JP3270679B2 - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

Info

Publication number
JP3270679B2
JP3270679B2 JP08560096A JP8560096A JP3270679B2 JP 3270679 B2 JP3270679 B2 JP 3270679B2 JP 08560096 A JP08560096 A JP 08560096A JP 8560096 A JP8560096 A JP 8560096A JP 3270679 B2 JP3270679 B2 JP 3270679B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
metal layer
transparent
power generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP08560096A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09283780A (en
Inventor
由希子 岩崎
浩三 荒尾
克己 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP08560096A priority Critical patent/JP3270679B2/en
Priority to US08/820,565 priority patent/US5986204A/en
Publication of JPH09283780A publication Critical patent/JPH09283780A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3270679B2 publication Critical patent/JP3270679B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子に係
る。より詳細には、高性能で長期使用に対する信頼性が
高く、かつ、低コストで量産の可能な光起電力素子に関
する。
[0001] The present invention relates to a photovoltaic device. More specifically, the present invention relates to a photovoltaic device which has high performance, high reliability for long-term use, and can be mass-produced at low cost.

【0002】[0002]

【従来の技術】人類のこれからのエネルギー源として、
その使用の結果発生する二酸化炭素の為に地球の温暖化
をもたらすと言われる石油や石炭、不測の事故により、
さらには正常な運転時に於いてすら放射線の危険が皆無
とは言えない原子力に全面的に依存していく事は問題が
多い。一方、光起電力素子の一つである太陽電池は、太
陽光をエネルギー源としており地球環境に対する影響が
極めて少ないため、その普及が期待されている。しかし
現状に於いては、本格的な普及を妨げているいくつかの
問題点がある。
2. Description of the Related Art As a future energy source for humankind,
Oil and coal, which is said to cause global warming due to carbon dioxide generated as a result of its use,
Moreover, it is problematic to rely entirely on nuclear power, which is not without radiation hazard even during normal operation. On the other hand, solar cells, which are one of the photovoltaic elements, are expected to spread because they use sunlight as an energy source and have very little influence on the global environment. However, at present, there are some problems that hinder full-fledged diffusion.

【0003】従来、太陽電池の発電層である半導体層を
形成する材料としては、単結晶または多結晶のシリコン
が多く用いられてきた。しかし、これらの太陽電池では
結晶の成長に多くのエネルギーと時間を要し、またその
後も複雑な工程が必要となるため量産効果があがりにく
く、低価格での提供が困難であった。この問題を解決す
るために、アモルファスシリコン(以下a−Siと記
載)や、CdS・CuInSe2などの化合物を用い
た、いわゆる薄膜半導体太陽電池が盛んに研究、開発さ
れてきた。これらの太陽電池では、ガラスやステンレス
スティールなどの安価な基板上に必要なだけの半導体層
を形成すればよく、その製造工程も比較的簡単であり、
低価格化できる可能性を持っている。しかしながら、薄
膜太陽電池は、その変換効率が結晶シリコン太陽電池に
比べて低く、しかも長期の使用に対する信頼性に不安が
あるという問題を有するため、これまで本格的に使用さ
れてこなかった。
Conventionally, single crystal or polycrystalline silicon has been often used as a material for forming a semiconductor layer which is a power generation layer of a solar cell. However, these solar cells require a large amount of energy and time for crystal growth, and require complicated processes thereafter, so that the mass production effect is hard to increase and it has been difficult to provide them at low cost. In order to solve this problem, so-called thin-film semiconductor solar cells using compounds such as amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) and CdS.CuInSe 2 have been actively researched and developed. In these solar cells, it is only necessary to form as many semiconductor layers as necessary on an inexpensive substrate such as glass or stainless steel, and the manufacturing process is relatively simple.
It has the potential to lower prices. However, thin-film solar cells have not been used in earnest because they have a problem in that their conversion efficiency is lower than that of crystalline silicon solar cells and there is concern about their reliability for long-term use.

【0004】このような薄膜太陽電池の問題を解消し、
その性能を改善するため、以下に示す変換効率を高める
ための工夫がなされている。
[0004] In order to solve the problem of such a thin film solar cell,
In order to improve the performance, the following measures have been taken to increase the conversion efficiency.

【0005】第1の工夫は、基板表面の光の反射率を高
めることにより、薄膜半導体からなる発電層で吸収され
なかった太陽光を、再び発電層に戻し、入射光を有効に
利用する役割を担う裏面反射層の採用である。太陽光の
スペクトルの内の短波長の成分は、既に薄膜半導体から
なる発電層に吸収されているので、それより長波長の光
に対して反射率が高ければ十分である。どの波長以上で
反射率が高ければ良いかは、用いる薄膜半導体の光吸収
係数、膜厚に依存する。透明な基板の基板側から太陽光
を入射させる場合には、薄膜半導体の表面に形成する電
極を銀(Ag)、銅(Cu)など反射率の高い金属で形
成するとよい。
The first idea is to increase the reflectivity of light on the surface of the substrate, thereby returning the sunlight not absorbed by the power generation layer made of the thin film semiconductor to the power generation layer again and effectively utilizing the incident light. The use of a back reflection layer that plays the role of Since the short wavelength component of the sunlight spectrum is already absorbed by the power generation layer made of the thin film semiconductor, it is sufficient if the reflectance is higher for light having a longer wavelength. Which wavelength or higher the reflectance should be high depends on the light absorption coefficient and the film thickness of the thin film semiconductor used. When sunlight is incident on the transparent substrate from the substrate side, the electrode formed on the surface of the thin film semiconductor may be formed of a metal having high reflectance such as silver (Ag) or copper (Cu).

【0006】図2は、Ag、Al、Cu及びNiからな
る膜厚が200nmの各単層膜について、反射率を調べ
た結果である。また、薄膜半導体からなる発電層の表面
から太陽光を入射させる場合には、同様の金属層を基板
上に形成した後、発電層を形成するとよい。さらに、金
属層と発電層の間に適当な光学的性質を持った透明層を
介在させると、多重干渉効果によりさらに反射率を高め
る事ができる。この様な透明層を用いる事は薄膜太陽電
池の信頼性を高める上で効果がある。特公昭60−41
878号公報には、透明層を用いる事により半導体と金
属層が合金化する事を防止できるとの記載がある。ま
た、米国特許第4,532,372号および第4,59
8,306号には、適度な抵抗を持った透明層を用いる
事により、万が一半導体層に短絡箇所が発生しても電極
間に過剰な電流が流れるのを防止できるとの記載があ
る。
FIG. 2 shows the results of examining the reflectivity of each single-layer film made of Ag, Al, Cu and Ni and having a thickness of 200 nm. In the case where sunlight is incident from the surface of the power generation layer made of a thin film semiconductor, it is preferable to form a power generation layer after forming a similar metal layer on a substrate. Further, if a transparent layer having appropriate optical properties is interposed between the metal layer and the power generation layer, the reflectance can be further increased by the multiple interference effect. The use of such a transparent layer is effective in increasing the reliability of the thin-film solar cell. Tokiko Sho 60-41
No. 878 discloses that the use of a transparent layer can prevent alloying between a semiconductor and a metal layer. Nos. 4,532,372 and 4,592.
No. 8,306 describes that by using a transparent layer having an appropriate resistance, it is possible to prevent an excessive current from flowing between the electrodes even if a short circuit occurs in a semiconductor layer.

【0007】第2の工夫は、太陽電池の表面又は/及び
裏面反射層における発電層との界面を微細な凸凹構造
(テクスチャー構造)とする方法の採用である。このよ
うな構成とする事により、太陽電池の表面又は/及び裏
面反射層における発電層との界面で太陽光が散乱され、
半導体からなる発電層の内部に太陽光が閉じこめられる
(光卜ラップ効果)ため、半導体からなる発電層におい
て太陽光がより有効に吸収される様になる。基板が透明
な場合には、基板上の酸化錫(SnO2)などの透明電
極の表面をテクスチャー構造にすると良い。また、薄膜
半導体からなる発電層の表面から太陽光を入射する場合
には、裏面反射層に用いる金属層の表面をテクスチャー
構造とすればよい。平坂らは、Alを基板温度や堆積速
度を調整して堆積することで、裏面反射層として好まし
いテクスチャー構造が得られる事を報告している(M.Hi
rasaka, K.Suzuki, K.Nakatani, M.Asano, M.Yano, H.O
kaniwa: Solar Cell Materials 20 (1990) pp99-11
0)。
A second contrivance is to employ a method in which the interface between the front and / or back reflection layers of the solar cell and the power generation layer has a fine uneven structure (texture structure). By adopting such a configuration, sunlight is scattered at the interface between the front surface and / or the back surface reflection layer of the solar cell and the power generation layer,
The sunlight is trapped inside the power generation layer made of a semiconductor (light trapping effect), so that the sunlight is more effectively absorbed in the power generation layer made of a semiconductor. When the substrate is transparent, the surface of a transparent electrode such as tin oxide (SnO 2 ) on the substrate may be formed into a texture structure. In the case where sunlight enters from the surface of the power generation layer made of a thin film semiconductor, the surface of the metal layer used for the back reflection layer may have a texture structure. Hirasaka et al. Report that by depositing Al by adjusting the substrate temperature and the deposition rate, a texture structure preferable as a back reflection layer can be obtained (M.Hi
rasaka, K. Suzuki, K. Nakatani, M. Asano, M. Yano, HO
kaniwa: Solar Cell Materials 20 (1990) pp99-11
0).

【0008】図3は、このようなテクスチャー構造の裏
面反射層を採用した結果、入射光の吸収が増加した状態
を示すグラフである。図3(a)は、裏面反射層をなす
金属層として平滑な銀を用いた場合のa−SiGe太陽
電池の分光感度である。図3(b)は、図3(a)の平
滑な銀の代わりにテクスチャー構造の銀を用いた場合の
分光感度である。図3(a)の場合、波長700nm、
780nm及び850nm近傍の光が、a−SiGe半
導体からなる発電層で有効に利用されていない。一方、
図3(b)の場合は、これらの波長域において、変換効
率(Q−value)の落ち込みが殆ど見られない。し
たがって、変換効率をより高めるには、これら波長域の
光に対して、高い反射率をもつ裏面反射層を用いること
が効果的であることが分かる。
FIG. 3 is a graph showing a state in which the absorption of incident light is increased as a result of employing such a textured back surface reflection layer. FIG. 3A shows the spectral sensitivity of the a-SiGe solar cell when smooth silver is used as the metal layer forming the back reflection layer. FIG. 3B shows the spectral sensitivity when textured silver is used instead of the smooth silver shown in FIG. 3A. In the case of FIG. 3A, the wavelength is 700 nm,
Light near 780 nm and 850 nm is not effectively used in the power generation layer made of the a-SiGe semiconductor. on the other hand,
In the case of FIG. 3B, almost no drop in the conversion efficiency (Q-value) is observed in these wavelength ranges. Therefore, in order to further increase the conversion efficiency, it can be seen that it is effective to use a back reflection layer having a high reflectance for light in these wavelength ranges.

【0009】図2から、銀及び銅は、本発明で用いる薄
膜半導体で必要とする700〜1000nmの全波長域
で高い反射率を示すのに対し、アルミニウムは波長80
0nm近傍で極小値を持ち、ニッケルは全波長域で低い
ことが読みとれる。したがって、上述した銀及び銅は、
裏面反射層をなす金属層を形成する材料として最も適し
ている。
FIG. 2 shows that silver and copper exhibit high reflectance in the entire wavelength range of 700 to 1000 nm required for the thin film semiconductor used in the present invention, whereas aluminum exhibits a wavelength of 80 nm.
It can be seen that it has a local minimum value near 0 nm and that nickel is low in the entire wavelength range. Therefore, the silver and copper described above are:
It is most suitable as a material for forming the metal layer forming the back reflection layer.

【0010】さらに、第2の工夫(金属層と透明層の2
層からなる裏面反射層の考え方)と第1の工夫(テクス
チャー構造の考え方)を組み合わせる事もできる。米国
特許第4,419,533号には、金属層の表面がテク
スチャー構造を持ち、且つその上に透明層が形成された
裏面反射層の考え方が開示されている。また、平滑な金
属層の上にテクスチャー構造の透明層を形成しても構わ
ない。この様な組み合わせにより、太陽電池の変換効率
はかなり改善されてきた。
[0010] Furthermore, a second contrivance (two layers of a metal layer and a transparent layer) is used.
It is also possible to combine the first idea (the idea of the texture structure) with the idea of the back reflection layer composed of layers. U.S. Pat. No. 4,419,533 discloses the concept of a backside reflective layer in which the surface of a metal layer has a textured structure and a transparent layer is formed thereon. Further, a transparent layer having a texture structure may be formed on a smooth metal layer. With such a combination, the conversion efficiency of the solar cell has been considerably improved.

【0011】しかしながら、裏面反射層の金属として、
とりわけ優れた反射率を持つ銀や銅を用いることは変換
効率の高い太陽電池を得る上で極めて有利であるが、こ
れらの金属、特に銀は電気化学的マイグレーションを起
こす金属として知られている。
However, as the metal of the back reflection layer,
The use of silver or copper having particularly excellent reflectivity is extremely advantageous for obtaining a solar cell with high conversion efficiency, but these metals, particularly silver, are known as metals that cause electrochemical migration.

【0012】電気化学的マイグレーション(以下マイグ
レーションと呼ぶ)とは、箔・メッキ・ペースト状等の
金属が直流電圧の印加された条件下において、吸湿性の
大きい又は親水性の強い絶縁物と接触した状態、かつ高
湿度の環境下で使用されると、電気分解作用により絶縁
物の表面や内部を樹枝状あるいは染み状に成長し電導経
路をつくる現象のことである。金属によっては上記以外
の条件を要することが報告されている。実験的にマイグ
レーションを発生させる場合、例えば、銀(Ag)、銅
(Cu)及び鉛(Pb)等では蒸留水と電界の条件下で
発生し(Agは樹枝状結晶の成長速度が特に速い)、金
(Au)、パラジウム(Pd)及びインジウム(In)
等では更にハロゲンイオンの存在が必要となり、アルミ
ニウム(Al)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)等で
はこれら以外の特殊な条件下でないと発生しないことが
公知である。
Electrochemical migration (hereinafter referred to as migration) means that a metal such as a foil, a plating, or a paste comes into contact with a highly hygroscopic or highly hydrophilic insulator under a condition where a DC voltage is applied. When used in an environment with high humidity, this is a phenomenon in which the surface or inside of an insulator grows in a dendritic or stain-like manner by electrolysis to form a conductive path. It has been reported that some metals require other conditions. When migration is experimentally generated, for example, silver (Ag), copper (Cu), and lead (Pb) are generated under the condition of distilled water and an electric field (Ag has a particularly high growth rate of dendritic crystals). , Gold (Au), palladium (Pd) and indium (In)
It is known that, for example, the presence of a halogen ion is necessary in aluminum and the like, and aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe) and the like do not occur under special conditions other than these.

【0013】ところで、様々な環境での使用が考えられ
る太陽電池においても、長期使用の際、上述したマイグ
レーションによる電極間の短絡が問題となる。例えば、
屋外で実使用されている太陽電池が高温多湿の環境下に
さらされた場合を考える。一般に太陽電池単体では出力
電圧が低いため、複数のサブモジュール(上記の薄膜半
導体太陽電池をモジュール化したもの)を直列接続して
使用する。このような太陽電池が落葉等により部分被覆
された場合、被覆部分のサブモジュールの出力電流が他
のサブモジュールに比べ極端に小さくなり、実質的に内
部インピーダンスが大きくなる。その結果、他のサブモ
ジュールの出力電圧が逆方向に印加される。すなわち、
高温高湿かつ逆バイアスの印加というマイグレーション
の発生条件が実現され、電極間の短絡が起こりサブモジ
ュールの破壊に至るという問題があった。裏面反射層に
適した反射率の高いAgやCuを用いた場合は、特に改
善すべき技術課題であった。
By the way, even in a solar cell which can be used in various environments, a short circuit between the electrodes due to the above-mentioned migration becomes a problem during long-term use. For example,
Consider a case where a solar cell actually used outdoors is exposed to a high-temperature and high-humidity environment. In general, since the output voltage of a solar cell alone is low, a plurality of submodules (modules of the above-described thin-film semiconductor solar cells) are connected in series and used. When such a solar cell is partially covered by fallen leaves or the like, the output current of the submodule in the covered portion is extremely small as compared with the other submodules, and the internal impedance is substantially increased. As a result, the output voltages of the other sub-modules are applied in the reverse direction. That is,
There is a problem that the condition of occurrence of migration, that is, application of high temperature and high humidity and application of reverse bias, is realized, and a short circuit between the electrodes occurs, leading to destruction of the submodule. In the case where Ag or Cu having a high reflectance suitable for the backside reflection layer is used, this is a technical problem to be particularly improved.

【0014】この解決方法として、耐マイグレーション
性に優れている金属すなわちAlやNi等を、AgやC
uの代わりに選択しても構わない。しかし、AlやNi
等を用いた場合、マイグレーションは改善されるが、反
射率がAgやCuに較べて低いため光電変換効率が低下
してしまうという問題があった。
As a solution to this problem, a metal having excellent migration resistance, such as Al or Ni, is replaced with Ag or C.
It may be selected instead of u. However, Al and Ni
In the case of using, for example, migration is improved, but there is a problem that the photoelectric conversion efficiency is reduced because the reflectance is lower than that of Ag or Cu.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な現状
に鑑みなされたものであって、改良された裏面反射層を
用いることにより、優れた耐マイグレーション性と高い
光電変換効率を併せ持つ光起電力素子を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and uses a photovoltaic device having both excellent migration resistance and high photoelectric conversion efficiency by using an improved back reflection layer. An object is to provide a power element.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子
は、基板上に、少なくとも金属層、透明層、半導体層及
び透明電極を順次積層してなる光起電力素子において、
前記金属層は、アルミニウム(Al)濃度が30〜50
at%、残部銅(Cu)からなる銅−アルミニウム合金
であり、かつ、前記金属層の反射率は、波長が700〜
1000nmの光に対して85%以上であることを特徴
とする。
According to the present invention, there is provided a photovoltaic device comprising a substrate, on which at least a metal layer, a transparent layer, a semiconductor layer and a transparent electrode are sequentially laminated.
The metal layer has an aluminum (Al) concentration of 30 to 50.
at%, the balance being copper-aluminum alloy composed of copper (Cu), and the reflectance of the metal layer is 700 to
It is 85% or more with respect to light of 1000 nm.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】請求項1に係る発明では、基板上
に、少なくとも金属層、透明層、半導体層及び透明電極
を順次積層してなる光起電力素子において、前記金属層
は、アルミニウム(Al)濃度が30〜50at%、残
部銅(Cu)からなる銅−アルミニウム合金であるた
め、Cuのマイグレーション発生が抑制される。その結
果、過酷な環境下で使用した際に太陽電池の内部に発生
する短絡を防止できる光起電力素子がえられる。また、
前記金属層の反射率は、波長が700〜1000nmの
光に対して85%以上であるため、入射した太陽光を有
効に利用できる。その結果、光電変換効率の高い光起電
力素子が得られる。
According to the first aspect of the present invention, in a photovoltaic device in which at least a metal layer, a transparent layer, a semiconductor layer, and a transparent electrode are sequentially laminated on a substrate, the metal layer is made of aluminum (Al). Since it is a copper-aluminum alloy having an Al) concentration of 30 to 50 at% and a balance of copper (Cu), migration of Cu is suppressed. As a result, a photovoltaic element that can prevent a short circuit from occurring inside the solar cell when used in a severe environment is obtained. Also,
Since the reflectance of the metal layer is 85% or more with respect to light having a wavelength of 700 to 1000 nm, incident sunlight can be effectively used. As a result, a photovoltaic element having high photoelectric conversion efficiency can be obtained.

【0018】請求項2に係る発明では、前記金属層は、
120℃以下の温度に保持された前記基板の上に、熱平
衡からはずれた成膜方法であるスパッタリング法により
形成されるため、高温成膜による金属層の反射率低下を
防ぐことができ、光電変換効率の高い光起電力素子が得
られる。
In the invention according to claim 2, the metal layer is
Since the film is formed on the substrate held at a temperature of 120 ° C. or lower by a sputtering method which is a film formation method deviating from thermal equilibrium, a decrease in the reflectance of a metal layer due to high-temperature film formation can be prevented, and photoelectric conversion can be prevented. A highly efficient photovoltaic element can be obtained.

【0019】請求項3に係る発明では、前記基板上に前
記金属層からなる一対の櫛形電極を200μm間隔で配
設し、前記櫛形電極上に純水からなる水滴を垂らし、前
記櫛形電極間に10Vの電圧を印加した際、電気化学的
マイグレーションにより前記金属層からなる一対の櫛形
電極間が短絡するまでの時間が、2分以上であることか
ら、この様な金属層を用いた光起電力素子は、マイグレ
ーションの発生条件である高温・高湿、かつ逆バイアス
の印加という過酷な環境下での長期使用に対する信頼性
が高い。
In the invention according to claim 3, a pair of comb-shaped electrodes made of the metal layer are arranged on the substrate at intervals of 200 μm, and water drops made of pure water are dropped on the comb-shaped electrodes, and the space between the comb-shaped electrodes is formed. When a voltage of 10 V is applied, the time until a short circuit occurs between the pair of comb-shaped electrodes made of the metal layer due to electrochemical migration is 2 minutes or more. Therefore, the photovoltaic voltage using such a metal layer is used. The element has high reliability for long-term use in a harsh environment of high temperature, high humidity, which is a condition for occurrence of migration, and application of a reverse bias.

【0020】以下、図面を参照して本発明の実施態様例
を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】(光起電力素子)本発明に係る光起電力素
子としては、例えば図1に示すものが挙げられる。図1
において、101は基板である。基板としては、導電性
のある金属基板が好ましく、導電性のない基板を用いる
場合には真空蒸着法やスパッタリング法等で金属層を堆
積すると良い。102はCu−Al合金からなる金属
層、103は透明層であり、これらを合わせて裏面反射
層と呼ぶ。透明層103は、半導体からなる発電層を透
過してきた太陽光に対しては透明であり、また適度な電
気抵抗を持ち、その表面はテクスチャー構造を持ってい
る。104は薄膜半導体接合をなす発電層である。図1
では薄膜半導体接合としてnip型のa−Si系光起電
力素子を1組用いたシングルセル構造の場合を示してい
るが、nip型のa−Si系光半導体素子を2組以上積
層したタンデムセル構造やトリプルセル構造にしても構
わない。発電層104は、n型a−Si層105、i型
a−Si層106、及びp型a−Si層107からな
る。薄膜半導体接合をなす発電層104が薄い場合に
は、図1に示す様に発電層104も透明層103と同様
のテクスチャー構造を示すことが多い。また、発電層1
04の上には、透明電極108及び集電電極109が設
けてある。
(Photovoltaic Element) The photovoltaic element according to the present invention includes, for example, the one shown in FIG. FIG.
In the figure, 101 is a substrate. As the substrate, a conductive metal substrate is preferable. When a non-conductive substrate is used, a metal layer is preferably deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like. 102 is a metal layer made of a Cu-Al alloy, 103 is a transparent layer, and these are collectively called a back reflection layer. The transparent layer 103 is transparent to sunlight passing through the power generation layer made of a semiconductor, has an appropriate electric resistance, and has a texture structure on the surface. Reference numeral 104 denotes a power generation layer that forms a thin film semiconductor junction. FIG.
Shows a single cell structure using one set of nip type a-Si based photovoltaic elements as a thin film semiconductor junction, but a tandem cell in which two or more sets of nip type a-Si based photo semiconductor elements are stacked. A structure or a triple cell structure may be used. The power generation layer 104 includes an n-type a-Si layer 105, an i-type a-Si layer 106, and a p-type a-Si layer 107. When the power generation layer 104 forming the thin film semiconductor junction is thin, the power generation layer 104 often has the same texture structure as the transparent layer 103 as shown in FIG. Power generation layer 1
A transparent electrode 108 and a current collecting electrode 109 are provided on 04.

【0022】(基板及び金属層)本発明に係る基板とし
ては、各種の金属板が用いられる。中でもステンレスス
チール板、亜鉛鋼板、アルミニウム板、銅板等は、価格
が比較的低く好適である。これらの金属板は、一定の形
状に切断して用いても良いし、板厚によっては長尺のシ
ート状の形態で用いても良い。この場合にはコイル状に
巻く事ができるので連続生産に適合性がよく、保管や輸
送も容易になる。又用途によってはシリコン等の結晶基
板、ガラスやセラミックスの板を用いる事もできる。基
板の表面は研磨しても良いが、例えばブライトアニール
処理されたステンレス板の様に仕上がりの良い場合には
そのまま用いても良い。
(Substrate and Metal Layer) As the substrate according to the present invention, various metal plates are used. Among them, stainless steel plates, zinc steel plates, aluminum plates, copper plates, and the like are relatively inexpensive and suitable. These metal plates may be cut into a certain shape and used, or may be used in a long sheet-like form depending on the plate thickness. In this case, since it can be wound in a coil shape, it is suitable for continuous production, and storage and transportation are easy. Depending on the application, a crystal substrate such as silicon or a glass or ceramic plate may be used. The surface of the substrate may be polished, but may be used as it is when the finish is good, such as a stainless steel plate subjected to a bright annealing treatment.

【0023】本発明の金属層の堆積には成膜法の一例で
あるスパッタリング法を用いたが、金属層の堆積には、
抵抗加熱や電子ビームによる真空蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンプレーティング法、CVD法等が用いられ
る。
The sputtering method, which is an example of a film forming method, was used for depositing the metal layer of the present invention.
A vacuum deposition method using resistance heating or an electron beam, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, or the like is used.

【0024】(透明層及びそのテクスチャー構造)本発
明に係る透明層としては、例えば、ZnOをはじめIn
23、SnO2、CdO、CdSnO4、TiO等の酸化
物が多用される。(ただしここで示した化合物の組成比
は実態と必ずしも一致していない。)透明層の光の透過
率は一般的には高いほど良いが、薄膜半導体に吸収され
る波長域の光に対しては、透明である必要はない。透明
層はピンホールなどによる電流を抑制するためにはむし
ろ抵抗があった方がよい。一方この抵抗による直列抵抗
損失が太陽電池の変換効率に与える影響が無視できる範
囲でなくてはならない。この様な観点から単位面積(1
cm2)あたりの抵抗の範囲は好ましくは10-6〜10
Ω、更に好ましくは10-5〜3Ω、最も好ましくは10
-4〜1Ωである。また透明層の膜厚は透明性の点からは
薄いほどよいが、表面がテクスチャー構造を取るために
は平均的な膜厚として100nm以上必要である。また
信頼性の点からこれ以上の膜厚が必要な場合もある。テ
クスチャー構造については後に詳述する。
(Transparent layer and its texture structure) As the transparent layer according to the present invention, for example, ZnO and In
Oxides such as 2 O 3 , SnO 2 , CdO, CdSnO 4 and TiO are frequently used. (However, the composition ratio of the compound shown here does not always match the actual state.) In general, the higher the light transmittance of the transparent layer, the better, but the light in the wavelength range absorbed by the thin film semiconductor is better. Need not be transparent. It is preferable that the transparent layer has a resistance in order to suppress a current caused by a pinhole or the like. On the other hand, the effect of the series resistance loss due to this resistance on the conversion efficiency of the solar cell must be within a negligible range. From such a viewpoint, the unit area (1
The range of resistance per cm 2 ) is preferably 10 −6 to 10
Ω, more preferably 10 -5 to 3 Ω, most preferably 10 Ω
−4 to 1Ω. The thickness of the transparent layer is preferably as small as possible from the viewpoint of transparency, but an average thickness of 100 nm or more is required for the surface to have a texture structure. In some cases, a higher film thickness is required from the viewpoint of reliability. The texture structure will be described later in detail.

【0025】透明層の堆積には、抵抗加熱や電子ビーム
による真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法、CVD法、スプレーコート法等が用いられ
る。この場合も第3図に示したスパッタリング装置が使
用できる。ただし酸化物ではターゲットとして酸化物そ
のものを用いる場合と、金属(Zn、Sn等)のターゲ
ットを用いる場合がある。後者の場合では、堆積室にA
rと同時に酸素を流す必要がある(反応性スパッタリン
グ法と呼ばれる)。
For deposition of the transparent layer, a vacuum deposition method using resistance heating or an electron beam, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, a spray coating method, or the like is used. Also in this case, the sputtering apparatus shown in FIG. 3 can be used. Note that in the case of an oxide, there are a case where the oxide itself is used as a target and a case where a metal (Zn, Sn, or the like) target is used. In the latter case, A
It is necessary to flow oxygen at the same time as r (called a reactive sputtering method).

【0026】光閉じ込めが起こる理由としては、金属層
がテクスチャー構造を取っていることにより金属層での
光の散乱が考えられる。また薄膜半導体の表面が透明層
と同様なテクスチャー構造になると光の位相差による光
の散乱が起こり易く光トラップの効果が高い。
The reason why the light confinement occurs is considered to be scattering of light in the metal layer due to the texture of the metal layer. In addition, when the surface of the thin film semiconductor has a texture structure similar to that of the transparent layer, light scattering easily occurs due to the phase difference of light, and the effect of the light trap is high.

【0027】また透明層の比抵抗を制御するためには適
当な不純物を添加すると良い。本発明の透明層として
は、前述したような導電性酸化物では比抵抗が低すぎる
傾向がある。そこで不純物としては、その添加により抵
抗を適度に高める物が好ましい。例えばn型の半導体で
ある透明層にアクセプター型の不純物(例えばZnOに
Cu、SnO2にAl等)を適当量加えて真性化し抵抗
を高めることができる。また不純物の添加が耐薬品性を
高める場合が多い。透明膜へ不純物を添加するには蒸発
源やターゲットに所望の不純物を添加しても良いし、特
にスパッタリング法ではターゲットの上に不純物を含む
材料の小片を置いても良い。
In order to control the specific resistance of the transparent layer, an appropriate impurity may be added. As the transparent layer of the present invention, the conductive oxide as described above tends to have a too low specific resistance. Therefore, it is preferable that the impurity be appropriately added to increase the resistance. For example, an appropriate amount of an acceptor-type impurity (for example, Cu for ZnO, Al or the like for SnO 2 ) is added to a transparent layer made of an n-type semiconductor to make the layer intrinsic and increase resistance. Also, the addition of impurities often increases the chemical resistance. To add an impurity to the transparent film, a desired impurity may be added to an evaporation source or a target. In particular, in a sputtering method, a small piece of a material containing an impurity may be placed on a target.

【0028】以下では、本発明を完成するに至る過程で
行なった実験を詳細に説明する。
Hereinafter, experiments performed in the course of completing the present invention will be described in detail.

【0029】全ての実験において、金属層の堆積には図
4に示したDCマグネトロンスパッタ装置を用いた。図
4において、401は堆積室であり不図示の排気ポンプ
で真空排気できる。この内部に、不図示のガスボンベに
接続されたガス導入管402により、アルゴン(Ar)
等の不活性ガスが所定の流量導入され、排気弁403の
開度を調節し堆積室401内は所定の圧力とされる。ま
た、基板404は内部にヒーター405が設けられたア
ノード406の表面に固定されている。アノード306
に対向して、その表面にターゲット407が固定された
カソード電極408が設けられている。ターゲット40
7は通常は純度99.9乃至99.999%程度の堆積
されるべき金属のブロックである。カソード電極408
はDC電源409に接続されており、電源409により
直流高電圧を加え、アノード・カソード間にプラズマ4
10を生起する。このプラズマの作用によりターゲット
407の金属原子が基板404上に堆積される。また、
カソード408の内部に磁石を設けてプラズマの強度を
高めたマグネトロンスパッタリング装置を用いる事によ
り、堆積速度をより高くすることができる。
In all the experiments, the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 4 was used for depositing the metal layer. In FIG. 4, reference numeral 401 denotes a deposition chamber, which can be evacuated by an exhaust pump (not shown). Inside this, argon (Ar) is supplied by a gas introduction tube 402 connected to a gas cylinder (not shown).
A predetermined flow rate of inert gas such as is introduced, the opening of the exhaust valve 403 is adjusted, and the inside of the deposition chamber 401 is set to a predetermined pressure. The substrate 404 is fixed on the surface of an anode 406 provided with a heater 405 inside. Anode 306
, A cathode electrode 408 having a target 407 fixed thereon is provided. Target 40
7 is a block of metal to be deposited, usually of the order of 99.9 to 99.999% pure. Cathode electrode 408
Is connected to a DC power supply 409, applies a DC high voltage by the power supply 409, and generates a plasma 4 between the anode and the cathode.
Raise 10. The metal atoms of the target 407 are deposited on the substrate 404 by the action of the plasma. Also,
By using a magnetron sputtering apparatus in which a magnet is provided inside the cathode 408 to increase the plasma intensity, the deposition rate can be further increased.

【0030】(実験1)本実験では、図4に示したDC
マグネトロンスパッタ装置を用い、Cu−Al合金膜に
おけるAl濃度を変えて、金属層を形成した。Al濃度
は、15、30、45、5З、62、又は85(at
%)とした。
(Experiment 1) In this experiment, the DC shown in FIG.
The metal layer was formed using a magnetron sputtering apparatus while changing the Al concentration in the Cu-Al alloy film. The Al concentration is 15, 30, 45, 5 °, 62, or 85 (at
%).

【0031】以下では、実験手順にしたがって説明す
る。
Hereinafter, description will be given in accordance with an experimental procedure.

【0032】(1)鏡面研磨をした5cm×5cmのス
テンレス板(SUS304)上に、DCマグネトロンス
パッタ法にてAl濃度が15、30、45、5З、6
2、85at%のCu−Al合金を100nm堆積し、
それぞれを試料1a、1b、1c、1d、1e、1fと
した。
(1) On a mirror-polished 5 cm × 5 cm stainless steel plate (SUS304), an Al concentration of 15, 30, 45, 5З, 6 was obtained by DC magnetron sputtering.
2. Deposit 100 nm of 85 at% Cu-Al alloy,
These were designated as samples 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f, respectively.

【0033】(2)比較のために、純銅、又は、純アル
ミニウムからなる膜も同様に作製し、それぞれ1g、1
hとした。これらの試料は室温において4nm/sec
で堆積したため、その表面は平滑であった。
(2) For comparison, a film made of pure copper or pure aluminum was similarly prepared, and 1 g, 1 g,
h. These samples were 4 nm / sec at room temperature.
, The surface was smooth.

【0034】1g、1hの作製には99.999%の銅
またはAlのターゲットを用いた。合金試料1aは、9
9.999%のAl線を輪状に加工したものをCuター
ゲット上に配して作製した。試料1b〜1fは、99.
99%の銅板を7mmφに加工したものを所望の組成が
得られるようAlターゲット上に配して作製した。1
g、1hを除いた全ての試料に対して、X線エネルギー
分散型分析装置(XMA)にて分析を行ない組成の確認
を行った。
For producing 1 g and 1 h, a target of 99.999% copper or Al was used. Alloy sample 1a has 9
9.999% Al wire was processed into a ring shape and arranged on a Cu target. Samples 1b to 1f are 99.
A 99% copper plate processed into 7 mmφ was prepared on an Al target so as to obtain a desired composition. 1
All samples except g and 1h were analyzed by an X-ray energy dispersive analyzer (XMA) to confirm the composition.

【0035】(3)上記8種類の試料について、波長4
00〜1200nmの光に対する反射率を測定した。図
2の結果から、Alの反射率は800nmで極小値を持
つことが分かっている。したがって、図5には、各組成
において得られた反射率の代表値として、800nmで
観測された値を示した。
(3) With respect to the above eight kinds of samples, a wavelength of 4
The reflectance with respect to light of 00 to 1200 nm was measured. From the results of FIG. 2, it is known that the reflectance of Al has a minimum value at 800 nm. Therefore, FIG. 5 shows values observed at 800 nm as representative values of the reflectance obtained for each composition.

【0036】図5から、反射率はAl濃度の増加にとも
ない徐々に低下し、50at%近傍で急激に落ち込み始
め、60at%近傍で極小を示した。
FIG. 5 shows that the reflectance gradually decreased with the increase in the Al concentration, started to drop sharply at around 50 at%, and showed a minimum at around 60 at%.

【0037】反射率をきめるパラメーターの一つである
屈折率は電子振動によって決まることから、反射率は電
子を束縛する原子配置、つまり結晶構造に大きく影響を
受けていると思われる。ここで、図6に示したCu−A
l合金の相図(Binary AlloyPhase Diagrams)を用いて
考察する。相図には、各組成において温度に対しどのよ
うな相(結晶構造)が出現するかが示されている。反射
率が大きく変化するAl濃度が50at%を越えるあた
りからθ相が出現する可能性が見られる。したがって、
図5に見られる反射率の低下にはθ相が関与していると
思われる。
Since the refractive index, which is one of the parameters for determining the reflectance, is determined by electron vibration, it is considered that the reflectance is greatly affected by the arrangement of atoms that bind electrons, that is, the crystal structure. Here, Cu-A shown in FIG.
This will be discussed using Binary Alloy Phase Diagrams. The phase diagram shows what phase (crystal structure) appears with respect to temperature in each composition. There is a possibility that the θ phase may appear around the time when the Al concentration at which the reflectance greatly changes exceeds 50 at%. Therefore,
It is considered that the decrease in the reflectance seen in FIG. 5 is related to the θ phase.

【0038】(実験2)本実験では、基板温度を10
0、120、140、160、200、300、又は4
00℃として、Cu−Al合金からなる金属層を形成
し、それぞれを試料2a、2b、2c、2d、2e、2
f、2gとした点が、実施例1の試料1bと異なる。但
し、Al濃度は、実験1で得られた高反射率を示した3
0at%に、堆積速度は0.6nm/secに、膜厚は
900nmに固定した。
(Experiment 2) In this experiment, the substrate temperature was set at 10
0, 120, 140, 160, 200, 300, or 4
At a temperature of 00 ° C., a metal layer made of a Cu—Al alloy was formed.
f and 2 g are different from the sample 1b of the first embodiment. However, the Al concentration showed the high reflectance obtained in Experiment 1 and was 3
The deposition rate was fixed at 0 at%, the deposition rate was fixed at 0.6 nm / sec, and the film thickness was fixed at 900 nm.

【0039】これらの試料についても実験1と同様の測
定を行い、図7に示した結果をえた。図7では、基板温
度が高くなるにつれて、反射率は低下傾向となることが
分かった。特に、120℃より高い領域ではその低下量
が増すことから、120℃以下での成膜が好ましいと判
断した。
The same measurement as in Experiment 1 was performed on these samples, and the results shown in FIG. 7 were obtained. FIG. 7 shows that the reflectance tends to decrease as the substrate temperature increases. In particular, it was determined that the film formation at a temperature of 120 ° C. or lower was preferable, since the amount of decrease increased in a region higher than 120 ° C.

【0040】前述したように、金属層をテクスチャー構
造にすると、光起電力素子に入射した光をより有効に利
用する事ができる。一般に金属層をテクスチャー構造に
堆積するには、高温にて低い堆積速度で成膜を行えばよ
い。しかし、本発明の金属層は、高温での成膜により反
射率を落としてしまう。したがって、本発明の金属層を
テクスチャー化するには、該金属層を堆積するまえにテ
クスチャー構造を作製し、その上に120℃以下で成膜
する必要がある。
As described above, when the metal layer has a texture structure, light incident on the photovoltaic element can be used more effectively. Generally, in order to deposit a metal layer on a textured structure, film formation may be performed at a high temperature at a low deposition rate. However, the metal layer of the present invention has a low reflectance due to film formation at a high temperature. Therefore, in order to texture the metal layer of the present invention, it is necessary to prepare a texture structure before depositing the metal layer, and to form a film thereon at 120 ° C. or lower.

【0041】(実験3)本実験では、5cm角の無アル
カリガラス(#7059)基板上に、200μmの間隔
をなす櫛型電極マスクを置き、Cu−Al合金からなる
金属層を形成した点が実施例1と異なる。
(Experiment 3) This experiment is characterized in that a comb-shaped electrode mask having a spacing of 200 μm was placed on a 5 cm square alkali-free glass (# 7059) substrate to form a metal layer made of a Cu—Al alloy. Different from the first embodiment.

【0042】作製した試料のAl濃度は、15、30、
45、5З、62、又は85(at%)であり、それぞ
れ試料を3a、3b、3c、3d、3e、3fとした。
比較のため純Cu、純Alの試料3g、3hも同様に作
製した。比較のために、純銅、又は、純アルミニウムか
らなる膜も同様に作製し、それぞれ3g、3hとした。
The Al concentration of the prepared sample was 15, 30,
45, 5 °, 62, or 85 (at%), and the samples were 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, and 3f, respectively.
For comparison, samples 3g and 3h of pure Cu and pure Al were similarly prepared. For comparison, a film made of pure copper or pure aluminum was prepared in the same manner, and the films were 3 g and 3 h, respectively.

【0043】これら8種類の試料について、作製した2
00μmの電極間隔上に純水滴をたらして10Vの電圧
を印加し、顕微鏡下で樹枝状結晶の成長を観察した。図
8は、樹枝状結晶の成長により電極間が短絡した時間を
縦軸に、Cu−Al合金におけるAl濃度を横軸にとっ
たグラフである。図8から、Alの添加量が増えるにつ
れて、電極間が短絡した時間は延びることが分かった。
また、樹枝状結晶の発生頻度も抑えられることも分かっ
た。特に、Al濃度が70at%を越える場合には、樹
枝状結晶の発生は見られなくなった。
With respect to these eight kinds of samples,
Pure water droplets were dropped on the electrode gap of 00 μm, a voltage of 10 V was applied, and the growth of dendritic crystals was observed under a microscope. FIG. 8 is a graph in which the vertical axis indicates the time during which the electrodes are short-circuited due to the growth of dendritic crystals, and the horizontal axis indicates the Al concentration in the Cu-Al alloy. From FIG. 8, it was found that as the amount of Al added increased, the time during which the electrodes were short-circuited increased.
It was also found that the frequency of dendritic crystals was reduced. In particular, when the Al concentration exceeded 70 at%, generation of dendritic crystals was not observed.

【0044】(実験4)本実験では、Cu−Al合金か
らなる金属層の上に、透明層としてZnOを形成した
後、薄膜半導体のnip接合からなる発電層、透明電
極、及び集電電極を、順次積層した。
(Experiment 4) In this experiment, after ZnO was formed as a transparent layer on a metal layer made of a Cu-Al alloy, a power generation layer consisting of a nip junction of a thin film semiconductor, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed. Were sequentially laminated.

【0045】以下では、作製手順にしたがって説明す
る。
Hereinafter, description will be made in accordance with the manufacturing procedure.

【0046】(1)金属層は、Al濃度が45at%の
Cu−Al合金であり、その厚さは100nmとし、他
の点は実施例1と同様とした。
(1) The metal layer was a Cu-Al alloy having an Al concentration of 45 at%, the thickness was 100 nm, and the other points were the same as in the first embodiment.

【0047】(2)金属層の上に、透明層として厚さが
1000nmのZnOを堆積した。
(2) ZnO having a thickness of 1000 nm was deposited as a transparent layer on the metal layer.

【0048】(3)透明層の上に、グロー放電分解法
で、SiH4及びPH3を原料ガスとして厚さが20nm
のn型a−Si層、SiH4を原料ガスとして厚さが4
00nmのi型a−Si層、SiH4、BF3及びH2
原料ガスとして厚さが10nmのp型微結晶(μc)S
i層を順次堆積し、発電層とした。
(3) On the transparent layer, a thickness of 20 nm is formed by glow discharge decomposition using SiH 4 and PH 3 as source gases.
N-type a-Si layer, the thickness of the SiH 4 as material gas 4
100 nm i-type a-Si layer, 10 nm thick p-type microcrystal (μc) S using SiH 4 , BF 3 and H 2 as source gases
An i layer was sequentially deposited to form a power generation layer.

【0049】(4)発電層の上に、抵抗加熱蒸着法で、
膜厚65nmの酸化インジウム錫膜(ITO膜)を堆積
し、透明電極とした。
(4) On the power generation layer, a resistance heating vapor deposition method is used.
An indium tin oxide film (ITO film) having a thickness of 65 nm was deposited to form a transparent electrode.

【0050】(5)透明電極の上に、Agペーストで幅
300μmの集電電極を形成し、太陽電池をセル化し
た。
(5) On the transparent electrode, a current collecting electrode having a width of 300 μm was formed with an Ag paste to form a solar cell.

【0051】上記工程(1)〜(5)により得られた試
料を、試料4aとした。
The sample obtained by the above steps (1) to (5) was designated as sample 4a.

【0052】また、比較のために、純銅、又は純アルミ
ニウムからなる膜も同様に作製し、それぞれ試料4b、
4cとした。
For comparison, a film made of pure copper or pure aluminum was prepared in the same manner, and samples 4b and 4b were formed respectively.
4c.

【0053】これらの試料に対して、AM−1.5のソ
ーラーシミュレーターの下で光電流Jscを測定した。試
料4cが16.5mA/cm2であったのに対し、試料
4aは17.3mA/cm2と高い電流値が得られた。
なお、試料4bについては基板と集電電極との間の抵抗
(Rsh)が低く規定の出力が発生しなかったため、Jsc
は測定できなかった。
For these samples, the photocurrent Jsc was measured under a solar simulator of AM-1.5. While sample 4c was 16.5 mA / cm 2, the sample 4a is a current value as high as 17.3mA / cm 2 was obtained.
For sample 4b, the resistance (Rsh) between the substrate and the current collecting electrode was low, and the specified output was not generated.
Could not be measured.

【0054】(実験5)本実験では、実験4で得られた
2種類の試料すなわち4aと4cに、光の当たらない状
態で湿度85%、雰囲気温度85℃中で逆電圧0.85
Vを印加(高湿逆バイアス試験)し、RshDk(光の当た
らない状態でのRsh)の時間変化を測定した。また、実
験4でセル化できなかった純銅の金属層を有する試料4
bの代わりに、同様のマイグレーション特性をもつ純銀
Agの金属層を有する試料5b作製し、比較評価した。
(Experiment 5) In this experiment, the two kinds of samples obtained in Experiment 4, namely 4a and 4c, were exposed to light at a humidity of 85% and an ambient temperature of 85 ° C. at a reverse voltage of 0.85.
V was applied (high-humidity reverse bias test), and the time change of RshDk (Rsh without light) was measured. Sample 4 having a pure copper metal layer which could not be formed into a cell in Experiment 4
Instead of b, a sample 5b having a metal layer of pure silver Ag having similar migration characteristics was prepared and comparatively evaluated.

【0055】図9は、各試料のRshDkの時間変化を調べ
た結果である。RshDkが10Ωcm 2以下に低下する
と、低照度光の下で開放電圧が出なくなり、太陽電池と
しての特性、信頼性に問題がでてくることが別途分かっ
ていた。したがって、高湿逆バイアス試験ではRshDk≧
10kΩcm2を高湿逆バイアス試験合格基準とした。
FIG. 9 shows the time change of RshDk of each sample.
It is a result. RshDk is 10Ωcm TwoDrops below
And the open-circuit voltage is no longer generated under low-light conditions.
It turns out that there is a problem in the characteristics and reliability of
I was Therefore, in the high humidity reverse bias test, RshDk ≧
10kΩcmTwoWas used as a high humidity reverse bias test passing standard.

【0056】図9から、試料5bは測定を始めると同時
にRshDkが急激に低下し、10kΩcm2を割り込むこ
とが分かった。試料4cは、31kΩcm2より低下す
ることはなかった。試料4aは、試料4cに比べるとR
shDkの低下が見られるが、かなり改善されており10k
Ωcm2を下回ることはなかった。
From FIG. 9, it was found that the RshDk of the sample 5b suddenly dropped at the same time as the measurement was started, and it fell below 10 kΩcm 2 . Sample 4c did not drop below 31 kΩcm 2 . Sample 4a has a higher R than sample 4c.
Although shDk is reduced, it is significantly improved and 10k
It did not fall below Ωcm 2 .

【0057】以上の実験結果から、反射層に適したCu
−Al合金は、Al濃度30〜50at%の範囲で基板
温度は120℃以下にて成膜する事が好ましいといえ
る。
From the above experimental results, it was found that Cu suitable for the reflective layer
It can be said that it is preferable to form the -Al alloy at an Al concentration of 30 to 50 at% and a substrate temperature of 120C or lower.

【0058】[0058]

【実施例】以下に実施例をあげて本発明をより詳細に説
明するが、本発明がこれら実施例に限定されることはな
い。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0059】(実施例1)本例では、図1に示した発電
層104がnip型のa−Si系光起電力素子を作製し
た。
Example 1 In this example, an n-type a-Si-based photovoltaic element in which the power generation layer 104 shown in FIG. 1 was formed was manufactured.

【0060】以下では、作製手順にしたがって説明す
る。
Hereinafter, description will be made in accordance with the manufacturing procedure.

【0061】(1)実験1で作製した試料1d(ステン
レス板(SUS304)101上に、Cu−Al合金膜
(Al濃度=5Зat%)からなる金属層を形成したも
の)の上に、ZnOターゲットを用いて基板温度350
℃にて1000nmのZnO層103を堆積し、裏面反
射層の形成された基板1001を得た。ここで、ZnO
層の表面は、テクスチャー構造となるようにした。
(1) A ZnO target was placed on a sample 1d (a metal layer composed of a Cu—Al alloy film (Al concentration = 5 at%) formed on a stainless steel plate (SUS304) 101) prepared in Experiment 1. Substrate temperature using 350
A 1000 nm ZnO layer 103 was deposited at a temperature of 100 ° C. to obtain a substrate 1001 on which a back reflection layer was formed. Here, ZnO
The surface of the layer had a textured structure.

【0062】(2)上記(1)で作製した基板1001
の上に、図10に示した市販の容量結合型高周波CVD
装置(アルバック社製CHJ−3030)を用いて、薄
膜半導体接合をなす発電層104を形成した。
(2) The substrate 1001 manufactured in the above (1)
And a commercially available capacitively coupled high-frequency CVD shown in FIG.
Using a device (CHJ-3030 manufactured by ULVAC, Inc.), a power generation layer 104 forming a thin film semiconductor junction was formed.

【0063】(2−1)アノード1002の上に基板1
001をセットし、排気ポンプ1009にて、反応容器
1004を排気管1008を介して荒引き後、高真空引
き操作を行った。この時、基板1001の表面温度が3
50℃になる様、温度制御機構(不図示)により制御し
た。
(2-1) Substrate 1 on anode 1002
001 was set, the reaction vessel 1004 was roughly evacuated by an exhaust pump 1009 through an exhaust pipe 1008, and then a high vacuum evacuation operation was performed. At this time, the surface temperature of the substrate 1001 is 3
The temperature was controlled by a temperature control mechanism (not shown) to reach 50 ° C.

【0064】(2−2)十分に排気が行われた時点で、
ガス供給源1005からガス導入管1006を介して、
SiH4300sccm、SiF44sccm、PH3
2(1%H2希釈)55sccm及びH240sccm
を、反応容器1004の中に導入した。スロットルバル
ブ1008の開度を調整して、反応容器1004の内圧
を1Torrに保持し、圧力が安定したところで、直ち
に高周波電源より200Wの電力を投入した。プラズマ
を5分間持続させた結果、透明層104上にn型a−S
i層105を形成した。
(2-2) When exhaust is sufficiently performed,
From a gas supply source 1005 via a gas introduction pipe 1006,
SiH 4 300 sccm, SiF 4 4 sccm, PH 3 /
55 sccm H 2 (1% H 2 dilution) and 40 sccm H 2
Was introduced into the reaction vessel 1004. The opening of the throttle valve 1008 was adjusted to maintain the internal pressure of the reaction vessel 1004 at 1 Torr, and when the pressure was stabilized, 200 W of electric power was immediately supplied from the high frequency power supply. As a result of maintaining the plasma for 5 minutes, n-type a-S
An i layer 105 was formed.

【0065】(2−3)再び排気をした後に、今度はガ
ス供給源1005からガス導入管1006を介して、S
iH4300sccm、SiF44sccm及びH240
sccmを、反応容器1004の中に導入した。スロッ
トルバルブの開度を調整して、反応容器1004の内圧
を1Torrに保持し、圧力が安定したところで、直ち
に高周波電源より150Wの電力を投入した。プラズマ
を60分間持続させた結果、n型a−Si層105上に
i型a−Si層106を形成した。
(2-3) After the gas is exhausted again, the gas is supplied from the gas supply source 1005 through the gas introduction pipe 1006,
iH 4 300 sccm, SiF 4 4 sccm and H 2 40
The sccm was introduced into the reaction vessel 1004. The opening degree of the throttle valve was adjusted to maintain the internal pressure of the reaction vessel 1004 at 1 Torr, and when the pressure was stabilized, 150 W of electric power was immediately supplied from the high frequency power supply. As a result of maintaining the plasma for 60 minutes, an i-type a-Si layer 106 was formed on the n-type a-Si layer 105.

【0066】(2−4)また再び排気をした後に、今度
はガス供給源1005からガス導入管1006を介し
て、SiH450sccm、BF3/H2(1%H2希釈)
50sccm及びH2500sccmを、反応容器10
04の中に導入した。スロットルバルブの開度を調整し
て、反応容器1004の内圧を1Torrに保持し、圧
力が安定したところで、直ちに高周波電源より300W
の電力を投入した。プラズマを2分間持続させた結果、
i型a−Si層106上にp型μc−Si層107を形
成した。
(2-4) After exhausting again, this time from the gas supply source 1005 through the gas introduction pipe 1006, 50 sccm of SiH 4 , BF 3 / H 2 (1% H 2 dilution)
50 sccm and 500 sccm of H 2 were added to the reaction vessel 10.
04. The opening degree of the throttle valve was adjusted to maintain the internal pressure of the reaction vessel 1004 at 1 Torr.
Was turned on. As a result of sustaining the plasma for 2 minutes,
A p-type μc-Si layer 107 was formed on the i-type a-Si layer 106.

【0067】(3)上記(2)で発電層104まで形成
した試料の上に、抵抗加熱真空蒸着装置(不図示)を用
いてITOを堆積した後、塩化鉄水溶液を含むペースト
を印刷し、所望の透明電極108を形成した。
(3) ITO is deposited on the sample formed up to the power generation layer 104 in the above (2) using a resistance heating vacuum evaporation apparatus (not shown), and then a paste containing an aqueous solution of iron chloride is printed. A desired transparent electrode 108 was formed.

【0068】(4)上記(3)で透明電極108まで形
成した試料の上に、Agペーストをスクリーン印刷して
集電電極109を形成し、薄膜半導体太陽電池を完成し
た。
(4) An Ag paste was screen-printed on the sample formed up to the transparent electrode 108 in the above (3) to form a current collecting electrode 109, thereby completing a thin film semiconductor solar cell.

【0069】上述した工程(1)〜(4)に示した方法
で、10枚の薄膜半導体太陽電池を作製し、AM−1.
5の光の下でJscの測定を行った。
[0069] Ten thin-film semiconductor solar cells were manufactured by the method shown in the above-mentioned steps (1) to (4), and AM-1.
The Jsc was measured under 5 light.

【0070】その結果、別途作製した純Alからなる金
属層を有する太陽電池に比べて、本例の太陽電池は、6
%多い電流が得られた。
As a result, the solar cell according to the present example was 6 times smaller than the solar cell having a metal layer made of pure Al separately manufactured.
% More current was obtained.

【0071】また、本例に係る10枚の太陽電池に対し
て高湿逆バイアス試験を行った結果、RshDk値は時間と
ともに低下はするものの、10kΩcm2を下回ること
はなかった。
Further, as a result of performing a high humidity reverse bias test on ten solar cells according to this example, the RshDk value decreased with time, but did not fall below 10 kΩcm 2 .

【0072】(実施例2)本例では、図11に示した装
置を用いて、図12に示した発電層がnip型で、i型
半導体層がa−Si/a−SiGeであるタンデム太陽
電池を形成した。基板としては、ステンレスシートから
なる帯状基板1102を用いた。
(Embodiment 2) In this embodiment, a tandem solar cell in which the power generation layer shown in FIG. 12 is of nip type and the i-type semiconductor layer is a-Si / a-SiGe using the apparatus shown in FIG. A battery was formed. As the substrate, a belt-like substrate 1102 made of a stainless sheet was used.

【0073】以下では、作製手順にしたがって説明す
る。
Hereinafter, description will be made in accordance with the manufacturing procedure.

【0074】(1)基板送り出し室1101に、洗浄済
みの帯状基板1102(幅350mm、厚さ0.2m
m、長さ500m)のロール1103をセットした。帯
状基板1102は、基板送り出し室1103から、金属
層堆積室1104及び1107、透明層堆積室1111
を経て、基板巻き取り室1113に送った。帯状基板1
102は、各々の堆積室にて、基板ヒーター1105、
1108又は1110により、所望の温度に加熱した。
(1) A cleaned strip-shaped substrate 1102 (width 350 mm, thickness 0.2 m) is placed in the substrate delivery chamber 1101.
m, a length of 500 m). The strip-shaped substrate 1102 is moved from the substrate delivery chamber 1103 to the metal layer deposition chambers 1104 and 1107 and the transparent layer deposition chamber 1111.
After that, it was sent to the substrate winding chamber 1113. Strip substrate 1
102 is a substrate heater 1105 in each deposition chamber.
1108 or 1110 to the desired temperature.

【0075】(2)純度99.99%のAlターゲット
1006が設置してある堆積室1104において、基板
温度を400℃とした帯状基板1102の上に、テクス
チャー構造のAl層1202を、マグネトロンスパッタ
リング法により堆積した。
(2) In a deposition chamber 1104 in which an Al target 1006 having a purity of 99.99% is installed, an Al layer 1202 having a texture structure is formed on a belt-like substrate 1102 having a substrate temperature of 400 ° C. by magnetron sputtering. Deposited.

【0076】(3)純度99.99%のCu−Al合金
ターゲット1109が設置してある堆積室1107にお
いて、基板昇温なしでAl層1202の上に、膜厚が1
00nmのCu−Al合金層1203を、DCマグネト
ロンスパッタリング法により堆積した。
(3) In a deposition chamber 1107 in which a Cu—Al alloy target 1109 having a purity of 99.99% is installed, a film thickness of 1 is formed on the Al layer 1202 without heating the substrate.
A 00 nm Cu-Al alloy layer 1203 was deposited by DC magnetron sputtering.

【0077】(4)純度99.99%のZnOターゲッ
ト1112が設置してある堆積室1110において、C
u−Al合金層1203の上に、膜厚が1000nmの
ZnO層1204を、DCマグネトロンスパッタリング
法により堆積した。
(4) In a deposition chamber 1110 in which a ZnO target 1112 having a purity of 99.99% is installed, C
A 1000 nm thick ZnO layer 1204 was deposited on the u-Al alloy layer 1203 by DC magnetron sputtering.

【0078】(5)ZnO層1204の上に、図12に
示した薄膜半導体からなる発電層1205及び1209
を形成した。ここで、1205はボトムセル、1209
はトップセルである。さらに1206及び1210はn
型a−Si層、1208及び1212はp型μc−S
i、1207はi型a−SiGe層、1211はi型a
−Si層である。
(5) On the ZnO layer 1204, power generation layers 1205 and 1209 made of the thin film semiconductor shown in FIG.
Was formed. Here, 1205 is a bottom cell, 1209
Is the top cell. Furthermore, 1206 and 1210 are n
Type a-Si layers, 1208 and 1212 are p-type μc-S
i, 1207 is an i-type a-SiGe layer, and 1211 is an i-type a-SiGe layer.
-Si layer.

【0079】これらの薄膜半導体からなる発電層120
5及び1209は、米国特許4,492,181に記載
されている様なロール・ツー・ロール型成膜装置を用い
て連続的に製造した。
The power generation layer 120 made of these thin film semiconductors
Nos. 5 and 1209 were continuously manufactured using a roll-to-roll type film forming apparatus as described in U.S. Pat. No. 4,492,181.

【0080】(6)発電層1209の上に、図11の装
置に類似のスパッタリング装置を用いて、透明電極12
13を形成した。
(6) The transparent electrode 12 is formed on the power generation layer 1209 by using a sputtering apparatus similar to the apparatus shown in FIG.
13 was formed.

【0081】(7)透明電極1213の上に、集電電極
1214を形成した。
(7) A current collecting electrode 1214 was formed on the transparent electrode 1213.

【0082】(8)透明電極1213のパターンニング
及び集電電極1214の形成を行った後、帯状基板11
02を切断した。
(8) After patterning the transparent electrode 1213 and forming the current collecting electrode 1214, the belt-like substrate 11
02 was cut.

【0083】このような連続薄膜形成装置を用いること
で、量産効果を上げることができた。
By using such a continuous thin film forming apparatus, the effect of mass production could be improved.

【0084】上述した工程(1)〜(8)に示した方法
で、100枚の薄膜半導体太陽電池を作製し、AM−
1.5の光の下でJscの測定を行った。
By the method shown in the above-mentioned steps (1) to (8), 100 thin-film semiconductor solar cells were manufactured and
The Jsc was measured under 1.5 light.

【0085】その結果、別途作製した純Alからなる金
属層を有する太陽電池に比べて、本例の太陽電池は、平
均5.4%多い電流が得られた。
As a result, in comparison with the solar cell having a metal layer made of pure Al which was separately manufactured, the solar cell of the present example obtained an average of 5.4% more current.

【0086】また、本例に係る10枚の太陽電池に対し
て高湿逆バイアス試験を行った結果、RshDk値は時間と
ともに低下はするものの、10kΩcm2を下回ること
はなかった。
Further, as a result of performing a high humidity reverse bias test on ten solar cells according to this example, the RshDk value decreased with time, but did not fall below 10 kΩcm 2 .

【0087】(実施例3)本例では、基板としては、表
面がテクスチャー処理されたステンレスシートからなる
帯状基板を用いて、発電層がnip型で、i型半導体層
がa−Si/a−SiGe/a−Siであるトリプル太
陽電池を形成した点が実施例2と異なる。また、堆積室
1104において、Al金属層の形成をしなかった。
(Embodiment 3) In this embodiment, a strip-shaped substrate made of a stainless steel sheet having a textured surface is used as the substrate, and the power generation layer is a nip type and the i-type semiconductor layer is a-Si / a-. Example 3 is different from Example 2 in that a triple solar cell of SiGe / a-Si was formed. In the deposition chamber 1104, no Al metal layer was formed.

【0088】Cu−Al合金からなる金属層と、透明層
は、図11の装置を用いて堆積した。その後、図13に
示したロールツーロール方式の装置を用い、表1に示し
た作製条件で太陽電池を形成した。
A metal layer made of a Cu—Al alloy and a transparent layer were deposited using the apparatus shown in FIG. Thereafter, a solar cell was formed using the roll-to-roll apparatus shown in FIG. 13 and under the manufacturing conditions shown in Table 1.

【0089】[0089]

【表1】 [Table 1]

【0090】以下では、表1を参照して、作製手順を詳
細に説明する。
Hereinafter, the manufacturing procedure will be described in detail with reference to Table 1.

【0091】(1)帯状基板(幅35cm)5401
を、帯状基板導入用のロード室5010にセットした。
帯状基板5401を全ての堆積室内と全てのガスゲート
を通してアンロード室5150のシート巻き取り治具5
402に接続した。
(1) Strip-shaped substrate (width 35 cm) 5401
Was set in a load chamber 5010 for introducing a belt-like substrate.
The strip-shaped substrate 5401 is passed through all the deposition chambers and all the gas gates, and the sheet winding jig 5 in the unloading chamber 5150 is used.
Connected to 402.

【0092】(2)不図示の排気装置を用いて、各堆積
室の中を10-3Torr以下に排気した。
(2) The inside of each deposition chamber was evacuated to 10 −3 Torr or less using an exhaust device (not shown).

【0093】(3)堆積膜形成用のミキシング装置50
24、5034、5044、5054、5064、50
74、5084、5094、5104、5114、51
24、5134、5144から、水素ガスを各堆積室に
供給した。
(3) Mixing device 50 for forming a deposited film
24, 5034, 5044, 5054, 5064, 50
74, 5084, 5094, 5104, 5114, 51
24, 5134, and 5144, hydrogen gas was supplied to each deposition chamber.

【0094】(4)各ガスゲート5201、5202、
5203、5204、5205、5206、5207、
5208、5209、5210、5211、5212、
5213、5214に、各ゲートガス供給装置から水素
ガスを各ガスゲートに供給した。本例では、ガスゲート
における、帯状基板とガスゲートとの間隔を1mmとし
たため、水素ガスは1000sccm流した。
(4) Each gas gate 5201, 5202,
5203, 5204, 5205, 5206, 5207,
5208, 5209, 5210, 5211, 5212,
At 5213 and 5214, hydrogen gas was supplied to each gas gate from each gate gas supply device. In this example, since the distance between the strip-shaped substrate and the gas gate in the gas gate was 1 mm, the hydrogen gas flowed at 1000 sccm.

【0095】(5)各堆積装置の基板加熱用ヒーターを
用い、帯状基板5401を、表1に示した所定の温度に
加熱した。
(5) The belt-shaped substrate 5401 was heated to a predetermined temperature shown in Table 1 by using the substrate heating heater of each deposition apparatus.

【0096】(6)基板温度が安定してから、各堆積室
に供給している水素ガスを、表1に示した各堆積室で堆
積に用いる所定の原料ガスに切り替えた。
(6) After the substrate temperature was stabilized, the hydrogen gas supplied to each deposition chamber was switched to a predetermined source gas used for deposition in each deposition chamber shown in Table 1.

【0097】(7)原料ガスを切り替えた後、各排気装
置の排気バルブの開閉度を調節し、表1に示した各堆積
室の真空度に調節した。
(7) After switching the source gas, the degree of opening and closing of the exhaust valve of each exhaust device was adjusted to adjust the degree of vacuum of each deposition chamber shown in Table 1.

【0098】(8)工程(7)が済んだ後、帯状基板5
401の搬送を始めた。真空度が安定してから、表1に
示したプラズマ発生用のRF電力やMW電力を各堆積室
に供給した。
(8) After the step (7), the belt-like substrate 5
Transport of 401 was started. After the degree of vacuum was stabilized, RF power and MW power for plasma generation shown in Table 1 were supplied to each deposition chamber.

【0099】上述した工程(1)〜(8)に示した方法
で、100枚の薄膜半導体太陽電池を作製し、AM−
1.5の光の下でJscの測定を行った。
100 thin-film semiconductor solar cells were manufactured by the method shown in the above steps (1) to (8), and
The Jsc was measured under 1.5 light.

【0100】その結果、別途作製した純Alからなる金
属層を有する太陽電池に比べて、本例の太陽電池は、平
均5.7%多い電流が得られた。
As a result, compared to the solar cell having a metal layer made of pure Al, which was separately manufactured, the solar cell of this example obtained an average of 5.7% more current.

【0101】また、本例に係る10枚の太陽電池に対し
て高湿逆バイアス試験を行った結果、RshDk値は時間と
ともに低下はするものの、10kΩcm2を下回ること
はなかった。
As a result of performing a high humidity reverse bias test on the ten solar cells according to this example, the RshDk value decreased with time, but did not fall below 10 kΩcm 2 .

【0102】[0102]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射率が高くしかも耐マイグレーションの改善された裏
面反射層が形成できるため、信頼性が高く、かつ、光電
変換効率の高い光起電力素子がえられる。また、裏面反
射層の材料となる銅やアルミニウムは安価であるため、
低コストで量産の可能な光起電力素子がえられる。
As described above, according to the present invention,
Since a back reflection layer having high reflectivity and improved migration resistance can be formed, a photovoltaic element having high reliability and high photoelectric conversion efficiency can be obtained. In addition, copper and aluminum, which are materials for the back reflection layer, are inexpensive,
A photovoltaic element that can be mass-produced at low cost is obtained.

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

【図1】本発明の実施例1に係る光起電力素子の模式的
な断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a photovoltaic device according to Example 1 of the present invention.

【図2】本発明に係る金属層として検討した、Ag、A
l、Cu又はNi膜の反射率を示したグラフである。
FIG. 2 shows Ag, A studied as a metal layer according to the present invention.
4 is a graph showing the reflectance of an l, Cu or Ni film.

【図3】本発明に係る、テクスチャー構造を有する裏面
反射層を用いたとき、入射光の吸収率が増加した結果を
示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a result of an increase in incident light absorptivity when a back reflection layer having a texture structure according to the present invention is used.

【図4】本発明の実験1に係る金属層の形成に用いたD
Cマグネトロンスパッタ装置の模式図である。
FIG. 4 shows D used for forming a metal layer according to Experiment 1 of the present invention.
It is a schematic diagram of a C magnetron sputtering apparatus.

【図5】本発明の実験1に係る、Cu−Al合金膜にお
けるAl含有率と、各試料の波長800nmの光におけ
る反射率との関係を示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the Al content in the Cu—Al alloy film and the reflectance of each sample with respect to light having a wavelength of 800 nm according to Experiment 1 of the present invention.

【図6】本発明に係るCu−Al合金の相図である。FIG. 6 is a phase diagram of a Cu—Al alloy according to the present invention.

【図7】本発明の実験2に係る、各試料を形成する基板
温度と反射率との関係を示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the temperature of the substrate forming each sample and the reflectance according to Experiment 2 of the present invention.

【図8】本発明の実験3に係る、各試料において樹枝状
結晶の成長により電極間が短絡した時間と、Cu−Al
合金におけるAl濃度との関係を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the time when electrodes were short-circuited due to the growth of dendritic crystals and Cu—Al in each sample according to Experiment 3 of the present invention.
4 is a graph showing a relationship with an Al concentration in an alloy.

【図9】本発明の実験5に係る、各試料のRshDkと経過
時間との関係を示したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between RshDk and elapsed time of each sample according to Experiment 5 of the present invention.

【図10】本発明に係る容量結合型の高周波プラズマC
VD装置の模式図である。
FIG. 10 shows a capacitively coupled high-frequency plasma C according to the present invention.
It is a schematic diagram of a VD device.

【図11】本発明に係る裏面反射層を、連続的に形成す
るために用いた形成装置の模式図である。
FIG. 11 is a schematic view of a forming apparatus used for continuously forming a back reflection layer according to the present invention.

【図12】本発明の実施例2に係るタンデム太陽電池の
模式的な断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view of a tandem solar cell according to Example 2 of the present invention.

【図13】本発明に係る光起電力素子を作製するために
用いたロール・ツー・ロール方式の形成装置の模式図で
ある。
FIG. 13 is a schematic view of a roll-to-roll type forming apparatus used for manufacturing a photovoltaic device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 基板、 102 Cu−Al合金からなる金属層、 103 透明層、 104 薄膜半導体接合をなす発電層、 105 n型a−Si層、 106 i型a−Si層、 107 p型a−Si層、 108 透明電極、 109 集電電極、 401 堆積室、 402 ガス導入管、 403 排気弁、 404 基板、 405 ヒーター、 406 アノード、 407 ターゲット、 408 カソード電極、 409 DC電源、 410 プラズマ、 1001 基板、 1002 アノード、 1003 カソード、 1004 反応容器、 1005 ガス供給源、 1006 ガス導入管、 1007 高周波電源、 1008 スロットルバルブ、 1009 排気装置、 1101 基板送り出し室、 1102 帯状基板、 1103 帯状基板1102のロール、 1104 Al層の堆積室、 1105、1108、1111 ヒーター、 1106 Alターゲット、 1107 Cu−Al層の堆積室、 1109 Cu−Al合金ターゲット、 1110 ZnO層の堆積室、 1112 ZnOターゲット、 1113 基板巻き取り室、 1201 帯状基板、 1202 Al金属層、 1203 Cu−Al合金層、 1204 ZnO層、 1205 ボトムセル、 1206、1210 n型a−Si層、 1207 i型a−SiGe層、 1208、1212 p型μc−Si、 1209 トップセル、 1211 i型a−Si層、 1213 透明電極、 1214 集電電極、 5010 シート状基板導入用のロード室、 5020 第1のn型層堆積室、 5030 第1のRF−i層(n/i)堆積室、 5040 第1のMW−i層堆積室、 5050 第1のRF−i層(p/i)堆積室、 5060 第1のp型層堆積室、 5070 第2のn型層堆積室、 5080 第2のRF−i(n/i)堆積室、 5090 第2のMW−i層堆積室、 5100 第2のRF−i層(p/i)堆積室、 5110 第2のp型層堆積室、 5120 第3のn型層堆積室、 5130 RF−i層堆積室、 5140 第3のp型層堆積室、 5150 アンロード室、 5011、5021、5031、5041、5051、
5061、5071、5081、5091、5101、
5111、5121、5131、5141、5151
排気管、 5012、5022、5032、5052、5062、
5072、5082、5102、5112、5122、
5132、5142、5152 排気ポンプ、 5201、5202、5203、5204、5205、
5206、5207、5208、5209、5210、
5211、5212、5213、5214 ガスゲー
ト、 5301、5302、5303、5304、5305、
5306、5307、5308、5309、5310、
5311、5312、5313、5314 ガスゲート
へのガス供給管、 5023、5033、5053、5063、5073、
5083、5103、5113、5123、5133、
5143 RF供給用同軸ケーブル、 5024、5034、5054、5064、5074、
5084、5104、5114、5124、5134、
5144 RF電源、 5025、5035、5045、5055、5065、
5075、5085、5095、5105、5115、
5125、5135、5145 原料ガス供給管、 5026、5036、5046、5056、5066、
5076、5086、5096、5106、5116、
5126、5136、5146 ミキシング装置、 5042、5092 排気ポンプ(拡散ポンプ付き)、 5043、5093 MW導入用導波管、 5044、5094 MW電源、 5400 シート送り出し治具、 5401 シート状基板、 5402 シート巻き取り治具。
101 substrate, 102 metal layer made of Cu-Al alloy, 103 transparent layer, 104 power generation layer forming a thin film semiconductor junction, 105 n-type a-Si layer, 106 i-type a-Si layer, 107 p-type a-Si layer, 108 transparent electrode, 109 current collecting electrode, 401 deposition chamber, 402 gas introduction pipe, 403 exhaust valve, 404 substrate, 405 heater, 406 anode, 407 target, 408 cathode electrode, 409 DC power supply, 410 plasma, 1001 substrate, 1002 anode , 1003 cathode, 1004 reaction vessel, 1005 gas supply source, 1006 gas introduction pipe, 1007 high frequency power supply, 1008 throttle valve, 1009 exhaust device, 1101 substrate delivery chamber, 1102 belt-like substrate, 1103 roll of belt-like substrate 1102, 1104 Al layer Deposition chamber 1105, 1108, 1111 heater, 1106 Al target, 1107 Cu-Al layer deposition chamber, 1109 Cu-Al alloy target, 1110 ZnO layer deposition chamber, 1112 ZnO target, 1113 substrate winding chamber, 1201 strip substrate, 1202 Al Metal layer, 1203 Cu-Al alloy layer, 1204 ZnO layer, 1205 bottom cell, 1206, 1210 n-type a-Si layer, 1207 i-type a-SiGe layer, 1208, 1212 p-type μc-Si, 1209 top cell, 1211 i Type a-Si layer, 1213 Transparent electrode, 1214 Current collecting electrode, 5010 Load chamber for introducing sheet-like substrate, 5020 First n-type layer deposition chamber, 5030 First RF-i layer (n / i) deposition chamber 5050 first MW-i layer deposition chamber, 5050 first RF-i layer (p / i) deposition chamber, 5060 first p-type layer deposition chamber, 5070 second n-type layer deposition chamber, 5080 second RF-i (n / i) deposition chamber, 5090 second MW-i layer deposition chamber, 5100 second RF-i layer (p / i) deposition chamber, 5110 second p-type layer deposition chamber, 5120 third n-type layer deposition chamber, 5130 RF-i layer deposition chamber Chamber, 5140 third p-type layer deposition chamber, 5150 unload chamber, 5011, 5021, 5031, 5041, 5051,
5061, 5071, 5081, 5091, 5101,
5111, 5121, 5131, 5141, 5151
Exhaust pipe, 5012, 5022, 5032, 5052, 5062,
5072, 5082, 5102, 5112, 5122,
5132, 5142, 5152 exhaust pump, 5201, 5202, 5203, 5204, 5205,
5206, 5207, 5208, 5209, 5210,
5211, 5212, 5213, 5214 gas gate, 5301, 5302, 5303, 5304, 5305,
5306, 5307, 5308, 5309, 5310,
5311, 5312, 5313, 5314 Gas supply pipe to gas gate, 5023, 5033, 5053, 5063, 5073,
5083, 5103, 5113, 5123, 5133,
5143 RF supply coaxial cable, 5024, 5034, 5054, 5064, 5074,
5084, 5104, 5114, 5124, 5134,
5144 RF power supply, 5025, 5035, 5045, 5055, 5065,
5075, 5085, 5095, 5105, 5115,
5125, 5135, 5145 source gas supply pipes, 5026, 5036, 5046, 5056, 5066,
5076, 5086, 5096, 5106, 5116,
5126, 5136, 5146 Mixing device, 5042, 5092 Exhaust pump (with diffusion pump), 5043, 5093 MW introduction waveguide, 5044, 5094 MW power supply, 5400 Sheet feeding jig, 5401 Sheet substrate, 5402 Sheet winding jig.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−18084(JP,A) 特開 平7−263729(JP,A) 特開 平6−204533(JP,A) 特開 昭62−203369(JP,A) 特開 昭57−103370(JP,A) 特開 昭55−108780(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078 Continuation of front page (56) References JP-A-8-18084 (JP, A) JP-A-7-263729 (JP, A) JP-A-6-204533 (JP, A) JP-A-62-203369 (JP) JP-A-57-103370 (JP, A) JP-A-55-108780 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 31/04-31/078

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、少なくとも金属層、透明層、
半導体層及び透明電極を順次積層してなる光起電力素子
において、 前記金属層は、アルミニウム(Al)濃度が30〜50
at%、残部銅(Cu)からなる銅−アルミニウム合金
であり、かつ、前記金属層の反射率は、波長が700〜
1000nmの光に対して85%以上であることを特徴
とする光起電力素子。
1. A method according to claim 1, wherein at least a metal layer, a transparent layer,
In a photovoltaic device in which a semiconductor layer and a transparent electrode are sequentially laminated, the metal layer has an aluminum (Al) concentration of 30 to 50.
at%, the balance being copper-aluminum alloy composed of copper (Cu), and the reflectance of the metal layer is 700 to
A photovoltaic element characterized by being at least 85% with respect to light of 1000 nm.
【請求項2】 前記金属層は、120℃以下の温度に保
持された前記基板の上に、スパッタリング法により形成
されたことを特徴とする請求項1に記載の光起電力素
子。
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the metal layer is formed on the substrate maintained at a temperature of 120 ° C. or lower by a sputtering method.
【請求項3】 前記基板上に前記金属層からなる一対の
櫛形電極を200μm間隔で配設し、前記櫛形電極上に
純水からなる水滴を垂らし、前記櫛形電極間に10Vの
電圧を印加した際、電気化学的マイグレーションにより
前記金属層からなる一対の櫛形電極間が短絡するまでの
時間が、2分以上であることを特徴とする請求項1又は
2に記載の光起電力素子。
3. A pair of comb electrodes made of the metal layer are arranged on the substrate at an interval of 200 μm, a drop of pure water is dropped on the comb electrodes, and a voltage of 10 V is applied between the comb electrodes. 3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the time required for a short circuit between the pair of comb electrodes made of the metal layer by electrochemical migration is 2 minutes or more.
JP08560096A 1996-03-21 1996-04-08 Photovoltaic element Expired - Fee Related JP3270679B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08560096A JP3270679B2 (en) 1996-04-08 1996-04-08 Photovoltaic element
US08/820,565 US5986204A (en) 1996-03-21 1997-03-19 Photovoltaic cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08560096A JP3270679B2 (en) 1996-04-08 1996-04-08 Photovoltaic element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09283780A JPH09283780A (en) 1997-10-31
JP3270679B2 true JP3270679B2 (en) 2002-04-02

Family

ID=13863326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08560096A Expired - Fee Related JP3270679B2 (en) 1996-03-21 1996-04-08 Photovoltaic element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3270679B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101269608B1 (en) * 2011-03-29 2013-06-05 한국에너지기술연구원 Back reflection layer for thin film solar cell, fabrication method of the same and thin film solar cell comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09283780A (en) 1997-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5770463A (en) Method of fabricating a photovoltaic device
KR100237661B1 (en) Back reflector layer, method for forming it, and photovoltaic element using it and manufacturing method thereof
US5986204A (en) Photovoltaic cell
US6172296B1 (en) Photovoltaic cell
JP3029178B2 (en) Method of manufacturing thin film semiconductor solar cell
US5668050A (en) Solar cell manufacturing method
US20080308147A1 (en) Rear electrode structure for use in photovoltaic device such as CIGS/CIS photovoltaic device and method of making same
JP2009033208A (en) Method for manufacturing stacked photovoltaic device
JPH10178193A (en) Manufacture photovoltaic power element
JP2002222972A (en) Laminated solar battery
JPH05110125A (en) Photovoltaic element
JPH10178195A (en) Photovoltaic element
JP3162261B2 (en) Solar cell manufacturing method and manufacturing apparatus
JP3006701B2 (en) Thin-film semiconductor solar cells
JP3270679B2 (en) Photovoltaic element
JPH06338623A (en) Thin-film solar cell
JPH09186351A (en) Photovoltaic device and manufacture thereof
JP2846508B2 (en) Photovoltaic element
JP3078937B2 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP3720456B2 (en) Photovoltaic element
JP2713847B2 (en) Thin film solar cell
JP2002222969A (en) Laminated solar battery
JP2952121B2 (en) Photovoltaic element
JPH09260702A (en) Photovoltaic element
JP2846677B2 (en) Photovoltaic element

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees