JPH10163512A - 薄膜光電変換素子 - Google Patents
薄膜光電変換素子Info
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- JPH10163512A JPH10163512A JP8322501A JP32250196A JPH10163512A JP H10163512 A JPH10163512 A JP H10163512A JP 8322501 A JP8322501 A JP 8322501A JP 32250196 A JP32250196 A JP 32250196A JP H10163512 A JPH10163512 A JP H10163512A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
を持つ薄膜光電変換素子において、高温、高湿サイクル
試験等における金属電極の剥離を防止する。 【解決手段】ポリイミドの基板1上に、銀電極2、酸化
インジウム亜鉛層(ZnX1InY OZ ただしX1+Y
=1、Zは必ずしも1ではない)3、酸化亜鉛層4、n
型a−Si層6、ノンドープa−Si層7、p型a−S
i層8、透明電極9を積層し、銀電極2および透明電極
9上に、それぞれ取り出し電極5、グリッド電極10を
形成する。
Description
して光を電気エネルギーに変換する光電変換素子に関す
る。
6、図7に示す。図6は、ステンレス基板41上に銀電
極2、酸化亜鉛(ZnX2O但しX2は必ずしも1でな
い)層4、n型非晶質シリコン層(以下a−Si層と記
す)6とノンドープa−Si層7およびp型a−Si層
8からなるp−i−n接合を持つ半導体層、透明電極
9、グリッド電極10を順に積重ねた構成のものであ
り、また図7は、ガラス基板11に透明電極9、p−i
−n接合を構成するp型、ノンドープ、n型a−Si層
8、7、6、酸化亜鉛層4、銀電極2を順に積層した構
成のものである。ただし、この図では、光が入射する側
を上にしているので、ガラス基板11が上になってい
る。a−Si層と銀電極との間に、酸化亜鉛層を挟んだ
構成は、光の反射率を高めるためであり、例えば Baner
jee, A. らの報告[Conf. Record of the 23rd IEEE Pho
tovoltaic Specialists Conf. -1993 , p.795] にも記
載されている。
課題は、金属電極と酸化亜鉛層との界面の剥離の防止で
ある。特に、初期的には、剥離が観察されない場合で
も、ヒートサイクルや高温高湿サイクル等の、熱、湿度
履歴により、金属電極と酸化亜鉛層との界面の接着力が
低下して、金属電極の剥離が観察されることがある。
極の半導体層との間の接着強度を高め、特に熱、湿度履
歴を経た後でも金属電極が剥離しない薄膜光電変換素子
を提供することにある。
本発明は、少なくとも一つのpn接合を持つ薄膜光電変
換素子において、光電変換層である半導体層の光の入射
する側と反対側の電極構造を、半導体層側から酸化イン
ジウム亜鉛層(ZnX1InY OZ ただしX1+Y=
1、Zは必ずしも1ではない)、金属電極とするものと
する。
と金属電極界面の接着力が向上して剥離を防止できる。
または、半導体層側から酸化亜鉛層(ZnX2OただしX
2は必ずしも1でない)、酸化インジウム亜鉛層、金属
電極としても、酸化錫層(SnX3O2 ただしX3は必ず
しも1でない)、酸化インジウム亜鉛層、金属電極とし
てもよい。
金属電極界面の接着力が向上して剥離を防止できるだけ
でなく、酸化亜鉛層や酸化錫層が障壁となって、酸化イ
ンジウム亜鉛から半導体層への不純物の拡散が防止でき
る。特に、半導体層が中間に高抵抗のi層を含むpin
構造であるものがよい。pin構造であれば、i層中で
のキャリアの拡散長が長く、光電変換の効率向上に寄与
する。
のとする。金属電極表面を凹凸化すると、応力が緩和さ
れるとともに、接着面積が増え、付着力が高められる。
尚、本発明における酸化インジウム亜鉛層、酸化亜鉛
層、酸化錫層は、上記のとおり、化学量論比からずれた
組成のものも含む。
換素子の断面図である。絶縁性のプラスチックフィルム
であるポリイミドの基板1上に、スパッタリング法によ
り銀電極2を形成し、その銀電極2上にスパッタリング
法により、酸化インジウム亜鉛層(ZnX1InY OZ
但し、X1+Y=1、Zは必ずしも1とは限らない。)
3を形成し、その酸化インジウム亜鉛層3上に同じくス
パッタリング法または蒸着法により酸化亜鉛層(ZnX2
O)4を形成する。酸化インジウム亜鉛層3の形成に用
いたターゲットは、酸化亜鉛粉末と、酸化インジウムの
粉末とを混合したものである。
n型a−Si層6、ノンドープa−Si層7、p型a−
Si層8を順次形成し、そのa−Si層の上に酸化イン
ジウム錫(ITO)からなる透明電極9を形成し、最後
に銀のスパッタリングにより取り出し電極5およびグリ
ッド電極10を形成する。酸化亜鉛層4は、酸化インジ
ウム亜鉛層3上に220℃以上の高温でn型、ノンドー
プ、p型のa−Si層6、7、8を形成する場合に、a
−Si層への不純物の拡散を防止するために挿入する。
ける付着力の向上効果を示すグラフである。試料はポリ
イミドフィルム基板1上に、銀電極2を約100nm堆
積し、その上に酸化インジウム亜鉛層3を50nm堆積
し、その上にa−Si層6、7、8を堆積したものであ
る。酸化インジウム亜鉛層3の形成に用いたターゲット
は、酸化亜鉛粉末と、酸化インジウムの粉末とを混合し
たものであり、グラフの横軸は、この混合物中のインジ
ウムの含有比率Y/(X1+Y)を表している。スパッ
タリングには、アルゴンと酸素との混合ガスを用い、基
板温度は200℃とした。試料を接着材で治具に固定
し、セバスチャン試験法で評価をおこなった。試験片の
接合面積は0.5cm2 とした。
0.9の範囲で顕著であり、酸化亜鉛のみの比較試料に
比べで、最大で約3倍近い付着力の向上が観測された。
この試験で破壊した試料は、いずれも銀電極と酸化イン
ジウム亜鉛層との界面で剥がれていた。酸化インジウム
亜鉛層3の厚さを変える実験もおこなったが、接着力は
膜厚が5nm以上で顕著な増大が観測された。
入することにより、同時に十分な導電率をもち、問題無
いことがわかった。また、初期の接着力が増大するだけ
でなく、ヒートサイクルや高温高湿サイクル等の、熱、
湿度履歴を経た後でも、剥離等を生じることが無かっ
た。また、接着力の向上以外にも酸化インジウム亜鉛層
の挿入により、短絡光電流が増加する効果が観察され
た。この効果は、銀電極2上に酸化亜鉛層や酸化インジ
ウム層を形成した場合の反射率向上による電流増加分よ
りも増加分が多いことがわかり、裏面側の銀電極2での
散乱による光閉じ込め効果が大きくなっているものと考
えられる。
の組成に依存して変化する。この実施例では、やはり、
Yが0.1〜0.9の範囲で効果が確認された。また、
短絡光電流の増加効果については、1〜2000nmま
では膜厚による反射率の影響によりピーク値が存在す
る。しかし、吸収ロスが存在しても、電流増加効果は十
分に観測される。吸収ロスはまた、酸化インジウム亜鉛
層3の形成方法にも依存する。
イミドを使用したが、他にアラミド、ポリエーテルサル
フォン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PE
N)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのプ
ラスチックフィルム、或いはガラスやステンレス、アル
ミニウム等の金属基板を使用することもできる。また、
酸化インジウム亜鉛層3とa−Si層6との間に不純物
拡散防止のため酸化亜鉛層4を挟んだが、これは酸化錫
層でもよい。 [実施例2]図2は、この発明の別の実施例を示す。図
1との違いは、酸化亜鉛層4を形成していない点であ
る。従って、酸化インジウム亜鉛層3とa−Si層6と
が接している。このため、成膜時の不純物拡散を小さく
抑えるために、n型のa−Si層として酸素を含んだa
−SiOX :Hを用いて不純物の拡散を防いでいる。
いることにより十分な導電率を得、かつ銀電極2との接
着性を確保できた。また、短絡光電流の増加も観察され
た。特に、図1、2で示された実施例では、基板1上に
銀電極2を形成している。この銀電極2を高温で形成す
ると、銀電極2の表面形状が数十nm〜数百nmの粗さ
に凹凸化して接着力が増した。 更に他の酸化亜鉛層の
み、酸化インジウム層のみの場合に比較して、短絡光電
流の増加効果も大きくなった。
ケル、クロム等の電極を用いた場合でも観察された。 [実施例3]図3は、本発明第三の実施例の薄膜光電変
換素子の断面図である。この例では、ガラス基板11上
に透明電極9、pin接合を形成するa−Si層8、
7、6を順次形成し、その後に、酸化亜鉛層4を介して
酸化インジウム亜鉛層3、銀電極2を形成している。
いることにより十分な導電率を得ながら銀電極2との接
着性を確保できた。電極としては、アルミニウム、ニッ
ケル、クロム等の金属でもよいことは実施例1と同様で
ある。 [実施例4]この実施例では、実施例3の薄膜光電変換
素子の酸化亜鉛層を削除した例であり、酸化インジウム
亜鉛層3がa−Si層6と接している。
a−Si層8、7、6を形成した後に成膜するため、酸
化インジウム亜鉛層3を高温で形成しない場合は、不純
物拡散の防止のための酸化亜鉛層を形成する必要が無
く、削除できる。これまでの実施例では、半導体層がa
−Si層である場合について記述したが、この発明は微
結晶シリコンや、その他の薄膜系半導体材料にも適用可
能である。
なくとも一つのpn接合を持つ薄膜光電変換素子におい
て、光電変換層である半導体層の光の入射する側でない
側の電極構造を、半導体層側から酸化インジウム亜鉛層
(ZnX1InY OZ ただしX1+Y=1、Zは必ずし
も1ではない)、金属電極とすることにより、薄膜素子
の付着力を向上させ、その信頼性を高めることができ
る。更に、短絡光電流を大幅に増加させて、薄膜光電変
換素子の変換効率を向上させるという効果も得られる。
図
り電極付着力の向上効果を示す特性図
図
図
図
Claims (5)
- 【請求項1】少なくとも一つのpn接合を持つ薄膜光電
変換素子において、光電変換層である半導体層の光の入
射する側と反対側の電極構造を、半導体層側から酸化イ
ンジウム亜鉛層(ZnX1InY OZ ただしX1+Y=
1、Zは必ずしも1ではない)、金属電極とすることを
特徴とする薄膜光電変換素子。 - 【請求項2】少なくとも一つのpn接合を持つ薄膜光電
変換素子において、光電変換層である半導体層の光の入
射する側と反対側の電極構造を、半導体層側側から酸化
亜鉛(ZnX2O ただしX2は必ずしも1ではない)、
酸化インジウム亜鉛(ZnX1InY OZ ただしX1+Y
=1、Zは必ずしも1ではない)、金属電極とすること
を特徴とする薄膜光電変換素子。 - 【請求項3】少なくとも一つのpn接合を持つ薄膜光電
変換素子において、光電変換層である半導体層の光の入
射する側と反対側の電極構造を、半導体層側から酸化錫
(SnX3O2 ただしX3は必ずしも1ではない)、酸化
インジウム亜鉛(ZnX1InY OZ ただしX1+Y=
1、Zは必ずしも1ではない)、金属電極とすることを
特徴とする薄膜光電変換素子。 - 【請求項4】半導体層が中間に高抵抗のi層を含むpi
n構造であることを特徴とする請求項1ないし3のいず
れかに記載の薄膜光電変換素子。 - 【請求項5】金属電極を凹凸表面形状をもつ銀電極とす
ることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載
の薄膜光電変換素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32250196A JP3687236B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 薄膜光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32250196A JP3687236B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 薄膜光電変換素子 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10163512A true JPH10163512A (ja) | 1998-06-19 |
JP3687236B2 JP3687236B2 (ja) | 2005-08-24 |
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ID=18144360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP32250196A Expired - Fee Related JP3687236B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 薄膜光電変換素子 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006129446A1 (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
JP2008258517A (ja) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Toppan Printing Co Ltd | テクスチャー形成板およびその製造方法、並びに、それを用いた透明電極付き基板、太陽電池および太陽電池モジュール |
-
1996
- 1996-12-03 JP JP32250196A patent/JP3687236B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006339342A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
TWI422047B (zh) * | 2005-06-01 | 2014-01-01 | Shinetsu Handotai Kk | Solar cell and solar cell manufacturing method |
JP2008258517A (ja) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Toppan Printing Co Ltd | テクスチャー形成板およびその製造方法、並びに、それを用いた透明電極付き基板、太陽電池および太陽電池モジュール |
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JP3687236B2 (ja) | 2005-08-24 |
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