JP6673360B2 - Glass substrate for solar cell and solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池用ガラス基板及び太陽電池に関する。   The present invention relates to a glass substrate for a solar cell and a solar cell.

化合物太陽電池では、ガラス基板上に光電変換層として半導体の膜が形成される。太陽電池に用いられる半導体として、カルコパイライト結晶構造を持つ11−13族、11−16族化合物半導体や、立方晶系あるいは六方晶系の12−16族化合物半導体は、可視から近赤外の波長範囲の光に対して大きな吸収係数を有している。そのために、高効率薄膜太陽電池の材料として期待されている。代表的な例として、Cu(In,Ga)Se(以下、CIGSと称することがある。)が挙げられる。In a compound solar cell, a semiconductor film is formed as a photoelectric conversion layer on a glass substrate. As semiconductors used for solar cells, group 11-13 and 11-16 group compound semiconductors having a chalcopyrite crystal structure and cubic or hexagonal group 12-16 group compound semiconductors have wavelengths from visible to near infrared. It has a large absorption coefficient for light in the range. Therefore, it is expected as a material for a high-efficiency thin-film solar cell. A typical example is Cu (In, Ga) Se 2 (hereinafter, may be referred to as CIGS).

このような太陽電池用ガラス基板として、アルカリ金属、特にナトリウム(Na)やカリウム(K)を含むガラス基板を用いることで、太陽電池の光電変換効率を向上できることが知られている。ガラス基板にCIGS膜等の光電変換層が形成される場合、ガラス基板が光電変換層の形成工程で加熱処理されることで、ガラス基板に含まれるアルカリ金属原子がガラス基板表面から光電変換層に拡散していく。これによって、光電変換層の欠陥密度が低下し、キャリア濃度が高まり、結果として光電変換効率を向上できる。   It is known that by using a glass substrate containing an alkali metal, particularly sodium (Na) or potassium (K) as such a glass substrate for a solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved. When a photoelectric conversion layer such as a CIGS film is formed on a glass substrate, the glass substrate is subjected to heat treatment in the photoelectric conversion layer forming step, so that alkali metal atoms contained in the glass substrate are transferred from the glass substrate surface to the photoelectric conversion layer. It spreads. Thereby, the defect density of the photoelectric conversion layer decreases, the carrier concentration increases, and as a result, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

環境負荷低減の観点から、太陽電池製造時の省エネルギー化が望まれており、光電変換層の形成工程で加熱処理の低温プロセス化が求められている。また、太陽電池基板への低コスト化の要求は、年々高まってきており、中でも太陽電池パネルの重量の大部分を占めるガラス基板を安価に提供することが求められている。
低温プロセスにおいて光電変換層へアルカリ金属拡散が容易に起こり、安価なガラス基板の例としては、建築用ガラスなどに広く用いられるソーダライムガラスが知られている。
From the viewpoint of reducing environmental load, energy saving in the production of solar cells is desired, and a low-temperature process of heat treatment is required in the process of forming the photoelectric conversion layer. In addition, the demand for cost reduction of the solar cell substrate is increasing year by year, and in particular, it is required to provide a glass substrate occupying most of the weight of the solar cell panel at a low cost.
Alkali metal diffusion into the photoelectric conversion layer easily occurs in a low-temperature process, and as an example of an inexpensive glass substrate, soda-lime glass widely used for architectural glass and the like is known.

特許第5575163号公報Japanese Patent No. 5575163 特表2015−506890号公報JP-T-2015-506890A

ソーダライムガラス基板表面に所定の膜を形成することがある。従来、建築用途等では、このような膜付きガラス基板により、アルカリ成分、特にナトリウム成分の拡散による光学特性等の諸特性の劣化等を防ぐ方法がある。このため、膜付きガラス基板を太陽電池用途に適用することで、諸特性の劣化を防ぐ一方で、アルカリ拡散を増大させたいという要望がある。   A predetermined film may be formed on the soda lime glass substrate surface. Conventionally, for architectural uses and the like, there is a method of preventing deterioration of various characteristics such as optical characteristics due to diffusion of an alkali component, particularly a sodium component, by using such a glass substrate with a film. For this reason, there is a demand to increase alkali diffusion while preventing deterioration of various characteristics by applying the glass substrate with a film to a solar cell application.

特許文献1には、歪みを防止するために高歪点ガラスをCIS系薄膜太陽電池のガラス基板に用いる場合に、高歪点ガラスは、アルカリ濃度が低いため、ガラス基板上にアルカリ制御層としてのシリカ膜を3〜12nmと薄く形成し、さらに、CIS系光吸収層を形成する金属プリカーサ膜にNaを添加することが提案されている。
特許文献1では、シリカ膜は、アルカリ制御層としてアルカリ成分の拡散を抑止する役割をするが、その膜厚を薄くすることで、アルカリ成分の拡散を促している。しかしながら、特許文献1では、それだけでは十分なアルカリ成分が拡散されないため、さらに金属プリカーサ膜にNaを添加する必要がある。
また、特許文献1では、低Na量の高歪点ガラスを用いており、ソーダライム系ガラスでのアルカリ制御については検討されていない。
Patent Literature 1 discloses that when a high strain point glass is used for a glass substrate of a CIS based thin-film solar cell to prevent distortion, the high strain point glass has a low alkali concentration, and is used as an alkali control layer on the glass substrate. It has been proposed to form a thin silica film having a thickness of 3 to 12 nm and further add Na to a metal precursor film forming a CIS-based light absorbing layer.
In Patent Literature 1, the silica film functions as an alkali control layer to suppress the diffusion of an alkali component. However, the thickness of the silica film is reduced to promote the diffusion of the alkali component. However, in Patent Literature 1, it is not sufficient to diffuse a sufficient alkali component by itself, so it is necessary to further add Na to the metal precursor film.
Patent Document 1 uses a high strain point glass having a low Na content, and does not discuss alkali control in soda-lime glass.

特許文献2には、ホウケイ酸ガラスやソーダ石灰ガラスからなる基板から表面の機能薄層にナトリウムイオンが拡散すると、機能薄層の特性を劣化させることがあるため、ガラス基板の表面に酸炭化ケイ素(SiO)層を形成することが提案されている。
特許文献2では、自動車用板ガラスや住宅用板ガラスにおいて、着色の問題の観点から、酸炭化ケイ素層を炭素含有量の異なる2層構造としている。
特許文献2では、ナトリウムイオンの拡散を阻止するため、酸炭化ケイ素層の総厚は、10〜200nmであり、特に好ましくは40〜70nmである。
特許文献2に開示されるように、酸炭化ケイ素層は、ガラス基板からナトリウムイオンの拡散を阻止するために用いられている。
また、酸炭化ケイ素層を厚くすることで、ナトリウムイオンの拡散が阻止されるため、このようなガラス基板を太陽電池に転用するとアルカリ拡散能が十分に得られないという問題がある。
Patent Document 2 discloses that if sodium ions diffuse from a substrate made of borosilicate glass or soda-lime glass to a functional thin layer on the surface, the characteristics of the functional thin layer may be deteriorated. It has been proposed to form a (SiO x C y) layer.
In Patent Literature 2, in a glass sheet for automobiles and a glass sheet for houses, the silicon oxycarbide layer has a two-layer structure having different carbon contents from the viewpoint of coloring problem.
In Patent Document 2, the total thickness of the silicon oxycarbide layer is 10 to 200 nm, particularly preferably 40 to 70 nm, in order to prevent diffusion of sodium ions.
As disclosed in Patent Document 2, a silicon oxycarbide layer is used to prevent diffusion of sodium ions from a glass substrate.
In addition, since the diffusion of sodium ions is prevented by increasing the thickness of the silicon oxycarbide layer, there is a problem that when such a glass substrate is used for a solar cell, sufficient alkali diffusing ability cannot be obtained.

本発明の一目的は、優れたアルカリ拡散能で発電効率が高い太陽電池用ガラス基板及びそれを用いた太陽電池を提供することである。   An object of the present invention is to provide a glass substrate for a solar cell, which has excellent alkali diffusing ability and high power generation efficiency, and a solar cell using the same.

本発明は、以下の構成を要旨とするものである。
(1)少なくとも第一の主面にケイ素含有層を備えるガラス基板であって、前記ケイ素含有層は、全体原子量に対する原子%で、ケイ素を15%以上、45%以下、かつ炭素を0.4%以上、30%以下有し、前記ケイ素含有層の表面粗さRaは、0.3nm以上、2nm未満である、太陽電池用ガラス基板。
(2)前記ケイ素含有層は、全体原子量に対する原子%で、さらに酸素を30%以上、65%以下有する、(1)に記載の太陽電池用ガラス基板。
(3)前記ガラス基板の前記ケイ素含有層表面と、素ガラス基板表面との、5°入射における波長550nmでの反射率差の絶対値が0.02%以上である、(1)または(2)に記載の太陽電池用ガラス基板。
(4)前記ガラス基板の第一の主面から深さ5000nm以上の領域におけるガラスが、下記酸化物基準の質量百分率表示で、SiOを60〜75%、Alを0.25〜8%、NaOを7〜20%、KOを0超、9%以下、MgOを0〜10%、CaOを0〜15%含む組成である、(1)から(3)のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
(5)(1)から(4)のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板、及び前記ガラス基板のケイ素含有層を有する面上に光電変換層を備える、太陽電池。
(6)前記光電変換層が、Cu(In,Ga)Se化合物半導体からなる、(5)に記載の太陽電池。
本明細書において数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A glass substrate provided with a silicon-containing layer on at least a first main surface, wherein the silicon-containing layer contains 15% or more and 45% or less of silicon and 0.4% or less of carbon in atomic% based on the total atomic weight. %, And the surface roughness Ra of the silicon-containing layer is 0.3 nm or more and less than 2 nm.
(2) The glass substrate for a solar cell according to (1), wherein the silicon-containing layer further has oxygen in an amount of 30% or more and 65% or less in atomic% based on the total atomic weight.
(3) The absolute value of the reflectance difference between the surface of the silicon-containing layer of the glass substrate and the surface of the base glass substrate at a wavelength of 550 nm at 5 ° incidence is 0.02% or more, (1) or (2). The glass substrate for a solar cell according to the above.
(4) The glass in a region at a depth of 5000 nm or more from the first main surface of the glass substrate has a SiO 2 content of 60 to 75% and an Al 2 O 3 content of 0.25 to Any of (1) to (3), which has a composition containing 8%, 7 to 20% of Na 2 O, more than 0 to 9% of K 2 O, 0 to 10% of MgO, and 0 to 15% of CaO. A glass substrate for a solar cell as described in Crab.
(5) A solar cell, comprising: the glass substrate for a solar cell according to any one of (1) to (4); and a photoelectric conversion layer on a surface of the glass substrate having a silicon-containing layer.
(6) the photoelectric conversion layer is composed of Cu (In, Ga) Se 2 compound semiconductor solar cell according to (5).
In the present specification, `` to '' indicating a numerical range is used in a meaning including the numerical values described before and after it as a lower limit and an upper limit, and unless otherwise specified, `` to '' in the present specification is hereinafter referred to as , With similar meanings.

本発明によれば、優れたアルカリ拡散能で発電効率が高い太陽電池用ガラス基板及びそれを用いた太陽電池を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glass substrate for solar cells with high power generation efficiency with excellent alkali diffusion ability and a solar cell using the same can be provided.

図1は、本発明の一実施形態による太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a solar cell according to an embodiment of the present invention. 図2は、各ガラス基板のΔHaze値を表すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a ΔHaze value of each glass substrate. は、例1〜4の各ガラス基板のNa拡散量を表すグラフである。Is a graph showing the Na diffusion amount of each glass substrate of Examples 1 to 4. は、例1〜4の各ガラス基板のK拡散量を表すグラフである。Is a graph showing the amount of K diffusion of each glass substrate of Examples 1 to 4. は、例1、例5、例6、例7の各ガラス基板のNa拡散量を表すグラフである。9 is a graph showing the amount of Na diffusion of each of the glass substrates of Examples 1, 5, 6, and 7. は、例1、例5、例6、例7の各ガラス基板のK拡散量を表すグラフである。Is a graph showing the amount of K diffusion of each of the glass substrates of Examples 1, 5, 6, and 7. 例3のガラス基板のAFM像である。9 is an AFM image of the glass substrate of Example 3.

以下、本発明の一実施形態について説明する。
<ガラス基板>
本発明の一実施形態による太陽電池用ガラス基板としては、少なくとも第一の主面にケイ素含有層を備えるガラス基板であって、ケイ素含有層は、全体原子量に対する原子%で、ケイ素を15%以上、35%以下、かつ炭素を0.4%以上、30%以下有し、ケイ素含有層の表面粗さRaは、0.3nm以上、2nm未満であることを特徴とする。
本実施形態によれば、優れたアルカリ拡散能で発電効率が高い太陽電池用ガラス基板を提供できる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
<Glass substrate>
The glass substrate for a solar cell according to one embodiment of the present invention is a glass substrate provided with a silicon-containing layer on at least a first main surface, wherein the silicon-containing layer contains 15% or more of silicon in atomic% based on the total atomic weight. , 35% or less, and 0.4% or more and 30% or less of carbon, and the surface roughness Ra of the silicon-containing layer is 0.3 nm or more and less than 2 nm.
According to this embodiment, it is possible to provide a glass substrate for a solar cell having excellent alkali diffusing ability and high power generation efficiency.

CIGS膜等の光電変換層へのNa原子やK原子のようなアルカリ金属のドーピングによって、太陽電池は、欠陥密度を低下させ、キャリア濃度を増大させることが可能である。このNa原子やK原子は、光電変換層の成形工程の加熱処理によって、ガラス基板表面から光電変換層に拡散される。アルカリ金属のドーピングは、光電変換層が形成されるガラス基板の原料にNaOやKOなどのアルカリ金属を含む酸化物を含ませることで可能となる。
本実施形態では、ガラス基板に特定の表面粗さ、かつ所定の組成を有するケイ素含有層を形成することで、アルカリ拡散能をさらに高めることができる。
さらに、ソーダライムガラスそのものを太陽電池用ガラス基板として用いる場合は、アルカリ金属やアルカリ土類金属の配合割合が高いため、ガラス基板の表面に炭酸塩が析出しやすく、ヤケの問題がある。これに対し、上記した様なケイ素含有層を形成することで、ヤケを抑えながら、アルカリ拡散能を向上できる。
By doping a photoelectric conversion layer such as a CIGS film with an alkali metal such as Na atom or K atom, the solar cell can reduce the defect density and increase the carrier concentration. These Na atoms and K atoms are diffused from the glass substrate surface to the photoelectric conversion layer by the heat treatment in the step of forming the photoelectric conversion layer. Alkali metal doping can be achieved by including an oxide containing an alkali metal such as Na 2 O or K 2 O in a raw material of a glass substrate on which a photoelectric conversion layer is formed.
In the present embodiment, by forming a silicon-containing layer having a specific surface roughness and a predetermined composition on a glass substrate, the alkali diffusing ability can be further increased.
Further, when soda lime glass itself is used as a glass substrate for a solar cell, the proportion of an alkali metal or an alkaline earth metal is high, so that a carbonate easily precipitates on the surface of the glass substrate, and there is a problem of burning. On the other hand, by forming the silicon-containing layer as described above, it is possible to improve alkali diffusion ability while suppressing burn.

ガラス基板にケイ素含有層を厚く形成すると、ケイ素含有層が、アルカリ成分のバリア層として作用して、アルカリ拡散能が低下することがある。しかし、ガラス基板にケイ素含有層をある程度薄く形成することで、アルカリ拡散能を向上できる。このようにアルカリ拡散能を向上できる程度のケイ素含有層は、その表面粗さと膜組成とによって評価できる。
本発明では、ケイ素含有層の表面粗さRaが0.3nm以上であることで、アルカリ拡散能を向上できることを見出した。ここで、表面粗さRaは、JIS B0601−2001に基づくものである。
これは、ケイ素含有層の表面にナノレベルの凹凸形状が形成されることで、ガラス基板表面の表面積が増大し、ガラス表面とケイ素含有層とを構成する元素との相互作用によってガラス表面が活性化されることや、あるいは、ガラス表面がある程度ケイ素含有層に覆われるため、SOガスによるアルカリ抜けが抑制されること等によると考えられる。このようにしてガラス基板からケイ素含有層へのアルカリ成分の拡散が促進されると考えられる。
ケイ素含有層の表面粗さRaは、0.4nm以上であることがより好ましく、さらに好ましくは0.5nm以上である。
ケイ素含有層の表面が過剰に粗くなると、電池特性が悪化するという問題がある。この観点から、ケイ素含有層の表面粗さRaは、2nm未満であることが好ましく、より好ましくは1.8nm以下であり、さらに好ましくは1.5nm以下である。
ここで、表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定できる。
If the silicon-containing layer is formed thick on the glass substrate, the silicon-containing layer may act as a barrier layer for an alkali component, and the alkali diffusing ability may be reduced. However, the alkali diffusing ability can be improved by forming the silicon-containing layer to some extent thin on the glass substrate. Such a silicon-containing layer whose alkali diffusing ability can be improved can be evaluated by its surface roughness and film composition.
In the present invention, it has been found that when the surface roughness Ra of the silicon-containing layer is 0.3 nm or more, the alkali diffusing ability can be improved. Here, the surface roughness Ra is based on JIS B0601-2001.
This is because nano-level irregularities are formed on the surface of the silicon-containing layer, which increases the surface area of the glass substrate surface and activates the glass surface by the interaction between the glass surface and the elements that constitute the silicon-containing layer. It is considered that this is because the glass surface is covered to some extent with the silicon-containing layer, so that alkali elimination by SO 2 gas is suppressed. It is considered that the diffusion of the alkali component from the glass substrate to the silicon-containing layer is promoted in this manner.
The surface roughness Ra of the silicon-containing layer is more preferably 0.4 nm or more, and even more preferably 0.5 nm or more.
If the surface of the silicon-containing layer becomes excessively rough, there is a problem that battery characteristics deteriorate. In this respect, the surface roughness Ra of the silicon-containing layer is preferably less than 2 nm, more preferably 1.8 nm or less, and still more preferably 1.5 nm or less.
Here, the surface roughness Ra can be measured using an atomic force microscope (AFM).

ガラス基板に形成されるケイ素含有層としては、ケイ素を必須成分として含む層であり、好ましくはSiOを含む層である。
ケイ素含有層の好ましい形態としては、ケイ素を含む3以上の元素を含む層である。ケイ素含有層を構成する元素としては、ケイ素、酸素、炭素を含む層であることが好ましく、主成分のSiOに炭素が含まれる層(以下、単にSiOC層と称することがある。)が好ましい。
ケイ素含有層は、SiOまたはSiOCを主成分として含むことが好ましい。主成分とは、全体の元素量に対して、SiOまたはSiOCを構成する各原子の合計量が50原子%以上含有することである。
ケイ素含有層において、ケイ素成分は、ケイ素含有層を構成する全原子数に対して、15〜45原子%であることが好ましく、より好ましくは17〜35原子%である。
すなわち、ケイ素含有層において、ケイ素成分、すなわちケイ素原子は、ケイ素含有層を構成する全原子数に対して、15〜45原子%であることが好ましく、より好ましくは17〜35原子%である。
ケイ素含有層において、炭素成分、すなわち炭素原子は、ケイ素含有層を構成する全原子数に対して、0.4〜30原子%であることが好ましい。炭素成分は、0.5原子%以上がより好ましく、0.6原子%以上がさらに好ましく、0.7原子%以上が一層好ましい。より好ましくは1〜20原子%である。
炭素成分がこの範囲で含まれることで、ガラス表面への凹凸形成を促進すると推定される。また、それによりガラスの極表面領域において活性化に寄与しているとも考えられる。
ケイ素含有層において、酸素成分、すなわち酸素原子は、ケイ素含有層を構成する全原子数に対して、30〜65原子%であることが好ましく、より好ましくは50〜62原子%である。
ここで、原子含有量の測定方法は、たとえばX線光電分光法(XPS)を用いて測定できる。測定方法は、XPSに限定されない。
The silicon-containing layer formed on the glass substrate is a layer containing silicon as an essential component, and is preferably a layer containing SiO 2 .
A preferred form of the silicon-containing layer is a layer containing three or more elements containing silicon. The element constituting the silicon-containing layer is preferably a layer containing silicon, oxygen, and carbon, and is preferably a layer containing carbon as a main component of SiO 2 (hereinafter sometimes simply referred to as an SiOC layer). .
The silicon-containing layer preferably contains SiO 2 or SiOC as a main component. The main component means that the total amount of each atom constituting SiO 2 or SiOC is 50 atomic% or more based on the total amount of elements.
In the silicon-containing layer, the silicon component is preferably 15 to 45 atomic%, more preferably 17 to 35 atomic%, based on the total number of atoms constituting the silicon-containing layer.
That is, in the silicon-containing layer, the silicon component, that is, silicon atoms, is preferably 15 to 45 atomic%, more preferably 17 to 35 atomic%, based on the total number of atoms constituting the silicon-containing layer.
In the silicon-containing layer, the carbon component, that is, the carbon atom is preferably 0.4 to 30 atomic% based on the total number of atoms constituting the silicon-containing layer. The carbon component is more preferably at least 0.5 at%, further preferably at least 0.6 at%, and still more preferably at least 0.7 at%. More preferably, it is 1 to 20 atomic%.
It is presumed that the inclusion of the carbon component in this range promotes the formation of irregularities on the glass surface. It is also considered that this contributes to activation in the extremely surface region of the glass.
In the silicon-containing layer, the oxygen component, that is, the oxygen atom is preferably 30 to 65 atomic%, more preferably 50 to 62 atomic%, based on the total number of atoms constituting the silicon-containing layer.
Here, the atomic content can be measured by, for example, X-ray photoelectric spectroscopy (XPS). The measuring method is not limited to XPS.

5°入射において、前記ガラス板のケイ素含有層を有する面の波長550nmにおける反射率と、後述する素ガラス基板表面の波長550nmにおける反射率との差の絶対値は、0.02%以上であることが好ましい。以下、この差を反射率差と称することがある。本発明において、素ガラス基板とは、ケイ素含有層を備えるガラス基板と同一組成を有し、その両主面にケイ素含有層を含む膜の形成がなされていない状態のものを指す。
反射率差は、まずガラス基板表面の反射率を測定し、次にガラス基板にケイ素含有層を形成し、次にガラス基板に形成したケイ素含有層の反射率を測定して、求めることができる。最初に測定するガラス基板表面の反射率は、基準となる素ガラス基板の反射率の意味であり、ケイ素含有層を備えるガラス基板とは別の素ガラス基板であっても、それがケイ素含有層を備えるガラス基板と同一組成であれば、その反射率で代用してもよい。
反射率は、分光器を用いて測定波長550nm、5°入射において測定できる。
At 5 ° incidence, the absolute value of the difference between the reflectance at a wavelength of 550 nm of the surface of the glass plate having the silicon-containing layer at a wavelength of 550 nm and the reflectance at a wavelength of 550 nm of the surface of the elementary glass substrate described below is 0.02% or more. Is preferred. Hereinafter, this difference may be referred to as a reflectance difference. In the present invention, the elementary glass substrate refers to a glass substrate having the same composition as a glass substrate provided with a silicon-containing layer and having no film containing a silicon-containing layer formed on both main surfaces thereof.
The reflectance difference can be determined by first measuring the reflectance of the glass substrate surface, then forming a silicon-containing layer on the glass substrate, and then measuring the reflectance of the silicon-containing layer formed on the glass substrate. . The reflectance of the glass substrate surface to be measured first means the reflectance of the base glass substrate serving as a reference, and even if the glass substrate having a silicon-containing layer is different from the glass substrate provided with the silicon-containing layer, it is a silicon-containing layer. If the composition is the same as that of the glass substrate provided with, the reflectance may be used instead.
The reflectance can be measured using a spectroscope at a measurement wavelength of 550 nm and 5 ° incidence.

反射率差が0.02%以上であることで、ケイ素含有層が形成されていることが確認できる。
反射率差は、膜厚が厚くなり、アルカリ拡散を阻害する観点から、2%以下であることが好ましい。
When the reflectance difference is 0.02% or more, it can be confirmed that the silicon-containing layer is formed.
The reflectance difference is preferably 2% or less from the viewpoint of increasing the film thickness and inhibiting alkali diffusion.

次に、ガラス基板に形成されるケイ素含有層の厚さについて説明する。
ここで、ケイ素含有層の厚さは、X線反射率法(XRR)によって測定できる。しかし、ケイ素含有層が数ナノレベルときわめて薄い膜の状態では、誤差の影響等が大きくなることが懸念されるため、表面粗さRaや、ケイ素含有層を形成しないガラス基板表面からの可視光反射率とケイ素含有層表面からの可視光反射率との相違によって、膜厚の違いを表現することもできる。
Next, the thickness of the silicon-containing layer formed on the glass substrate will be described.
Here, the thickness of the silicon-containing layer can be measured by an X-ray reflectivity method (XRR). However, when the silicon-containing layer is a very thin film having a thickness of several nanometers, there is a concern that the influence of an error or the like may be increased. Therefore, the surface roughness Ra and the visible light from the glass substrate surface on which the silicon-containing layer is not formed. The difference between the film thickness and the reflectance can be expressed by the difference between the reflectance and the visible light reflectance from the surface of the silicon-containing layer.

ケイ素含有層の厚さは、3nm超過であることが好ましい。これによって、アルカリ拡散能も向上できる。これは、ケイ素含有層が厚さ3nm超過であれば、ケイ素含有層形成面においてガラス基板の表面が活性化され、高温処理時にアルカリ成分がガラス表面に移動しやすくなるためと考えられる。
一方、ケイ素含有層の厚さは、10nm未満であることが好ましい。ケイ素含有層が厚くなると、ガラス基板から光電変換層へのアルカリ成分の拡散を、かえって阻止することになる。また、ケイ素含有層を厚く形成する段階で、ケイ素含有層の表面が平坦化し、上記した表面粗さの範囲を外れることがある。そのため、十分なアルカリ拡散能を得るために、ケイ素含有層の厚さは、10nm未満であることが好ましい。
ケイ素含有層の厚さは、より好ましくは4nm以上であり、さらに好ましくは5nm以上であり、一層好ましくは6nm以上である。
また、ケイ素含有層の厚さは、より好ましくは9nm以下である。
アルカリ拡散能の観点から、ケイ素含有層の厚さは、7〜9nmであることが好ましい。
Preferably, the thickness of the silicon-containing layer is greater than 3 nm. Thereby, the alkali diffusing ability can be improved. This is probably because if the thickness of the silicon-containing layer exceeds 3 nm, the surface of the glass substrate is activated on the surface on which the silicon-containing layer is formed, and the alkali component easily moves to the glass surface during high-temperature treatment.
On the other hand, the thickness of the silicon-containing layer is preferably less than 10 nm. When the silicon-containing layer becomes thicker, the diffusion of the alkali component from the glass substrate to the photoelectric conversion layer is rather prevented. Further, at the stage of forming the silicon-containing layer thickly, the surface of the silicon-containing layer may be flattened, and may be out of the above range of the surface roughness. Therefore, in order to obtain a sufficient alkali diffusing ability, the thickness of the silicon-containing layer is preferably less than 10 nm.
The thickness of the silicon-containing layer is more preferably 4 nm or more, still more preferably 5 nm or more, and still more preferably 6 nm or more.
Further, the thickness of the silicon-containing layer is more preferably 9 nm or less.
From the viewpoint of alkali diffusing ability, the thickness of the silicon-containing layer is preferably from 7 to 9 nm.

上記したケイ素含有層は、ガラス基板の全面を覆うように形成されてもよく、ガラス基板を部分的に覆うように島状に形成されてもよい。
ケイ素含有層は、きわめて薄膜のうちは島状に形成され、成膜材料の表面への付着量が増大するにつれて島の密度やサイズ等が変化して、一定の付着量に達すると概ねひとつづきの膜とみなすことができる程度に近接した状態になると考えられる。このとき、表面粗さRaは、島状のうちは所定の値をとるが、膜になると表面がならされるのでふたたび小さくなっていくことが想定される。
ケイ素含有層の表面粗さRaが上記した範囲を満たしていれば、ケイ素含有層の凹部分においてガラス基板表面が露出していてもよい。このようにガラス基板が露出していることで、基板表面の表面積が増大し、アルカリ成分の光電変換層への拡散を促進できる。
ケイ素含有層の表面粗さRaが上記した範囲を満たしていれば、ケイ素含有層によってガラス基板表面の全面が被覆されていてもよい。このようにガラス基板全面が被覆されていることで、アルカリバリア層としての機能発揮にはいたらず、アルカリ成分の光電変換層への拡散を促進させることができる。
The silicon-containing layer described above may be formed so as to cover the entire surface of the glass substrate, or may be formed in an island shape so as to partially cover the glass substrate.
The silicon-containing layer is formed as an island in a very thin film, and the density and size of the island change as the amount of adhesion to the surface of the film-forming material increases. It is considered that the films are in a state close enough to be regarded as a film. At this time, the surface roughness Ra takes a predetermined value in the island shape, but it is assumed that the surface roughness Ra becomes smaller again because the surface is smoothed when the film is formed.
As long as the surface roughness Ra of the silicon-containing layer satisfies the above range, the surface of the glass substrate may be exposed in the concave portion of the silicon-containing layer. By exposing the glass substrate in this manner, the surface area of the substrate surface is increased, and the diffusion of the alkali component into the photoelectric conversion layer can be promoted.
As long as the surface roughness Ra of the silicon-containing layer satisfies the above range, the entire surface of the glass substrate surface may be covered with the silicon-containing layer. By covering the entire surface of the glass substrate in this manner, the function as an alkali barrier layer is not achieved, and the diffusion of an alkali component into the photoelectric conversion layer can be promoted.

次に、ケイ素含有層の形成方法について説明する。
ケイ素含有層は、化学蒸着(CVD)法、電子ビーム蒸層法、真空蒸着法、スパッタ法、スプレー法等の各種成膜方法を用いて形成できる。
なかでも、CVD法を用いることで、上記した物性の範囲を満たすケイ素含有層(以下、ケイ素含有層をSiOC層とも称する。)を好ましく形成できる。
具体的にCVD法を用いてSiOC層を形成する一方法としては、ガラス基板に、SiOCの原料ガスと、酸化ガスとを吹き付けることで、SiOC層が形成される。
SiOC層を形成するために、原料ガスとしてシランガス、テトラエトキシシラン等のシランガスを利用できる。シランガスに加えて、炭素含有ガスを吹き付けてもよい。炭素含有ガスとしては、メタンガス、エチレンガス、アセチレンガス等を利用できる。また、炭酸ガスを炭素原料として用いてもよい。
また、原料ガスの希釈ガスとして、窒素ガスやアルゴンガスなどを利用できる。
シランガスの流量は、0.01〜2.4kg/時間、炭素含有ガスの流量は、0〜9kg/時間、炭酸ガスの流量は、0.3〜3kg/時間、窒素ガスの流量は、0〜12kg/時間の範囲で調整できる。
成膜温度や雰囲気圧力、ガス流量、成膜時間を調整することで、ケイ素含有層の表面粗さ、組成、反射率、厚さ等を調整できる。成膜の際に、ガラス基板の温度を600〜1100℃に調整することが好ましい。また、成膜は、常圧で実施可能である。
Next, a method for forming the silicon-containing layer will be described.
The silicon-containing layer can be formed by various film forming methods such as a chemical vapor deposition (CVD) method, an electron beam evaporation method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, and a spray method.
In particular, by using the CVD method, a silicon-containing layer satisfying the above-mentioned range of physical properties (hereinafter, the silicon-containing layer is also referred to as an SiOC layer) can be preferably formed.
Specifically, as one method of forming the SiOC layer using the CVD method, a SiOC material gas and an oxidizing gas are sprayed on a glass substrate to form the SiOC layer.
In order to form the SiOC layer, silane gas such as silane gas and tetraethoxysilane can be used as a source gas. In addition to the silane gas, a carbon-containing gas may be sprayed. As the carbon-containing gas, methane gas, ethylene gas, acetylene gas and the like can be used. Further, carbon dioxide may be used as a carbon raw material.
Further, a nitrogen gas, an argon gas, or the like can be used as a diluting gas for the source gas.
The flow rate of the silane gas is 0.01 to 2.4 kg / hour, the flow rate of the carbon-containing gas is 0 to 9 kg / hour, the flow rate of the carbon dioxide gas is 0.3 to 3 kg / hour, and the flow rate of the nitrogen gas is 0 to 0 kg / hour. It can be adjusted within the range of 12 kg / hour.
The surface roughness, composition, reflectance, thickness, and the like of the silicon-containing layer can be adjusted by adjusting the film forming temperature, ambient pressure, gas flow rate, and film forming time. At the time of film formation, it is preferable to adjust the temperature of the glass substrate to 600 to 1100 ° C. Further, film formation can be performed at normal pressure.

以下、本発明の一実施形態によるガラス基板の組成について説明する。以下の説明において、ガラス基板の組成は、ガラス基板の第一の主面の表面から深さ5000nm以上の領域におけるガラスについて、酸化物基準の質量百分率表示で表す。ガラス基板の組成の含有割合の表記において酸化物基準の質量百分率表示(質量%)をただ単に「%」とも記載する。
本実施形態によるガラス基板の組成に制限はないが、主成分がSiOであり、NaO及びKOの少なくとも1種を含むことで、太陽電池用ガラス基板として優れた光電変換効率を得ることができる。
より好ましくは、NaOを7〜20%、KOを0%超、9%以下含み、さらに好ましくはNaO+KOが10〜20%である。
Hereinafter, the composition of the glass substrate according to one embodiment of the present invention will be described. In the following description, the composition of the glass substrate is expressed in terms of an oxide-based mass percentage for glass in a region at a depth of 5000 nm or more from the surface of the first main surface of the glass substrate. In the expression of the content ratio of the composition of the glass substrate, the expression of mass percentage (% by mass) based on the oxide is also simply described as “%”.
Although the composition of the glass substrate according to the present embodiment is not limited, the main component is SiO 2 , and by including at least one of Na 2 O and K 2 O, excellent photoelectric conversion efficiency as a solar cell glass substrate can be obtained. Obtainable.
More preferably, Na 2 O and 7 to 20% K 2 O 0 percent, including 9% or less, more preferably 10 to 20% of Na 2 O + K 2 O.

より好ましいガラス基板の組成の一例としては、ガラス基板の第一の主面の表面から深さ5000nm以上の領域におけるガラスが、下記酸化物基準の質量百分率表示で、
SiOを60〜75%、
Alを0.25〜8%、
NaOを7〜20%、
Oを0超、9%以下、
MgOを0〜10%、
CaOを0〜15%含む組成である。
As an example of a more preferable composition of the glass substrate, glass in a region having a depth of 5000 nm or more from the surface of the first main surface of the glass substrate is represented by the following oxide-based mass percentage,
The SiO 2 60~75%,
0.25-8% Al 2 O 3 ,
Na 2 O 7-20%
K 2 O is more than 0, 9% or less,
0-10% MgO,
The composition contains 0 to 15% CaO.

本実施形態によるガラス基板において、上記組成に限定する理由は、以下のとおりである。
SiO:ガラスの骨格を形成する成分であり、60%未満ではガラスの耐熱性及び化学的耐久性が低下し、ガラス基板の50〜350℃における平均線膨張係数(以下、単に平均線膨張係数またはCTEとも記す。)が増大するおそれがある。好ましくは65%以上であり、より好ましくは68%以上である。
The reason for limiting to the above composition in the glass substrate according to the present embodiment is as follows.
SiO 2 : a component that forms the skeleton of glass. If less than 60%, the heat resistance and chemical durability of the glass are reduced, and the average linear expansion coefficient of the glass substrate at 50 to 350 ° C. (hereinafter simply referred to as the average linear expansion coefficient) Or CTE) may increase. It is preferably at least 65%, more preferably at least 68%.

しかし、75%超ではガラスの高温粘度が上昇し、溶解性が悪化する問題が生じるおそれがある。好ましくは73%以下であり、より好ましくは72%以下である。   However, if it exceeds 75%, the high-temperature viscosity of the glass increases, and there is a possibility that the problem of deterioration in solubility may occur. It is preferably at most 73%, more preferably at most 72%.

Al:ガラス転移温度を上げ、耐候性(ヤケやソラリゼーション)、耐熱性及び化学的耐久性を向上し、ヤング率を上げる成分である。さらに、光電変換層形成時に、ガラス内部でのアルカリ拡散を促進する働きも有する。その含有量が0.25%未満であるとガラス転移温度が低下するおそれがある。また平均熱膨張係数が増大するおそれがある。好ましくは0.5%以上であり、より好ましくは0.75%以上であり、さらに好ましくは1%以上である。Al 2 O 3 : A component that raises the glass transition temperature, improves weather resistance (burn or solarization), heat resistance and chemical durability, and raises the Young's modulus. Further, it also has a function of promoting alkali diffusion inside the glass when forming the photoelectric conversion layer. If the content is less than 0.25%, the glass transition temperature may decrease. Also, the average coefficient of thermal expansion may increase. It is preferably at least 0.5%, more preferably at least 0.75%, further preferably at least 1%.

しかし、8%超では、ガラスの高温粘度が上昇し、溶解性が悪くなるおそれがある。また、失透温度が上昇し、成形性が悪くなるおそれがある。さらに、ガラス基板から光電変換層へ拡散するアルカリ成分をトラップし、アルカリ拡散量が低下するおそれがある。好ましくは7%以下であり、より好ましくは6%以下であり、さらに好ましくは5.5%以下である。   However, if it exceeds 8%, the high-temperature viscosity of the glass may increase, and the melting property may deteriorate. Further, the devitrification temperature may increase, and the moldability may deteriorate. Furthermore, there is a possibility that the alkali component diffused from the glass substrate to the photoelectric conversion layer is trapped, and the amount of alkali diffusion is reduced. It is preferably at most 7%, more preferably at most 6%, even more preferably at most 5.5%.

NaO:NaOは、CIGS等の光電変換層を備える太陽電池の発電効率向上に寄与するための成分である。また、ガラス溶解温度での粘性を下げ、溶解しやすくする効果があるので7〜20%含有できる。Naは、ガラス基板上に構成された光電変換層中に拡散し、発電効率を向上できるが、含有量が7%未満ではガラス基板上の光電変換層へのNa拡散量が不十分となり、発電効率も不十分となるおそれがある。含有量が8%以上であると好ましく、含有量が10%以上であるとより好ましく、12%以上であるとさらに好ましく、含有量が13%以上であると特に好ましい。Na 2 O: Na 2 O is a component that contributes to improving the power generation efficiency of a solar cell including a photoelectric conversion layer such as CIGS. Further, it has the effect of lowering the viscosity at the glass melting temperature and facilitating melting, so that 7 to 20% can be contained. Na diffuses into the photoelectric conversion layer formed on the glass substrate and can improve the power generation efficiency. However, if the content is less than 7%, the amount of Na diffused into the photoelectric conversion layer on the glass substrate becomes insufficient, and the power generation becomes insufficient. The efficiency may also be insufficient. The content is preferably 8% or more, more preferably 10% or more, further preferably 12% or more, and particularly preferably 13% or more.

NaO含有量が20%を超えるとガラス転移温度が低下し、平均熱膨張係数が大きくなり、または化学的耐久性が劣化する。さらに耐候性が悪化するおそれがある。含有量が18%以下であると好ましく、含有量が16%以下であるとより好ましく、15.5%以下であるとさらに好ましく、15%未満であると特に好ましい。If the Na 2 O content exceeds 20%, the glass transition temperature decreases, the average thermal expansion coefficient increases, or the chemical durability deteriorates. Further, the weather resistance may be deteriorated. The content is preferably 18% or less, more preferably 16% or less, further preferably 15.5% or less, and particularly preferably less than 15%.

O:NaOと同様の効果があるため、0超、9%以下含有できる。しかし、9%超では発電効率が低下、すなわちNaの拡散が阻害され、また、ガラス転移温度が低下し、CTEが大きくなるおそれがある。0.1%以上であるのが好ましく、0.2%以上であるのがより好ましく、0.3%以上であるのがさらに好ましく、0.4%以上であるのが特に好ましい。一方、8.0%以下が好ましく、7.0%以下であることがより好ましく、6.0%以下であることが更に好ましく、5.0%以下であることが特に好ましい。K 2 O: Since it has the same effect as Na 2 O, it can contain more than 0 and 9% or less. However, if it exceeds 9%, the power generation efficiency is reduced, that is, the diffusion of Na is hindered, and the glass transition temperature is lowered, and the CTE may be increased. It is preferably at least 0.1%, more preferably at least 0.2%, even more preferably at least 0.3%, particularly preferably at least 0.4%. On the other hand, it is preferably at most 8.0%, more preferably at most 7.0%, further preferably at most 6.0%, particularly preferably at most 5.0%.

MgO:ガラスを安定化させ、溶解性を向上させ、かつこれを添加することでアルカリ金属の含有量を低下させて平均熱膨張係数の上昇を抑制することのできる成分であり、10%以下で含有できる。好ましくは0.01%以上であり、好ましくは1.0%以上、より好ましくは2.0%以上、さらに好ましくは3.0%以上、特に好ましくは4.0%以上である。しかし、10%超ではCTEが増大するおそれがある。また失透温度が上昇するおそれがある。好ましくは9.5%以下であり、より好ましくは9.0%以下であり、さらに好ましくは8.5%以下であり、特に好ましくは8.0%以下である。   MgO: a component that stabilizes glass, improves solubility, and can reduce the content of alkali metal by adding the same to suppress an increase in average thermal expansion coefficient. Can be included. It is preferably at least 0.01%, preferably at least 1.0%, more preferably at least 2.0%, further preferably at least 3.0%, particularly preferably at least 4.0%. However, if it exceeds 10%, the CTE may increase. Further, the devitrification temperature may increase. It is preferably at most 9.5%, more preferably at most 9.0%, further preferably at most 8.5%, particularly preferably at most 8.0%.

CaO:ガラスを安定化させる成分であり、MgOの存在による失透を防止し、かつCTEの上昇を抑制しながら溶解性を向上する効果を有し、15%以下で含有できる。好ましくは1.0%以上であり、好ましくは2.0%以上、より好ましくは2.5%以上、さらに好ましくは3.0%以上、特に好ましくは3.5%以上である。しかし、15%超ではガラスのCTEが増大するおそれがある。好ましくは14.5%以下、より好ましくは12%以下、さらに好ましくは9%以下、特に好ましくは8%以下である。   CaO: a component that stabilizes glass, has the effect of preventing devitrification due to the presence of MgO, and improving the solubility while suppressing an increase in CTE, and can be contained at 15% or less. It is preferably at least 1.0%, preferably at least 2.0%, more preferably at least 2.5%, further preferably at least 3.0%, particularly preferably at least 3.5%. However, if it exceeds 15%, the CTE of the glass may increase. It is preferably at most 14.5%, more preferably at most 12%, further preferably at most 9%, particularly preferably at most 8%.

SrO:ガラスの粘性および失透温度を下げるために有効な成分であり、含有させることができる。しかし、MgO、CaOに比べて原料コストが高く、ガラスの比重を上げるため、含有する場合であっても1%以下であるのが好ましい。1%以下とすることで、溶解性が良好になり、CTEおよび密度が必要以上に上昇することを抑制できる。しかしながら、コストの観点から、ガラス基板にSrOは実質的に含有されないことが一層好ましい。   SrO: A component effective for lowering the viscosity and devitrification temperature of glass, and can be contained. However, since the raw material cost is higher than MgO and CaO and the specific gravity of the glass is increased, it is preferable that the content is 1% or less even if it is contained. By setting the content to 1% or less, the solubility becomes good, and it is possible to suppress the CTE and the density from unnecessarily increasing. However, from the viewpoint of cost, it is more preferable that SrO is not substantially contained in the glass substrate.

BaO:SrOと同じく、ガラスの粘性および失透温度を下げるために有効な成分であり、含有させることができる。しかし、MgO、CaOに比べて原料コストが高く、ガラスの比重を上げるため、含有する場合であっても1%以下であるのが好ましい。1%以下とすることで、溶解性が良好になり、CTEおよび密度が必要以上に上昇することを抑制できる。しかしながら、コストの観点から、ガラス基板にBaOは実質的に含有されないことが一層好ましい。   BaO: Similar to SrO, BaO is a component effective for lowering the viscosity and devitrification temperature of glass, and can be contained. However, since the raw material cost is higher than MgO and CaO and the specific gravity of the glass is increased, it is preferable that the content is 1% or less even if it is contained. By setting the content to 1% or less, the solubility becomes good, and it is possible to suppress the CTE and the density from unnecessarily increasing. However, from the viewpoint of cost, it is more preferable that BaO is not substantially contained in the glass substrate.

ZrOは、Tgを上げて、ガラス基板の低温プロセスに不利に作用する他、溶解時に未融物として溶け残るおそれがあるため、配合量は、1.0%以下に制限されることが好ましく、より好ましくは0.8%以下であり、さらに好ましくは0.5%以下である。ZrOは、ガラス基板に実質的に含有されないことが一層好ましい。ZrO 2 raises Tg and adversely affects the low-temperature process of the glass substrate. In addition, ZrO 2 may remain unmelted during melting, and thus the amount is preferably limited to 1.0% or less. , More preferably 0.8% or less, still more preferably 0.5% or less. More preferably, ZrO 2 is not substantially contained in the glass substrate.

SrO、BaO及びZrOの合計量は、上記した観点から、1.0%以下であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましく、0.1%以下であることがさらに好ましい。In view of the above, the total amount of SrO, BaO, and ZrO 2 is preferably equal to or less than 1.0%, more preferably equal to or less than 0.5%, and still more preferably equal to or less than 0.1%. .

本実施形態によるガラス基板は、本質的に上記組成からなることが好ましいが、本発明の目的を損なわない範囲で、その他の成分を、典型的には合計5%以下で含有してもよい。たとえば、耐候性、溶解性、失透性、紫外線遮蔽等の改善を目的に、B、ZnO、LiO、WO、Nb、V、Bi、MoO、P等を含有してもよい。It is preferable that the glass substrate according to the present embodiment consist essentially of the above composition, but may contain other components, typically in a total of 5% or less, as long as the object of the present invention is not impaired. For example, weather resistance, solubility, devitrification, aims to improve the ultraviolet blocking such, B 2 O 3, ZnO, Li 2 O, WO 3, Nb 2 O 5, V 2 O 5, Bi 2 O 3, MoO 3 , P 2 O 5 or the like may be contained.

は、溶解性を向上させる等のために0.8%を超えない量まで含有してもよい。含有量が0.8%以上であるとガラス転移温度が下がる、または平均熱膨張係数が小さくなり、CIGS膜等の光電変換層を形成するプロセスにとって好ましくない。より好ましくは含有量が0.8%未満である。含有量が0.5%以下であると特に好ましく、さらに好ましくは実質的に含有しない。
なお、「実質的に含有しない」とは、原料等から混入する不可避的不純物以外には含有しないこと、すなわち、意図的に含有させないことを意味する。以下同じである。
B 2 O 3 may be contained in an amount not exceeding 0.8% in order to improve the solubility. When the content is 0.8% or more, the glass transition temperature decreases or the average thermal expansion coefficient decreases, which is not preferable for the process of forming a photoelectric conversion layer such as a CIGS film. More preferably, the content is less than 0.8%. It is particularly preferred that the content is 0.5% or less, and more preferably, it is substantially not contained.
In addition, "substantially not contained" means that it is not contained except for inevitable impurities mixed from raw materials and the like, that is, it is not intentionally contained. The same applies hereinafter.

LiOは、ガラスの溶解温度での粘性を下げ、溶解性を向上させる成分であるが、NaOに比べて原料コストが高く、NaおよびKの光電変換層への拡散を抑制するおそれがあるため、含有しないことが好ましく、含有する場合であっても、その含有量は、1%未満であることが好ましく、より好ましくは0.05%以下、特に好ましくは0.01%未満である。Li 2 O is a component that lowers the viscosity of glass at the melting temperature and improves the solubility. However, the raw material cost is higher than that of Na 2 O, and the diffusion of Na and K to the photoelectric conversion layer may be suppressed. Therefore, it is preferably not contained, and even if it is contained, its content is preferably less than 1%, more preferably 0.05% or less, particularly preferably less than 0.01%. is there.

また、ガラスの溶解性、清澄性を改善するため、ガラス中にSO、F、Cl、SnOを合量で、後述するガラス基板のガラス母組成100質量%に対し、外割で2質量%以下で含有するように、これらの原料を母組成原料に添加してもよい。Further, in order to improve the solubility and clarity of the glass, the total amount of SO 3 , F, Cl, and SnO 2 in the glass is 2% by mass based on 100% by mass of the glass base composition of the glass substrate described later. These raw materials may be added to the base composition raw material so as to be contained at not more than 10%.

また、ガラスの化学的耐久性向上のため、ガラス中にY、La、TiOを合量で5%以下含有させてもよい。これらのうちY、La及びTiOは、ガラスのヤング率向上にも寄与する。
TiOは、天然原料中に多く存在し、黄色の着色源となることが知られている。TiOを含有する場合は、1%未満であることが好ましく、より好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは0.2%以下である。
Further, in order to improve the chemical durability of the glass, Y 2 O 3 , La 2 O 3 , and TiO 2 may be contained in the glass in a total amount of 5% or less. Of these, Y 2 O 3 , La 2 O 3 and TiO 2 also contribute to improving the Young's modulus of the glass.
TiO 2 is known to be present abundantly in natural materials and to be a yellow coloring source. When TiO 2 is contained, the content is preferably less than 1%, more preferably 0.5% or less, further preferably 0.2% or less.

また、ガラスの色調を調整するため、ガラス中にFe等の着色剤を含有してもよい。このような着色剤の含有量は、上記したガラス母組成100質量%に対し、外割で1質量%以下が好ましい。
ここで、ガラス基板のガラス母組成とは、上記したSiO、Al、MgO、CaO、NaO、及びKOの総量である。
Further, in order to adjust the color tone of the glass, a colorant such as Fe 2 O 3 may be contained in the glass. The content of such a coloring agent is preferably not more than 1% by mass based on 100% by mass of the above-mentioned glass base composition.
Here, the glass mother composition of the glass substrate is the total amount of the above-mentioned SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, CaO, Na 2 O, and K 2 O.

本実施形態によるガラス基板のガラス転移温度(Tg)は、580℃以下であることが好ましい。
これによって、太陽電池の製造において、光電変換層の形成工程の加熱処理時に低温でのガラス基板から光電変換層へのアルカリ拡散を促進できる。また、ガラス原料の溶融時の粘性を適度に低く抑えて製造しやすくできる。
Tgは、好ましくは575℃以下であり、より好ましくは570℃以下である。
Tgは、535℃以上であることが好ましく、より好ましくは540℃以上であり、さらに好ましくは550℃以上である。
Tgが535℃未満であると、光電変換層の作製時における基板の反りや変形、熱収縮が十分に抑制できず、膜の特性を担保できないおそれがある。
Tgは、ガラス基板に配合される成分を調整することで、適正範囲に調整できる。
The glass transition temperature (Tg) of the glass substrate according to the present embodiment is preferably 580 ° C. or less.
Thereby, in the production of the solar cell, the alkali diffusion from the glass substrate to the photoelectric conversion layer at a low temperature can be promoted at the time of the heat treatment in the photoelectric conversion layer forming step. In addition, the viscosity of the glass material at the time of melting can be suppressed to an appropriately low level, and the glass material can be easily manufactured.
Tg is preferably 575 ° C. or lower, more preferably 570 ° C. or lower.
Tg is preferably 535 ° C. or higher, more preferably 540 ° C. or higher, and further preferably 550 ° C. or higher.
If the Tg is lower than 535 ° C., warpage, deformation and thermal shrinkage of the substrate during the production of the photoelectric conversion layer cannot be sufficiently suppressed, and the properties of the film may not be ensured.
Tg can be adjusted to an appropriate range by adjusting the components mixed in the glass substrate.

本実施形態によるガラス基板の50〜350℃における平均線膨張係数(CTE)は、70×10−7〜110×10−7/℃であることが好ましい。この範囲であることで、ガラス基板に形成されるCIGS膜等との熱膨張差が大きくなりすぎることを防ぎ、膜剥がれ、膜クラック等を防止できる。
さらに、太陽電池を組立てる際(具体的にはCIGSの光電変換層を有するガラス基板とカバーガラスとを加熱して貼りあわせる際)、ガラス基板が変形することを防止できる。
The average linear expansion coefficient (CTE) of the glass substrate according to the present embodiment at 50 to 350 ° C. is preferably 70 × 10 −7 to 110 × 10 −7 / ° C. By being in this range, it is possible to prevent the thermal expansion difference from the CIGS film or the like formed on the glass substrate from becoming too large, and to prevent film peeling and film cracking.
Further, when the solar cell is assembled (specifically, when the glass substrate having the CIGS photoelectric conversion layer and the cover glass are bonded by heating), the glass substrate can be prevented from being deformed.

このCTEは、好ましくは100×10−7/℃以下、より好ましくは96×10−7/℃以下、さらに好ましくは93×10−7/℃以下である。一方、この平均線膨張係数は、好ましくは80×10−7/℃以上、より好ましくは83×10−7/℃以上、さらに好ましくは85×10−7/℃以上である。This CTE is preferably 100 × 10 −7 / ° C. or less, more preferably 96 × 10 −7 / ° C. or less, and even more preferably 93 × 10 −7 / ° C. or less. On the other hand, the average coefficient of linear expansion is preferably at least 80 × 10 −7 / ° C., more preferably at least 83 × 10 −7 / ° C., and even more preferably at least 85 × 10 −7 / ° C.

本実施形態によるガラス基板のヤング率としては、68GPa以上であることが好ましく、より好ましくは70GPa以上であり、さらに好ましくは72GPa以上である。これによって、加熱処理の際に、熱変形を防止できる。   The Young's modulus of the glass substrate according to the present embodiment is preferably 68 GPa or more, more preferably 70 GPa or more, and further preferably 72 GPa or more. This can prevent thermal deformation during the heat treatment.

本実施形態によるガラス基板の密度としては、2.480g/cm以上であることが好ましく、より好ましくは2.485g/cm以上であり、さらに好ましくは2.490g/cm以上である。
ガラス基板の密度は、太陽電池モジュールにした際の重量の観点から、2.550g/cm以下であることが好ましく、より好ましくは2.540g/cm以下であり、さらに好ましくは2.520g/cm以下である。
The density of the glass substrate according to the present embodiment, is preferably 2.480g / cm 3 or more, more preferably 2.485g / cm 3 or more, more preferably 2.490g / cm 3 or more.
The density of the glass substrate, from the viewpoint of the weight when it is used for a solar cell module, is preferably 2.550g / cm 3 or less, more preferably 2.540g / cm 3 or less, more preferably 2.520g / Cm 3 or less.

<ガラス基板の製造方法>
本発明の一実施形態であるガラス基板の製造方法について説明する。
本実施形態によるガラス基板の製造方法には、生産性およびコストの面で優れるため、フロート法が好ましく用いられる。
本実施形態のガラス基板の製造方法の一例のフロート法としては、ガラス原料を溶融し、溶融スズ上で溶融ガラスをガラス基板に成形し、ガラス基板を徐冷する方法がある。
<Glass substrate manufacturing method>
A method for manufacturing a glass substrate according to an embodiment of the present invention will be described.
In the method for manufacturing a glass substrate according to the present embodiment, the float method is preferably used because it is excellent in productivity and cost.
As a float method as an example of the method for manufacturing a glass substrate of the present embodiment, there is a method in which a glass material is melted, molten glass is formed on a molten tin into a glass substrate, and the glass substrate is gradually cooled.

ガラス原料の溶融では、得られるガラス基板の組成に応じて原料を調整し、この原料を溶解炉に連続的に投入し、加熱して溶融ガラスを得る。ガラス基板の組成が上記したガラス組成となるように原料を調整することが好ましい。   In the melting of the glass raw material, the raw material is adjusted according to the composition of the obtained glass substrate, and the raw material is continuously charged into a melting furnace and heated to obtain a molten glass. It is preferable to adjust the raw materials so that the composition of the glass substrate has the above-mentioned glass composition.

ガラス原料の溶融温度としては、通常1450〜1700℃とすることができ、より好ましくは1500〜1650℃である。溶融時間は、特に制限されず、通常1〜48時間である。   The melting temperature of the glass raw material can be usually 1450 to 1700 ° C, more preferably 1500 to 1650 ° C. The melting time is not particularly limited, and is usually 1 to 48 hours.

溶融工程では清澄剤を利用可能である。ガラス基板は、アルカリ金属酸化物(NaO、KO)を含有するアルカリガラス基板を用いる場合では、上記した清澄剤の中から清澄剤としてSOを効果的に利用できる。A fining agent can be used in the melting process. When an alkali glass substrate containing an alkali metal oxide (Na 2 O, K 2 O) is used as the glass substrate, SO 3 can be effectively used as a fining agent from the above fining agents.

ガラス基板の成形工程では、溶融ガラスを溶融スズ浴中の溶融スズ上で板状のガラス基板に成形できる。
詳しくは、溶融スズを満たした溶融スズの浴面上に、溶融窯から溶融ガラスが連続的に流入され、ガラスリボンが形成される。次に、このガラスリボンを溶融スズ浴の浴面に沿って浮かしながら前進させることで、温度低下とともにガラスリボンが板状に成形される。その後、製板されたガラス基板が引出しロールによって引き出され、徐冷炉に搬送される。
In the glass substrate forming step, the molten glass can be formed into a plate-like glass substrate on molten tin in a molten tin bath.
Specifically, molten glass is continuously flown from a melting furnace onto a bath of molten tin filled with molten tin to form a glass ribbon. Next, the glass ribbon is advanced while floating along the bath surface of the molten tin bath, whereby the glass ribbon is formed into a plate shape with a decrease in temperature. Thereafter, the formed glass substrate is pulled out by a drawer roll and transported to a lehr.

溶融スズ浴内の雰囲気ガスとしては、水素と窒素とからなる混合ガスを利用できる。水素ガス濃度は、1〜10体積%であることが好ましい。溶融スズ浴内は、正圧であることが好ましい。   As the atmosphere gas in the molten tin bath, a mixed gas composed of hydrogen and nitrogen can be used. The hydrogen gas concentration is preferably 1 to 10% by volume. The pressure inside the molten tin bath is preferably a positive pressure.

溶融スズ浴の温度は、500〜1200℃であることが好ましい。また、溶融スズ浴内に流入する溶融ガラスの温度が上流で950〜1200℃であり、下流で500〜950℃であるように、溶融スズ浴の温度が調整されることが好ましい。溶融スズ浴内でのガラスリボンの滞在時間は、1〜10分であることが好ましい。   The temperature of the molten tin bath is preferably from 500 to 1200C. The temperature of the molten tin bath is preferably adjusted so that the temperature of the molten glass flowing into the molten tin bath is 950 to 1200 ° C upstream and 500 to 950 ° C downstream. The residence time of the glass ribbon in the molten tin bath is preferably 1 to 10 minutes.

徐冷工程の前後、またはその間に、ガラス基板の少なくとも一方の面にSOガスを接触させるSO処理工程を実施できる。
SO処理は、徐冷工程においてガラス基板をロール搬送する際、ロールによるガラス基板表面へのキズを防止するための処理である。SO処理工程は、温度の高いガラス板にSOガス(亜硫酸ガス)を大気中で吹き付けて、ガラスの成分と反応させてガラス表面に硫酸塩を析出させることで、ガラス基板の搬送面を保護できる。硫酸塩としては代表的なものとして、Na塩、K塩、Ca塩、Sr塩、Ba塩等が挙げられ、通常、これらの塩の複合物として析出される。
Before and after the annealing step, or during, it can be carried out SO 2 treatment step of contacting the SO 2 gas to at least one surface of the glass substrate.
The SO 2 treatment is a treatment for preventing the glass substrate surface from being scratched by the roll when the glass substrate is transported in a roll in the slow cooling step. In the SO 2 treatment step, SO 2 gas (sulfurous acid gas) is sprayed on a glass plate having a high temperature in the air to react with a component of the glass to precipitate a sulfate on the glass surface. Can be protected. Representative examples of the sulfate include a Na salt, a K salt, a Ca salt, a Sr salt, and a Ba salt, and are usually precipitated as a composite of these salts.

SO処理後は、ガラス基板を洗浄して、硫酸塩等の膜を除去することが好ましい。
ガラス基板の洗浄方法は、特に制限されず、例えば、水による洗浄、洗浄剤による洗浄、酸化セリウムを含有したスラリーを散布しながらブラシ等でこする洗浄等を利用できる。酸化セリウム含有のスラリーで洗浄する場合は、その後に塩酸や硫酸等の酸性洗浄剤等を用いて洗浄することが好ましい。
After the SO 2 treatment, the glass substrate is preferably washed to remove a film of sulfate or the like.
The method for cleaning the glass substrate is not particularly limited, and examples thereof include cleaning with water, cleaning with a cleaning agent, and cleaning with a brush or the like while spraying a slurry containing cerium oxide. In the case of cleaning with a slurry containing cerium oxide, it is preferable that the cleaning is performed thereafter using an acidic cleaning agent such as hydrochloric acid or sulfuric acid.

洗浄後のガラス基板表面には、汚れや上記酸化セリウム等の付着物によるガラス基板表面のミクロンレベルの凹凸等がないことが好ましい。ミクロンレベルの凹凸がないことで、上記電極膜やその下地層等の成膜の際に、膜表面の凹凸や膜厚偏差や膜のピンホール等が生じ、発電効率が低下するおそれがないためである。
洗浄後は、所定の大きさに切断して、ガラス基板を得ることができる。
It is preferable that the glass substrate surface after the cleaning be free of dirt and irregularities on the glass substrate surface at the micron level due to deposits such as cerium oxide. Since there is no micron-level unevenness, when the above-mentioned electrode film or its underlying layer is formed, unevenness on the film surface, deviation in film thickness, pinhole of the film, and the like are generated, and there is no possibility that power generation efficiency is reduced. It is.
After washing, the glass substrate can be cut into a predetermined size to obtain a glass substrate.

本実施形態では、ガラス基板作製と同時にCVD法を用いてガラス基板にケイ素含有層を形成する工程を設けることができる。これによって、ガラス基板を保管や搬送する前に、ケイ素含有層でガラス基板を覆うことで、ヘイズ等の特性劣化を防止できる。   In the present embodiment, a step of forming a silicon-containing layer on a glass substrate by using a CVD method simultaneously with the production of the glass substrate can be provided. Thereby, before the glass substrate is stored or transported, deterioration of characteristics such as haze can be prevented by covering the glass substrate with the silicon-containing layer.

<太陽電池用ガラス基板>
本実施形態によるガラス基板は、太陽電池用ガラス基板として好ましく利用できる。
ケイ素含有層は、太陽電池用ガラス基板の一方面または両面に形成される。そして、ガラス基板のケイ素含有層を有する面側に、光電変換層が形成されることが好ましい。ガラス基板の両面にケイ素含有層が形成されることで、ガラス基板の保管や搬送の間に、また、太陽電池を組み立てた後の、ガラス基板の裏面側の耐候性を向上できる。
<Glass substrate for solar cell>
The glass substrate according to the present embodiment can be preferably used as a glass substrate for a solar cell.
The silicon-containing layer is formed on one or both surfaces of the glass substrate for a solar cell. And it is preferable that the photoelectric conversion layer is formed on the surface side of the glass substrate having the silicon-containing layer. By forming the silicon-containing layers on both surfaces of the glass substrate, it is possible to improve the weather resistance of the back surface side of the glass substrate during storage and transportation of the glass substrate and after assembling the solar cell.

太陽電池の光電変換層としては、カルコパイライト結晶構造を持つ11−13族、11−16族化合物半導体や、立方晶系あるいは六方晶系の12−16族化合物半導体を好ましく利用できる。代表的な例としては、CIGS系化合物(Cu(In,Ga)Se化合物)、CdTe系化合物、CIS系化合物、CZTS系化合物等を挙げることができる。特に好ましくはCIGS系化合物である。
太陽電池の光電変換層としては、シリコン系化合物、有機系化合物等を用いてもよい。
As the photoelectric conversion layer of the solar cell, a group 11-13 or 11-16 group compound semiconductor having a chalcopyrite crystal structure, or a cubic or hexagonal group 12-16 group compound semiconductor can be preferably used. Representative examples include CIGS-based compounds (Cu (In, Ga) Se 2 compounds), CdTe-based compounds, CIS-based compounds, and CZTS-based compounds. Particularly preferred are CIGS compounds.
As the photoelectric conversion layer of the solar cell, a silicon compound, an organic compound, or the like may be used.

本実施形態によるガラス基板をCIGS太陽電池用ガラス基板に用いる場合、ガラス基板の厚さは、3mm以下とするのが好ましく、より好ましくは2.5mm以下、さらに好ましくは2mm以下である。また、ガラス基板にCIGS膜の光電変換層を形成する方法は、CIGS膜の少なくとも一部がセレン化法、または蒸着法で形成される方法が好ましい。   When the glass substrate according to the present embodiment is used for a CIGS solar cell glass substrate, the thickness of the glass substrate is preferably 3 mm or less, more preferably 2.5 mm or less, and further preferably 2 mm or less. Further, as a method for forming a photoelectric conversion layer of a CIGS film on a glass substrate, a method in which at least a part of the CIGS film is formed by a selenization method or an evaporation method is preferable.

<太陽電池>
次に、本発明の一実施形態である太陽電池について説明する。
本実施形態による太陽電池は、上記した本実施形態によるガラス基板、及びガラス基板のケイ素含有層を有する面に光電変換層を有することを特徴とする。
<Solar cells>
Next, a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described.
The solar cell according to the present embodiment is characterized by having the above-described glass substrate according to the present embodiment and a photoelectric conversion layer on the surface of the glass substrate having the silicon-containing layer.

以下、図面を参照して、本実施形態による太陽電池の一例について説明する。なお、図面に示す太陽電池の各層の厚さは、模式的に示すものである。
図1は、本実施形態の一例であるCIGS太陽電池10の断面模式図である。
図1において、太陽電池(CIGS太陽電池)10は、ガラス基板1、ケイ素含有層1a、光電変換層としてCIGS膜3がこの順で積層される。
ガラス基板1の一方面には、上記したケイ素含有層1aが形成されている。ガラス基板1のケイ素含有層1a上に裏面電極層としてプラス電極であるMo膜2が形成され、その上にCIGS膜3が形成される。
不図示であるが、ガラス基板1の他方面側にもケイ素含有層が形成されることで、ガラス基板1の裏面側の耐候性を向上できる。
Hereinafter, an example of the solar cell according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. The thickness of each layer of the solar cell shown in the drawings is schematically shown.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a CIGS solar cell 10 which is an example of the present embodiment.
In FIG. 1, a solar cell (CIGS solar cell) 10 includes a glass substrate 1, a silicon-containing layer 1a, and a CIGS film 3 as a photoelectric conversion layer, which are stacked in this order.
On one surface of the glass substrate 1, the above-mentioned silicon-containing layer 1a is formed. On the silicon-containing layer 1a of the glass substrate 1, a Mo film 2 serving as a positive electrode is formed as a back electrode layer, and a CIGS film 3 is formed thereon.
Although not shown, a silicon-containing layer is also formed on the other surface side of the glass substrate 1 so that the weather resistance on the back surface side of the glass substrate 1 can be improved.

CIGS膜3は、CIGS系化合物を含む光電変換層である。CIGS系化合物の組成としては、例えば、Cu(In1−XGa)Seである。ここで、xは、InとGaの組成比を示すもので0<x<1である。
CIGS膜3は、CIGS系化合物を単独で含有できるが、その他にCdTe系化合物、CIS系化合物、シリコン系化合物、CZTS系化合物等を含んでもよい。
The CIGS film 3 is a photoelectric conversion layer containing a CIGS-based compound. The composition of the CIGS-based compounds, for example, a Cu (In 1-X Ga x ) Se 2. Here, x indicates the composition ratio of In and Ga, where 0 <x <1.
The CIGS film 3 can contain a CIGS-based compound alone, but may also contain a CdTe-based compound, a CIS-based compound, a silicon-based compound, a CZTS-based compound, or the like.

CIGS膜3上には、バッファ層4としてのCdS(硫化カドミウム)またはZnS(亜鉛硫化物)層を介して、ZnOまたはITO等の透明導電膜5を有し、さらにその上にマイナス電極であるAl電極(アルミニウム電極)等の取出し電極6を有する。これらの層の間の必要な場所に反射防止膜を設けてもよい。図1においては、透明導電膜5と取出し電極6との間に反射防止膜7が設けられている。   On the CIGS film 3, a transparent conductive film 5 such as ZnO or ITO is provided via a CdS (cadmium sulfide) or ZnS (zinc sulfide) layer as a buffer layer 4, and a negative electrode is further provided thereon. It has an extraction electrode 6 such as an Al electrode (aluminum electrode). An antireflection film may be provided at a necessary place between these layers. In FIG. 1, an antireflection film 7 is provided between the transparent conductive film 5 and the extraction electrode 6.

また、取出し電極6上にカバーガラス8が設けられ、必要な場合は、取出し電極6とカバーガラス8との間は、樹脂封止したり接着用の透明樹脂で接着されたりする。なお、カバーガラス8は設けなくてもよい。
カバーガラス8には、ソーダライムガラス等を利用できる。好ましくは、カバーガラス8には、ガラス基板5と同じ組成のガラス基板を用いることで、平均線膨張係数を同等として太陽電池組立時の熱変形等を防止できる。
不図示であるが、カバーガラス8の一方面または両面にケイ素含有層が形成されていてもよい。これによって、カバーガラス8のアルカリ拡散能を向上できる。
Further, a cover glass 8 is provided on the extraction electrode 6, and if necessary, the extraction electrode 6 and the cover glass 8 are sealed with a resin or bonded with a transparent resin for bonding. Note that the cover glass 8 need not be provided.
As the cover glass 8, soda lime glass or the like can be used. Preferably, a glass substrate having the same composition as that of the glass substrate 5 is used for the cover glass 8 so that the average linear expansion coefficient is made equal to prevent thermal deformation or the like at the time of assembling the solar cell.
Although not shown, a silicon-containing layer may be formed on one or both surfaces of the cover glass 8. Thereby, the alkali diffusing ability of the cover glass 8 can be improved.

本実施形態において、光電変換層の端部または太陽電池の端部は、封止されていてもよい。封止するための材料としては、例えば本実施形態によるガラス基板と同じ材料、そのほかのガラス、樹脂等が挙げられる。   In the present embodiment, the end of the photoelectric conversion layer or the end of the solar cell may be sealed. As the material for sealing, for example, the same material as the glass substrate according to the present embodiment, other glass, resin, and the like can be used.

以下、CIGS膜3の形成方法の一例について具体的に説明する。
CIGS膜3の形成では、まず、Mo膜2上に、スパッタ装置を用いて、CuGa合金ターゲットでCuGa合金層を成膜し、続いてInターゲットを使用してIn層を成膜することで、In−CuGaのプリカーサ膜を成膜する。成膜温度は、特に制限されないが通常室温で成膜できる。
Hereinafter, an example of a method of forming the CIGS film 3 will be specifically described.
In the formation of the CIGS film 3, first, a CuGa alloy layer is formed on the Mo film 2 using a CuGa alloy target using a sputtering apparatus, and then an In layer is formed using an In target. An In-CuGa precursor film is formed. The film forming temperature is not particularly limited, but the film can be usually formed at room temperature.

プリカーサ膜の組成は、蛍光X線分析法による測定において、Cu/(Ga+In)比(原子比)が0.7〜0.95、Ga/(Ga+In)比(原子比)が0.1〜0.5となることが好ましい。CuGa合金層及びIn層の膜厚を調整することで、この組成を達成できる。   The composition of the precursor film is such that the Cu / (Ga + In) ratio (atomic ratio) is 0.7 to 0.95 and the Ga / (Ga + In) ratio (atomic ratio) is 0.1 to 0 in the measurement by the fluorescent X-ray analysis method. .5. This composition can be achieved by adjusting the thicknesses of the CuGa alloy layer and the In layer.

次いで、プリカーサ膜を、RTA(Rapid Thermal Annealing)装置を用いて加熱処理する。
加熱処理では、第1段階として、セレン化水素混合雰囲気において200〜700℃で1〜120分保持し、CuとInとGaとを、Seと反応させる。セレン化水素混合雰囲気は、アルゴンや窒素などの不活性ガス中にセレン化水素を1〜20体積%で含むことが好ましい。
Next, the precursor film is subjected to heat treatment using an RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus.
In the heat treatment, as a first step, Cu, In, and Ga are reacted with Se in a hydrogen selenide mixed atmosphere at 200 to 700 ° C. for 1 to 120 minutes. The hydrogen selenide mixed atmosphere preferably contains hydrogen selenide at 1 to 20% by volume in an inert gas such as argon or nitrogen.

その後、第2段階として、セレン化水素混合雰囲気を硫化水素混合雰囲気に置換し、さらに200〜700℃で1〜120分保持し、CIGS結晶を成長させることで、CIGS膜を形成する。硫化水素混合雰囲気は、アルゴンや窒素などの不活性ガス中に硫化水素を1〜30体積%で含むことが好ましい。
CIGS膜の厚さは、1〜5μmであることが好ましい。
Then, as a second stage, the CIGS film is formed by replacing the hydrogen selenide mixed atmosphere with the hydrogen sulfide mixed atmosphere and further maintaining the temperature at 200 to 700 ° C. for 1 to 120 minutes to grow a CIGS crystal. The hydrogen sulfide mixed atmosphere preferably contains hydrogen sulfide at 1 to 30% by volume in an inert gas such as argon or nitrogen.
The CIGS film preferably has a thickness of 1 to 5 μm.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されない。例1は、参照例、例2〜7は、実施例である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. Example 1 is a reference example, and Examples 2 to 7 are working examples.

<ガラス基板の作製>
以下にガラス基板の組成を示す。各成分は、ガラス基板の表面からの深さ5000nm以上のガラス領域での、酸化物基準の質量百分率表示で示す。
SiO 71.4%
Al 1.1%
MgO 5.5%
CaO 7.8%
NaO 13.6%
O 0.4%
<Preparation of glass substrate>
The composition of the glass substrate is shown below. Each component is represented by an oxide-based mass percentage in a glass region having a depth of 5000 nm or more from the surface of the glass substrate.
71.4% of SiO 2
Al 2 O 3 1.1%
5.5% of MgO
7.8% of CaO
Na 2 O 13.6%
K 2 O 0.4%

上記ガラス組成となるように配合したガラス原料を、温度1450〜1700℃で加熱し溶融ガラスを得た。
次いで、溶融ガラスを溶融スズで満たしたスズ浴上に流し込み、板状のガラスリボンを成形した。
スズ浴は、H及びNの混合ガス雰囲気とし、温度は、上流側で950〜1200℃、下流側で500〜950℃とした。
ガラスリボンの徐冷工程において、徐冷炉内でSO処理を同時に実施した。SOガスと空気の混合気体を、ガラスリボンのボトム面(スズ浴に接していた面)側から吹き付けた。
SO処理後に、ガラス基板を炭酸カルシウムと水の混合物および中性洗剤と水の混合物で洗浄し、ガラス基板両面に付着した硫酸塩の保護層を除去し、例1〜7に供するガラス基板を作製した。
The glass raw material blended to have the above glass composition was heated at a temperature of 1450 to 1700 ° C. to obtain a molten glass.
Next, the molten glass was poured into a tin bath filled with molten tin to form a plate-shaped glass ribbon.
The tin bath was a mixed gas atmosphere of H 2 and N 2 , and the temperature was 950 to 1200 ° C. on the upstream side and 500 to 950 ° C. on the downstream side.
In the annealing step of the glass ribbon, the SO 2 treatment was simultaneously performed in the annealing furnace. A mixed gas of SO 2 gas and air was blown from the bottom surface (surface in contact with the tin bath) of the glass ribbon.
After SO 2 treatment, the glass substrate was washed with a mixture and a mixture of water and mild soap calcium carbonate and water, removing the protective layer of sulfate adhered to the glass substrate duplex, the glass substrate subjected to Examples 1-7 Produced.

上記のようにして得られたガラス基板を用いて、以下の様に、例1〜7のガラス基板1〜7を作製した。
(例1)
上記ガラス基板にSiOC層を形成しないガラス基板1を用意した。
<SiOC層の形成>
(例2)
上記ガラス基板の一方面に、CVD装置を用いてSiOC層を形成し、ガラス基板2を用意した。
詳しくは、下記基板温度に加熱されたガラス基板に、あらかじめ混合された下記原料ガスの混合ガスを常圧で吹き付けSiOC層を形成した。
原料ガス:シランガス(0.097kg/時間)、エチレンガス(2.57kg/時間)、炭酸ガス(7.7kg/時間)、窒素ガス(2.6kg/時間)。
基板温度:600〜1100℃。
成膜圧力:常圧。
(例3)
シランガス流量を0.058kg/時間としたことを除き、例2と同様にして、SiOC層の厚さ、表面粗さが例2と異なるガラス基板3を用意した。
(例4)
シランガス流量を0.029kg/時間としたことを除き、例2と同様にして、SiOC層の厚さ、表面粗さが例2、例3と異なるガラス基板4を用意した。
Using the glass substrates obtained as described above, glass substrates 1 to 7 of Examples 1 to 7 were produced as follows.
(Example 1)
A glass substrate 1 on which no SiOC layer was formed was prepared.
<Formation of SiOC layer>
(Example 2)
An SiOC layer was formed on one surface of the glass substrate using a CVD apparatus, and a glass substrate 2 was prepared.
Specifically, a SiOC layer was formed by spraying a mixed gas of the following raw material gases premixed at normal pressure onto a glass substrate heated to the following substrate temperature.
Raw material gas: silane gas (0.097 kg / hour), ethylene gas (2.57 kg / hour), carbon dioxide gas (7.7 kg / hour), nitrogen gas (2.6 kg / hour).
Substrate temperature: 600-1100 ° C.
Film forming pressure: normal pressure.
(Example 3)
A glass substrate 3 was prepared in the same manner as in Example 2 except that the flow rate of the silane gas was 0.058 kg / hour, and the thickness and surface roughness of the SiOC layer were different from those in Example 2.
(Example 4)
A glass substrate 4 was prepared in the same manner as in Example 2 except that the flow rate of the silane gas was 0.029 kg / hour, and the thickness and surface roughness of the SiOC layer were different from those of Examples 2 and 3.

(例5)
シランガス(0.036kg/時間)、エチレンガス(2.27kg/時間)、炭酸ガス(6.8kg/時間)、窒素ガス(3.7kg/時間)としたことを除き、例2と同様にして、SiOC層の厚さ、表面粗さが例2〜例4と異なるガラス基板5を用意した。
(例6)
シランガス(0.036kg/時間)、エチレンガス(2.27kg/時間)、炭酸ガス(10.2kg/時間)、窒素ガス(1.9kg/時間)としたことを除き、例2と同様にして、SiOC層の厚さ、表面粗さが例2〜例5と異なるガラス基板6を用意した。
(例7)
シランガス(0.036kg/時間)、エチレンガス(3.41kg/時間)、炭酸ガス(6.8kg/時間)、窒素ガス(3.0kg/時間)としたことを除き、例2と同様にして、SiOC層の厚さ、表面粗さが例2〜例6と異なるガラス基板7を用意した。
(Example 5)
Except that silane gas (0.036 kg / hour), ethylene gas (2.27 kg / hour), carbon dioxide gas (6.8 kg / hour), and nitrogen gas (3.7 kg / hour) were used, the same as in Example 2 was used. A glass substrate 5 was prepared in which the thickness and surface roughness of the SiOC layer were different from those of Examples 2 to 4.
(Example 6)
Except that silane gas (0.036 kg / hr), ethylene gas (2.27 kg / hr), carbon dioxide gas (10.2 kg / hr), and nitrogen gas (1.9 kg / hr) were used, the same as in Example 2 was used. A glass substrate 6 was prepared in which the thickness and surface roughness of the SiOC layer were different from those of Examples 2 to 5.
(Example 7)
Except that silane gas (0.036 kg / hour), ethylene gas (3.41 kg / hour), carbon dioxide gas (6.8 kg / hour), and nitrogen gas (3.0 kg / hour) were used, the same as in Example 2 was used. A glass substrate 7 was prepared in which the thickness and surface roughness of the SiOC layer were different from those of Examples 2 to 6.

<評価>
上記して得られた各ガラス基板について、以下の評価を行った。
(SiOC層の表面粗さ)
SiOC層の表面粗さRaは、以下のAFM装置を用いて以下の各条件で測定した。
AFM装置:Oxford Instruments社製「AFM Cypher S」。
Imaging Mode:AC−Air、プローブ:SII社製SI−DF20AL、
Drive Amplitude:1V、
Set Point:〜700mV、
Scan Size:2×2μm、5×5μm、
Scan Rate:1Hz。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about each glass substrate obtained above.
(Surface roughness of SiOC layer)
The surface roughness Ra of the SiOC layer was measured using the following AFM apparatus under the following conditions.
AFM device: "AFM Cypher S" manufactured by Oxford Instruments.
Imaging Mode: AC-Air, Probe: SI-DF20AL manufactured by SII,
Drive Amplitude: 1V,
Set Point: ~ 700mV,
Scan Size: 2 × 2 μm, 5 × 5 μm,
Scan Rate: 1 Hz.

(SiOC層の反射率差)
SiOC層の反射率差は、SiOC層を形成していないガラス基板1(例1)の反射率Aを測定し、SiOC層を形成したガラス基板(例2〜例4)のSiOC層形成面の反射率Bを測定し、「反射率A−反射率B」から求めた。なお、反射率Aは、SiOC層を備えない素ガラス基板の反射率の意味である。従って、SiOC層を形成するガラス基板とは別の素ガラス基板であっても、同一組成のガラス基板であれば、その反射率で代用してもよい。
反射率A及び反射率Bは、それぞれ、以下の分光器を用いて以下の条件で測定した。
分光器:JASCO社製「ARM−500M」。
測定条件:測定波長550nm、入射角度5°、N偏光、走査速度400nm/min、データ間隔1.0nmの条件で反射率を測定。
(Reflectance difference of SiOC layer)
The difference in the reflectance of the SiOC layer is determined by measuring the reflectance A of the glass substrate 1 (Example 1) on which the SiOC layer is not formed and measuring the reflectance A of the glass substrate (Example 2 to Example 4) on which the SiOC layer is formed. The reflectance B was measured and determined from “reflectance A−reflectance B”. In addition, the reflectance A means the reflectance of an elementary glass substrate having no SiOC layer. Therefore, even if it is a glass substrate different from the glass substrate on which the SiOC layer is formed, a glass substrate having the same composition may be substituted by its reflectance.
The reflectance A and the reflectance B were measured using the following spectroscope under the following conditions.
Spectroscope: "ARM-500M" manufactured by JASCO.
Measurement conditions: The reflectance was measured under the conditions of a measurement wavelength of 550 nm, an incident angle of 5 °, N polarization, a scanning speed of 400 nm / min, and a data interval of 1.0 nm.

(SiOC層の成分)
SiOC層の成分は、例1〜3、例5〜7について、以下のXPS装置を用いて以下の条件で測定した。
XPS装置:アルバック・ファイ社製「XPS ESCA−5500」。
パスエネルギー:117.4eV、
ステップエネルギー:0.5eV、
分析角度:45°、
C60スパッタ:10kV 3×3mm(レート:2.0nm/min as SiO)の条件でのデプスプロファイルの測定。
なお、表面コンタミを除去するため、SiOC層の表面をスパッタし、深さ2nmのSiOC層組成について分析を行った。
(Component of SiOC layer)
The components of the SiOC layer were measured for Examples 1 to 3 and Examples 5 to 7 using the following XPS apparatus under the following conditions.
XPS apparatus: "XPS ESCA-5500" manufactured by ULVAC-PHI.
Pass energy: 117.4 eV,
Step energy: 0.5 eV,
Analysis angle: 45 °,
C60 sputtering: Measurement of depth profile under the conditions of 10 kV 3 × 3 mm (rate: 2.0 nm / min as SiO 2 ).
In order to remove surface contamination, the surface of the SiOC layer was sputtered, and the composition of the SiOC layer having a depth of 2 nm was analyzed.

各ガラス基板の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of each glass substrate.

Figure 0006673360

なお、表1の例5〜7の反射率および反射率差の欄の表示「−」は未測定を表す。
Figure 0006673360

In addition, the display "-" in the column of the reflectance and the reflectance difference of Examples 5 to 7 in Table 1 indicates that no measurement was made.

(ΔHaze値)
ΔHaze値は、得られたガラス基板を、以下のサイズに加工し、以下の通りにして測定した。
サイズ:2.5cm×2.5cm×厚さ5mm。
まず、SiOC層形成前のガラス基板のC光源におけるHaze値を測定した。
一方、SiOC層形成後のガラス基板を複数枚用意し、SiOC層形成面の反対側の面(未処理の基板の場合はボトム面)をポリイミドテープで保護した後、60℃−95RH%の恒温恒湿槽内で保管した。
1日間、2日間、4日間、7日間保管後にガラス基板を1枚ずつ取り出し、ポリイミドテープを剥離して、SiOC層形成後のHaze値を測定した。
保管前後のガラス基板のHaze値を測定し、その差を求めてΔHaze値を求めた。
Haze値は、スガ試験機製HZ−2を用いて測定した。結果を図2に示す。
ΔHaze値=(保管後のHaze値)−(保管前のHaze値)
(ΔHaze value)
The ΔHaze value was obtained by processing the obtained glass substrate into the following sizes and measuring as follows.
Size: 2.5 cm x 2.5 cm x thickness 5 mm.
First, the Haze value of the glass substrate before the formation of the SiOC layer in the C light source was measured.
On the other hand, a plurality of glass substrates after the formation of the SiOC layer are prepared, and the surface opposite to the surface on which the SiOC layer is formed (the bottom surface in the case of an untreated substrate) is protected with a polyimide tape. Stored in a humidity chamber.
After storage for 1 day, 2 days, 4 days, and 7 days, the glass substrates were taken out one by one, the polyimide tape was peeled off, and the haze value after forming the SiOC layer was measured.
The Haze value of the glass substrate before and after storage was measured, and the difference was determined to determine the ΔHaze value.
The Haze value was measured using HZ-2 manufactured by Suga Test Instruments. The results are shown in FIG.
ΔHaze value = (Haze value after storage) − (Haze value before storage)

(Na拡散量、K拡散量)
Na拡散量は、以下のように、上記のようにして得られたガラス基板のSiOC形成面上にプラス電極としてMo電極及びAZO透明電極(Alがドープされた酸化亜鉛(ZnO)透明電極)を形成し、測定用ガラス基板を得た。
その後、測定用ガラス基板1について、下記の様にAZO層中のNa量を測定し、求めた。
(Na diffusion amount, K diffusion amount)
The amount of Na diffusion is determined as follows. A Mo electrode and an AZO transparent electrode (Al 2 O 3 -doped zinc oxide (ZnO) transparent) are formed on the SiOC-formed surface of the glass substrate obtained as described above. An electrode was formed to obtain a glass substrate for measurement.
Thereafter, the amount of Na in the AZO layer of the glass substrate for measurement 1 was measured and determined as described below.

まず、得られたガラス基板を大きさ5cm×5cm、厚さ5mmに加工した。ガラス基板のSiOC形成面上に、スパッタ装置にて、Mo(モリブデン)膜を成膜した。成膜は、室温にて実施し、厚さ490nmのMo膜を得た。次いで、同じスパッタ装置にて、透明電極としてAZO膜を成膜した。AZO膜の厚さは、150nmであった。
その後、窒素雰囲気の熱処理炉にて、ガラス基板を室温から450℃まで10℃/分の速度で昇温し、450℃で10分間保持した後、450℃から500℃まで10℃/分の速度で昇温し、500℃で30分間熱処理を行った。続いて、500℃から室温まで20℃/分の速度で降温し、得られたガラス基板をNa拡散量測定の試料に供した。
First, the obtained glass substrate was processed into a size of 5 cm × 5 cm and a thickness of 5 mm. A Mo (molybdenum) film was formed on the SiOC formation surface of the glass substrate by a sputtering device. The film was formed at room temperature to obtain a Mo film having a thickness of 490 nm. Next, an AZO film was formed as a transparent electrode using the same sputtering apparatus. The thickness of the AZO film was 150 nm.
Thereafter, in a heat treatment furnace in a nitrogen atmosphere, the temperature of the glass substrate is raised from room temperature to 450 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the temperature is maintained at 450 ° C. for 10 minutes. And heat-treated at 500 ° C. for 30 minutes. Subsequently, the temperature was lowered at a rate of 20 ° C./min from 500 ° C. to room temperature, and the obtained glass substrate was used as a sample for measuring the amount of Na diffusion.

得られた試料を二次イオン質量分析法(SIMS)にてAZO層中の23Na及びZnの積分強度を測定した。Na拡散量は、Znの積分強度を基準としたときの23Naの積分強度(Na/Zn)である。Znは、AZO層の主成分である。
この際、バッチ間の膜品質の差を考慮して、Mo膜、AZO膜の作製を通して、測定対象のガラス基板と同じバッチで基準ガラス基板を処理した。
続いて、測定対象のガラス基板をSIMS測定する際には、リファレンスとして、同じバッチで処理した基準ガラス基板を用いた。
Na拡散量は、2枚のガラス基板を用いて2回行い、その平均値も求めた。
The obtained sample was measured integrated intensity of 23 Na and Zn of AZO layer in secondary ion mass spectrometry (SIMS). Na diffusion amount is the integral intensity of 23 Na when relative to the integrated intensity of Zn (Na / Zn). Zn is a main component of the AZO layer.
At this time, in consideration of a difference in film quality between batches, the reference glass substrate was processed in the same batch as the glass substrate to be measured through the production of the Mo film and the AZO film.
Subsequently, when performing SIMS measurement on the glass substrate to be measured, a reference glass substrate processed in the same batch was used as a reference.
The amount of diffusion of Na was performed twice using two glass substrates, and the average value was also obtained.

K拡散量は、上記したNa拡散量と同様にして測定した。
具体的には、試料を二次イオン質量分析法(SIMS)にてAZO層中の39K及びZnの積分強度を測定した。K拡散量は、Znの積分強度を基準としたときの39Kの積分強度(K/Zn)である。
Na拡散量及びK拡散量の結果を、図3(a)、図3(b)、図4(a)及び図4(b)に示す。
The K diffusion amount was measured in the same manner as the above-mentioned Na diffusion amount.
Specifically, the sample was measured for the integrated intensity of 39 K and Zn in the AZO layer by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The K diffusion amount is an integrated intensity of 39 K (K / Zn) based on the integrated intensity of Zn.
The results of the Na diffusion amount and the K diffusion amount are shown in FIGS. 3 (a), 3 (b), 4 (a) and 4 (b).

なお、上記Na拡散量測定の試料を、濃硫酸と過酸化水素水(90:10)溶液に浸し、80℃、30分加熱することで、試料表面の電極層を溶解除去し得られたガラス基板を前記SiOC層の成分測定時と同一条件でXPS分析し、SiOC層の組成を求めた。その結果、上記二次イオン質量分析法(SIMS)による結果と同等のNa量が観測された。一方、例えば実施例3におけるC量は1.6%、Raは1.7nmと、例1(ref)と比較して良好な結果となり、SiOC層に対して実質的に影響を与えることなく試料表面の電極層を溶解除去できていることを示唆している。
そして、そのような電極層の除去後のSiOC層のNa量が、電極層を除去しないSiOC層のNa量と同等であったことから、図3(a)および(b)、図4(a)および(b)は、電極層を除去した後の、SiOC層を備えるガラス基板の状態を反映した結果であると考えられる。
The sample obtained by measuring the amount of Na diffusion was immersed in a concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (90:10) and heated at 80 ° C. for 30 minutes to dissolve and remove the electrode layer on the sample surface. The substrate was subjected to XPS analysis under the same conditions as when measuring the components of the SiOC layer, and the composition of the SiOC layer was determined. As a result, the same amount of Na as the result by the secondary ion mass spectrometry (SIMS) was observed. On the other hand, for example, the C content in Example 3 was 1.6%, and Ra was 1.7 nm, which was a favorable result as compared with Example 1 (ref), and the sample did not substantially affect the SiOC layer. This suggests that the electrode layer on the surface can be dissolved and removed.
Since the amount of Na in the SiOC layer after the removal of the electrode layer was equal to the amount of Na in the SiOC layer from which the electrode layer was not removed, FIGS. ) And (b) are considered to be the results reflecting the state of the glass substrate provided with the SiOC layer after removing the electrode layer.

図2は、各ガラス基板のΔHaze値を表すグラフである。
図3(a)は、各ガラス基板のNa拡散量、図3(b)は、K拡散量を表すグラフである。
図4(a)は、各ガラス基板のNa拡散量、図4(b)は、K拡散量を表すグラフである。
図5は、例3のガラス基板のAFM像である。
FIG. 2 is a graph showing a ΔHaze value of each glass substrate.
FIG. 3A is a graph showing the Na diffusion amount of each glass substrate, and FIG. 3B is a graph showing the K diffusion amount.
FIG. 4A is a graph showing the Na diffusion amount of each glass substrate, and FIG. 4B is a graph showing the K diffusion amount.
FIG. 5 is an AFM image of the glass substrate of Example 3.

表1に示す通り、例2、例3、例4のガラス基板は、この順に、シランガスの流量が小さくなり、SiOC層の厚さも薄いといえる。SiOC層の表面粗さRaは、SiOC層が薄い例4で0.4nmと小さく、SiOC層が厚くなる例3で1.0nmで大きい。さらにSiOC層が厚くなる例2では、SiOC層が平坦化して、表面粗さRaは0.8nmとなり、例3より小さくなった。
SiOC層を備える例2〜4それぞれにおいて反射率差が存在し表面粗さも例1のガラス基板と比べ大きくなっていることから、SiOC層が付着していることがわかる。また、シランガス流量に応じて、反射率差が変化していることから、シランガス流量の増大に応じて成膜材料の付着が増大しながらなんらかの構造変更がおきていることが考えられる。
例5、例6、例7のSiOC層の膜厚は、シランガスの流量が近い例4の膜厚と同等であると考えられる。
例5〜7も表面粗さが例1のガラス基板と比べ大きくなっているから、SiOC層が付着していることがわかる。
As shown in Table 1, in the glass substrates of Examples 2, 3, and 4, the flow rate of the silane gas is reduced in this order, and the thickness of the SiOC layer is also reduced. The surface roughness Ra of the SiOC layer is as small as 0.4 nm in Example 4 where the SiOC layer is thin, and large at 1.0 nm in Example 3 where the SiOC layer is thick. In Example 2 in which the SiOC layer was further thickened, the SiOC layer was flattened, and the surface roughness Ra was 0.8 nm, which was smaller than that in Example 3.
In each of Examples 2 to 4 including the SiOC layer, there is a difference in reflectivity, and the surface roughness is larger than that of the glass substrate of Example 1, indicating that the SiOC layer is attached. Further, since the reflectance difference changes according to the flow rate of the silane gas, it is conceivable that some structural change occurs while the adhesion of the film-forming material increases as the flow rate of the silane gas increases.
It is considered that the thickness of the SiOC layer in Examples 5, 6, and 7 is equal to the thickness of Example 4 in which the flow rate of the silane gas is close.
Since the surface roughness of Examples 5 to 7 is larger than that of the glass substrate of Example 1, it can be seen that the SiOC layer is attached.

図3(a)及び図3(b)に示す通り、例2〜4のガラス基板は、アルカリ拡散能を高めることができた。SiOC層を形成するとアルカリ拡散が低下するという従来技術に対して、SiOC層の表面粗さを所定範囲にすることで、アルカリ拡散能を高めることができた。
例2、例3、例4では、この順にSiOC層が薄くなる傾向であり、この順でアルカリ拡散能がより高くなった。特に例3及び例4では、Na拡散量及びK拡散量ともに高めることができた。例2では、SiOC層量が多く、表面が平坦化し、アルカリ拡散能が少々低下したと考えられる。
例5〜7のガラス基板は、SiOC層の膜厚が例4と同等であり、さらにそのほかの製造条件を変更しても、図4に示す通りアルカリ拡散量の増加を確認することができた。
図5に、例3のガラス基板のAFM像を示す。このように、例3のガラス基板では、SiOC層の表面にナノレベルの凹凸形状が形成されている。
図2に示す通り、ΔHaze値は、SiOC層が厚い例2、例3のガラス基板で十分に低く、耐侯性を有した。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the glass substrates of Examples 2 to 4 were able to increase the alkali diffusing ability. In contrast to the prior art in which the formation of the SiOC layer reduces the alkali diffusion, the alkali diffusion ability was able to be increased by setting the surface roughness of the SiOC layer to a predetermined range.
In Examples 2, 3, and 4, the SiOC layer tended to become thinner in this order, and the alkali diffusing ability became higher in this order. In particular, in Examples 3 and 4, both the Na diffusion amount and the K diffusion amount could be increased. In Example 2, it is considered that the amount of the SiOC layer was large, the surface was flattened, and the alkali diffusing ability was slightly lowered.
In the glass substrates of Examples 5 to 7, the thickness of the SiOC layer was equivalent to that of Example 4, and even if other manufacturing conditions were changed, an increase in the amount of alkali diffusion could be confirmed as shown in FIG. .
FIG. 5 shows an AFM image of the glass substrate of Example 3. Thus, in the glass substrate of Example 3, a nano-level uneven shape is formed on the surface of the SiOC layer.
As shown in FIG. 2, the ΔHaze value was sufficiently low for the glass substrates of Examples 2 and 3 where the SiOC layer was thick, and had weather resistance.

本発明に係るガラス基板は、太陽電池用ガラス基板、なかでもCIGS太陽電池用ガラス基板に好ましく利用できる。例えば、太陽電池用ガラス基板及び/または太陽電池用カバーガラスに利用できる。これによって、発電効率に優れた太陽電池を提供できる。
本出願は、2015年9月18日に日本国特許庁に出願された特願2015−185762号、および2016年4月21日に日本国特許庁に出願された特願2016−84949号に基づく優先権を主張するものであり、特願2015−185762号および特願2016−84949号の全内容を本出願に援用する。
The glass substrate according to the present invention can be preferably used as a glass substrate for a solar cell, and particularly, a glass substrate for a CIGS solar cell. For example, it can be used for a glass substrate for a solar cell and / or a cover glass for a solar cell. Thereby, a solar cell having excellent power generation efficiency can be provided.
This application is based on Japanese Patent Application No. 2015-185762 filed with the Japan Patent Office on September 18, 2015 and Japanese Patent Application No. 2016-84949 filed with the Japan Patent Office on April 21, 2016. Priority is claimed, and the entire contents of Japanese Patent Application No. 2015-185762 and Japanese Patent Application No. 2006-84949 are incorporated herein by reference.

10:太陽電池、 1:ガラス基板、 1a:ケイ素含有層、 2:プラス電極、 3:CIGS層、 4:バッファ層、 5:透明導電膜、 6:マイナス電極、 7:反射防止膜、 8:カバーガラス。 10: solar cell, 1: glass substrate, 1a: silicon-containing layer, 2: positive electrode, 3: CIGS layer, 4: buffer layer, 5: transparent conductive film, 6: negative electrode, 7: antireflection film, 8: cover glass.

Claims (6)

CIGS系化合物、CdTe系化合物、CIS系化合物、及びCZTS系化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む光電変換層を備える太陽電池に用いられ、SiO と、Na O及びK Oのうち少なくとも1種を含むガラス基板であって、
少なくとも第一の主面にケイ素含有層を備え
前記ケイ素含有層は、全体原子量に対する原子%で、ケイ素を15%以上、45%以下、かつ炭素を0.4%以上、30%以下有し、前記ケイ素含有層の表面粗さRaは0.3nm以上、2nm未満であり、前記ケイ素含有層は前記ガラス基板を部分的に覆うように島状に形成される、太陽電池用ガラス基板。
Used for a solar cell including a photoelectric conversion layer containing at least one selected from the group consisting of a CIGS-based compound, a CdTe-based compound, a CIS-based compound, and a CZTS-based compound, wherein SiO 2 , Na 2 O and K 2 O are used. A glass substrate containing at least one of the following,
With a silicon-containing layer on at least the first main surface ,
The silicon-containing layer has 15% or more and 45% or less of silicon and 0.4% or more and 30% or less of carbon in atomic% with respect to the total atomic weight, and has a surface roughness Ra of 0.1% or more. A glass substrate for a solar cell, having a thickness of 3 nm or more and less than 2 nm, wherein the silicon-containing layer is formed in an island shape so as to partially cover the glass substrate.
前記ケイ素含有層は、全体原子量に対する原子%で、さらに酸素を30%以上、65%以下有する、請求項1に記載の太陽電池用ガラス基板。   2. The glass substrate for a solar cell according to claim 1, wherein the silicon-containing layer further has oxygen in an amount of 30% or more and 65% or less in atomic% based on the total atomic weight. 前記ガラス基板の前記ケイ素含有層表面と、素ガラス基板表面との、5°入射における波長550nmでの反射率差の絶対値が0.02%以上である、請求項1または2に記載の太陽電池用ガラス基板。   3. The solar cell according to claim 1, wherein an absolute value of a reflectance difference between the surface of the silicon-containing layer of the glass substrate and the surface of the elementary glass substrate at a wavelength of 550 nm at 5 ° incidence is 0.02% or more. 4. Glass substrates for batteries. 前記ガラス基板の第一の主面から深さ5000nm以上の領域におけるガラスが、下記酸化物基準の質量百分率表示で、
SiOを60〜75%、
Alを0.25〜8%、
NaOを7〜20%、
Oを0超、9%以下、
MgOを0〜10%、
CaOを0〜15%含む組成である、請求項1から3のいずれか1項に記載の太陽電池用ガラス基板。
The glass in a region having a depth of 5000 nm or more from the first main surface of the glass substrate is represented by the following oxide-based mass percentage,
The SiO 2 60~75%,
0.25-8% Al 2 O 3 ,
Na 2 O 7-20%
K 2 O is more than 0, 9% or less,
0-10% MgO,
The glass substrate for a solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass substrate has a composition containing 0 to 15% of CaO.
請求項1から4のいずれか1項に記載の太陽電池用ガラス基板、及び前記ガラス基板のケイ素含有層を有する面上に、CIGS系化合物、CdTe系化合物、CIS系化合物、及びCZTS系化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む光電変換層を備える、太陽電池。 The glass substrate for a solar cell according to any one of claims 1 to 4, and , on a surface of the glass substrate having a silicon-containing layer, a CIGS compound, a CdTe compound, a CIS compound, and a CZTS compound. A solar cell comprising a photoelectric conversion layer including at least one selected from the group consisting of: 前記光電変換層が、Cu(In,Ga)Se化合物半導体からなる、請求項5に記載の太陽電池。 The photoelectric conversion layer comprises a Cu (In, Ga) Se 2 compound semiconductor solar cell of claim 5.
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