JP6609349B2 - 結晶シリコン系太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
(膜厚)
透明電極の膜厚は、SEM(フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡S4800、日立ハイテクノロジーズ社製)を用い、10万倍の倍率で観察して求めた。
無アルカリガラス(商品名「OA−10」、日本電気硝子社製)上に、各実施例および比較例の透明電極層と同一の製膜条件でITO膜を形成した。このサンプルを1cm四方に折り割り、その4つの角に金属インジウムを電極として融着して、ホール測定用のサンプルを作製した。この測定用サンプルに、磁力3500ガウスで、基板の対角方向に1mAの電流を流した際の電位差を基に、van der pauw法によりホール移動度を測定し、キャリア密度を算出した。
水、ジエチレングリコール、およびヨウ化メチレンを、透明電極層上に滴下し、それぞれの液滴と透明電極層表面との接触角θから、Owens−Wendt法により透明電極層の表面自由エネルギーを算出した。具体的には、下記の式(1),(2)にそれぞれの液滴の接触角θを代入して、連立方程式を解くことで、固体(透明電極層)の表面自由エネルギーγsを決定した。
上記ホール測定用のサンプルと同一の無アルカリガラス上にITO膜が形成されたサンプルを用いて、X線回折法により、ピークの有無を識別することによって、透明電極層の結晶性を評価した。X線回折測定は、2θ/θ法により行い、2θの測定範囲を20〜80°とした。
各実施例および比較例のp型側の透明電極層上に、銀ペースト(藤倉化成製 ドータイトFA−333)を、30mm角の範囲にスクリーン印刷法で形成後に、乾燥を行い、厚み30μmの銀層を形成して、付着強度評価用サンプルを作製した。カッターナイフにより、銀層に2mm幅の格子状に切り込みを入れ、試験用テープ(住友スリーエム製 550P))を貼り付け、垂直方向に一気に引き剥がした。
引き剥がしたテープ粘着面への銀層の付着率が40%未満のものを〇、40%以上60%未満のものを以下のものを△、60%以上のものを×とした。
ソーラーシミュレータにより、AM1.5の光を100mW/cm2の光量で照射して、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)および変換効率(Eff)を測定した。
シリコン基板として、異方性エッチングによって、(111)面が露出したピラミッド型のテクスチャが表面に形成された厚み200μmのn型単結晶シリコン基板が用いられた。
実施例1の第一の透明電極層および第二の透明電極層の形成において、製膜条件(ターゲット中の酸化錫含有量、基板温度、圧力、パワー密度、ガス導入量)が表1に示すように変更された。それ以外は実施例1と同様にして、ヘテロ接合太陽電池が作製された。
実施例5では、実施例2と同様の条件で第一の透明電極層および第二の透明電極層が形成されたが、単結晶シリコン基板の裏面側の真性非晶質シリコン層と第二の透明電極層との間に、n型非晶質シリコン薄膜とn型微結晶シリコン薄膜の2層からなるn層が形成された点において、実施例2と異なっていた。実施例5では、真性非晶質シリコン層上に、実施例2と同様に膜厚10nmのn型非晶質シリコン薄膜が形成され、その上に膜厚20nmの微結晶シリコン薄膜が製膜された。n型微結晶シリコン薄膜の製膜条件は、基板温度が170℃、圧力800Pa、SiH4/PH3/H2流量比が1/5/180、投入パワー密度0.08W/cm2であった。
比較例8では、第一の透明電極層が2層構成とされた。まず、ターゲットとして酸化錫含有量が10重量%のITOが用いられ、キャリアガスとして、アルゴンと酸素が、それぞれ50sccm、0.2sccmの流量で導入され、基板温度150℃、圧力0.2Pa、パワー密度0.7W/cm2の条件で膜厚10nmのITO層Aが製膜された。その後、酸素流量が0.8sccmに変更され、膜厚65nmのITO層Bが製膜された。
21,22 : 真性シリコン系薄膜
41 : p型シリコン系薄膜
42 : n型シリコン系薄膜
421 : n型非晶質シリコン系薄膜
422 : n型微結晶シリコン系薄膜
61,62 : 透明電極層
71,72 : 集電極
Claims (7)
- 導電型単結晶シリコン基板の一方の面に、p型シリコン系層および前記p型シリコン系層に接する第一の透明電極層を有し、前記導電型単結晶シリコン基板の他方の面にn型シリコン系層および前記n型シリコン系層に接する第二の透明電極層を有する結晶シリコン系太陽電池を製造する方法であって、
前記第一の透明電極層および前記第二の透明電極層は、いずれも、
基板温度100℃以下のマグネトロンスパッタリング法により製膜され、
酸化インジウムと酸化錫の合計に対する酸化錫の含有量が7重量%〜12重量%であるインジウム錫複合酸化物からなり、キャリア密度が、1×1020cm−3〜4×1020cm−3であり、表面自由エネルギーが、80mN/m以上であり、
前記第一の透明電極層のスパッタ製膜および前記第二の透明電極層のスパッタ製膜における製膜室内の酸素分圧がいずれも1×10−3Pa〜2×10−2Paである、結晶シリコン系太陽電池の製造方法。 - 前記第一の透明電極層のスパッタ製膜および前記第二の透明電極層のスパッタ製膜において、製膜室内に水を導入しない、請求項1に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
- 前記第一の透明電極層のスパッタ製膜および前記第二の透明電極層のスパッタ製膜において、製膜室内にアルゴンおよび酸素のみを導入する、請求項1に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
- 前記第一の透明電極層および前記前記第二の透明電極層は、スパッタ製膜直後の表面自由エネルギーが、80mN/m以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
- 前記第一の透明電極層および前記第二の透明電極層が、いずれも非晶質のインジウム錫複合酸化物からなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
- 前記第一の透明電極層および前記第二の透明電極層は、いずれも、ホール移動度が50cm2/Vs以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
- 前記第一の透明電極層および前記第二の透明電極層上のそれぞれに、さらに集電極を形成する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の結晶シリコン系太陽電池の製造方法。
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