JP3078933B2 - Photovoltaic device - Google Patents

Photovoltaic device

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JP3078933B2
JP3078933B2 JP04347458A JP34745892A JP3078933B2 JP 3078933 B2 JP3078933 B2 JP 3078933B2 JP 04347458 A JP04347458 A JP 04347458A JP 34745892 A JP34745892 A JP 34745892A JP 3078933 B2 JP3078933 B2 JP 3078933B2
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light scattering
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恵志 斉藤
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高一 松田
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光起電力装置に係り、
特に入射光の有効利用を図って安定した出力特性の向上
をさせるための光起電力装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic device,
In particular, the present invention relates to a photovoltaic device for effectively utilizing incident light and improving stable output characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】光起電力を生じる半導体層と電極を有す
る光起電力装置にあっては、光電変換効率を向上させる
ための手法として、光起電力装置に入射する光を散乱さ
せて半導体層中の光路長を実質的に長くし、もって、半
導体層での吸収光量を増やすことにより短絡電流を増大
させるという手法が知られている。
2. Description of the Related Art In a photovoltaic device having a semiconductor layer generating photovoltaic power and an electrode, as a technique for improving photoelectric conversion efficiency, light incident on the photovoltaic device is scattered to form a semiconductor layer. There is known a method of increasing the short-circuit current by substantially increasing the length of the optical path inside and thereby increasing the amount of light absorbed by the semiconductor layer.

【0003】この場合、光起電力装置に入射する光を散
乱させるための光起電力装置の構成としては、ガラス基
板等の透明基板上に凹凸構造を有する透明電極を形成し
たもの、基板上に凹凸構造を有する光反射層を設けたも
の、さらには半導体基板を用いてその表面に凹凸構造を
形成したもの等が知られている。
In this case, the structure of the photovoltaic device for scattering the light incident on the photovoltaic device includes a transparent substrate such as a glass substrate on which a transparent electrode having a concavo-convex structure is formed. There are known those provided with a light reflection layer having an uneven structure, and those formed with an uneven structure on the surface thereof using a semiconductor substrate.

【0004】これらの構成のうち、基板としてガラス基
板と半導体基板を用いたものは、光入射側の表面で光を
散乱させるものであり、光反射層に凹凸を形成するもの
は、光入射の裏面で光を散乱させる構造になっている。
[0004] Of these configurations, those using a glass substrate and a semiconductor substrate as substrates are those that scatter light on the surface on the light incident side, and those that form irregularities on the light reflecting layer are those that have irregularities on the light reflecting layer. It is structured to scatter light on the back.

【0005】このうち、光入射側の表面で光を散乱させ
る構成であってガラス基板を用いるものの場合は、半導
体層に対し基板側から光を入射させるので、半導体層の
形成以前に凹凸構造を有する透明電極が形成されてお
り、概ね300℃以上の比較的高い温度で凹凸構造が形
成されている。
[0005] Among them, in the case of a structure in which light is scattered on the surface on the light incident side and a glass substrate is used, light is incident on the semiconductor layer from the substrate side, so that the uneven structure is formed before the semiconductor layer is formed. The transparent electrode is formed, and the concavo-convex structure is formed at a relatively high temperature of about 300 ° C. or higher.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
層に対して基板とは反対側から光を入射させるタイプの
光起電力装置では、基板上に薄膜半導体層を形成してか
ら、光を散乱させる構造を形成することになるので、基
板温度を半導体層の形成温度以上に上げることができ
ず、ガラス基板の場合のように凹凸構造を有する透明電
極を形成することは困難であった。
However, in a photovoltaic device of the type in which light enters the semiconductor layer from the side opposite to the substrate, the light is scattered after the thin film semiconductor layer is formed on the substrate. Since a structure is formed, the substrate temperature cannot be raised to a temperature higher than the formation temperature of the semiconductor layer, and it is difficult to form a transparent electrode having a concavo-convex structure as in the case of a glass substrate.

【0007】他方、透明電極に反射防止層としての機能
を兼用させる構成の場合には、広い波長範囲で反射率を
低下させるので、透明電極の光学的膜厚(nd)をλ/
4(λは反射率を極小にする波長)程度にまで薄くする
ことが多い。かかる構成の場合は、透明電極が薄過ぎ
て、光を散乱させるための凹凸構造を形成するには適さ
ない。
On the other hand, in the case of a structure in which the transparent electrode also functions as an anti-reflection layer, the reflectance is reduced over a wide wavelength range, so that the optical thickness (nd) of the transparent electrode is λ /.
In many cases, the thickness is reduced to about 4 (λ is a wavelength at which the reflectance is minimized). In the case of such a configuration, the transparent electrode is too thin and is not suitable for forming an uneven structure for scattering light.

【0008】また、半導体基板を用いて、半導体表面に
光を散乱させるための凹凸構造を形成する構成の場合
は、半導体自体を処理するので、デリケートな取扱いが
必要であり、製造工程が増加して製造コストの大幅な増
大の原因となる。
In the case of a structure in which a semiconductor substrate is used to form an uneven structure for scattering light on the semiconductor surface, the semiconductor itself is treated, so that delicate handling is required and the number of manufacturing steps increases. This causes a significant increase in manufacturing costs.

【0009】このように、ガラス基板を用いて半導体層
に対し基板側から光を入射させるタイプ以外の光起電力
装置では、光入射側の表面で光を散乱させる構成とする
ことは、困難であったり、あるいは製造コストの点で問
題があった。
As described above, in a photovoltaic device other than the type in which light is incident on the semiconductor layer from the substrate side using the glass substrate, it is difficult to scatter light on the surface on the light incident side. Or problems in terms of manufacturing costs.

【0010】しかるに、一般電力供給を始めとして各種
の用途に使用可能であって低コストの光起電力装置を実
用化するためには、ガラス基板以外のステンレス基板や
合成樹脂フィルム等の低コスト基板を用いる光起電力装
置の光電変換効率を向上させることが望まれており、そ
の結果、ガラス基板以外の低コスト基板を用いた光起電
力装置であっても、光入射側の表面で光を散乱させる構
造を有する構成のものが望まれていた。
However, in order to use a low-cost photovoltaic device that can be used for various purposes including general power supply, a low-cost substrate such as a stainless substrate or a synthetic resin film other than a glass substrate must be used. It is desired to improve the photoelectric conversion efficiency of a photovoltaic device using a photovoltaic device. As a result, even a photovoltaic device using a low-cost substrate other than a glass substrate emits light on the surface on the light incident side. A structure having a scattering structure has been desired.

【0011】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
べくなされたものであり、半導体層に対し基板とは反対
側から光を入射させるタイプの光起電力装置、又は半導
体基板を用いた光起電力装置に適用され、光入射側の表
面で光を散乱させる構造を有し、かつ、光電変換効率を
安定して向上させ得るようにした光起電力装置を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and a photovoltaic device of a type in which light enters a semiconductor layer from a side opposite to a substrate, or an optical device using a semiconductor substrate. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic device which is applied to a photovoltaic device, has a structure for scattering light on a light incident side surface, and can stably improve photoelectric conversion efficiency.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべ
く、請求項1の発明は、半導体層の光入射側に表面保護
層が積層されて成る光起電力装置において、該表面保護
層中には、屈折率が該表面保護層とは異なる物質を有
、かつ、凹凸構造を有する少なくとも1層の光散乱層
を形成したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic device in which a surface protective layer is laminated on a light incident side of a semiconductor layer. It may have a material that is different from the refractive index of the surface protective layer
And at least one light-scattering layer having a concavo-convex structure is formed.

【0013】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して表面側に凹凸
構造を有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the light scattering layer has an uneven structure on the surface side with respect to the light incident direction.

【0014】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して裏面側に凹凸
構造を有することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light scattering layer has an uneven structure on a back surface side with respect to a light incident direction.

【0015】請求項4の発明は、請求項1の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して表面と裏面の
両側に凹凸構造を有することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the light scattering layer has an uneven structure on both sides of the front surface and the back surface in the light incident direction.

【0016】請求項5の発明は、請求項1から請求項4
までの発明において、前記凹凸構造は、表面粗さRma
xの値が0.05μmから100μmの間にあることを
特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the first to fourth aspects.
In the inventions described above, the uneven structure has a surface roughness Rma.
The value of x is between 0.05 μm and 100 μm.

【0017】請求項6の発明は、請求項1から請求項5
までの発明において、前記表面保護層を形成する前記
質の屈折率と前記光散乱層を形成する物質の屈折率との
差が0.1以上であることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5.
In the invention of up, the difference between the refractive index of the material forming the light scattering layer and the refractive index of the material <br/> substance forming the surface protective layer is equal to or less than 0.1.

【0018】請求項7の発明は、請求項1から請求項6
までの発明において、前記半導体層に対して光入射方向
と反対側に光散乱用の光反射層が形成されたことを特徴
とする。
[0018] The invention of claim 7 is the first to sixth aspects of the present invention.
In the inventions described above, a light reflection layer for light scattering is formed on the side opposite to the light incident direction with respect to the semiconductor layer.

【0019】[0019]

【作用】請求項1〜請求項4の発明によれば、光入射側
の表面保護層中に、屈折率が該表面保護層とは異なる物
質を有し、かつ、凹凸構造を有する光散乱層が設けられ
ているので、光起電力装置に入射した光が、表面保護層
中で散乱された後に半導体層に入射し、半導体層中での
光路長が延びて、半導体層による光の吸収が増大して短
絡電流が増大し、光電変換効率を向上させることができ
る。
According to the present invention, the surface protective layer on the light incident side has a refractive index different from that of the surface protective layer.
Since the light scattering layer having a texture and a concavo-convex structure is provided, light incident on the photovoltaic device is incident on the semiconductor layer after being scattered in the surface protection layer, and is incident on the semiconductor layer. , The absorption of light by the semiconductor layer increases, the short-circuit current increases, and the photoelectric conversion efficiency can be improved.

【0020】この場合、請求項5の発明のように、前記
凹凸構造を有する光散乱層を、該表面保護層中に複数形
成すれば、入射光の散乱がより増大し、さらに半導体層
による光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光起電力
装置の光電変換効率をさらに向上できる。
In this case, if a plurality of light scattering layers having the concavo-convex structure are formed in the surface protective layer as in the invention of claim 5, the scattering of incident light is further increased, and the light from the semiconductor layer is further increased. And the short circuit current increases, and the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device can be further improved.

【0021】また、請求項6の発明によれば、前記光散
乱層を形成する物質の屈折率について、前記表面保護層
を形成する物質の屈折率との差を0.1以上にすること
により、入射光の散乱が増大するので、半導体層による
光の吸収が増大して短絡電流が増大し、前記光電変換効
率をさらに向上できる。
According to the sixth aspect of the present invention , the difference between the refractive index of the material forming the light scattering layer and the refractive index of the material forming the surface protective layer is set to 0.1 or more. Since the scattering of incident light increases, the absorption of light by the semiconductor layer increases, the short-circuit current increases, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0022】さらに、請求項7の発明によれば、光起電
力装置に入射する光が入射側と反射側の両側で散乱さ
れ、半導体層によるより一層の光吸収の増加、これによ
る短絡電流の増大、光電変換効率の向上を実現できる。
Further, according to the invention of claim 7, the light incident on the photovoltaic device is scattered on both the incident side and the reflection side, further increasing the light absorption by the semiconductor layer, and thereby reducing the short-circuit current. It is possible to realize an increase and an improvement in photoelectric conversion efficiency.

【0023】図1は、本発明に係る代表的な光起電力装
置の構成を示すものである。同図において、101は表
面保護層、102は光散乱層、103は透明電極、10
4は半導体層、105は集電電極、106は裏面電極、
107は基板、108は裏面保護層である。
FIG. 1 shows the configuration of a typical photovoltaic device according to the present invention. In the figure, 101 is a surface protective layer, 102 is a light scattering layer, 103 is a transparent electrode, 10
4 is a semiconductor layer, 105 is a collecting electrode, 106 is a back electrode,
107 is a substrate and 108 is a back surface protective layer.

【0024】(表面保護層) 表面保護層101は、光起電力装置を外部環境から保護
するために形成されたものであり、光起電力装置の表面
に形成される。材料としては、合成樹脂等の中から耐候
性のある材料を適宜選択すればよい。ただし、光入射側
表面に形成する場合は、耐候性に加えて、光起電力装置
の感度のある波長の光に対する透過率が好ましくは80
%以上、より好ましくは平均90%以上、最適には平均
95%以上であることが望ましい。また、長期間屋外に
放置しても、透過率の低下が少ないことが望ましい。
(Surface Protection Layer) The surface protection layer 101 is formed to protect the photovoltaic device from the external environment, and is formed on the surface of the photovoltaic device. As a material, a material having weather resistance may be appropriately selected from synthetic resins and the like. However, when it is formed on the light incident side surface, in addition to weather resistance, the transmittance of the photovoltaic device for light having a sensitive wavelength is preferably 80.
%, More preferably at least 90% on average, and most preferably at least 95% on average. In addition, it is desirable that the transmittance does not decrease even when left outdoors for a long time.

【0025】また、表面保護層101は、機能別に上部
透明材と充填材、接着剤に分けられることがある。
The surface protective layer 101 may be divided into an upper transparent material, a filler, and an adhesive according to functions.

【0026】表面保護層101の具体的な材料として
は、上部透明材としては、ガラス、アクリル、ポリカー
ボネート、FRP、あるいはPVF(ポリビニルフロラ
イド)等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用い
られ、充填材としては、シリコーン樹脂、PVB(ポリ
ビニルブチラール)、EVA(エチレンビニルアセテー
ト)等が好適に用いられる。
As a specific material of the surface protective layer 101, glass, acrylic, polycarbonate, FRP, or a fluororesin such as PVF (polyvinyl fluoride), a silicone resin, or the like is preferably used as the upper transparent material. As the filler, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral), EVA (ethylene vinyl acetate) and the like are preferably used.

【0027】また、表面保護層101は、通常、フィル
ム状の前記材料を脱気して光起電力素子に貼合わせた
り、材料を加熱して溶融するか溶剤に溶かして塗布する
ことにより形成される。
The surface protective layer 101 is usually formed by degassing the film-shaped material and bonding it to a photovoltaic element, or heating and melting the material or dissolving it in a solvent and applying it. You.

【0028】また、本発明の光起電力装置には、光散乱
層と表面保護層の密着性を向上させるために、シリコー
ン樹脂、PVB(ポリビニルブチラール)、EVA(エ
チレンビニルアセテート)等のように、加熱して溶融す
るか溶剤に溶かして塗布することのできる材料が最適で
ある。
Further, the photovoltaic device of the present invention uses a material such as silicone resin, PVB (polyvinyl butyral), EVA (ethylene vinyl acetate) or the like to improve the adhesion between the light scattering layer and the surface protective layer. A material that can be applied by heating and melting or by dissolving in a solvent is most suitable.

【0029】また、溶融した表面保護層材料を急冷する
か、あるいは、溶剤に溶かした表面保護層材料の溶剤を
急速に乾燥させることによって、光散乱層近傍の表面保
護層の屈折率を増大させることができる。これは、光散
乱層近傍の表面保護層に応力がかかるためと考えられ
る。
The refractive index of the surface protective layer near the light scattering layer is increased by rapidly cooling the molten surface protective layer material or by rapidly drying the solvent of the surface protective layer material dissolved in the solvent. be able to. This is probably because stress is applied to the surface protection layer near the light scattering layer.

【0030】(光散乱層)本発明において、光散乱層1
02は、凹凸構造を有し層状を成すものであり、表面保
護層101中に設けられる光散乱層102は、1層でも
複数層でもよい。ここで、前記凹凸構造は、光入射方向
に対し光散乱層の表面側、裏面側のいずれに設けられて
も良く、表面側と裏面側の両面に設けられても良い。
(Light Scattering Layer) In the present invention, the light scattering layer 1
Reference numeral 02 denotes a layer having a concavo-convex structure, and the light scattering layer 102 provided in the surface protective layer 101 may be a single layer or a plurality of layers. Here, the uneven structure may be provided on either the front side or the back side of the light scattering layer with respect to the light incident direction, or may be provided on both the front side and the back side.

【0031】前記凹凸の大きさは、最大表面粗さRma
xで好ましくは0.1μmから100μm、より好まし
くは0.2μmから50μm、最適には0.5μmから
10μmが望ましい。
The size of the irregularities is a maximum surface roughness Rma.
x is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 0.2 μm to 50 μm, and most preferably 0.5 μm to 10 μm.

【0032】また、光散乱層102は、表面保護層10
1中の層厚方向の、表面近傍から透明電極103の近傍
のいずれの位置に形成されても良い。ただし、透明電極
103の近傍1μm以内には形成しないことが望まし
い。これは反射防止層を兼ねる透明電極103と光散乱
層102を近づけ過ぎると反射防止条件を損なう恐れが
あるからである。
The light scattering layer 102 is formed of the surface protective layer 10.
1 may be formed at any position from near the surface to near the transparent electrode 103 in the layer thickness direction. However, it is desirable not to form it within 1 μm in the vicinity of the transparent electrode 103. This is because if the transparent electrode 103 also serving as an antireflection layer and the light scattering layer 102 are too close to each other, the antireflection conditions may be impaired.

【0033】さらに、光散乱層102の材料は、その屈
折率が表面保護層101の屈折率と好ましくは0.1以
上、より好ましくは0.2以上、最適には0.3以上で
あることが望ましい。また、光散乱層102の材料につ
いては、波長400nmから1000nmの光の透過率
が、好ましくは平均80%以上、より好ましくは平均9
0%以上、最適には平均95%以上であることが望まし
い。
Further, the material of the light-scattering layer 102 preferably has a refractive index of at least 0.1, more preferably at least 0.2, and most preferably at least 0.3 with the refractive index of the surface protective layer 101. Is desirable. As for the material of the light scattering layer 102, the transmittance of light having a wavelength of 400 nm to 1000 nm is preferably 80% or more on average, more preferably 9% on average.
Desirably, it is 0% or more, and optimally 95% or more on average.

【0034】特に、表面保護層101として好適な材料
は、屈折率が約1.5であるものが多いので、光散乱層
102の材料としては、屈折率で1.0から1.4、あ
るいは1.9から2.5であるものが望ましい。この範
囲の屈折率を持つ物質は、波長400nmから1000
nmの光の透過率も前述の値を満たすもが多く好適であ
る。屈折率で2.5を越えるものは光の散乱能は良い
が、波長400nmから1000nmの光の透過率が前
述の値が得られないものが多いので好適ではない。
In particular, most of the materials suitable for the surface protective layer 101 have a refractive index of about 1.5, so that the material of the light scattering layer 102 has a refractive index of 1.0 to 1.4, or A value of 1.9 to 2.5 is desirable. A substance having a refractive index in this range can have a wavelength of 400 nm to 1000 nm.
Although the transmittance of light of nm also satisfies the above-mentioned value, it is preferable in many cases. Those having a refractive index of more than 2.5 have good light scattering ability, but are not suitable because the transmittance of light having a wavelength of 400 nm to 1000 nm cannot obtain the above-mentioned value in many cases.

【0035】さらに、光散乱層102の材料は表面保護
層101の材料との密着性に優れ、化学的に安定であっ
て、表面保護層101の材料と熱膨張係数の近いものが
望ましい。
Further, it is desirable that the material of the light scattering layer 102 has excellent adhesion to the material of the surface protective layer 101, is chemically stable, and has a thermal expansion coefficient close to that of the material of the surface protective layer 101.

【0036】また、光散乱層102の材料の具体例とし
ては、ZnS,TiO2 ,Ta2 5 ,CeO2 ,Zr
2 ,Sb2 3 ,Nd2 3 ,In2 3 ,SiC,
Si 3 4 ,SiO,La2 3 ,SnO2 ,ZnO,
CdO,Cd2 SnO4 ,ThO2 ,MgO,Pb
2 ,Al2 3 ,NdF3 ,LaF3 ,MgF2 ,L
iF,Na3 AlF6 ,NaF,CaF2 等、あるいは
これらの化合物を混合したものが好適である。
Further, as a specific example of the material of the light scattering layer 102,
And ZnS, TiOTwo, TaTwoO Five, CeOTwo, Zr
OTwo, SbTwoOThree, NdTwoOThree, InTwoOThree, SiC,
Si ThreeNFour, SiO, LaTwoOThree, SnOTwo, ZnO,
CdO, CdTwoSnOFour, ThOTwo, MgO, Pb
FTwo, AlTwoOThree, NdFThree, LaFThree, MgFTwo, L
iF, NaThreeAlF6, NaF, CaFTwoEtc., or
A mixture of these compounds is preferred.

【0037】さらに、これらの光散乱層の材料の中で
も、表面保護層101として好適に用いられる前述の材
料は、屈折率が約1.5であるものが多いことから、Z
nO、ZnS、TiO2 、In2 3 、SnO2 、Mg
2 、CaF2 が特に好適に用いられる。さらに、これ
らの材料と、表面保護層としてシリコーン樹脂、PVB
(ポリビニルブチラール)、EVA(エチレンビニルア
セテート)を組み合わせれば、密着性及び化学的安定性
に優れた特性を示すので、最も好適に用いられる。
Further, among the materials for these light scattering layers, the above-mentioned materials which are preferably used as the surface protective layer 101 have a refractive index of about 1.5, so that Z
nO, ZnS, TiO 2 , In 2 O 3 , SnO 2 , Mg
F 2 and CaF 2 are particularly preferably used. Furthermore, these materials and silicone resin, PVB as a surface protective layer
(Polyvinyl butyral) and EVA (ethylene vinyl acetate) are most preferably used because they exhibit properties excellent in adhesion and chemical stability.

【0038】また、光散乱層102の形成方法として
は、蒸着法、CVD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。これらの形成方法の中で
も、表面保護層101として、シリコーン樹脂、PVB
(ポリビニルブチラール)、EVA(エチレンビニルア
セテート)といった合成樹脂を用いる場合には、表面保
護層の耐熱性が低いため、光散乱層形成時に基板温度を
表面保護層の耐熱温度以上に高くすることができない。
そこで、比較的低い基板温度で光散乱層を形成可能な手
法としては、加熱蒸着法、DCマグネトロンスパッタ、
RFマグネトロンスパッタ、MOCVD、反応性イオン
プレーティング、イオンビームスパッタリング等、ある
いは加熱温度の低いスプレー法が特に好適に用いられ
る。
As a method for forming the light scattering layer 102, an evaporation method, a CVD method, a spray method, a spin-on method, a dipping method, or the like is suitably used. Among these forming methods, as the surface protective layer 101, silicone resin, PVB
When using a synthetic resin such as (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate), the heat resistance of the surface protective layer is low, so that the substrate temperature may be higher than the heat resistant temperature of the surface protective layer when forming the light scattering layer. Can not.
Therefore, techniques that can form the light scattering layer at a relatively low substrate temperature include heating evaporation, DC magnetron sputtering, and the like.
RF magnetron sputtering, MOCVD, reactive ion plating, ion beam sputtering, or the like, or a spray method with a low heating temperature is particularly preferably used.

【0039】また、前述の蒸着法における光散乱層の好
適な形成条件としては、基板温度は、好ましくは室温か
ら250℃が望ましく、使用するガスの流量は、好まし
くは0.1sccmから1slmが望ましく、蒸着中の
反応容器内の圧力は、加熱蒸着法においては、好ましく
は10-6Torrから10-2Torrが望ましく、スパ
ッタ法においては、好ましくは1mTorrから1To
rrが望ましい。
As the preferable conditions for forming the light scattering layer in the above-mentioned vapor deposition method, the substrate temperature is preferably from room temperature to 250 ° C., and the flow rate of the gas used is preferably from 0.1 sccm to 1 slm. The pressure in the reaction vessel during the vapor deposition is preferably from 10 −6 Torr to 10 −2 Torr in the case of the thermal vapor deposition method, and is preferably from 1 mTorr to 1 Torr in the case of the sputtering method.
rr is desirable.

【0040】さらに、光散乱層102の凹凸構造を設け
る場合には、前述の形成方法において、表面が凹凸構造
になるような形成条件を適宜選択するか、あるいは、平
坦な層を形成した後、サンドブラスト法、ドライエッチ
ング法、ウェットエッチング法等の方法により表面を凹
凸化することによって得られる。かかる形成の手法以外
には、表面保護層101の表面を上述の方法によって凹
凸化した後、光散乱層102を形成するようにしても良
く、さらには、凹凸構造を有する表面保護層の上に光散
乱層を形成しても良い。
Further, in the case where the uneven structure of the light scattering layer 102 is provided, in the above-described forming method, the forming conditions are selected so that the surface becomes uneven, or after forming a flat layer, It is obtained by making the surface uneven by a method such as a sand blast method, a dry etching method, or a wet etching method. In addition to such a formation method, the light scattering layer 102 may be formed after the surface of the surface protection layer 101 is made uneven by the above-described method, and further, on the surface protection layer having the uneven structure. A light scattering layer may be formed.

【0041】なお、前記凹凸構造を光散乱層102の光
入射方向に対し両面側に設ける場合には、前述の両方の
方法を用いれば良い。
When the uneven structure is provided on both sides with respect to the light incident direction of the light scattering layer 102, both of the above methods may be used.

【0042】また、表面保護層101の中に光散乱層1
02を形成する方法としては、表面保護層101を形成
した後、凹凸構造を有する光散乱層102を形成し、そ
の後もう一度表面保護層101を形成する方法、あるい
は、シート状の表面保護層材料に予め光散乱層102を
形成してから、光起電力素子の形成された基板107に
接着して、表面保護層101を形成する方法などがあ
る。また、シート状の表面保護層材料に予め光散乱層1
02を形成する場合には、光散乱層102を光入射側に
して接着することもできるし、表面保護層材料を光入射
側にして接着することもできる。この接着方向を適宜選
択することによって、凹凸構造を光散乱層102の光入
射方向に対し表面側に設けるか、裏面側に設けるかを選
択することができる。
The light scattering layer 1 is provided in the surface protection layer 101.
As a method of forming 02, a method of forming the surface protective layer 101, forming the light scattering layer 102 having an uneven structure, and then forming the surface protective layer 101 again, or a method of forming a sheet-shaped surface protective layer material There is a method in which the light scattering layer 102 is formed in advance, and then the surface protection layer 101 is formed by bonding to the substrate 107 on which the photovoltaic element is formed. Further, the light scattering layer 1 is previously added to the sheet-like surface protective layer material.
In the case where 02 is formed, the light scattering layer 102 can be bonded with the light incident side, or the surface protective layer material can be bonded with the light incident side. By appropriately selecting the bonding direction, it is possible to select whether to provide the concavo-convex structure on the front side or the back side with respect to the light incident direction of the light scattering layer 102.

【0043】(透明電極)本発明において、透明電極1
03は光を透過する、光入射側の電極であると共に、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
割を兼ねさせることができる。透明電極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、抵抗率が低いことが要求される。好ましくは、5
50nmにおける透過率が、80%以上、より好ましく
は、85%以上であることが望ましい。
(Transparent Electrode) In the present invention, the transparent electrode 1
Numeral 03 denotes an electrode on the light incident side that transmits light, and can also serve as an anti-reflection film by optimizing the film thickness. The transparent electrode 103 is required to have a high transmittance in a wavelength region where the semiconductor layer can absorb light and to have a low resistivity. Preferably, 5
It is desirable that the transmittance at 50 nm is 80% or more, more preferably 85% or more.

【0044】また、抵抗率は好ましくは、5×10-3Ω
cm以下、より好ましくは、1×10-3Ωcm以下であ
ることが望ましい。その材料としては、In2 3 、S
nO 2 、ITO(In2 3 +SnO2 )、ZnO、C
dO、Cd2 SnO4 、TiO2 、Ta2 5 、Bi2
3 、MoO3 、Nax WO3 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。
The resistivity is preferably 5 × 10-3Ω
cm or less, more preferably 1 × 10-3Ωcm or less
Is desirable. The material is InTwoOThree, S
nO Two, ITO (InTwoOThree+ SnOTwo), ZnO, C
dO, CdTwoSnOFour, TiOTwo, TaTwoOFive, BiTwo
OThree, MoOThree, Nax WOThreeConductive oxide such as
A mixture of these is preferably used. Also,
These compounds include an element that changes the electrical conductivity (dopane).
G) may be added.

【0045】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103がZnOである場合に
は、Al,In,B,Ga,Si,F等が、また、In
2 3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,Tl,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 103 is ZnO, Al, In, B, Ga, Si, F, etc.
In the case of 2 O 3 , Sn, F, Te, Ti, Sb, Pb
Etc., and in the case of SnO 2 , F, Sb, P, As,
In, Tl, Te, W, Cl, Br, I, etc. are preferably used.

【0046】また、透明電極103の形成方法として
は、蒸着法、CVD、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 a method for forming the transparent electrode 103, an evaporation method, a CVD method, a spray method, a spin-on method, a dipping method, or the like is suitably used.

【0047】(半導体層)本発明に用いられる半導体層
104は、結晶質のもの、多結晶質のもの、非結晶質の
もの、それらを併用したものに大別され、薄膜あるいは
バルクの形態で用いられる。また、半導体層104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GaAs,InSb,Ga
P,GaSb,InP,InAs等のIII−V族元素
を用いたもの、あるいはZnSe,CdTe,ZnS,
ZnTe,CdS,CdSe,CdTe等のII−VI
族元素を用いたもの、あるいはCuInSe2 等のI−
III−VI2 族元素を用いたもの、あるいはそれらを
併用したものが用いられる。
(Semiconductor Layer) The semiconductor layer 104 used in the present invention is roughly classified into a crystalline layer, a polycrystalline layer, an amorphous layer, and a combination thereof. Used. As a material of the semiconductor layer 104, a material using a group IV element such as Si, C, Ge, or the like, a material using a group IV alloy such as SiGe, SiC, SiSn, or GaAs, InSb, Ga
Those using III-V group elements such as P, GaSb, InP, InAs, or ZnSe, CdTe, ZnS,
II-VI such as ZnTe, CdS, CdSe, CdTe
Using a group III element or I- such as CuInSe 2
Those using III-VI group 2 elements or those using them in combination are used.

【0048】また、以上の半導体材料の中で、本発明の
光起電力装置に特に好適に用いられる半導体材料として
は、a−Si:H(水素化アモルファスシリコン)、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、多結晶質S
i:H、多結晶質Si:F,多結晶質Si:H:F等い
わゆるIV族及びIV族合金系多結晶半導体材料が挙げ
られる。これは、特にIV族及びIV族合金系非晶質半
導体材料を用いて、半導体層を形成する場合、半導体層
の好適な膜厚は、0.1μmから2.0μmの間であ
り、半導体層がこのように2.0μm以下の薄膜である
場合、光閉じこめ効果により、本発明の光散乱層による
光の散乱による、半導体層による光吸収の増大の効果が
顕著になると考えられるからである。
Among the above semiconductor materials, semiconductor materials particularly preferably used for the photovoltaic device of the present invention include a-Si: H (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, a-SiC: H: F, or polycrystalline S
Examples include so-called group IV and group IV alloy-based polycrystalline semiconductor materials such as i: H, polycrystalline Si: F, and polycrystalline Si: H: F. In particular, when a semiconductor layer is formed using a group IV or group IV alloy-based amorphous semiconductor material, the preferable thickness of the semiconductor layer is between 0.1 μm and 2.0 μm. This is because, when a thin film having a thickness of 2.0 μm or less is used, the effect of increasing light absorption by the semiconductor layer due to light scattering by the light scattering layer of the present invention is considered to be significant due to the light confinement effect.

【0049】また、半導体層は価電子制御及び禁制帯幅
制御を行うことができる。具体的には半導体層を形成す
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
又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 semiconductor layer can perform valence electron control and forbidden band width control. Specifically, a raw material compound containing an element serving as a valence electron controlling agent or a forbidden band width controlling agent when forming a semiconductor layer is used alone, or mixed with the deposited film forming raw material gas or the diluent gas to form a film. You only have to introduce it in the space.

【0050】また、半導体層104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pn接合あるいは少なくと
も一組のpin接合を形成する。つまり、pn接合ある
いはpin接合を複数積層した、いわゆるスタックセル
の構成をとることもできる。
The semiconductor layer 104 is at least partially doped with p-type and n-type by valence electron control to form at least one set of pn junctions or at least one set of pin junctions. That is, a so-called stacked cell configuration in which a plurality of pn junctions or pin junctions are stacked can be employed.

【0051】また、半導体層104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、印刷法などを用いて形成される。
以下、本発明の光起電力装置に特に好適なIV族及びI
V族合金系非晶質半導体材料を用いた半導体層につい
て、さらに詳しく述べる。
As a method of forming the semiconductor layer 104, a microwave plasma CVD method, an RF plasma CVD
Method, photo-CVD method, thermal CVD method, MOCVD method, etc., or various evaporation methods such as EB evaporation, MBE, ion plating, ion beam method, sputtering method, spray method, printing method, etc. It is formed.
Hereinafter, the groups IV and I particularly suitable for the photovoltaic device of the present invention will be described.
The semiconductor layer using a group V alloy-based amorphous semiconductor material will be described in more detail.

【0052】i型層(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
た光起電力素子において、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。
I-type layer (intrinsic semiconductor layer) In particular, in a photovoltaic device using a group IV or group IV alloy amorphous semiconductor material, the i-type layer used for the pin junction generates carriers with respect to irradiation light. It is an important layer to transport.

【0053】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.

【0054】IV族及びIV族合金系非晶質半導体材料
には、上述したように、水素原子(H,D)又はハロゲ
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 amorphous semiconductor materials contain hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms (X), which have an important function.

【0055】i型層に含有される水素原子(H,D)又
はハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償する
働きをし、i型層でのキャリアの移動度と寿命の積を向
上させるものである。また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及び
/又はハロゲン原子は1〜40at%が最適な含有量と
して挙げられる。
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 mobility and lifetime of carriers in the i-type layer. To improve the product of Also, a p-type layer / i-type layer, an n-type layer / i
It works to compensate for the interface state of each interface of the mold layer, and has the effect of improving the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic element. The optimal content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to 40 at%.

【0056】特に、p型層/i型層、n型層/i型層の
各界面側で水素原子及び/又は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及び/又はハロゲン原子の
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及び/又は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。
In particular, those in which a large amount of hydrogen atoms and / or halogen atoms are distributed on each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer are mentioned as preferred distribution modes. The preferred range of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of the interface 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 corresponding to the content of silicon atoms.

【0057】i型層の層厚は、光起電力素子の構造(例
えばシングルセル、ダブルセル、トリプルセル)及びi
型層のバンドギァプに大きく依存するが、0.05〜
1.0μmが最適な層厚として挙げられる。
The thickness of the i-type layer depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, double cell, triple cell) and i
It greatly depends on the band gap of the mold layer,
1.0 μm is mentioned as the optimum layer thickness.

【0058】さらに具体的には、例えば、本発明の光起
電力装置に好適な、i型の水素化アモルファスシリコン
(a−Si:H)としては、光学的バンドギャップ(E
g)が、1.60eV〜1.85eV、水素原子の含有
量(CH )が、1.0〜25.0%、AM1.5、10
0mW/cm2 の疑似太陽光照射下の光電導度(σp)
が、1.0×10-8S/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
メソッド法(CPM)によるアーバックテイルの傾き
が、55meV以下、電子スピン共鳴(ESR)による
未結合手の密度は1017/cm3 以下のものである。
More specifically, for example, the i-type hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) suitable for the photovoltaic device of the present invention includes an optical band gap (E
g) is 1.60 eV to 1.85 eV, the content of hydrogen atoms (C H ) is 1.0 to 25.0%, AM 1.5 and 10
Photoelectric conductivity (σp) under simulated sunlight irradiation of 0 mW / cm 2
Is 1.0 × 10 −8 S / cm or more, and the dark conductivity (σd)
Is less than 1.0 × 10 −9 S / cm, the slope of the Urbach tail by the constant photo method (CPM) is 55 meV or less, and the density of dangling bonds by electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm 3. These are:

【0059】また、例えば、本発明の光起電力装置に好
適な、i型の水素化アモルファスシリコンゲルマニウム
(a−SiGe:H)としては、光学的バンドギャップ
(Eg)が、1.35eV〜1.70eV、水素原子の
含有量(CH )が、1.0〜20.0%、AM1.5、
100mW/cm2 の疑似太陽光照射下の光電導度(σ
p)が、1.0×10-7S/cm以上、暗電導度(σ
d)が、1.0×10-5S/cm以下、コンスタントフ
ォトメソッド法(CPM)によるアーバックテイルの傾
きが、60meV以下、電子スピン共鳴(ESR)によ
る未結合手の密度は1017/cm3 以下のものである。
For example, as the i-type hydrogenated amorphous silicon germanium (a-SiGe: H) suitable for the photovoltaic device of the present invention, the optical band gap (Eg) is 1.35 eV to 1.35 eV. .70 eV, hydrogen atom content (C H ) is 1.0 to 20.0%, AM 1.5,
Photoelectric conductivity (σ) under irradiation of pseudo sunlight of 100 mW / cm 2
p) is not less than 1.0 × 10 −7 S / cm and the dark conductivity (σ
d) is 1.0 × 10 −5 S / cm or less, the slope of the Urbach tail by the constant photo method (CPM) is 60 meV or less, and the density of dangling bonds by electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm. cm 3 or less.

【0060】例えば、以上のような特性を有するIV族
及びIV族合金系非晶質半導体材料を用いることによっ
て、光キャリアの輸送特性が向上して、長波長光の感度
が向上し、本発明の光散乱層による光の散乱による、半
導体層による光吸収の増大の効果が、相乗効果により強
調され、光起電力装置の特性がさらに向上する。これ
は、前述のような特性を有することにより、半導体層中
のいわゆる局在準位が低減し、光散乱層によって光が散
乱されて、半導体層を通過する光路長が延びた場合に光
キャリアが再結合することなく、有効に収集されること
により、光起電力装置の長波長光の感度の増大効果が顕
著になると考えられる。
For example, by using a group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor material having the above characteristics, the transport characteristics of photocarriers are improved, and the sensitivity to long wavelength light is improved. The effect of increasing light absorption by the semiconductor layer due to light scattering by the light scattering layer is emphasized by a synergistic effect, and the characteristics of the photovoltaic device are further improved. This is because, by having the above-described characteristics, the so-called localized level in the semiconductor layer is reduced, and when light is scattered by the light scattering layer and the optical path length passing through the semiconductor layer is extended, the optical carrier is reduced. Is effectively collected without recombination, the effect of increasing the sensitivity of the photovoltaic device to long-wavelength light is considered to be significant.

【0061】p型層又はn型層 p型層又はn型層も、本発明の光起電力装置の特性を左
右する重要な層である。
P-type layer or n-type layer The p-type layer or the n-type layer is also an important layer that affects the characteristics of the photovoltaic device of the present invention.

【0062】p型層又はn型層の非晶質材料(a―と表
示する)(微結晶材料(μc―と表示する)も非晶質材
料の範ちゅうに入ることは言うまでもない。)として
は、例えばa―Si:H,a―Si:HX,a―Si
C:H,a―SiC:HX,a―SiGe:H,a―S
iGeC:H,a―SiO:H,a―SiN:H,a―
SiON:HX,a―SiOCN:HX,μc―Si:
H,μc―SiC:H,μc―Si:HX,μc―Si
C:HX,μc―SiGe:H,μc―SiO:H,μ
c―SiGeC:H,μc―SiN:H,μc―SiO
N:HX,μc―SiOCN:HX,等にp型の価電子
制御剤(周期率表第III族原子 B,Al,Ga,I
n,Tl)やn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子
P,As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材料が挙
げられ、多結晶材料(poly―と表示する)として
は、例えばpoly―Si:H,poly―Si:H
X,poly―SiC:H,poly―SiC:HX,
poly―SiGe:H,poly―Si,poly―
SiC,poly―SiGe,等にp型の価電子制御剤
(周期率表第III族原子 B,Al,Ga,In,T
l)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。
As an amorphous material (denoted by a-) of a p-type layer or an n-type layer (it goes without saying that a microcrystalline material (denoted by μc-) is also included in the range of the amorphous material). Are, for example, a-Si: H, a-Si: HX, a-Si
C: H, a-SiC: HX, a-SiGe: H, a-S
iGeC: H, a-SiO: H, a-SiN: H, a-
SiON: HX, a-SiOCN: HX, μc-Si:
H, μc-SiC: H, μc-Si: HX, μc-Si
C: HX, μc-SiGe: H, μc-SiO: H, μ
c-SiGeC: H, μc-SiN: H, μc-SiO
N: HX, μc-SiOCN: HX, etc., p-type valence electron controlling agents (Group III atoms B, Al, Ga, I
n, Tl) or a material in which an n-type valence electron controlling agent (group V atom P, As, Sb, Bi) in the periodic table is added at a high concentration, and as a polycrystalline material (denoted as poly-). Are, for example, poly-Si: H, poly-Si: H
X, poly-SiC: H, poly-SiC: HX,
poly-SiGe: H, poly-Si, poly-
SiC, poly-SiGe, etc. are p-type valence electron controlling agents (Group III atoms B, Al, Ga, In, T
l) and n-type valence electron controlling agent (Group V atom P,
Materials to which As, Sb, Bi) are added at a high concentration can be given.

【0063】特に、光入射側のp型層又は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.

【0064】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 amount of Group III atom added to the p-type layer and the amount of Group V atom added to the n-type layer is 0.
The optimal amount is 1 to 50 at%.

【0065】またp型層又はn型層に含有される水素原
子(H,D)又はハロゲン原子は、p型層又はn型層の
未結合手を補償する働きをしp型層又はn型層のドーピ
ング効率を向上させるものである。p型層又はn型層へ
添加される水素原子又はハロゲン原子は0.1〜40a
t%が最適量として挙げられる。特にp型層又はn型層
が結晶性の場合、水素原子又はハロゲン原子は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又はハロゲン
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及び/又は
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の水素
原子又は/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 This is to improve the doping efficiency of the layer. A hydrogen atom or a halogen atom added to the p-type layer or the n-type layer is 0.1 to 40 a.
t% is mentioned as the optimum amount. In particular, when the p-type layer or the n-type layer is crystalline, the number of hydrogen atoms or halogen atoms is 0.1 to
8 at% is mentioned as the optimum amount. Further, a preferred distribution form is one in which the content of hydrogen atoms or halogen atoms is large at each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The content of atoms and / or halogen atoms is 1.1 to 2 of the content in the bulk.
A double range is mentioned as a preferred range. As described above, by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface between the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, the defect level and mechanical strain near the interface can be reduced. The photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.

【0066】光起電力素子のp型層又は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、比抵抗としては、100Ωcm以下が好ましく、1
Ωcm以下が最適である。さらには、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 electrical characteristics of the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic element are preferably those having an activation energy of 0.2 eV or less, and those having an activation energy of 0.1 eV or less are optimal. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less,
Ωcm or less is optimal. Further, the thickness of the p-type layer and the n-type layer is preferably 1 to 50 nm, and most preferably 3 to 10 nm.

【0067】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、最も好適な製造方法は、マイクロ波プラズマ
CVD法であり、次に好適な製造方法は、RFプラズマ
CVD法である。
As the semiconductor layer of the photovoltaic device of the present invention,
In order to form a preferable group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor layer, the most preferable manufacturing method is a microwave plasma CVD method, and the next most preferable manufacturing method is an RF plasma CVD method.

【0068】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
ス等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、材料ガスのプラズマを生起させて分解し、堆
積室内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 supply is guided by a waveguide, introduced into the deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics or the like), generates a plasma of a material gas, and is decomposed. 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.

【0069】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0.5〜10GHz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 0.5 to 10 GHz.

【0070】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、0.01〜
5.0W/cm2 、堆積速度は、0.1〜30A/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 0.01 to
5.0 W / cm 2 , the deposition rate is 0.1 to 30 A / sec
c is mentioned as a suitable condition.

【0071】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、窒素原子を含有し
たガス化し得る化合物、酸素原子を含有したガス化し得
る化合物等、及び該化合物の混合ガスを挙げることがで
きる。
The source gas suitable for depositing the group IV and group IV alloy amorphous semiconductor layers suitable for the photovoltaic device of the present invention includes a gasizable compound containing silicon atoms,
Gasification compounds containing germanium atoms, gasification compounds containing carbon atoms, gasification compounds containing nitrogen atoms, gasification compounds containing oxygen atoms, etc., and mixed gases of these compounds Can be.

【0072】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SiH4 ,Si 2 6 ,SiF4
SiFH3 ,SiF2 2 ,SiF3 H,Si3 8
SiD4 ,SiHD3 ,SiH2 2 ,SiH3 D,S
iFD3 ,SiF2 2 ,SiD3 H,Si3
3 3 ,等が挙げられる。
Specifically, gasification containing silicon atoms
The compound to be obtained is SiHFour, Si TwoH6, SiFFour,
SiFHThree, SiFTwoHTwo, SiFThreeH, SiThreeH8,
SiDFour, SiHDThree, SiHTwoDTwo, SiHThreeD, S
iFDThree, SiFTwoDTwo, SiDThreeH, SiThreeD
ThreeHThree, Etc.

【0073】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 ,Ge
4 ,GeFH3 ,GeF2 2 ,GeF3 H,GeH
3 ,GeH2 2 ,GeH2 D,Ge2 6 ,GeD
6 等が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , Ge
F 4 , GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeH
D 3 , GeH 2 D 2 , GeH 2 D, Ge 2 H 6 , GeD
6 and the like.

【0074】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 ,C n 2 n + 2 (nは
整数)Cn 2 n (nは整数),C2 2 ,C6 6
CO 2 ,CO等が挙げられる。
Specifically, a gas containing a carbon atom can be obtained.
The compound is CHFour, CDFour, C nH2 n + 2(N is
Integer) CnH2 n(N is an integer), CTwoHTwo, C6H6,
CO Two, CO and the like.

【0075】窒素含有ガスとしてはN2 ,NH3 ,ND
3 ,NO,NO2 ,N2 Oが挙げられる。
As the nitrogen-containing gas, N 2 , NH 3 , ND
3 , NO, NO 2 and N 2 O.

【0076】酸素含有ガスとしてはO2 ,CO,C
2 ,NO,NO2 ,N2 O,CH3 CH2 OH,CH
3 OH等が挙げられる。
As the oxygen-containing gas, O 2 , CO, C
O 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH 3 CH 2 OH, CH
3 OH and the like.

【0077】また、価電子制御するためにp型層又はn
型層に導入される物質としては周期率表第III族原子
及び第V族原子が挙げられる。
In order to control valence electrons, a p-type layer or n-type layer
Materials introduced into the mold layer include Group III atoms and Group V atoms in the periodic table .

【0078】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、B2 6 ,B4 10,B5 9 ,B5
11,B6 10,B6 12,B6 14等の水素化ホウ素、
BF3 ,BCl3 ,等のハロゲン化ホウ素等を挙げるこ
とができる。このほかにAlCl3 ,GaCl3 ,In
Cl3 ,TlCl3 等も挙げることができる。特にB2
6 ,BF3 が適している。
As a starting material for introducing a group III atom effectively, specifically, for introducing a boron atom, B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H
11, B 6 H 10, B 6 H 12, B 6 H 14 , etc. borohydride,
Examples thereof include boron halides such as BF 3 and BCl 3 . In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , In
Cl 3 and TlCl 3 can also be mentioned. Especially B 2
H 6 and BF 3 are suitable.

【0079】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 ,P2 4 等の水素化燐、PH4 I,PF3 ,P
5 ,PCl3 ,PCl5 ,PBr3 ,PBr5 ,PI
3 等のハロゲン化燐が挙げられる。このほかAsH3
AsF3 ,AsCl3 ,AsBr3 ,AsF5 ,SbH
3,SbF3 ,SbF5 ,SbCl3 ,SbCl5 ,B
iH3 ,BiCl3 ,BiBr3 等も挙げることができ
る。特にPH3 ,PF3 が適している。
Effectively used as a starting material for introducing a group V atom is, specifically, PH for introducing a phosphorus atom.
3 , hydride phosphorus such as P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 , P
F 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , PI
And the like. In addition, AsH 3 ,
AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH
3 , SbF 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , B
iH 3 , BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned. Particularly, PH 3 and PF 3 are suitable.

【0080】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。
Further, the compound capable of being gasified is H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0081】特に、微結晶半導体やa―SiC: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, when depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap, such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and the microwave power or The RF power preferably introduces relatively high power.

【0082】(集電電極) 本発明において、集電電極105は、透明電極103の
抵抗率を充分に低くできない場合に必要に応じて透明電
極103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、又はス
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, if the resistivity of the transparent electrode 103 cannot be sufficiently reduced, the current collecting electrode 105 is formed on a part of the transparent electrode 103 as necessary to reduce the resistivity of the electrode. Lower,
It works to reduce the series resistance of the photovoltaic element. Its materials include gold, silver, copper, aluminum, nickel, iron,
Chromium, Shirubedenpe using molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, a metal of zirconium, or alloys such as stainless steel, or a powdered metal
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.

【0083】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。
Further, 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.

【0084】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.

【0085】(裏面電極、光反射層)本発明に用いられ
る裏面電極106は光入射方向に対し半導体層の裏面に
配される電極であり、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
ニウム等の金属又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、銅、銀、金などの反射率の高い
金属が特に好ましい。反射率の高い金属を用いる場合に
は、裏面電極に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兼ねさせることが
できる。
(Back Electrode, Light Reflecting Layer) The back electrode 106 used in the present invention is an electrode disposed on the back of the semiconductor layer in the light incident direction, and is made of gold, silver, copper, aluminum, nickel, or the like. , Iron, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, zirconium and other metals or stainless steel and other alloys.
Among them, metals having high reflectance, such as aluminum, copper, silver, and gold, are particularly preferable. In the case of using a metal having a high reflectance, the back electrode can also serve as a light reflecting layer that reflects light that could not be absorbed by the semiconductor layer again to the semiconductor layer.

【0086】また、裏面電極の形状は平坦であっても良
いが、光を散乱する凹凸形状を有することがより好まし
い。光を散乱する凹凸形状を有することによって、半導
体層で吸収しきれなかった長波長光を散乱させて半導体
層内での光路長を延ばし、光起電力素子の長波長感度を
向上させて短絡電流を増大させ、光電変換効率を向上さ
せることができる。光を散乱する凹凸形状は、凹凸の山
と谷の高さの差がRmaxで0.2μmから2.0μm
であることが望ましい。
The shape of the back electrode may be flat, but it is more preferable that the back electrode has an uneven shape for scattering light. By having an uneven shape that scatters light, it scatters long-wavelength light that could not be absorbed by the semiconductor layer, extends the optical path length in the semiconductor layer, improves the long-wavelength sensitivity of the photovoltaic element, and increases the short-circuit current. And the photoelectric conversion efficiency can be improved. The uneven shape that scatters light has a height difference between peaks and valleys of the unevenness of 0.2 to 2.0 μm in Rmax.
It is desirable that

【0087】ただし、基板が裏面電極を兼ねる場合に
は、裏面電極の形成を必要としない場合もある。
However, when the substrate also serves as the back electrode, it may not be necessary to form the back electrode.

【0088】また、裏面電極の形成には、蒸着法、スパ
ッタ法、メッキ法、印刷法などが用いられる。また裏面
電極を光を散乱する凹凸形状に形成する場合には、形成
した金属あるいは合金の膜をドライエッチングするかあ
るいはウエットエッチングするかあるいはサンドプラス
トするかあるいは加熱すること等によって形成される。
また基板を加熱しながら前述の金属あるいは合金を蒸着
することにより光を散乱する凹凸形状を形成することも
できる。
For forming the back electrode, a vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, a printing method, or the like is used. When the back electrode is formed to have an uneven shape that scatters light, the formed metal or alloy film is formed by dry etching, wet etching, sand blasting, heating, or the like.
In addition, the above-mentioned metal or alloy can be deposited while heating the substrate to form an uneven shape for scattering light.

【0089】(基板)本発明に用いられる基板107の
材料としては、導電性材料あるいは絶縁性材料のいずれ
を用いることもできる。導電性材料としては、モリブデ
ン、タングステン、チタン、コバルト、クロム、ニッケ
ル、鉄、銅、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、アルミ
ニウム金属又はそれらの合金での板状体、フィルム体が
挙げられる。なかでもステンレス鋼、ニッケルクロム合
金及びニッケル、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、チ
タン金属及び/又は合金は、耐蝕性の点から特に好まし
い。また、絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリエ
チレン、ポリカーボネート、セルローズアセテート、ポ
リプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又は
シート、あるいはガラス、セラミック、石英等の無機絶
縁性材料の板状体を用いることもできる。また導電性材
料に絶縁性材料をコーティングしたものを用いることも
できる。
(Substrate) As the material of the substrate 107 used in the present invention, either a conductive material or an insulating material can be used. Examples of the conductive material include a plate and a film of molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, chromium, nickel, iron, copper, tantalum, niobium, zirconium, aluminum metal, or an alloy thereof. Among them, stainless steel, nickel chromium alloy and nickel, tantalum, niobium, zirconium, titanium metal and / or alloy are particularly preferable from the viewpoint of corrosion resistance. Insulating materials include polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride,
A film or sheet of a synthetic resin such as polystyrene or polyamide, or a plate of an inorganic insulating material such as glass, ceramic, or quartz can also be used. Alternatively, a conductive material coated with an insulating material can be used.

【0090】また、例えば結晶質の半導体層を用いる場
合には、結晶半導体そのものを基板として用い、基板1
07を特に必要としない場合もある。
When a crystalline semiconductor layer is used, for example, the crystalline semiconductor itself is used as the substrate and the substrate 1
07 may not be particularly required.

【0091】(裏面保護層)本発明において、裏面保護
層108は光起電力装置の裏面を保護するためにあり、
その材料としては、合成樹脂等の中から耐候性のある材
料を適宜材料を選択すればよい。
(Back Surface Protective Layer) In the present invention, the back surface protective layer 108 is provided to protect the back surface of the photovoltaic device.
As the material, a material having weather resistance may be appropriately selected from synthetic resins and the like.

【0092】また、形成方法としては、通常、フィルム
状の前記材料を脱気して光起電力素子に貼合わせたり、
材料を加熱して溶融するか溶剤に溶かして塗布すること
により形成される。
As a forming method, usually, the above-mentioned film-shaped material is degassed and bonded to a photovoltaic element,
It is formed by heating and melting the material or by dissolving in a solvent and applying.

【0093】本発明の光起電力装置の製造手順は以下の
通りである。
The procedure for manufacturing the photovoltaic device of the present invention is as follows.

【0094】光起電力装置を構成する各層の形成方法
は、上述の通りである。また、各層の形成順序は、まず
基板107を洗浄し、その上に裏面電極106を形成
し、続いて、半導体層104、透明電極103、集電電
極105をその順序で形成し、次に不図示の出力の取り
出し電極を形成して、最後に裏面保護層108と光散乱
層102を内部に形成した表面保護層101を形成す
る。
The method of forming each layer constituting the photovoltaic device is as described above. The order of forming each layer is as follows. First, the substrate 107 is washed, the back electrode 106 is formed thereon, the semiconductor layer 104, the transparent electrode 103, and the current collecting electrode 105 are formed in that order, and The output output electrode shown in the figure is formed, and finally the front surface protection layer 101 having the back surface protection layer 108 and the light scattering layer 102 formed therein is formed.

【0095】ただし、基板107に代えて、半導体層1
04を基板として用いる場合には、前記順序とは異なる
順序で、製造する場合もある。
However, instead of the substrate 107, the semiconductor layer 1
When the substrate 04 is used as a substrate, it may be manufactured in an order different from the above order.

【0096】また、複数の基板上に形成された光起電力
装置を直列あるいは並列に接続する場合、又は基板を補
強するために、平板上の支持体の上に集電電極まで形成
された基板を貼り付けた後、表裏に保護層を形成する場
合もある。
When connecting photovoltaic devices formed on a plurality of substrates in series or in parallel, or in order to reinforce the substrates, a substrate formed on a flat plate-shaped support up to a current collecting electrode is also provided. , A protective layer may be formed on both sides.

【0097】[0097]

【実施例】以下、実施例にて本発明を詳述するが、本発
明はこれによって限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto.

【0098】(実施例1)図2は、本発明の光起電力装
置一例を示す断面図である。図2の光起電力装置は、半
導体層として、アモルファスシリコン(以下a―Siと
略記する。)およびアモルファスシリコンゲルマニウム
(以下a―SiGeと略記する。)を用いたものであ
る。
(Example 1) FIG. 2 is a sectional view showing an example of a photovoltaic device according to the present invention. The photovoltaic device of FIG. 2 uses amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) and amorphous silicon germanium (hereinafter abbreviated as a-SiGe) as semiconductor layers.

【0099】図2において、201a,201b,20
1cは表面保護層であり、その機能別に上部透明材20
1aと接着層201b,201cに分けられる。また2
02は光散乱層、203は透明電極、204a,204
b,204cは半導体層、205は集電電極、206は
裏面電極、207は基板、208a,208bは接着
層、208cは裏面保護層である。また、209は透明
導電層、210は絶縁層である。本実施例において、透
明導電層209は、裏面電極209が半導体層204に
拡散することを防止して、光起電力装置の製造の歩留ま
りを向上させる働きおよび裏面電極209による光の散
乱を増大させる働きがある。
In FIG. 2, 201a, 201b, 20
1c is a surface protective layer, and the upper transparent material 20 according to its function.
1a and adhesive layers 201b and 201c. Also 2
02 is a light scattering layer, 203 is a transparent electrode, 204a and 204
Reference numerals b and 204c denote a semiconductor layer, 205 denotes a collecting electrode, 206 denotes a back electrode, 207 denotes a substrate, 208a and 208b denote an adhesive layer, and 208c denotes a back protective layer. 209 is a transparent conductive layer, and 210 is an insulating layer. In this embodiment, the transparent conductive layer 209 functions to prevent the back electrode 209 from diffusing into the semiconductor layer 204, thereby improving the production yield of the photovoltaic device, and increasing light scattering by the back electrode 209. There is work.

【0100】以下の工程で、図2に示す構成の光起電力
装置を作製した。
In the following steps, a photovoltaic device having the structure shown in FIG. 2 was manufactured.

【0101】まず、基板207として、表面がRmax
で0.1μm以下で、厚さ0.7mmで10cm角のS
US304のステンレス基板を洗浄し、裏面電極206
として公知のRFスパッタ法によってAgを平均0.4
μm形成した。このとき基板を380℃に加熱しながら
スパッタリングを行うことにより、Rmaxで0.6μ
mの光を散乱する凹凸形状を作製した。
First, the surface of the substrate 207 is Rmax
Is 0.1μm or less, 0.7mm thick and 10cm square S
The stainless steel substrate of US304 is washed and the back electrode 206
Ag averaged 0.4 by an RF sputtering method known as
μm was formed. At this time, by performing sputtering while heating the substrate to 380 ° C., Rmax is 0.6 μm.
An uneven shape for scattering m light was produced.

【0102】次に、図3に示したDCマグネトロンスパ
ッタ装置を用いて、酸化亜鉛(ZnO)を0.4μm形
成した。
Next, using a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 3, zinc oxide (ZnO) was formed to a thickness of 0.4 μm.

【0103】図3において、301は真空容器であり、
加熱板303が絶縁性を有する支持部302にて支持さ
れている。加熱板303にはヒーター306と熱電対3
04が埋設され、温度コントローラー305によって所
定の温度に制御される。基板308は基板押さえ309
にて支持される。基板308に対向してターゲット31
0が配されるが、該ターゲット310はターゲット台3
11に設置され裏面にマグネット312を持ちプラズマ
空間320に磁場を形成できるようになっている。スパ
ッタ中加熱されるターゲットを冷却するために冷却水導
入パイプ313より冷却水をターゲットの裏面に導入す
る。導入された水はターゲットを冷却した後、冷却水排
出パイプより排出される。
In FIG. 3, reference numeral 301 denotes a vacuum vessel;
The heating plate 303 is supported by a supporting portion 302 having an insulating property. The heating plate 303 includes a heater 306 and a thermocouple 3
04 is buried and controlled to a predetermined temperature by a temperature controller 305. The substrate 308 is a substrate holder 309
Supported by The target 31 faces the substrate 308.
0, but the target 310 is
11 and has a magnet 312 on the back surface so that a magnetic field can be formed in the plasma space 320. In order to cool the target heated during sputtering, cooling water is introduced from the cooling water introduction pipe 313 to the back surface of the target. After the introduced water cools the target, it is discharged from a cooling water discharge pipe.

【0104】前記ターゲット310は、酸化亜鉛のパウ
ダーに亜鉛を混合して焼結したものである。また金属亜
鉛からなるターゲットを用いることもできる。
The target 310 is a mixture of zinc oxide powder and zinc mixed and sintered. Alternatively, a target made of metal zinc can be used.

【0105】前記ターゲット310にはターゲット台3
11を介してスパッタ電源314よりDC電圧が印加さ
れる。該スパッタ電源から供給されるDC電流は、好ま
しくは0.01A以上、更に好ましくは0.1A以上に
設定される。本発明者の実験によれば、スパッタに供給
する電流は大きい方が作製される酸化亜鉛層による光の
吸収が少なく、光起電力装置の光電変換効率、とりわけ
発生電流が大きくなるようである。このことはRF型ス
パッタ法を用いて該酸化亜鉛層の形成を行なった場合で
も同様であり、RF電力を大きくして作製した光起電力
装置はRF電力がより小さい場合の光起電力装置よりも
発生電流の点で有利であった。
The target 310 is attached to the target table 3.
A DC voltage is applied from a sputter power supply 314 via the power supply 11. The DC current supplied from the sputtering power source is preferably set to 0.01 A or more, more preferably 0.1 A or more. According to the experiments of the present inventor, the larger the current supplied to the sputtering, the smaller the absorption of light by the produced zinc oxide layer, and the larger the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device, especially, the larger the generated current. This is the same even when the zinc oxide layer is formed using the RF type sputtering method, and the photovoltaic device manufactured by increasing the RF power is larger than the photovoltaic device when the RF power is smaller. Was also advantageous in terms of generated current.

【0106】315はRF高周波電源であり、必要に応
じて基板側に高周波を印加して、基板表面を粗面化する
ことなどに用いられる。基板表面の粗面化は、DCスパ
ッタの前に行われ、DCスパッタにより形成する膜の基
板への密着性を向上させることを目的としている。
An RF high frequency power supply 315 is used for applying a high frequency to the substrate side as required to roughen the substrate surface. Roughening of the substrate surface is performed before DC sputtering, and aims at improving the adhesion of a film formed by DC sputtering to the substrate.

【0107】スパッタガスは、マスフローコントローラ
ー316もしくは317を介してアルゴンガス及び酸素
ガスが各々供給される。もちろん、該スパッタガスに他
のガス、例えばSiF4 やNF3 ガス等を混合すること
によって形成される酸化亜鉛層にフッ素のドーピングを
重ねて行なうことも可能である。該アルゴンガスの流量
は、好ましくは1sccm乃至1slm、該酸素ガスの
流量は、好ましくは0.1sccm乃至100sccm
とされる。
As a sputtering gas, an argon gas and an oxygen gas are supplied via a mass flow controller 316 or 317, respectively. Of course, it is also possible to perform fluorine doping on the zinc oxide layer formed by mixing the sputtering gas with another gas, for example, a SiF 4 or NF 3 gas. The flow rate of the argon gas is preferably 1 sccm to 1 slm, and the flow rate of the oxygen gas is preferably 0.1 sccm to 100 sccm.
It is said.

【0108】また、真空容器301に取り付けられた真
空計318にて内部圧力がモニターできる。真空容器3
01全体は、不図示の排気系に接続されたメインバルブ
319を介して真空状態とされる。スパッタを開始する
前のバックグラウンドの内部圧力は、好ましくは10-4
Torr以下、更に好ましくは10-5Torr以下とさ
れ、スパッタ中の内部圧力は、1mTorr以上1To
rr以下とされる。
The internal pressure can be monitored by a vacuum gauge 318 attached to the vacuum vessel 301. Vacuum container 3
The whole 01 is evacuated via a main valve 319 connected to an exhaust system (not shown). The background internal pressure before starting the sputtering is preferably 10 −4.
Torr or less, more preferably 10 -5 Torr or less, and the internal pressure during sputtering is 1 mTorr or more and 1 To
rr or less.

【0109】また、必要に応じて、高周波電源315に
よって、RF高周波を基板側に印加することができる。
Further, if necessary, the RF high frequency power can be applied to the substrate side by the high frequency power supply 315.

【0110】以上に示した条件を保って酸化亜鉛層の形
成を開始し、該酸化亜鉛層の層厚が所望の値に達した
後、スパッタ電源からの電力の供給、スパッタガスの供
給を適宜停止し、適宜基板を冷却した後、真空容器内を
大気リークして酸化亜鉛層を形成した基板を取り出す。
The formation of the zinc oxide layer is started while maintaining the above conditions, and after the thickness of the zinc oxide layer reaches a desired value, the supply of power from the sputtering power supply and the supply of the sputtering gas are appropriately performed. After stopping and cooling the substrate appropriately, the inside of the vacuum vessel is leaked to the atmosphere, and the substrate on which the zinc oxide layer is formed is taken out.

【0111】酸化亜鉛(ZnO)は、上記のように構成
されたDCマグネトロンスパッタ装置により形成した。
[0111] Zinc oxide (ZnO) was formed by the DC magnetron sputtering apparatus configured as described above.

【0112】この後、13.56MHzのRF高周波を
電極に印加して原料ガスを減圧下でプラズマ状態にして
分解する公知のいわゆるグローディスチャージ法(GD
法)によって、以下の各半導体層を形成した。
Thereafter, a known so-called glow discharge method (GD) in which a source gas is decomposed into a plasma state under reduced pressure by applying 13.56 MHz RF high frequency to the electrode.
), The following semiconductor layers were formed.

【0113】まず、基板を300℃に加熱しながら、H
2 で希釈した、モノシラン(SiH 4 )とフォスフィン
(PH3 )を分解して、n型a―Si層204cをZn
Oまで形成された基板の上に20nm形成した。
First, while heating the substrate to 300 ° C.,
TwoMonosilane (SiH Four) And phosphine
(PHThree) To separate the n-type a-Si layer 204c from Zn
20 nm was formed on the substrate on which O was formed.

【0114】次に、基板を250℃に加熱しながら、H
2 を用いて希釈したモノシラン(SiH4 )とゲルマン
(GeH4 )を分解して、真性a―SiGe層204b
をその上に250nm形成した。このとき同じ成膜条件
でガラス基板上に真性a―SiGeを1μm堆積して評
価したところ、光学的バンドギャップ(Eg)が1.5
0eVであった。
Next, while heating the substrate to 250 ° C.,
The monosilane (SiH 4 ) and the germane (GeH 4 ) diluted by using 2 are decomposed to form an intrinsic a-SiGe layer 204b.
Was formed thereon to a thickness of 250 nm. At this time, 1 μm of intrinsic a-SiGe was deposited on a glass substrate under the same film forming conditions and evaluated, and the optical band gap (Eg) was 1.5.
It was 0 eV.

【0115】また、真性a―SiGe層204bはn層
とp層の近傍30nmずつをa―SiGeからa―Si
に連続的に組成の変化する、いわゆるバッファー層を設
けてある。次いで、基板を200℃に加熱しながら、H
2 で希釈した、モノシラン(SiH4 )と3フッ化ボロ
ン(BF3 )を分解して、p型の微結晶シリコン層20
4aを5nm形成した。
The intrinsic a-SiGe layer 204b is formed by removing 30 nm each of the n-layer and the p-layer from a-SiGe by a-SiGe.
Is provided with a so-called buffer layer whose composition continuously changes. Next, while heating the substrate to 200 ° C., H
The monosilane (SiH 4 ) and boron trifluoride (BF 3 ) diluted by 2 are decomposed to form a p-type microcrystalline silicon layer 20.
4a was formed to a thickness of 5 nm.

【0116】次に、抵抗加熱蒸着法により、基板を17
0℃に加熱しながら、ITOを70nm蒸着し、透明電
極203を形成した。
Next, the substrate was removed from the substrate by resistance heating evaporation.
While heating to 0 ° C., ITO was deposited to a thickness of 70 nm to form a transparent electrode 203.

【0117】次に、電子ビーム蒸着法により、マスクを
用いて、図4のようなパターンに、Alを蒸着して集電
電極205を形成した。
Next, a current collecting electrode 205 was formed by evaporating Al in a pattern as shown in FIG. 4 using a mask by an electron beam evaporation method.

【0118】次に、裏面電極の端部と、集電電極の端部
に、不図示の取り出し電極を接続した。
Next, a lead electrode (not shown) was connected to the end of the back electrode and the end of the current collecting electrode.

【0119】次に、EVA(エチレンビニルアセテー
ト)を80℃で、ホットメルトさせて、取り出し電極ま
で形成した光起電力装置の表面に塗布し、150℃で1
時間加熱して、硬化させ、表面保護層201cを形成し
た。
Next, EVA (ethylene vinyl acetate) was hot-melted at 80 ° C., applied to the surface of the photovoltaic device formed up to the extraction electrode, and heated at 150 ° C. for 1 hour.
Heating was performed for a time to cure to form a surface protective layer 201c.

【0120】次に、図3に示した、DCマグネトロンス
パッタ装置により、RF高周波を基板側に印加しつつ、
EVAまで形成された基板を50℃に保持しながら、Z
nOを1.5μm形成した。
Next, while applying an RF high frequency to the substrate side by the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
While maintaining the substrate formed up to EVA at 50 ° C.,
1.5 μm of nO was formed.

【0121】次に、ZnOを水で3%に希釈したシュウ
酸で180秒エッチングして、Rmaxで1μm程度の
凹凸構造を表面に形成し、光散乱層202を形成した。
Next, the light scattering layer 202 was formed by etching ZnO with oxalic acid diluted to 3% with water for 180 seconds to form an uneven structure having a Rmax of about 1 μm on the surface.

【0122】次に、上部透明材201aとして光散乱層
202の表面に厚さ40μmのPVFフィルムをEVA
201bを塗布して接着した。これによって表面保護層
の中に光散乱層202が形成された。
Next, a PVF film having a thickness of 40 μm was formed on the surface of the light scattering layer 202 as an upper transparent material 201a by EVA.
201b was applied and bonded. As a result, the light scattering layer 202 was formed in the surface protection layer.

【0123】次に、基板207の裏面に絶縁層210と
して厚さ50μmのナイロンフィルムを、また裏面保護
層として厚さ40μmのPVFフィルムをそれぞれの間
にEVAを塗布して接着し、図2に示した本発明の光起
電力装置を完成した。
Next, a 50 μm-thick nylon film as an insulating layer 210 and a 40 μm-thick PVF film as a back surface protective layer were applied and adhered to the back surface of the substrate 207 by applying EVA therebetween. The illustrated photovoltaic device of the present invention was completed.

【0124】以上の工程で10cm角のいわゆる単層型
a―SiGe光起電力装置を20個作製した。
Through the above steps, 20 so-called single-layer a-SiGe photovoltaic devices of 10 cm square were manufactured.

【0125】その後、並列抵抗が1cm2 あたり1KΩ
以上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、AM1.5、100mw/cm2 の疑似
太陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(J
sc)、フィルファクター(FF)、光電変換効率
(η)等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表1は、光起電力装置特性の結果をまとめたもので
ある。
Thereafter, the parallel resistance is 1 KΩ / cm 2
The above photovoltaic device was illuminated with a solar simulator at 25 ° C. by a solar simulator at AM 1.5 and 100 mw / cm 2 to open voltage (Voc) and short circuit current (J).
sc), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η), and other photovoltaic device characteristics were measured, and the average value was determined. Table 1 summarizes the results of the photovoltaic device characteristics.

【0126】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
1の値で規格化してある。
However, the characteristics of the photovoltaic device are standardized by the values of Comparative Example 1 described later.

【0127】また、光起電力装置の分光感度を測定し図
5の実線で示した。図5において、縦軸は、光起電力装
置に入射した光子数に対して、電流として取り出された
割合(量子効率)を示す。
Further, the spectral sensitivity of the photovoltaic device was measured and is shown by the solid line in FIG. In FIG. 5, the vertical axis indicates the ratio (quantum efficiency) extracted as current with respect to the number of photons incident on the photovoltaic device.

【0128】(比較例1)実施例1において、光散乱層
202を形成することなく、それ以外は実施例1と全く
同様の手順で、10cm角のいわゆる単層型a―SiG
e光起電力装置を20個作製した。
(Comparative Example 1) In the same manner as in Example 1, except that the light scattering layer 202 was not formed and the procedure was the same as in Example 1, a so-called single-layer type a-SiG
20 e photovoltaic devices were produced.

【0129】実施例1と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 1, the characteristics of the photovoltaic device were measured, and the average value was obtained.

【0130】また、実施例1と同様に光起電力装置の分
光感度を測定した。図5の鎖線で示す曲線は該比較例に
ついて示すものである。図5及び表1から明らかなよう
に、本発明の、表面保護層中に凹凸構造を有する光散乱
層を形成した光起電力装置によって、実施例1では比較
例1に比べ、長波長領域の分光感度が向上し、短絡電流
(Jsc)が向上して、光電変換効率(η)が向上し
た。
The spectral sensitivity of the photovoltaic device was measured in the same manner as in Example 1. The curve shown by the chain line in FIG. 5 is for the comparative example. As is clear from FIG. 5 and Table 1, the photovoltaic device of the present invention in which the light scattering layer having the uneven structure is formed in the surface protective layer has a longer wavelength region in Example 1 than in Comparative Example 1. The spectral sensitivity was improved, the short-circuit current (Jsc) was improved, and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved.

【0131】[0131]

【表1】 (実施例2)以下の工程で、図6に示した本発明の他の
一例の光起電力装置を作製した。
[Table 1] (Example 2) A photovoltaic device according to another example of the present invention shown in FIG. 6 was manufactured in the following steps.

【0132】図6は、2組のPIN接合を積層した、ス
タック型の光起電力装置である。
FIG. 6 shows a stacked photovoltaic device in which two sets of PIN junctions are stacked.

【0133】図6において、601a、601b、60
1cは表面保護層であり、その機能別に上部透明材60
1aと接着層601b,601cに分けられる。また、
602は光散乱層、603は透明電極、604a,60
4b,604c,604d,604e,604fは半導
体層、605は集電電極、606は裏面電極、607は
基板、608a,608bは接着層である。また、60
9は透明導電層、610は絶縁層、611は裏面保護層
の役割を兼ねた支持体である。本実施例において、透明
導電層609は、実施例1と同様の働きがある。
In FIG. 6, 601a, 601b, 60
1c is a surface protective layer, and the upper transparent material 60
1a and adhesive layers 601b and 601c. Also,
602 is a light scattering layer, 603 is a transparent electrode, 604a, 60
4b, 604c, 604d, 604e and 604f are semiconductor layers, 605 is a current collecting electrode, 606 is a back electrode, 607 is a substrate, and 608a and 608b are adhesive layers. Also, 60
Reference numeral 9 denotes a transparent conductive layer, 610 denotes an insulating layer, and 611 denotes a support also serving as a back surface protective layer. In this embodiment, the transparent conductive layer 609 has the same function as in the first embodiment.

【0134】図6に示したように、本実施例の光起電力
装置では、光散乱層602の上下に凹凸が設けられてい
る。
As shown in FIG. 6, in the photovoltaic device of this embodiment, irregularities are provided above and below the light scattering layer 602.

【0135】まず基板607として、表面がRmaxで
0.1μm以下で、厚さ0.15mmで、幅32cm、
長さ15mの、シート状のステンレス基板を洗浄し、送
り出し用のロールと巻き取り用のロールの間で連続的に
基板を移動させながら処理を行う、いわゆるロールツー
ロール法によって以下の処理を行った。
First, as the substrate 607, the surface is 0.1 μm or less in Rmax, 0.15 mm in thickness, 32 cm in width,
The following processing is performed by a so-called roll-to-roll method in which a sheet-shaped stainless steel substrate having a length of 15 m is washed, and processing is performed while continuously moving the substrate between a feeding roll and a winding roll. Was.

【0136】まず、13.56MHzの高周波を用いた
公知のRFマグネトロンスパッタ装置によって、裏面電
極606としてAgを平均0.4μm形成した。このと
き基板を380℃に加熱しながらスパッタリングを行う
ことにより、Rmaxで0.6μmの光を散乱する凹凸
形状を作製した。
First, a 0.4 μm average of Ag was formed as the back electrode 606 by a known RF magnetron sputtering apparatus using a high frequency of 13.56 MHz. At this time, by performing sputtering while heating the substrate to 380 ° C., a concavo-convex shape for scattering light having a Rmax of 0.6 μm was produced.

【0137】次に、前述のRFスパッタ法により、透明
導電層609として、酸化亜鉛(ZnO)を0.4μm
形成した。
Next, as the transparent conductive layer 609, zinc oxide (ZnO) of 0.4 μm
Formed.

【0138】次に、グローディスチャージ法(GD法)
によって、以下の各半導体層を形成した。
Next, glow discharge method (GD method)
As a result, the following semiconductor layers were formed.

【0139】まず、基板を300℃に加熱しながら、第
1のn型a―Si層604fを20nm形成した。
First, while heating the substrate to 300 ° C., a first n-type a-Si layer 604f was formed to a thickness of 20 nm.

【0140】次に、基板を280℃に加熱しながら、第
1の真性a―SiGe層604eをその上に250nm
形成した。このとき同じ成膜条件でガラス基板上に真性
a―SiGeを1μm堆積して評価したところ、光学的
バンドギャップ(Eg)が1.46eVであった。
Next, while heating the substrate to 280 ° C., a first intrinsic a-SiGe layer
Formed. At this time, the intrinsic band gap (Eg) was 1.46 eV when intrinsic a-SiGe was deposited at 1 μm on a glass substrate under the same film forming conditions and evaluated.

【0141】また、真性a―SiGe層604eはn層
とp層の近傍30nmずつをa―SiGeからa―Si
に連続的に組成の変化する、いわゆるバッファー層を設
けてある。
The intrinsic a-SiGe layer 604e is formed by removing 30 nm each of the n-layer and the p-layer from a-SiGe by a-SiGe.
Is provided with a so-called buffer layer whose composition continuously changes.

【0142】次に、基板を260℃に加熱しながら、第
1のp型の微結晶シリコン層604dを5nm形成し
た。
Next, while the substrate was heated to 260 ° C., a first p-type microcrystalline silicon layer 604d was formed to a thickness of 5 nm.

【0143】次に、基板を240℃に加熱しながら、第
2のn型a―Si層604cを20nm形成した。
Next, while the substrate was heated to 240 ° C., a second n-type a-Si layer 604c was formed to a thickness of 20 nm.

【0144】次に、基板を240℃に加熱しながら、第
2の真性a―Si層604bをその上に220nm形成
した。
Next, while heating the substrate to 240 ° C., a second intrinsic a-Si layer 604b was formed thereon to a thickness of 220 nm.

【0145】次に、基板を200℃に加熱しながら、第
2のp型の微結晶シリコン層604aを4nm形成し
た。
Next, while heating the substrate to 200 ° C., a second p-type microcrystalline silicon layer 604a was formed to a thickness of 4 nm.

【0146】次に、図3と同様のDCマグネトロンスパ
ッタ装置により、基板を170℃に加熱しながら、IT
Oを70nm蒸着し、透明電極603を形成した。
Next, while the substrate was heated to 170 ° C. using a DC magnetron sputtering apparatus similar to that shown in FIG.
O was evaporated to a thickness of 70 nm to form a transparent electrode 603.

【0147】次に、エッチングにより光起電力装置を1
0cm角に分離し、エッチングラインに沿って基板を切
断した。
Next, the photovoltaic device was set to 1 by etching.
The substrate was cut into 0 cm square, and the substrate was cut along the etching line.

【0148】次に、電子ビーム蒸着法により、図4のよ
うなパターンで、Alを蒸着して集電電極605を形成
した。
Next, a current collecting electrode 605 was formed by evaporating Al in a pattern as shown in FIG. 4 by an electron beam evaporation method.

【0149】次に、裏面電極の端部と、集電電極の端部
に、不図示の取り出し電極を接続した。
Next, a lead electrode (not shown) was connected to the end of the back electrode and the end of the current collecting electrode.

【0150】次に、裏面にRmaxで3μm程度の凹凸
を設けたステンレス薄板に、EVA(エチレンビニルア
セテート)を80℃で、ホットメルトさせて塗布して
後、冷却してステンレス薄板から剥し、表面にRmax
で2.0μm程度の凹凸を有するEVAのフィルムを形
成した。
Next, EVA (ethylene vinyl acetate) was applied by hot-melting at 80 ° C. to a stainless steel plate having a back surface having irregularities of about 3 μm in Rmax, then cooled and peeled off from the stainless steel plate. To Rmax
Was used to form an EVA film having irregularities of about 2.0 μm.

【0151】次に、不図示のMOCVD装置により、ジ
エチル亜鉛(DEZ)とH2 Oを気化して導入し、前述
の表面に凹凸を有するEVAのフィルム上に、室温でZ
nOを平均0.2μm形成した。この場合、形成された
ZnOの表面にはRmaxで0.5μm程度の凹凸がで
きた。
Next, diethylzinc (DEZ) and H 2 O are vaporized and introduced by a MOCVD apparatus (not shown), and ZZ is formed at room temperature on the above-mentioned EVA film having irregularities on the surface.
nO was formed to an average of 0.2 μm. In this case, irregularities of about 0.5 μm were formed on the surface of the formed ZnO in terms of Rmax.

【0152】次に、支持体611である厚さ0.30m
mの亜鉛メッキ鋼板の上にEVAを80℃でホットメル
トさせて塗布し、その上に絶縁層610である厚さ50
μmのナイロンフィルムを貼り付けて、その上にEVA
を塗布し、その上に集電電極605まで形成した光起電
力装置を貼り付けて、その上に前述の表面にZnOを形
成したEVAフィルムを貼り付けて、さらにその上にE
VAを塗布し、一番上に上部透明材601aとして厚さ
40μmのPVFフィルムを貼り付けて、図6に示した
層構成を形成した。
Next, the thickness of the support 611 of 0.30 m
EVA is hot-melted and applied at 80 ° C. on a galvanized steel sheet having a thickness of 50 m.
Paste a μm nylon film and place EVA on it
Is applied thereon, and a photovoltaic device formed up to the collecting electrode 605 is attached thereon, and the EVA film having ZnO formed on the surface is attached thereon, and E is further attached thereon.
VA was applied, and a PVF film having a thickness of 40 μm was attached as the upper transparent material 601a on the top to form a layer configuration shown in FIG.

【0153】最後に、全体を150℃で1時間加熱し
て、接着層であるEVAを硬化させ、図6に示した光起
電力装置を完成した。
Finally, the whole was heated at 150 ° C. for 1 hour to cure the adhesive layer EVA, thereby completing the photovoltaic device shown in FIG.

【0154】以上の工程で10cm角のいわゆるSi/
SiGe2スタック型光起電力装置を100個作製し
た。
In the above steps, a 10 cm square Si / Si
100 SiGe2 stack type photovoltaic devices were produced.

【0155】また、並列抵抗が1cm2 あたり1kΩ以
上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレータ
ーによって、AM1.5、100mW/cm2 の類似太
陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(Js
c)、フィルファクター(FF)、光電変換効率(η)
等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求めた。
[0155] In addition, the parallel resistance is more than 1kΩ per 1 cm 2 photovoltaic device, at 25 ° C., by a solar simulator, by irradiating similar sunlight AM 1.5, 100 mW / cm 2, the open-circuit voltage (Voc) , Short-circuit current (Js
c), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η)
The photovoltaic device characteristics such as were measured, and the average value was obtained.

【0156】表2は光起電力装置特性の結果をまとめた
ものである。
Table 2 summarizes the results of the photovoltaic device characteristics.

【0157】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
2の値で規格化してある。
However, the photovoltaic device characteristics are standardized by the values of Comparative Example 2 described later.

【0158】(比較例2)実施例2において、光散乱層
602を設けずに、それ以外は実施例2と全く同様の手
順で、10cm角のいわゆるSi/SiGeの2層スタ
ック型光起電力装置を100個作製した。
(Comparative Example 2) A so-called Si / SiGe two-layer stack type photovoltaic device of 10 cm square was produced in the same manner as in Example 2 except that the light scattering layer 602 was not provided. 100 devices were produced.

【0159】実施例2と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 2, the characteristics of the photovoltaic device were measured, and the average value was obtained.

【0160】表2から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、特にSiGeセルの短絡電流(Jsc)
が向上し、それによって全体の短絡電流(Jsc)とフ
ィルファクター(FF)が向上し、光電変換効率(η)
が向上した。
As is clear from Table 2, the short-circuit current (Jsc) of the SiGe cell was particularly improved by the photovoltaic device of the present invention in which the light scattering layer having the uneven structure was formed in the surface protective layer.
, The overall short-circuit current (Jsc) and the fill factor (FF) are improved, and the photoelectric conversion efficiency (η) is improved.
Improved.

【0161】[0161]

【表2】 (実施例3)以下の工程で、図7に示した本発明のさら
に他の一例の光起電力装置を作製した。
[Table 2] (Example 3) In the following steps, still another example of the photovoltaic device of the present invention shown in FIG. 7 was manufactured.

【0162】図7は、II―VI族元素の半導体層を用
いた本発明の光起電力装置の一例である。
FIG. 7 shows an example of a photovoltaic device of the present invention using a semiconductor layer of a II-VI group element.

【0163】図7において、701a,701b,70
1cは表面保護層であり、その機能別に上部透明材70
1aと接着層701b,701cに分けられる。また7
02は光散乱層、703は透明電極、704aはn型C
dS半導体層、704bはp型CdTe半導体層、70
6a,706bは裏面電極、707は基板であり裏面保
護層を兼ねる。
In FIG. 7, 701a, 701b, 70
1c is a surface protection layer, and the upper transparent material 70 according to its function.
1a and adhesive layers 701b and 701c. 7
02 is a light scattering layer, 703 is a transparent electrode, 704a is n-type C
The dS semiconductor layer 704b is a p-type CdTe semiconductor layer,
Reference numerals 6a and 706b denote backside electrodes, and 707 denotes a substrate, which also serves as a backside protective layer.

【0164】まず、基板701として、表面がRmax
で0.1μm以下で、厚さ0.18mmで、幅32c
m、長さ10mの、シート状のポリエチレンテレフタラ
ート(PET)フィルムを基板として洗浄し、実施例2
と同様のいわゆるロールツーロール法によって以下の処
理を行った。
First, the surface of the substrate 701 is Rmax.
Less than 0.1μm, thickness 0.18mm, width 32c
Example 2 was washed using a sheet-like polyethylene terephthalate (PET) film having a length of 10 m and a length of 10 m as a substrate.
The following processing was performed by the same so-called roll-to-roll method.

【0165】まず、図3に示したDCマグネトロンスパ
ッタ装置によって裏面電極706bとしてAlを0.3
μm形成した。次に同様のDCマグネトロンスパッタ装
置によって裏面電極706aとしてAuを20nm形成
した。
First, 0.3 μm of Al was used as the back electrode 706b by the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
μm was formed. Next, Au was formed to a thickness of 20 nm as a back electrode 706a by the same DC magnetron sputtering apparatus.

【0166】そして、以下の工程で図7に示す光起電力
装置の半導体層を作製した。
Then, the semiconductor layer of the photovoltaic device shown in FIG. 7 was manufactured in the following steps.

【0167】まず基板を160℃に加熱しながら、真空
蒸着法により、p型のCdTe層704bを1.5μm
形成した。
First, while heating the substrate to 160 ° C., the p-type CdTe layer
Formed.

【0168】次に、基板を150℃に加熱しながら、真
空蒸着法により、n型のCdS層704aを0.1μm
形成した。
Next, while heating the substrate to 150 ° C., the n-type CdS layer
Formed.

【0169】次に、図3と同様のDCマグネトロンスパ
ッタ装置により、基板を170℃に加熱しながら、IT
Oを200nm蒸着し、透明電極703を形成した。
Next, while the substrate was heated to 170 ° C. using a DC magnetron sputtering apparatus similar to that shown in FIG.
O was evaporated to a thickness of 200 nm to form a transparent electrode 703.

【0170】その後、N2 雰囲気中で、120℃、1時
間の加熱処理を施した。
Thereafter, a heat treatment was performed in an N 2 atmosphere at 120 ° C. for 1 hour.

【0171】次に、エッチングにより光起電力装置を1
0cm角に分離し、エッチングラインに沿って基板を切
断した。
Next, the photovoltaic device was set to 1 by etching.
The substrate was cut into 0 cm square, and the substrate was cut along the etching line.

【0172】次に、透明電極の端部と、集電電極の端部
には不図示の取り出し電極を接続した。
Next, a lead electrode (not shown) was connected to the end of the transparent electrode and the end of the current collecting electrode.

【0173】次に、接着層701cとして、ポリビニル
ブチラール(PVB)を塗布した。次に、PVB上に反
応性イオンプレーティング法により、室温でTiO2
2μm形成した。
Next, polyvinyl butyral (PVB) was applied as an adhesive layer 701c. Next, 2 μm of TiO 2 was formed on PVB at room temperature by a reactive ion plating method.

【0174】その後、CF4 とO2 の混合ガスのプラズ
マによって、ドライエッチングすることにより、TiO
2 の表面にRmaxで0.6μmの凹凸を形成し、光散
乱層702を形成した。
[0174] Then, by plasma of a mixed gas of CF 4 and O 2, by dry etching, TiO
The light scattering layer 702 was formed by forming irregularities of 0.6 μm in Rmax on the surface of No. 2 .

【0175】次に、TiO2 上に接着層701bとして
シリコーン樹脂を塗布し、上部透明材701aとして厚
さ30μmのPVFフィルムを接着した。
Next, a silicone resin was applied as a bonding layer 701b on TiO 2 , and a 30 μm thick PVF film was bonded as an upper transparent material 701a.

【0176】以上の工程で図7の10cm角のいわゆる
CdS/CdTe光起電力装置を200個作製した。
Through the above steps, 200 10 cm square so-called CdS / CdTe photovoltaic devices shown in FIG. 7 were manufactured.

【0177】そして、並列抵抗が1cm2 あたり1kΩ
以上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、AM1.5、100mW/cm2 の疑似
太陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(J
sc)、フィルファクター(FF)、光電変換効率
(η)等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表3は光起電力装置特性の結果をまとめたものであ
る。
Then, the parallel resistance is 1 kΩ / cm 2
The above photovoltaic device was irradiated at 25 ° C. with a solar simulator at AM 1.5, 100 mW / cm 2 simulated sunlight, and the open circuit voltage (Voc) and short circuit current (J
sc), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η), and other photovoltaic device characteristics were measured, and the average value was determined. Table 3 summarizes the results of the photovoltaic device characteristics.

【0178】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
3の値で規格化してある。
However, the photovoltaic device characteristics are standardized by the values of Comparative Example 3 described later.

【0179】(比較例3)実施例3において光散乱層7
02を設けることなく、それ以外は実施例3と全く同様
の手順で、10cm角のいわゆるCdS/CdTe光起
電力装置を200個作製した。
(Comparative Example 3) Light scattering layer 7 in Example 3
In other words, 200 pieces of 10 cm square so-called CdS / CdTe photovoltaic devices were produced in the same procedure as in Example 3 without providing 02.

【0180】実施例3と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 3, the characteristics of the photovoltaic device were measured, and the average value was obtained.

【0181】表3から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流(Jsc)が向上し、光電変換
効率(η)が向上した。
As is clear from Table 3, the short-circuit current (Jsc) was improved and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved by the photovoltaic device of the present invention in which the light scattering layer having the uneven structure was formed in the surface protective layer. Improved.

【0182】[0182]

【表3】 (実施例4)以下の工程で、図8に示した本発明のさら
に他の一例の光起電力装置を作製した。
[Table 3] Example 4 A further example of the photovoltaic device of the present invention shown in FIG.

【0183】図8は、半導体層として多結晶シリコンを
用いた本発明の光起電力装置の一例である。
FIG. 8 shows an example of a photovoltaic device of the present invention using polycrystalline silicon as a semiconductor layer.

【0184】図8において、801a,801b,80
1c,801d,801e,801fは表面保護層であ
り、その機能別に上部透明材801a,801c,80
1eと充填層801b,801d,801fに分けられ
る。また、802a,802bは光散乱層、803は反
射防止層あるいは反射防止層を兼ねた透明電極、804
a,804bは多結晶シリコン半導体基板であり、80
4aは半導体基板と反対の導電型に転換された部分であ
る。また、806は裏面電極、808は裏面充填層、8
11は裏面保護層を兼ねた支持体、812は半導体基板
の裏面パッシベーション層である。
In FIG. 8, 801a, 801b, 80
1c, 801d, 801e, and 801f are surface protective layers, and the upper transparent materials 801a, 801c, and 80 are classified according to their functions.
1e and filling layers 801b, 801d, 801f. 802a and 802b are light scattering layers; 803 is an antireflection layer or a transparent electrode which also serves as an antireflection layer;
a and 804b are polycrystalline silicon semiconductor substrates;
4a is a portion converted to the conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. 806 is a back electrode, 808 is a back filling layer, 8
Reference numeral 11 denotes a support that also serves as a back surface protection layer, and 812 denotes a back surface passivation layer of the semiconductor substrate.

【0185】まず、キャスティング法によって形成した
厚さ150μmのp型の多結晶シリコン基板を用意し、
基板表面を清浄にした後、イオン注入法によってその表
面804aをn+ 型に転換し、pn接合を形成した。
First, a 150 μm-thick p-type polycrystalline silicon substrate formed by a casting method is prepared.
After cleaning the surface of the substrate, the surface 804a was converted to an n + type by ion implantation to form a pn junction.

【0186】次に、pn接合を形成した多結晶シリコン
基板の表面に不図示の厚さ5nmのSiO2 のパッシベ
ーション層を形成した。
Next, a 5 nm thick passivation layer of SiO 2 (not shown) was formed on the surface of the polycrystalline silicon substrate on which the pn junction was formed.

【0187】次に、多結晶シリコン基板の裏面に厚さ2
00nmのSi3 4 のパッシベーション層を形成し
た。
Next, the thickness 2 is formed on the back surface of the polycrystalline silicon substrate.
A passivation layer of 00 nm of Si 3 N 4 was formed.

【0188】次に、パッシベーション層を形成した多結
晶シリコン基板の表面および裏面にTiとAgの集電電
極805および裏面電極806を形成した。
Next, current collecting electrodes 805 and back electrodes 806 of Ti and Ag were formed on the front and back surfaces of the polycrystalline silicon substrate on which the passivation layer was formed.

【0189】次に、反射防止層を兼ねる透明電極803
として、図3と同様のDCマグネトロンスパッタ装置に
よって、基板温度200℃でTa2 5 を0.2μm形
成した。
Next, the transparent electrode 803 also serving as an anti-reflection layer
Then, Ta 2 O 5 was formed to a thickness of 0.2 μm at a substrate temperature of 200 ° C. using a DC magnetron sputtering apparatus similar to that shown in FIG.

【0190】一方、厚さ30μmのポリイミドフィルム
に、図3と同様のDCマグネトロンスパッタ装置によっ
て、基板温度200℃でTa2 5 を3.0μmの厚み
で形成した。
On the other hand, Ta 2 O 5 was formed at a substrate temperature of 200 ° C. to a thickness of 3.0 μm on a polyimide film having a thickness of 30 μm by the same DC magnetron sputtering apparatus as in FIG.

【0191】その後、Ta2 5 を水で5%に希釈した
酢酸で120秒エッチングして、Rmaxで1.5μm
程度の凹凸構造を表面に形成し、光散乱層を形成した。
Thereafter, Ta 2 O 5 was etched with acetic acid diluted to 5% with water for 120 seconds, and Rmax was 1.5 μm
A degree of uneven structure was formed on the surface, and a light scattering layer was formed.

【0192】次に、厚さ1mmのAl板の支持体811
上に、透明電極まで形成した光起電力装置を、そしてそ
の上に表面に凹凸を有するTa2 5 を形成したポリイ
ミドフィルムを2枚、最上部に上部透明材801aであ
るPVFフィルムをそれぞれの間に充填層として、EV
Aを塗布して貼り付けた。このとき、集電電極805お
よび裏面電極806の端部に不図示の取り出し電極を形
成した。
Next, an Al plate support 811 having a thickness of 1 mm was prepared.
On top, a photovoltaic device formed up to the transparent electrode, two polyimide films on which Ta 2 O 5 having irregularities on the surface were formed, and a PVF film as the upper transparent material 801a were formed on the top. EV as filling layer between
A was applied and affixed. At this time, extraction electrodes (not shown) were formed at the ends of the current collecting electrode 805 and the back electrode 806.

【0193】そして、全体を150℃で1時間加熱し
て、EVAを硬化させ、図8に示した本発明の光起電力
装置を完成した。
Then, the whole was heated at 150 ° C. for 1 hour to cure the EVA, thereby completing the photovoltaic device of the present invention shown in FIG.

【0194】以上の工程で図8の10cm角の多結晶シ
リコン光起電力装置を50個作製した。
Through the above steps, 50 polycrystalline silicon photovoltaic devices of 10 cm square shown in FIG. 8 were manufactured.

【0195】そして、並列抵抗が1cm2 あたり1kΩ
以上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、AM1.5、100mw/cm2 の疑似
太陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(J
sc)、フィルファクター(FF)、光電変換効率
(η)等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表4は、光起電力装置特性の結果をまとめたもので
ある。
The parallel resistance is 1 kΩ / cm 2.
The above photovoltaic device was illuminated with a solar simulator at 25 ° C. by a solar simulator at AM 1.5 and 100 mw / cm 2 to open voltage (Voc) and short circuit current (J).
sc), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η), and other photovoltaic device characteristics were measured, and the average value was determined. Table 4 summarizes the results of the photovoltaic device characteristics.

【0196】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
5の値で規格化してある。
However, the photovoltaic device characteristics are standardized by the values of Comparative Example 5 described later.

【0197】(比較例4)実施例4において、光散乱層
802bを設けることなく、光散乱層を一層だけにし
て、それ以外は実施例4と全く同様の手順で、10cm
角の多結晶シリコン光起電力装置を50個作製した。
Comparative Example 4 The procedure of Example 4 was repeated except that the light-scattering layer 802b was not provided, and only one light-scattering layer was used.
Fifty corner polycrystalline silicon photovoltaic devices were fabricated.

【0198】実施例4と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 4, the characteristics of the photovoltaic device were measured, and the average value was obtained.

【0199】(比較例5)実施例4において、光散乱層
802a、802bを設けずに、それ以外は実施例4と
全く同様の手順で、10cm角の多結晶シリコン光起電
力装置を50個作製した。
Comparative Example 5 Fifty polycrystalline silicon photovoltaic devices of 10 cm square were manufactured in the same manner as in Example 4 except that the light scattering layers 802a and 802b were not provided. Produced.

【0200】実施例4と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 4, the characteristics of the photovoltaic device were measured, and the average value was obtained.

【0201】表4から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流(Jsc)が向上し、光電変換
効率(η)が向上した。また、光散乱層を2層にするこ
とによって、さらに短絡電流(Jsc)が向上し、光電
変換効率(η)が向上した。
As is clear from Table 4, the short-circuit current (Jsc) was improved and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved by the photovoltaic device of the present invention in which the light scattering layer having the uneven structure was formed in the surface protective layer. Improved. Further, by using two light scattering layers, the short-circuit current (Jsc) was further improved, and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved.

【0202】[0202]

【表4】 (実施例5)以下の工程で、本発明のさらに他の一例の
光起電力装置を作製した。
[Table 4] Example 5 A further example of the photovoltaic device of the present invention was manufactured in the following steps.

【0203】本実施例は、図8の構成の光起電力装置に
おいて、光散乱層の表裏両面に凹凸を設け、半導体層と
して単結晶GaAsを用いた本発明の光起電力装置の一
例である。
This embodiment is an example of a photovoltaic device according to the present invention in which in the photovoltaic device having the structure shown in FIG. 8, unevenness is provided on both front and back surfaces of the light scattering layer, and single crystal GaAs is used as the semiconductor layer. .

【0204】まず、厚さ200μmのn型のGaAsウ
エハーを用意し、MOCVD法によって、硫黄(S)を
ドーピングしたn型GaAs層を5.0μm形成した。
次に、MOCVD法によって、Znをドーピングしたp
型GaAs層を5.0μm、Znをドーピングしたp型
AlGaAs層を0.15μm、Znをドーピングした
p型GaAs層を0.5μmこの順に形成し、pn接合
を形成した。
First, an n-type GaAs wafer having a thickness of 200 μm was prepared, and an n-type GaAs layer doped with sulfur (S) was formed to a thickness of 5.0 μm by MOCVD.
Next, by MOCVD, Zn-doped p
A type GaAs layer was formed 5.0 μm, a Zn-doped p-type AlGaAs layer was formed 0.15 μm, and a Zn-doped p-type GaAs layer was formed 0.5 μm in this order to form a pn junction.

【0205】次に、pn接合を形成したGaAsウエハ
ーの表面に不図示の厚さ75nmのSi3 4 の反射防
止層を形成した。
Next, a 75 nm thick anti-reflection layer of Si 3 N 4 (not shown) was formed on the surface of the GaAs wafer on which the pn junction was formed.

【0206】次に、GaAsウエハーの裏面に厚さ20
0nmのSi3 4 のパッシベーション層を形成した。
Next, on the back surface of the GaAs wafer, a thickness of 20
A 0 nm passivation layer of Si 3 N 4 was formed.

【0207】次に、パッシベーション層を形成したGa
Asウエハーの表面および裏面にTiとAgの集電電極
805および裏面電極806を形成した。
Next, the Ga on which the passivation layer was formed was formed.
A current collecting electrode 805 and a back electrode 806 of Ti and Ag were formed on the front and back surfaces of the As wafer.

【0208】一方、表面にRmaxで5μm程度の凹凸
を設けたステンレス薄板に、PETを、ホットメルトさ
せて塗布した後、冷却してステンレス薄板から剥し、表
面にRmaxで2.0μm程度の凹凸を有するPETフ
ィルムを形成した。
On the other hand, PET is hot-melted and applied to a stainless steel plate having a surface with irregularities of about 5 μm in Rmax, then cooled and peeled off from the stainless steel sheet, and irregularities of about 2.0 μm in Rmax are formed on the surface. A PET film was formed.

【0209】そして、前述のPETフィルムに、反応性
イオンプレーティングにより、基板温度120℃でMg
2 を2μm形成した。その後、NF3 とO2 の混合ガ
スのプラズマによって、ドライエッチングすることによ
り、MgF2 の表面にRmaxで0.6μmの凹凸を形
成した。これによって、表裏両面に凹凸を有するMgF
2 の光散乱層を形成した。
Then, Mg was applied to the PET film at a substrate temperature of 120 ° C. by reactive ion plating.
F 2 was formed at 2 μm. Thereafter, dry etching was performed by plasma of a mixed gas of NF 3 and O 2 , thereby forming irregularities of 0.6 μm in Rmax on the surface of MgF 2 . Thereby, MgF having irregularities on both front and back surfaces
Two light scattering layers were formed.

【0210】次に、厚さ1mmのAl板の支持体811
上に、集電電極まで形成した光起電力装置を、そしてそ
の上に表面に凹凸を有するMgF2 を形成したPETフ
ィルムを2枚、最上部に上部透明材801aであるPV
Fフィルムをそれぞれの間に充填層として、EVAを塗
布して貼り付けた。このとき、集電電極805および裏
面電極806の端部に不図示の取り出し電極を形成し
た。
Next, an Al plate support 811 having a thickness of 1 mm was prepared.
On top of this, a photovoltaic device formed up to the collecting electrode, and two PET films on which MgF 2 having irregularities on the surface are formed, and a PV, which is an upper transparent material 801a, is formed on the top.
EVA was applied and attached as a filling layer between the F films. At this time, extraction electrodes (not shown) were formed at the ends of the current collecting electrode 805 and the back electrode 806.

【0211】そして、全体を150℃で1時間加熱し
て、EVAを硬化させ、図8に示した本発明の光起電力
装置を完成した。
Then, the whole was heated at 150 ° C. for 1 hour to cure the EVA, thereby completing the photovoltaic device of the present invention shown in FIG.

【0212】以上の工程で、直径3インチのGaAs光
起電力装置を20個作製した。
Through the above steps, 20 GaAs photovoltaic devices having a diameter of 3 inches were manufactured.

【0213】そして、並列抵抗が1cm2 あたり1kΩ
以上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、AM1.5、100mW/cm2 の疑似
太陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(J
sc)、フィルファクター(FF)、光電変換効率
(η)等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。光電変換効率(η)等の光起電力装置特性を測定
し、平均値を求めた。
Then, the parallel resistance is 1 kΩ / cm 2
The above photovoltaic device was irradiated at 25 ° C. with a solar simulator at AM 1.5, 100 mW / cm 2 simulated sunlight, and the open circuit voltage (Voc) and short circuit current (J
sc), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η), and other photovoltaic device characteristics were measured, and the average value was determined. Photovoltaic device characteristics such as photoelectric conversion efficiency (η) were measured, and the average value was determined.

【0214】光起電力装置特性の結果を第5表にまとめ
た。
Table 5 summarizes the results of the characteristics of the photovoltaic device.

【0215】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
7の値で規格化してある。
However, the characteristics of the photovoltaic device are standardized by the values of Comparative Example 7 described later.

【0216】(比較例6)実施例5において、光散乱層
802bを設けることなく、光散乱層を一層だけにし
て、それ以外は実施例5と全く同様の手順で、直径3イ
ンチのGaAs光起電力装置を20個作製した。
(Comparative Example 6) In Example 5, a GaAs light beam having a diameter of 3 inches was produced in exactly the same procedure as in Example 5 except that only one light scattering layer was provided without providing the light scattering layer 802b. Twenty electromotive devices were produced.

【0217】実施例5と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 5, the characteristics of the photovoltaic device were measured, and the average value was obtained.

【0218】(比較例7)実施例5において、光散乱層
802a、802bを設けずに、それ以外は実施例5と
全く同様の手順で、直径3インチのGaAs光起電力装
置を20個作製した。
Comparative Example 7 Twenty GaAs photovoltaic devices having a diameter of 3 inches were produced in the same manner as in Example 5 except that the light scattering layers 802a and 802b were not provided. did.

【0219】実施例5と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 5, the characteristics of the photovoltaic device were measured, and the average value was obtained.

【0220】表5から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流(Jsc)が向上し、光電変換
効率(η)が向上した。また、光散乱層を2層にするこ
とによって、さらに短絡電流(Jsc)が向上し、光電
変換効率(η)が向上した。
As is clear from Table 5, the short-circuit current (Jsc) was improved and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved by the photovoltaic device of the present invention in which the light scattering layer having the uneven structure was formed in the surface protective layer. Improved. Further, by using two light scattering layers, the short-circuit current (Jsc) was further improved, and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved.

【0221】[0221]

【表5】 [Table 5]

【0222】[0222]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜請求項
4の発明によれば、光入射側の表面保護層中に、屈折率
が該表面保護層とは異なる物質を有し、かつ、凹凸構造
を有する光散乱層が設けられているので、光起電力装置
に入射した光が、表面保護層中で散乱された後に半導体
層に入射し、半導体層中での光路長が延びて、半導体層
による光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光電変換
効率を向上させることができる。
As described above, according to the first to fourth aspects of the present invention, the refractive index is provided in the surface protective layer on the light incident side.
Has a material different from the surface protective layer, and is provided with a light scattering layer having an uneven structure, so that light incident on the photovoltaic device is scattered in the surface protective layer, and then the semiconductor layer , The optical path length in the semiconductor layer is extended, the light absorption by the semiconductor layer is increased, the short-circuit current is increased, and the photoelectric conversion efficiency can be improved.

【0223】ここで、請求項5の発明によれば、前記凹
凸構造を有する光散乱層を、該表面保護層中に複数形成
すれば、入射光の散乱がより増大し、さらに半導体層に
よる光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光起電力装
置の光電変換効率をさらに向上できる。
According to the fifth aspect of the present invention, if a plurality of light scattering layers having the uneven structure are formed in the surface protective layer, the scattering of incident light is further increased, and the light emitted by the semiconductor layer is further increased. And the short circuit current increases, and the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device can be further improved.

【0224】また、請求項6の発明によれば、前記光散
乱層を形成する物質の屈折率について、前記表面保護層
を形成する物質の屈折率との差を0.1以上にすること
により、入射光の散乱が増大するので、半導体層による
光の吸収が増大して短絡電流が増大し、前記光電変換効
率をさらに向上できる。
According to the present invention , the difference between the refractive index of the substance forming the light scattering layer and the refractive index of the substance forming the surface protective layer is set to 0.1 or more. Since the scattering of incident light increases, the absorption of light by the semiconductor layer increases, the short-circuit current increases, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0225】さらに、請求項7の発明によれば、光起電
力装置に入射する光が入射側と反射側の両側で散乱さ
れ、半導体層によるより一層の光吸収の増加、これによ
る短絡電流の増大、光電変換効率の向上を実現できる。
Further, according to the invention of claim 7, the light incident on the photovoltaic device is scattered on both the incident side and the reflection side, and the light absorption by the semiconductor layer is further increased, and the short-circuit current is thereby reduced. It is possible to realize an increase and an improvement in photoelectric conversion efficiency.

【0226】総じて、本発明によれば、半導体層中での
光路長が延びて、半導体層による光の吸収が増大するの
で、半導体層の層厚を薄くできる。それよって、例え
ば、半導体層として、アモルファス半導体を用いる場合
には、半導体層内の光誘起欠陥の生成が抑制され、光照
射による光起電力装置の光電変換効率の低下(いわゆる
光劣化)が抑制される。
In general, according to the present invention, the optical path length in the semiconductor layer increases, and the absorption of light by the semiconductor layer increases, so that the thickness of the semiconductor layer can be reduced. Therefore, for example, when an amorphous semiconductor is used as the semiconductor layer, generation of light-induced defects in the semiconductor layer is suppressed, and reduction in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device due to light irradiation (so-called light degradation) is suppressed. Is done.

【0227】さらに、例えば半導体層として、結晶半導
体を用いる場合には、半導体基板の厚みの薄型化によ
り、光起電力装置の軽量化、また、半導体材料の削減に
よる、製造コストの低減に低減に貢献きる。
Further, for example, when a crystalline semiconductor is used as the semiconductor layer, the thickness of the semiconductor substrate can be reduced to reduce the weight of the photovoltaic device, and the reduction of the semiconductor material can reduce the manufacturing cost. Can contribute.

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

【図1】本発明による光起電力装置の概念的模式図であ
る。
FIG. 1 is a conceptual schematic diagram of a photovoltaic device according to the present invention.

【図2】本発明の光起電力装置の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of the photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力装置の光散乱層を形成するた
めの製造装置の一例の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a manufacturing apparatus for forming a light scattering layer of the photovoltaic device of the present invention.

【図4】本発明の光起電力装置の一例の概観図である。FIG. 4 is a schematic view of an example of the photovoltaic device of the present invention.

【図5】本発明の光起電力装置の一例の分光感度を示し
たグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the spectral sensitivity of an example of the photovoltaic device of the present invention.

【図6】本発明の光起電力装置の他の一例を示す断面図
である。
FIG. 6 is a sectional view showing another example of the photovoltaic device of the present invention.

【図7】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示す
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing still another example of the photovoltaic device of the present invention.

【図8】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示す
断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing still another example of the photovoltaic device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,601,701,801 表面保護
層 102,202,602,702,802 光散乱層 103,203,603,703,803 透明電極 104,204,604,704,804 半導体層 105,205,605,805 集電電極 106,206,606,706,806 裏面電極
(光反射層) 107,207,607,707 基板 108,208,608,808 裏面保護層 209,609 透明導電層 210,610 絶縁層 611 支持体 301 真空容器 302 支持部 303 加熱板 304 熱電対 305 温度コントローラー 306 ヒーター 307 伝熱板 308 基板 309 基板押さえ 310 ターゲット 311 ターゲット台 312 マグネット 313 冷却水導入パイプ 314 スパッタ電源 315 高周波電源 316,317 マスフローコントローラー 318 真空計 319 メインバルブ 320 プラズマ空間 401 光起電力装置の光入射面 402 取り出し電極
101,201,601,701,801 Surface protection layer 102,202,602,702,802 Light scattering layer 103,203,603,703,803 Transparent electrode 104,204,604,704,804 Semiconductor layer 105,205, 605, 805 Current collecting electrodes 106, 206, 606, 706, 806 Back electrode (light reflecting layer) 107, 207, 607, 707 Substrate 108, 208, 608, 808 Back protective layer 209, 609 Transparent conductive layer 210, 610 Insulation Layer 611 Support 301 Vacuum container 302 Support 303 Heating plate 304 Thermocouple 305 Temperature controller 306 Heater 307 Heat transfer plate 308 Substrate 309 Substrate holding 310 Target 311 Target base 312 Magnet 313 Cooling water introduction pipe 314 Sputter power supply 31 The light incident surface 402 out electrode of the high-frequency power source 316, 317 the mass flow controllers 318 gauge 319 main valve 320 plasma space 401 photovoltaic device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 高一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 幸田 勇蔵 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡田 直人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−247574(JP,A) 特開 昭62−209872(JP,A) 実開 平3−57952(JP,U) 特許2756050(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 H01L 31/042 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Matsuda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yuzo Koda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Naoto Okada 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A-62-247574 (JP, A) JP-A-62-209872 ( JP, a) JitsuHiraku flat 3-57952 (JP, U) patent 2756050 (JP, B2) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01L 31/04 H01L 31/042

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体層の光入射側に表面保護層が積層
されて成る光起電力装置において、該表面保護層中に
は、屈折率が該表面保護層とは異なる物質を有し、か
つ、凹凸構造を有する少なくとも1層の光散乱層を形成
したことを特徴とする光起電力装置。
1. A semiconductor layer photovoltaic device surface protective layer are laminated on the light incident side of and in the surface protective layer has a material that is different from the refractive index of the surface protective layer, A photovoltaic device, wherein at least one light scattering layer having an uneven structure is formed.
【請求項2】 前記光散乱層は、光入射方向に対して表
面側に凹凸構造を有することを特徴とする請求項1に記
載の光起電力装置。
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the light scattering layer has a concavo-convex structure on a surface side with respect to a light incident direction.
【請求項3】 前記光散乱層は、光入射方向に対して裏
面側に凹凸構造を有することを特徴とする請求項1に記
載の光起電力装置。
3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the light scattering layer has a concavo-convex structure on a back surface side with respect to a light incident direction.
【請求項4】 前記光散乱層は、光入射方向に対して表
面と裏面の両側に凹凸構造を有することを特徴とする請
求項1に記載の光起電力装置。
4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the light scattering layer has a concavo-convex structure on both sides of a front surface and a back surface with respect to a light incident direction.
【請求項5】 前記凹凸構造は、表面粗さRmaxの値
が0.05μmから100μmの間にあることを特徴と
する請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の
光起電力装置。
5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the concave-convex structure has a surface roughness Rmax between 0.05 μm and 100 μm. apparatus.
【請求項6】 前記表面保護層を形成する物質の屈折率
と前記光散乱光層を形成する前記物質の屈折率との差が
0.1以上であることを特徴とする請求項1から請求項
5までのいずれか1項に記載の光起電力装置。
6. A according claim 1, the difference between the refractive index of the material forming the light-scattering light layer and the refractive index of the material forming the surface protective layer is equal to or less than 0.1 Item 6. The photovoltaic device according to any one of items 5 to 5.
【請求項7】 前記半導体層に対して光入射光側と反対
側に光散乱用の光反射層が形成されたことを特徴とする
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の光起
電力装置。
7. A light-scattering light-reflecting layer is formed on a side of the semiconductor layer opposite to a light-incident light side. Photovoltaic device.
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