in Table 1-1 for i-layer deposition. R (not shown) is applied to the bias application electrode 628.
Introduce desired RF power from F power source and RF plasma CV
An RF-i layer was deposited on the n-type layer at a layer thickness shown in Table 1-1 by Method D. The supply of the source gas was stopped, and the inside of the deposition chamber was evacuated to a level of 10 -6 Torr by a turbo-molecular pump. At the same time, the substrate temperature was set and maintained at a temperature shown in Table 1-1 suitable for the deposition of the MW-i layer. Table 1 suitable for deposition of MW-i layer
-1 was supplied to the deposition chamber 618 from a gas supply facility for MW-i or RF-i layer deposition. The degree of vacuum in the deposition chamber was maintained at the degree shown in Table 1-1 by an exhaust device such as a diffusion pump (not shown). MW power shown in Table 1-1 was introduced into the deposition chamber 618 from a MW power supply (not shown). At the same time, an RF power source (not shown) is connected to the bias electrode 628 according to Table 1
The bias power shown in FIG. The shutter 650 is opened and M is applied on the substrate by the microwave plasma CVD method of the present invention.
A Wi layer was deposited. Thereafter, the source gas shown in Table 1-1 suitable for the deposition of the MW-i layer is supplied from the gas supply equipment for MW-i or RF-i layer deposition to the deposition chamber 618 to form the MW-i layer having a predetermined thickness. After that, the shutter was closed, the MW power and the like were stopped, and the supply of the raw material gas was stopped. The inside of the deposition chamber 618 was evacuated to 10 −6 Torr by a turbo molecular pump. RF on the MW-i layer in the same manner as the deposition of the RF-i layer.
-I layer was deposited under the conditions shown in Table 1-1. After deposition of the RF-i layer, the deposition chamber was evacuated to the order of 10 -6 Torr. The substrate heating heater 611 is separated from the substrate, and the gate valve 6
08 and open the substrate holder 690 to the p-type layer transfer chamber 604.
Move to The gate valve 608 is closed, and the substrate is moved under the heater 612 for substrate heating.
The substrate temperature is set to -1 and stabilized. H 2 gas was supplied under the conditions shown in Table 1-1, and RF power shown in Table 1-1 was introduced into the deposition chamber 619 to generate hydrogen plasma. After terminating the hydrogen plasma treatment, the gas supply equipment for the p-type layer deposition (stop valves 670 to 674, 681 to 681)
684, a p-type layer deposition gas was supplied to the deposition chamber 619 from the mass flow controllers 676 to 679). The degree of vacuum in the deposition chamber was adjusted to a degree shown in Table 1-1 by an exhaust pump (not shown). RF into cup 621 for RF introduction
The power shown in Table 1-1 was introduced from the power supply 623, and a p-type layer was deposited to a thickness shown in Table 1-1 by the RF plasma CVD method. As described above, the pin structure is formed on the substrate.

【0108】次に、ガスの流入を止め、5分間、H2
スを流し続けた後、H2 ガスの流入も止め、堆積室内お
よびガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気し、
基板をアンロード室605に移動した。基板を十分冷却
した後、取り出した。
Next, after stopping the flow of the gas and continuing the flow of the H 2 gas for 5 minutes, the flow of the H 2 gas was stopped, and the deposition chamber and the gas pipe were evacuated to 1 × 10 -5 Torr.
The substrate was moved to the unload chamber 605. After sufficiently cooling the substrate, it was taken out.

【0109】次に、p層上に、透明電極として、表1−
1に示すインジウム酸化物を抵抗加熱真空蒸着法で真空
蒸着した。そして次に透明電極上に櫛型の穴が開いたマ
スクを乗せ、表1−1に示すようにCr/Ag/Crか
らなる櫛形の集電電極(図4)を電子ビーム真空蒸着法
で真空蒸着した。以上で図1の構成を有する光起電力素
子の作製を終えた。
Next, a transparent electrode was formed on the p-layer as shown in Table 1
Indium oxide shown in No. 1 was vacuum-deposited by a resistance heating vacuum deposition method. Then, a mask having a comb-shaped hole is placed on the transparent electrode, and as shown in Table 1-1, a comb-shaped current collecting electrode (FIG. 4) made of Cr / Ag / Cr is vacuum-evaporated by electron beam vacuum evaporation. Evaporated. Thus, the fabrication of the photovoltaic device having the configuration shown in FIG. 1 has been completed.

【0110】[0110]

【表1】 [Table 1]

【0111】まず、裏面金属反射層が形成された基板上
の乱反射率測定の結果を示す。
First, the results of the measurement of diffuse reflectance on the substrate on which the back metal reflection layer is formed will be described.

【0112】ステンレス板上の表面処理および反射層作
成条件により拡散反射率の値は1%から55%の範囲に
あった。
The value of the diffuse reflectance ranged from 1% to 55% depending on the surface treatment on the stainless steel plate and the conditions for forming the reflective layer.

【0113】透明導電層表面は、ステンレス表面の処理
による形状や反射層材料及び形状、透明導電層の膜厚や
堆積速度、作成温度等により様々な形状をとりうること
がわかった。その中でも円錐状または角錐状の穴に着目
しこれらの穴が表面上に存在するものと存在しないもの
とに分類した。
It has been found that the surface of the transparent conductive layer can take various shapes depending on the shape of the stainless steel surface, the material and shape of the reflective layer, the thickness of the transparent conductive layer, the deposition rate, the forming temperature, and the like. Among them, focusing on the conical or pyramid-shaped holes, the holes were classified into those present on the surface and those not present.

【0114】つぎに、実施例1で作成した光起電力素子
については、各基板ごとにそれぞれ3個ずつ作製し、全
ての光起電力素子について更に10個ずつサブセルに分
けた後、初期光電変換効率(光起電力/入射光電力)を
測定した。続いて光劣化試験、高温高湿度逆バイアス
(HHRB)劣化試験を行った。
Next, with regard to the photovoltaic elements prepared in Example 1, three pieces were prepared for each substrate, and all the photovoltaic elements were further divided into 10 subcells. The efficiency (photovoltaic power / incident optical power) was measured. Subsequently, a light deterioration test and a high temperature / high humidity reverse bias (HHRB) deterioration test were performed.

【0115】◇初期光電変換効率の測定は、光起電力素
子を、AM−1.5(100mW/cm2 )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。
{Circle around (1)} The initial photoelectric conversion efficiency can be measured by installing a photovoltaic device under AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation and measuring V-1 characteristics.

【0116】◇光劣化の測定は、予め初期光電変換効率
を測定しておいた光起電力素子を、湿度50%、温度5
0℃の環境に設置し、AM−1.5光を500時間照射
後の、AM1.5光照射下での光電変換効率の低下率
(光劣化試験後の光電変換効率/初期光電変換効率)に
より行った。
(4) The photodegradation was measured by measuring the initial photoelectric conversion efficiency of a photovoltaic element at a humidity of 50% and a temperature of 5%.
After installing in an environment of 0 ° C. and irradiating AM-1.5 light for 500 hours, the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under AM1.5 light irradiation (photoelectric conversion efficiency after light degradation test / initial photoelectric conversion efficiency) Was performed.

【0117】◇高温高湿度逆バイアス(HHRB)劣化
の測定は、予め初期光電変換効率を測定しておいた光起
電力素子を温度80℃、湿度80%の暗所に設置し光起
電力素子に逆バイアスを0.7V印加し200時間保
持、その後のAM1.5光照射下での光電変換効率の低
下率(HHRB)劣化試験後の光電変換効率/初期光電
変換効率)により行った。
(4) The measurement of high temperature and high humidity reverse bias (HHRB) degradation is performed by installing a photovoltaic element whose initial photoelectric conversion efficiency has been measured in advance in a dark place at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 80%. Then, a reverse bias of 0.7 V was applied and the voltage was held for 200 hours. Thereafter, the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency (HHRB) under AM1.5 light irradiation (photoelectric conversion efficiency after deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency) was performed.

【0118】これらの結果を図8−1、図8−2、図8
−3に示す。数値は任意のスケールで規格化したもので
ある。
The results are shown in FIG. 8-1, FIG. 8-2, FIG.
-3. The numerical values are normalized on an arbitrary scale.

【0119】測定の結果、初期変換効率については円錐
または角錐状の穴が存在する基板を用いた場合、裏面反
射層上の拡散反射率が3%以上50%以下の場合に良好
な特性が得られた。これはおもに開放電圧(Voc)、
曲線因子(FF)の向上によるものである。これに対し
円錐または角錐状の穴が存在しない基板を用いた場合に
はおおむね穴が存在する場合に比べて低い値を示した。
As a result of the measurement, good initial conversion efficiency was obtained when a substrate having conical or pyramidal holes was used and when the diffuse reflectance on the back reflection layer was 3% or more and 50% or less. Was done. This is mainly the open circuit voltage (Voc),
This is due to the improvement of the fill factor (FF). On the other hand, when a substrate having no conical or pyramid-shaped hole was used, the value was generally lower than in the case where a hole was present.

【0120】次に、光劣化試験後の変換効率については
穴が存在する場合、裏面反射層上の拡散反射率が3%以
上50%以下の場合に比べて3%以下または50%以上
の場合には低いものとなった。これは拡散反射率3%以
下のものについてははがれに起因するシリーズ抵抗の増
大が原因であり、50%以上のものについてはテクスチ
ャー構造に起因するシャント抵抗の低下が原因と見られ
る。
Next, regarding the conversion efficiency after the light deterioration test, when there is a hole, the case where the diffuse reflectance on the back reflection layer is 3% or less or 50% or more compared to the case where the diffuse reflectance is 3% or more and 50% or less. Was low. This is considered to be caused by an increase in series resistance due to peeling for diffuse reflectance of 3% or less, and to a decrease in shunt resistance due to texture structure for diffuse reflectance of 50% or more.

【0121】HHRB劣化試験後の変換効率についても
光劣化試験後の測定結果と同じ結果が得られた。
Regarding the conversion efficiency after the HHRB deterioration test, the same result as the measurement result after the light deterioration test was obtained.

【0122】以上のように本発明の裏面反射層表面の拡
散反射率が3%以上50%以下で透明導電層表面に円錐
あるいは角錐状の穴が分散して形成されている基板を用
いた光起電力素子は、従来の光起電力素子よりも優れた
特性を有することが分かった。
As described above, the light of the present invention using the substrate in which the diffuse reflectance of the surface of the back reflection layer is 3% or more and 50% or less and the conical or pyramid-shaped holes are dispersedly formed in the surface of the transparent conductive layer. It has been found that the electromotive element has better characteristics than the conventional photovoltaic element.

【0123】《実施例2》 (d、C1 、C2 の最適値)実施例1で用いたSUS板
の処理条件および裏面金属反射層の形成条件、透明導電
層の製作条件の中で裏面金属反射層表面の拡散反射率が
3%以上50%以下であり、透明導電層上に円錐状また
は角錐状の穴の存在する条件を選び出し、さらにその条
件を細かく分け、別の処理方法を加えて基板の作成を行
い、その基板上に実施例1と同様に表2−1に示す厚さ
0.20mm、50×50mm2 の基板(不図示)上に
図1の構成を有する光起電力素子を作製した。
Example 2 (Optimal values of d, C 1 , C 2 ) The processing conditions of the SUS plate used in Example 1, the formation conditions of the back metal reflection layer, and the manufacturing conditions of the transparent conductive layer, A condition in which the diffuse reflectance of the surface of the metal reflective layer is 3% or more and 50% or less, and a conical or pyramid-shaped hole is present on the transparent conductive layer is selected. The condition is further subdivided, and another processing method is added. A photovoltaic device having the configuration shown in FIG. 1 was formed on a substrate (not shown) having a thickness of 0.20 mm and 50 × 50 mm 2 shown in Table 2-1 in the same manner as in Example 1 on the substrate. An element was manufactured.

【0124】まず、基板の作製から行った。First, the production was performed from the substrate.

【0125】ステンレススラブを表2−1に示すような
諸条件で処理しその後、表面エッチング処理、研磨等の
工程処理を行った。次に、実施例1と同様に、図5−a
に示すスパッタリング装置を用いて表2−1に示す条件
で裏面金属反射層及び透明導電層の作成を行った。
The stainless slab was treated under various conditions as shown in Table 2-1 and then subjected to a process such as surface etching and polishing. Next, as in the first embodiment, FIG.
The back metal reflective layer and the transparent conductive layer were formed under the conditions shown in Table 2-1 using the sputtering apparatus shown in Table 1.

【0126】透明導電層まで作成した基板の一部につい
ては実施例1と同様に表2−1に示す条件で導電層表面
のエッチング処理を行った。
For a part of the substrate up to the transparent conductive layer, the surface of the conductive layer was etched under the conditions shown in Table 2-1 in the same manner as in Example 1.

【0127】以上の工程を終えた基板については一部を
評価用に残し、その他の基板については実施例1と同様
に表2−1に示す条件で半導体層の形成を行った。
A part of the substrate after the above steps was left for evaluation, and the other substrates were formed with semiconductor layers under the conditions shown in Table 2-1 in the same manner as in Example 1.

【0128】その後、基板はCVD装置により表2−1
に示す条件でpin型半導体層、In23透明電極、集
電電極を形成し光起電力素子を作成した。
Thereafter, the substrate was subjected to the CVD system as shown in Table 2-1.
A pin-type semiconductor layer, an In 2 O 3 transparent electrode, and a current collecting electrode were formed under the conditions shown in (1) to produce a photovoltaic element.

【0129】[0129]

【表2】 [Table 2]

【0130】光起電力素子については、各条件の基板に
ついてそれぞれ作製し、更に10個ずつのサブセルに分
けた後、歩留り、初期光電変換効率を調べ、密着性試
験、高温高湿度逆バイアス(HHRB)劣化、及び温湿
度劣化の各試験を行った。
For the photovoltaic element, the substrate under each condition was manufactured, and the substrate was further divided into ten subcells. The yield, the initial photoelectric conversion efficiency were examined, the adhesion test, the high temperature and high humidity reverse bias (HHRB) were performed. Each test of deterioration and deterioration of temperature and humidity was performed.

【0131】◇密着性試験については、光起電力素子に
格子状に1mm間隔で10本ずつの切り傷を付け、10
0個のます目をつけた後、セロハン粘着テープをはりつ
け、十分に付着した後に瞬間的に引きはがし、はがれた
部分の面積で評価を行った。
In the adhesion test, 10 cuts were made on the photovoltaic element at intervals of 1 mm in a grid pattern.
After attaching 0 squares, the cellophane adhesive tape was adhered, and after sufficient adhesion, it was instantaneously peeled off, and the area of the peeled portion was evaluated.

【0132】◇温湿度サイクル劣化の測定は、予め初期
光電変換効率を測定しておいた光起電力素子を温度80
℃、湿度80%の暗所に設置し4時間保持、その後約9
0分間かけて温度−30℃まで下げ30分間保持、再び
90分間かけて温度80℃、湿度80%まで戻す。この
サイクルを15回繰り返した後の、AM1.5光照射下
での光電変換効率の低下率(温湿度サイクル劣化試験後
の光電変換効率/初期光電変換効率)により行った。
{Circle around (2)} The temperature and humidity cycle deterioration is measured by measuring the initial photoelectric conversion efficiency of a photovoltaic element at a temperature of 80 ° C.
Installed in a dark place at 80 ° C and 80% humidity and kept for 4 hours, then about 9
The temperature is lowered to −30 ° C. over 0 minutes, held for 30 minutes, and returned to 80 ° C. and 80% humidity again over 90 minutes. After repeating this cycle 15 times, the reduction rate of the photoelectric conversion efficiency under AM1.5 light irradiation (photoelectric conversion efficiency after temperature / humidity cycle deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency) was performed.

【0133】まず、実施例1と同様に半導体層作成直前
までの工程が終わった基板については表面形状観察を行
い、触針式表粗さ測定器を用いて、円錐状あるいは角錐
状の穴について平均直径を調べd(μm)とし、平均深
さを調べh(μm)として、係数C1≡h/dを求め
た。また、表面観察を行った際に50×50μmの範囲
内の円錐状あるいは角錐状の穴の個数を調べ平均密度ρ
を求め係数C2≡ρ×d2 を求めた。
First, in the same manner as in Example 1, the surface shape of the substrate which had been subjected to the steps immediately before the preparation of the semiconductor layer was observed, and a conical or pyramidal hole was formed using a stylus type surface roughness measuring instrument. The average diameter was determined as d (μm), the average depth was determined as h (μm), and the coefficient C1≡h / d was determined. Also, when surface observation was performed, the number of conical or pyramidal holes within the range of 50 × 50 μm was checked and the average density ρ
And a coefficient C2≡ρ × d 2 was determined.

【0134】その結果、円錐あるいは角錐の平均直径d
は0.03〜5μmであった。
As a result, the average diameter d of the cone or pyramid
Was 0.03 to 5 μm.

【0135】そこでまず円錐状あるいは角錐状の穴の平
均直径0.03〜5μmの範囲のものについて係数C1
およびC2の値を問わず光起電力素子の特性について上
記の各項目について調べた。
First, a coefficient C1 is set for a conical or pyramidal hole having an average diameter of 0.03 to 5 μm.
Regardless of the values of C2 and C2, the characteristics of the photovoltaic element were examined for each of the above items.

【0136】その結果を表2−2に示す。数値はそれぞ
れの項目の中で規格化した値である。
Table 2-2 shows the results. The numerical values are standardized values in each item.

【0137】この結果、円錐状あるいは角錐状の穴の平
均直径が0.05μmから2μmの範囲にあるものはす
べての特性が優れていたのに対し、平均直径が0.05
μm未満のものは円錐状あるいは角錐状の穴が存在しな
かった場合と同じ様に密着性に起因する剥れが原因とな
るシリーズ抵抗の増大により特性が下がった。また、円
錐状あるいは角錐状の穴の平均直径が2μmより大きい
ものについてはJscの減少により特性が下がった。
As a result, all of the conical or pyramid-shaped holes having an average diameter in the range of 0.05 μm to 2 μm were excellent, while the average diameter of the conical or pyramid-shaped holes was 0.05 μm.
Those having a diameter of less than μm were deteriorated in characteristics as in the case where no conical or pyramid-shaped holes were present, due to an increase in series resistance caused by peeling due to adhesion. In the case of a conical or pyramid-shaped hole having an average diameter of more than 2 μm, the characteristics decreased due to the decrease in Jsc.

【0138】以上の結果を踏まえて、円錐状あるいは角
錐状の平均直径が0.05μmから2μmの範囲にある
基板の中から係数C1およびC2を調べた。
Based on the above results, the coefficients C1 and C2 were examined from substrates having a conical or pyramidal average diameter in the range of 0.05 μm to 2 μm.

【0139】その結果、係数C1は0.1〜1.5であ
り、係数C2は0.01〜1.5の範囲であった。
As a result, the coefficient C1 was in the range of 0.1 to 1.5, and the coefficient C2 was in the range of 0.01 to 1.5.

【0140】そこで次に、係数がこれらの範囲にある基
板上に形成した光起電力素子について前記と同様に初期
光電変換効率を調べ、高温高湿度逆バイアス(HHR
B)劣化、及び温湿度劣化の各試験を行い特性を調べ
た。
Then, the initial photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element formed on the substrate having the coefficient in these ranges was examined in the same manner as described above, and the high-temperature high-humidity reverse bias (HHR) was measured.
B) Each test of deterioration and deterioration of temperature and humidity was performed to examine the characteristics.

【0141】その結果を表2−3、表2−4、表2−5
に示す。数値はそれぞれの項目の中で規格化した値であ
る。
The results are shown in Tables 2-3, 2-4 and 2-5.
Shown in The numerical values are standardized values in each item.

【0142】この結果、係数C1が0.2から0.9の
範囲にありかつ係数C2が0.02から1.0であると
きはすべての特性が優れているのに対し、C1が0.2
あるいはC2が0.02よりも小さいときJscの減少
による特性の低下がみられ、C1あるいはC2が0.9
あるいは1.0よりも大きいときVoc、FFの低下に
よる特性の低下がみられた。
As a result, when the coefficient C1 is in the range of 0.2 to 0.9 and the coefficient C2 is in the range of 0.02 to 1.0, all the characteristics are excellent. 2
Alternatively, when C2 is smaller than 0.02, a decrease in characteristics due to a decrease in Jsc is observed.
Alternatively, when it is larger than 1.0, the characteristics are lowered due to the reduction of Voc and FF.

【0143】以上のように本発明の、円錐状あるいは角
錐状の平均直径dが0.05μmから2.0μmであ
り、かつ係数C1が0.2から0.9であり、かつC2
が0.02から1.0である基板を用いた光起電力素子
は優れた特性を有することが分かった。
As described above, according to the present invention, the conical or pyramid-shaped average diameter d is from 0.05 μm to 2.0 μm, the coefficient C1 is from 0.2 to 0.9, and C2
It has been found that a photovoltaic element using a substrate having a value of 0.02 to 1.0 has excellent characteristics.

【0144】[0144]

【表3】 [Table 3]

【0145】[0145]

【表4】 [Table 4]

【0146】[0146]

【表5】 [Table 5]

【0147】[0147]

【表6】 [Table 6]

【0148】《実施例3》 (拡散反射率の最適値・ロール ツー ロール製法の場
合)実施例1と同様に、ステンレス板の処理を行った長
さ100m、幅30cm、厚さ0.13mmの表3−1
に示す帯状SUSシートを用い、図7のロール・ツー・
ロール法を用いた堆積装置を使用して、図2のトリプル
型の太陽電池を作製した。
Example 3 (Optimal Value of Diffuse Reflectance / Roll-to-Roll Manufacturing Method) In the same manner as in Example 1, a stainless steel plate was treated with a length of 100 m, a width of 30 cm, and a thickness of 0.13 mm. Table 3-1
Using the belt-shaped SUS sheet shown in FIG.
The triple type solar cell of FIG. 2 was produced using a deposition apparatus using a roll method.

【0149】まず、SUSのシートは圧延装置により
0.13mmまで圧延し、表3−1に示す様な処理を終
えた後、表3−1に示す条件でロール・ツー・ロール法
により裏面金属反射層を形成した後基板の一部は実施例
1と同様に反射率を評価し、その他の基板はロール・ツ
ー・ロール法により透明導電層を形成し、必要に応じて
透明導電層の表面処理までを行った。
First, the SUS sheet was rolled to 0.13 mm by a rolling device, and after the treatment as shown in Table 3-1 was completed, the back metal was roll-to-rolled under the conditions shown in Table 3-1. After forming the reflective layer, a part of the substrate was evaluated for reflectance in the same manner as in Example 1, and the other substrate was formed with a transparent conductive layer by a roll-to-roll method, and if necessary, the surface of the transparent conductive layer was formed. The processing was performed.

【0150】ここまでの工程を終えた基板は一部を基板
表面観察用に残し、その他の基板はロール・ツー・ロー
ル法によるCVD装置により表3−1に示す条件で光起
電力素子を作成した。
A part of the substrate having been subjected to the steps up to this point is left for substrate surface observation, and the other substrate is formed with a photovoltaic device under the conditions shown in Table 3-1 by a roll-to-roll CVD apparatus. did.

【0151】図7−aはロール・ツー・ロール法を用い
た光起電力素子の連続形成装置の概略図である。この装
置は基板送り出し室710と、複数の堆積室701〜7
13と、基板巻き取り室730を順次配置し、それらの
間を分離通路714で接続してなり、各堆積室には排気
口があり、内部を真空にすることができる。
FIG. 7A is a schematic view of an apparatus for continuously forming photovoltaic elements using the roll-to-roll method. This apparatus includes a substrate delivery chamber 710 and a plurality of deposition chambers 701 to 701.
13 and a substrate take-up chamber 730 are sequentially arranged and connected between them by a separation passage 714. Each deposition chamber has an exhaust port, and the inside can be evacuated.

【0152】帯状の基板740はこれらの堆積室、分離
通路を通って、基板送り出し室から基板巻き取り室に巻
き取られていく。同時に各堆積室、分離通路のガス入口
からガスを導入し、それぞれの排気口からガスを排気
し、それぞれの層を形成することができるようになって
いる。各堆積室には基板を裏から過熱するハロゲンラン
プヒーター(不図示)が内部に設置され、各堆積室で所
定の温度に加熱される。また各堆積室にはRF電極71
7あるいはマイクロ波アプリケーター718が取り付け
られ、原料ガスの入り口715には原料ガス供給装置
(不図示)が接続されている。MW−i層の堆積室であ
る堆積室703と707にはバイアス電極720が配置
されており、電源としてRF電源(不図示)が接続され
ている。基板送り出し室には送り出しロール721と基
板に適度の張力を与え、常に水平に保つためのガイドロ
ーラー722があり、基板巻き取り室には巻き取りロー
ル723とガイドローラー724がある。
The strip-shaped substrate 740 is wound up from the substrate delivery chamber to the substrate winding chamber through these deposition chambers and separation passages. At the same time, gas is introduced from the gas inlets of the respective deposition chambers and the separation passages, and the gas is exhausted from the respective exhaust ports to form respective layers. A halogen lamp heater (not shown) that heats the substrate from the back is installed in each deposition chamber, and is heated to a predetermined temperature in each deposition chamber. RF electrodes 71 are provided in each deposition chamber.
7 or a microwave applicator 718 is attached, and a source gas supply device (not shown) is connected to an inlet 715 of the source gas. A bias electrode 720 is disposed in the deposition chambers 703 and 707, which are deposition chambers for the MW-i layer, and an RF power supply (not shown) is connected as a power supply. The substrate delivery chamber has a delivery roll 721 and a guide roller 722 for applying an appropriate tension to the substrate and always keeping the substrate horizontal. The substrate take-up chamber has a take-up roll 723 and a guide roller 724.

【0153】図7−bは堆積室701〜713を上から
見た図で、各堆積室には原料ガスの入り口715と排気
口716があり、排気口には油拡散ポンプメカニカルブ
ースターポンプなどの真空排気ポンプ(不図示)が接続
される。
FIG. 7B is a top view of the deposition chambers 701 to 713. Each deposition chamber has a raw material gas inlet 715 and an exhaust port 716, and the exhaust port includes an oil diffusion pump and a mechanical booster pump. A vacuum pump (not shown) is connected.

【0154】まず、前記のSUS430BAシートを送
り出しロール721に巻き付け(平均曲率半径30c
m)、基板送り出し室710にセットし、各堆積室内を
通過させた後に基板の端を基板巻き取りロール723に
巻き付ける。装置全体を真空排気ポンプで真空排気し、
各堆積室のランプヒーターを点灯させ、各堆積室内の基
板温度が所定の温度になるように設定する。装置全体の
圧力が1mTorr以下になったら掃気ガスの入り口7
19から図7−aに示すような掃気ガスを流入させ、基
板を図の矢印の方向に移動させながら、巻き取りロール
で巻き取っていく。各堆積室にそれぞれの原料ガスを流
入させる。この際、各堆積室に流入させる原料ガスが他
の堆積室に拡散しないように各分離通路に流入させるガ
スの流量、あるいは各堆積室の圧力を調整する。次にR
F電力、またはMW電力およびRFバイアス電力を導入
してプラズマを生起し、表6−1に示す条件で第1のp
in接合として堆積室701でn1層、堆積室702、
703、704でi1層、堆積室705でp1層を堆積
し、第2のpin接合として堆積室706でn2層、堆
積室707、708、709でi2層、堆積室710で
p2層を堆積し、第3のpin接合として堆積室711
でn3層、堆積室712でi3層、堆積室713でp3
層を堆積し3層のpin接合からなる光起電力素子を形
成していった。
First, the SUS430BA sheet is wound around a delivery roll 721 (average radius of curvature 30c).
m), the substrate is set in the substrate delivery chamber 710, and after passing through each deposition chamber, the end of the substrate is wound around the substrate take-up roll 723. The entire device is evacuated with a vacuum pump,
The lamp heater in each deposition chamber is turned on to set the substrate temperature in each deposition chamber to a predetermined temperature. When the pressure of the entire apparatus becomes 1 mTorr or less, the inlet 7 of the scavenging gas
From 19, a scavenging gas as shown in FIG. 7A flows in, and the substrate is taken up by a take-up roll while moving the substrate in the direction of the arrow in the figure. Each source gas flows into each deposition chamber. At this time, the flow rate of the gas flowing into each separation passage or the pressure of each deposition chamber is adjusted so that the raw material gas flowing into each deposition chamber is not diffused into another deposition chamber. Then R
F power, or MW power and RF bias power are introduced to generate plasma, and the first p is applied under the conditions shown in Table 6-1.
The n1 layer in the deposition chamber 701 as the in-junction, the deposition chamber 702,
The i1 layer is deposited in 703 and 704, the p1 layer is deposited in the deposition chamber 705, and the n2 layer is deposited as the second pin junction in the deposition chamber 706, the i2 layer is deposited in the deposition chambers 707, 708, and 709, and the p2 layer is deposited in the deposition chamber 710. , Deposition chamber 711 as third pin junction
Is the n3 layer, the deposition chamber 712 is the i3 layer, and the deposition chamber 713 is p3.
Layers were deposited to form a photovoltaic device consisting of three layers of pin junctions.

【0155】基板の巻き取り終わったところで、すべて
のMW電源、RF電源、プラズマを消滅させ、原料ガ
ス、掃気ガスの流入を止めた。装置全体をリークし、巻
き取りロールを取りだした。
When the winding of the substrate was completed, all the MW power supply, the RF power supply and the plasma were extinguished, and the inflow of the raw material gas and the scavenging gas was stopped. The entire device was leaked, and the take-up roll was taken out.

【0156】次に反応性スパッタリング装置を用いて表
3−1に示す条件で透明電極213を3層のpin接合
上に作成した。
Next, a transparent electrode 213 was formed on a three-layer pin junction using a reactive sputtering apparatus under the conditions shown in Table 3-1.

【0157】次に、銅ワイヤーのまわりに銀クラッド層
と、ウレタン樹脂をバインダーとする炭素の層からなる
ワイヤーグリッドを透明電極213上に加熱融着により
形成し、集電電極とし、ロール状の太陽電池を250m
m×100mmの大きさに切断した。
Next, a wire grid composed of a silver clad layer and a carbon layer using a urethane resin as a binder is formed around the copper wire on the transparent electrode 213 by heating and fusion to form a current collecting electrode. 250m solar cell
It was cut into a size of mx 100 mm.

【0158】以上でロール・ツー・ロール法を用いたト
リプル型太陽電池の作製を終えた。
The fabrication of the triple solar cell using the roll-to-roll method has been completed.

【0159】[0159]

【表7】 [Table 7]

【0160】まず、実施例1と同様に裏面金属反射層が
形成された基板上の拡散反射率測定の結果を示す。
First, the results of the measurement of diffuse reflectance on the substrate on which the back metal reflection layer is formed as in Example 1 will be described.

【0161】ステンレス板上の表面処理および反射層材
料により乱反射率の値は2%から55%の範囲にあっ
た。
The value of the irregular reflectance was in the range of 2% to 55% depending on the surface treatment on the stainless steel plate and the material of the reflective layer.

【0162】実施例1と同様に透明導電層表面は、ステ
ンレス表面の処理による形状や反射層材料及び形状、透
明導電層の膜厚や堆積速度、作成温度等により様々な形
状をとりうることがわかった。また、実施例1と同様
に、円錐状または角錐状の穴に着目しこれらの穴が表面
上に存在するものと存在しないものとに分類した。
As in the case of Example 1, the surface of the transparent conductive layer can take various shapes depending on the shape of the stainless steel surface, the material and shape of the reflective layer, the thickness and the deposition rate of the transparent conductive layer, the forming temperature, and the like. all right. Similarly to Example 1, attention was paid to holes in the shape of a cone or a pyramid, and the holes were classified into those having a hole on the surface and those not having the hole.

【0163】つぎに、実施例3で作成した光起電力素子
については、各基板ごとにそれぞれ3個ずつ作製し、全
ての光起電力素子について更に10個ずつのサブセルに
分けた後、初期光電変換効率(光起電力/入射光電力)
を測定した。続いて光劣化試験、高温高湿度逆バイアス
(HHRB)劣化試験を行った。
Next, with respect to the photovoltaic elements prepared in Example 3, three pieces were prepared for each substrate, and all the photovoltaic elements were further divided into ten subcells. Conversion efficiency (photovoltaic power / incident optical power)
Was measured. Subsequently, a light deterioration test and a high temperature / high humidity reverse bias (HHRB) deterioration test were performed.

【0164】これらの結果を図9−1、図9−2、図9
−3に示す。数値は任意のスケールで規格化したもので
ある。
The results are shown in FIGS.
-3. The numerical values are normalized on an arbitrary scale.

【0165】測定の結果、実施例1と同様に初期変換効
率については円錐または角錐状の穴が存在する基板を用
いた場合、裏面反射層上の拡散反射率が3%以上50%
以下の場合に良好な特性が得られた。これはおもに開放
電圧(Voc)、曲線因子(FF)の向上によるもので
ある。また円錐または角錐状の穴が存在しない基板を用
いた場合にはおおむね穴が存在する場合に比べて低い値
を示した。
As a result of the measurement, as in the case of Example 1, when a substrate having a conical or pyramid-shaped hole was used, the diffuse reflectance on the back reflection layer was 3% or more and 50% as in Example 1.
Good characteristics were obtained in the following cases. This is mainly due to improvements in open circuit voltage (Voc) and fill factor (FF). When a substrate having no conical or pyramid-shaped hole was used, the value was generally lower than that in the case where a hole was present.

【0166】次に、光劣化試験後の変換効率については
穴が存在する場合、裏面反射層上の拡散反射率が3%以
上50%以下の場合に比べて3%以下または50%以上
の場合には低いものとなった。これは拡散反射率3%以
下のものについてははがれに起因するシリーズ抵抗の増
大が原因であり、50%以上のものについてはテクスチ
ャー構造に起因するシャント抵抗の低下が原因と見られ
る。
Next, regarding the conversion efficiency after the light deterioration test, when there is a hole, the case where the diffuse reflectance on the back reflection layer is 3% or less or 50% or more compared with the case where the diffuse reflectance is 3% or more and 50% or less. Was low. This is considered to be caused by an increase in series resistance due to peeling for diffuse reflectance of 3% or less, and to a decrease in shunt resistance due to texture structure for diffuse reflectance of 50% or more.

【0167】HHRB劣化試験後の変換効率についても
光劣化試験後の測定結果と同じ結果が得られた。
Regarding the conversion efficiency after the HHRB deterioration test, the same result as the measurement result after the light deterioration test was obtained.

【0168】以上のように本発明の裏面反射層表面の拡
散反射率が3%以上50%以下で透明導電層表面に円錐
あるいは角錐状の穴が分散して形成されている基板を用
いた光起電力素子は、従来の光起電力素子よりも優れた
特性を有することが分かった。
As described above, the light using the substrate in which the diffuse reflectance of the surface of the back reflection layer of the present invention is 3% or more and 50% or less and the conical or pyramidal holes are dispersedly formed in the surface of the transparent conductive layer. It has been found that the electromotive element has better characteristics than the conventional photovoltaic element.

【0169】《実施例4》裏面反射層をAlからCuに
替えたほかは実施例1と同様にして図1のpin型太陽
電池を作製した。
Example 4 A pin type solar cell of FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the back reflection layer was changed from Al to Cu.

【0170】拡散反射率の値は2%から70%の範囲に
あった。
The diffuse reflectance values ranged from 2% to 70%.

【0171】実施例1と同様に初期光電変換効率、光劣
化試験後の変換効率およびHHRB劣化試験後の変換効
率を測定したところ、裏面反射層表面の拡散反射率が3
%以上50%以下で透明導電層表面に円錐あるいは角錐
状の穴が分散して形成されている基板を用いた光起電力
素子は、従来の光起電力素子よりも優れた特性を有する
ことが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency, the conversion efficiency after the light deterioration test, and the conversion efficiency after the HHRB deterioration test were measured in the same manner as in Example 1, the diffuse reflectance of the back reflection layer surface was 3%.
% Or more and 50% or less, a photovoltaic device using a substrate in which conical or pyramid-shaped holes are dispersedly formed on the surface of the transparent conductive layer may have characteristics superior to those of a conventional photovoltaic device. Do you get it.

【0172】《実施例5》裏面反射層をAlからAlS
i(10〜100nm、基板温度RT〜100℃)及び
Al(50〜100nm,基板温度RT〜150℃)の
2層構成に替えたほかは実施例1と同様にして図1のp
in型太陽電池を作製した。
Example 5 The back reflection layer was changed from Al to AlS.
i (10 to 100 nm, substrate temperature RT to 100 ° C.) and Al (50 to 100 nm, substrate temperature RT to 150 ° C.) except that the two-layer configuration was changed to the same as in Example 1 except that p in FIG.
An in-type solar cell was produced.

【0173】拡散反射率の値は1%から75%の範囲に
あった。
The values of the diffuse reflectance ranged from 1% to 75%.

【0174】実施例1と同様に初期光電変換効率、光劣
化試験後の変換効率およびHHRB劣化試験後の変換効
率を測定したところ、裏面反射層表面の拡散反射率が3
%以上50%以下で透明導電層表面に円錐あるいは角錐
状の穴が分散して形成されている基板を用いた光起電力
素子は、従来の光起電力素子よりも優れた特性を有する
ことが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency, the conversion efficiency after the light deterioration test, and the conversion efficiency after the HHRB deterioration test were measured in the same manner as in Example 1, the diffuse reflectance of the back reflection layer surface was 3%.
% Or more and 50% or less, a photovoltaic device using a substrate in which conical or pyramid-shaped holes are dispersedly formed on the surface of the transparent conductive layer may have characteristics superior to those of a conventional photovoltaic device. Do you get it.

【0175】[0175]

【発明の効果】本発明の請求項1から請求項14の発明
によれば以下の効果が得られる。
According to the first to fourteenth aspects of the present invention, the following effects can be obtained.

【0176】適度な粗面によって、裏面反射層と透明導
電層の密着性が向上した。一方、ピラミッド型のテクス
チャー構造と異なって、裏面反射層と透明導電層の接触
面積が過大とならないので裏面反射層の金属の拡散(マ
イグレーション)を抑えられ、また金属と透明導電層の
成分との反応を抑えて反射率の低下を防ぐことができ
た。この効果は裏面反射層として好適に用いられるアル
ミニウムの場合に顕著である。また裏面反射層が鏡面の
場合に比べて、到達した光が拡散反射するために光路長
が伸び、入射光を有効利用することができた。
The adhesion between the back reflection layer and the transparent conductive layer was improved by a moderately rough surface. On the other hand, unlike the pyramid-type texture structure, the contact area between the back reflection layer and the transparent conductive layer does not become excessive, so that the diffusion (migration) of metal in the back reflection layer can be suppressed, and the metal and the components of the transparent conductive layer can be mixed. The reaction was suppressed, and a decrease in reflectance was prevented. This effect is remarkable in the case of aluminum which is suitably used as a back reflection layer. In addition, compared with the case where the back reflection layer is a mirror surface, the light that has arrived is diffusely reflected, so that the optical path length is extended, and the incident light can be used effectively.

【0177】その結果、シリーズ抵抗が低下し、リーク
電流が減少し、短絡電流、開放電圧、フィルファクター
が向上して、高い変換効率が得られた。また、製造工程
の制御性と自由度が向上すると同時に高い歩留りを維持
できた。また、高温高湿サイクルテスト、塩水試験等の
結果、耐候性が向上した。また、スクラッチテスト、曲
げ試験等の機械的強度の試験の結果、耐久性が向上し
た。
As a result, the series resistance was reduced, the leak current was reduced, the short circuit current, the open circuit voltage, and the fill factor were improved, and high conversion efficiency was obtained. In addition, the controllability and flexibility of the manufacturing process were improved, and at the same time, a high yield was maintained. In addition, as a result of a high-temperature high-humidity cycle test, a salt water test, and the like, the weather resistance was improved. In addition, as a result of a mechanical strength test such as a scratch test and a bending test, the durability was improved.

【0178】また、基板をステンレスとすることによ
り、好ましい拡散反射率を有する裏面反射層の形成を容
易にした。
The use of stainless steel for the substrate facilitated the formation of the backside reflection layer having a preferable diffuse reflectance.

【0179】また、光起電力素子の表面にも穴が形成さ
れていることにより、光電変換層と上部の透明電極の界
面での光の散乱が促進されて、光電変換層の光入射側と
裏面側の両方で光が散乱されることになり、光電変換層
内での光路長が更に伸びて、光吸収が増大し短絡電流が
更に増大した。
Since holes are also formed on the surface of the photovoltaic element, light scattering at the interface between the photoelectric conversion layer and the upper transparent electrode is promoted, and the light is incident on the light incident side of the photoelectric conversion layer. Light was scattered on both sides of the back surface, the optical path length in the photoelectric conversion layer was further extended, light absorption was increased, and the short-circuit current was further increased.

【0180】また、透明導電層として酸化亜鉛を用いる
ことにより、透明導電層が適度な抵抗値を持ち、光電変
換層の欠陥領域中を流れる電流が減少することによっ
て、光起電力素子がシャントすることが少なくなり、製
造の歩留りが向上した。また、酸化亜鉛のC軸配向性に
より、表面に円錐状あるいは角錐状の穴を形成すること
が容易になった。
Further, by using zinc oxide as the transparent conductive layer, the transparent conductive layer has an appropriate resistance value, and the current flowing in the defect region of the photoelectric conversion layer decreases, so that the photovoltaic element shunts. And the production yield improved. In addition, due to the C-axis orientation of zinc oxide, it became easy to form conical or pyramidal holes on the surface.

【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層構成の一例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a layer configuration of a photovoltaic device of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子の層構成の一例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a layer configuration of the photovoltaic element of the present invention.

【図3】a.b.c.dは、本発明の光起電力素子の基
板の透明導電層薄膜の電子顕微鏡写真の一例である。
FIG. 3 a. b. c. d is an example of an electron micrograph of the transparent conductive layer thin film on the substrate of the photovoltaic device of the present invention.

【図4】本発明の光起電力素子の集電電極を示す図であ
る。
FIG. 4 is a view showing a collecting electrode of the photovoltaic element of the present invention.

【図5】aは本発明の光起電力素子の裏面反射層を堆積
するのに好適なスパッタリング装置を模式的に示す図で
ある。bは本発明の光起電力素子の裏面反射層を処理す
るのに好適なエッチング装置を模式的に示す図である。
FIG. 5A is a view schematically showing a sputtering apparatus suitable for depositing a back reflection layer of the photovoltaic device of the present invention. b is a diagram schematically showing an etching apparatus suitable for processing the back reflection layer of the photovoltaic device of the present invention.

【図6】本発明の光起電力素子を作成するのに好適な堆
積膜形成装置を模式的に示す図である。
FIG. 6 is a view schematically showing a deposited film forming apparatus suitable for producing a photovoltaic element of the present invention.

【図7】aは本発明の光起電力素子を作成するのに好適
なロール・ツー・ロール式堆積膜形成装置を模式的に示
す図である。bは本発明の光起電力素子を作成するのに
好適なロール・ツー・ロール式堆積膜形成装置を上から
見た模式的図である。
FIG. 7A is a diagram schematically showing a roll-to-roll type deposited film forming apparatus suitable for producing a photovoltaic element of the present invention. FIG. 1B is a schematic view of a roll-to-roll type deposited film forming apparatus suitable for producing the photovoltaic device of the present invention as viewed from above.

【図8】1は実施例1で用いた本発明、および従来の光
起電力素子における初期変換効率と拡散反射率との関係
を表すグラフである。2は実施例1で用いた本発明、お
よび従来の光起電力素子における光劣化試験後の効率と
拡散反射率との関係を表すグラフである。3は実施例1
で用いた本発明、および従来の光起電力素子におけるH
HRB劣化試験後の効率と拡散反射率との関係を表すグ
ラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the initial conversion efficiency and the diffuse reflectance in the present invention used in Example 1 and the conventional photovoltaic device. 2 is a graph showing the relationship between the efficiency and the diffuse reflectance after the photodegradation test in the present invention and the conventional photovoltaic element used in Example 1, and FIG. 3 is Example 1
In the present invention used in the above and the conventional photovoltaic device.
It is a graph showing the relationship between the efficiency after HRB degradation test, and diffuse reflectance.

【図9】1は実施例3で用いた本発明、および従来の光
起電力素子における初期変換効率と拡散反射率との関係
を表すグラフである。2は実施例3で用いた本発明、お
よび従来の光起電力素子における光劣化試験後の効率と
拡散反射率との関係を表すグラフである。3は実施例3
で用いた本発明、および従来の光起電力素子におけるH
HRB劣化試験後の効率と拡散反射率との関係を表すグ
ラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the initial conversion efficiency and the diffuse reflectance in the present invention used in Example 3 and a conventional photovoltaic element. 2 is a graph showing the relationship between the efficiency and the diffuse reflectance after the photodegradation test in the present invention and the conventional photovoltaic device used in Example 3, and FIG. 3 is Example 3
In the present invention used in the above and the conventional photovoltaic device.
It is a graph showing the relationship between the efficiency after HRB degradation test, and diffuse reflectance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201 基板 102、202 裏面金属反射層 103、203 透明導電層 104、204、207、210 n型半導体層 105、205、208、211 i型半導体層 106、206、209、212 p型半導体層 107、213 透明電極 108、214 集電電極 501、520 処理室 502、522 基板 503、521 ヒーター 504、508 ターゲット 506、510、526 電源 525 電極 507、511 シャッター 512、529 圧力計 513、523 コンダクタンスバルブ 514、515、524、527、528、530、5
31 供給バルブ 516、517、532、533 マスフローコントロ
ーラー 600 堆積装置 601 ロードロック室 602、603、604 搬送室 605 アンロード室 606、607、608、609 ゲートバルブ 610、611、612 基板加熱ヒーター 613 基板搬送レール 631〜634、641〜644、651〜655、6
61〜666、671〜674、681〜684 スト
ップバルブ 636〜639、656〜660、676〜679 マ
スフローコントローラー 617、618、619 堆積室 620、621 電極 622、623、624 RF電源 628 バイアス電極 649 ガス供給管 650 シャッター 729 送り出し室 730 巻き取り室 701〜713 堆積室 714 分離通路 715 原料ガス入り口 716 排気口 717 RF電極 718 マイクロ波アプリケーター 719 掃気ガス入り口 720 バイアス電極 721 送り出しロール 722、724 ガイドローラー 723 巻き取りロール
101, 201 substrate 102, 202 back metal reflective layer 103, 203 transparent conductive layer 104, 204, 207, 210 n-type semiconductor layer 105, 205, 208, 211 i-type semiconductor layer 106, 206, 209, 212 p-type semiconductor layer 107, 213 Transparent electrode 108, 214 Current collecting electrode 501, 520 Processing chamber 502, 522 Substrate 503, 521 Heater 504, 508 Target 506, 510, 526 Power supply 525 Electrode 507, 511 Shutter 512, 529 Pressure gauge 513, 523 Conductance valve 514, 515, 524, 527, 528, 530, 5
31 Supply valve 516, 517, 532, 533 Mass flow controller 600 Deposition device 601 Load lock chamber 602, 603, 604 Transfer chamber 605 Unload chamber 606, 607, 608, 609 Gate valve 610, 611, 612 Substrate heater 613 Substrate transport Rails 631-634, 641-644, 651-655, 6
61 to 666, 671 to 674, 681 to 684 Stop valve 636 to 639, 656 to 660, 676 to 679 Mass flow controller 617, 618, 619 Deposition chamber 620, 621 electrode 622, 623, 624 RF power supply 628 Bias electrode 649 Gas supply Pipe 650 Shutter 729 Delivery chamber 730 Winding chamber 701-713 Deposition chamber 714 Separation passage 715 Source gas inlet 716 Exhaust port 717 RF electrode 718 Microwave applicator 719 Scavenging gas inlet 720 Bias electrode 721 Feeding roll 722, 724 Winding roller 723 roll

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−122764(JP,A) 特開 平5−218469(JP,A) 特開 平7−263729(JP,A) 特開 平9−293892(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 H01L 31/042 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-7-122764 (JP, A) JP-A-5-218469 (JP, A) JP-A-7-263729 (JP, A) JP-A 9-1997 293892 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 31/04 H01L 31/042

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも基板、裏面反射層、透明導電
層及びシリコン及びゲルマニウムを含有した光電変換層
を順次積層して成る光起電力素子において、前記基板及
び/又は裏面反射層の表面が、鏡面ではなく、またピラ
ミッド形の凹凸が形成されたものでもなく、波長800
nmの光の拡散反射率が3%以上50%以下の適度な表
面粗さを持ち、且つ、前記透明導電層の波長650nm
以上の光の透過率が80%以上であることを特徴とする
光起電力素子。
1. A photovoltaic device comprising at least a substrate, a back reflection layer, a transparent conductive layer, and a photoelectric conversion layer containing silicon and germanium sequentially laminated, wherein the surface of the substrate and / or the back reflection layer has a mirror surface. And no pyramid-shaped irregularities are formed.
nm, has an appropriate surface roughness of 3% or more and 50% or less, and a wavelength of 650 nm of the transparent conductive layer.
A photovoltaic device, wherein the light transmittance is 80% or more.
【請求項2】 前記透明導電層の表面に、円錐状あるい
は角錐状の穴を有することを特徴とする請求項1記載の
光起電力素子。
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the transparent conductive layer has a conical or pyramid-shaped hole on a surface thereof.
【請求項3】 前記透明導電層が酸化亜鉛を含むことを
特徴とする請求項2記載の光起電力素子。
3. The photovoltaic device according to claim 2, wherein said transparent conductive layer contains zinc oxide.
【請求項4】 前記基板がステンレスからなることを特
徴とする請求項1記載の光起電力素子。
4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein said substrate is made of stainless steel.
【請求項5】 前記裏面反射層が金、銀、銅、アルミニ
ウム、マグネシウムまたはこれらの金属を主成分とした
合金から成ることを特徴とする請求項1記載の光起電力
素子。
5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the back reflection layer is made of gold, silver, copper, aluminum, magnesium or an alloy containing these metals as a main component.
【請求項6】 前記裏面反射層が、更にシリコンを含む
ことを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
6. The photovoltaic device according to claim 1, wherein said back reflection layer further contains silicon.
【請求項7】 前記裏面反射層が複数の層を積層した構
造であることを特徴とする請求項1記載の光起電力素
子。
7. The photovoltaic device according to claim 1, wherein said back reflection layer has a structure in which a plurality of layers are stacked.
【請求項8】 前記光電変換層の表面に、更に穴が形成
されていることを特徴とする請求項2記載の光起電力素
子。
8. The photovoltaic device according to claim 2, wherein a hole is further formed on the surface of the photoelectric conversion layer.
【請求項9】 前記光電変換層が複数のpin接合を有
することを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
9. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer has a plurality of pin junctions.
【請求項10】 前記複数のpin接合のうち少なくと
も最も基板に近いpin接合がゲルマニウムを含むこと
を特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
10. The photovoltaic device according to claim 1, wherein at least the pin junction closest to the substrate among the plurality of pin junctions contains germanium.
【請求項11】 前記光電変換層が非単結晶半導体から
なることを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
11. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer is made of a non-single-crystal semiconductor.
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