JPH11195801A - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

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JPH11195801A
JPH11195801A JP10000695A JP69598A JPH11195801A JP H11195801 A JPH11195801 A JP H11195801A JP 10000695 A JP10000695 A JP 10000695A JP 69598 A JP69598 A JP 69598A JP H11195801 A JPH11195801 A JP H11195801A
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JP
Japan
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transparent electrode
electrode layer
layer
photovoltaic device
fractal
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JP10000695A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Nishio
豊 西尾
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent reflection of light on the surface of a transparent electrode layer for higher transmissivity as well as the reflection of light on the boundary surface between the transparent electrode layer and a semiconductor layer so as to make the transparent layer to be at low resistance, by allowing the surface shape of the cross section of the transparent electrode layer formed together with a metallic layer and a semiconductor layer to have a specific fractal dimension. SOLUTION: A surface shape of the cross section of a transparent electrode layer 101 has a fractal property, and the fractal dimension D is in a image between 1.001 and 1.250. The fractal structure has a visually characteristic shape that is a similar figure to the original one when it is magnified to various sizes, and its shape is a self-similar figure. Further, the surface of a metallic layer 112 has a fractal structure, and the transparent electrode layer 101 has a fractal dimension reflecting the fractal structure of boundary surface of a semiconductor layer 114, and the inplane direction of the layer 101 preferably has a fractal structure of 10 nm or more for example.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水素化アモ
ルファスシリコン(略してa−Si:H)の様な非単結
晶半導体、CdS/CuInSe系の様な化合物半導体
等を用いた光起電力素子、特に太陽電池素子用の透明電
極層に関するものである。
The present invention relates to a photovoltaic device using a non-single-crystal semiconductor such as hydrogenated amorphous silicon (abbreviated as a-Si: H) or a compound semiconductor such as CdS / CuInSe. In particular, the present invention relates to a transparent electrode layer for a solar cell element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年太陽エネルギーの有効活用を図るた
めに、半導体基板が比較的簡単な製造プロセスで得るこ
とができ、且つパネル状への素子組み立て作業が容易な
太陽電池装置として、a−Si:H薄膜を利用した装置
が開発され、実用化が試みられている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to make effective use of solar energy, a-Si has been used as a solar cell device in which a semiconductor substrate can be obtained by a relatively simple manufacturing process and a panel-like element assembling operation is easy. : An apparatus using an H thin film has been developed and put to practical use.

【0003】この種の太陽電池素子は、図1に示す様
に、例えばステンレス鋼からなる導電性の基板113の
上に金属層112と裏面導電層111からなる裏面電極
層を作製する。該裏面電極層を被ってa−Si:Hを成
長させ、適宜リンあるいはボロン等の不純物を導入して
光起電力を有する半導体層114を形成する。該半導体
層114上に透明電極層101を形成することにより太
陽電池は構成されている。
[0003] In this type of solar cell element, as shown in FIG. 1, a back electrode layer comprising a metal layer 112 and a back conductive layer 111 is formed on a conductive substrate 113 made of, for example, stainless steel. A-Si: H is grown over the back electrode layer, and an impurity such as phosphorus or boron is appropriately introduced to form a semiconductor layer 114 having photovoltaic power. The solar cell is formed by forming the transparent electrode layer 101 on the semiconductor layer 114.

【0004】アモルファス太陽電池では透明電極層10
1は、電極であると同時に反射防止膜を兼ねており透明
電極層101の厚さは半導体層114の表面反射を考慮
して決定されなければならない。例えば「アモルファス
太陽電池(高橋清著)」らに示される様に、アモルファ
ス太陽電池の収集スペクトルが500〜550nmにピ
ークを示すため、透明電極層101の厚さは70nmな
いし200nm付近が最適であるとされている。
In an amorphous solar cell, a transparent electrode layer 10 is used.
Reference numeral 1 denotes an electrode and also serves as an antireflection film, and the thickness of the transparent electrode layer 101 must be determined in consideration of the surface reflection of the semiconductor layer 114. For example, as shown in “Amorphous solar cell (by Kiyoshi Takahashi)” and the like, since the collected spectrum of the amorphous solar cell has a peak at 500 to 550 nm, the thickness of the transparent electrode layer 101 is optimally around 70 nm to 200 nm. It has been.

【0005】透明電極層101には、Auなどの金属薄
膜、In23などの酸化物膜を用いるものがあるが、適
度の導電性と、高い透過率に加えて、優れた膜強度を有
する酸化物膜が太陽電池用透明電極層に多く利用されて
いる。酸化スズをドープしたIn23膜(一般にITO
膜と言われる)は、約2×10-4Ωcmの低い比抵抗を
もち、膜厚50nm〜600nmの範囲で3〜100Ω
/□の面抵抗が得られる。
As the transparent electrode layer 101, there are those using a metal thin film such as Au or an oxide film such as In 2 O 3. However, in addition to appropriate conductivity and high transmittance, excellent film strength is obtained. Oxide films are often used for transparent electrode layers for solar cells. In 2 O 3 film doped with tin oxide (typically ITO
Has a low specific resistance of about 2 × 10 −4 Ωcm, and has a resistivity of 3 to 100 Ω in a thickness range of 50 nm to 600 nm.
/ □ is obtained.

【0006】しかし、膜の透過率は、基板を普通のソー
ダガラスとしたとき80〜90%を示し、その透過損失
はほとんどが膜の面反射によるものである。通常の透明
電極では、裸のガラスよりもかなり高い膜反射を示すた
め、光電変換に利用する可視域(300〜1200n
m)の光が、十分に下部のa−Si:H層まで届かず、
光電変換効率の低下をもたらすという問題がある。例え
ばITOの場合、粒径の粗大化が進むと、光の散乱の影
響が現れ、同時に、未酸化の金属Inを生じ、これによ
る吸収を生じる。その結果、散乱と吸収により、膜の透
過性が著しく低下する。
However, the transmittance of the film is 80 to 90% when the substrate is made of ordinary soda glass, and the transmission loss is mostly due to the surface reflection of the film. Since a normal transparent electrode shows much higher film reflection than bare glass, the visible region (300 to 1200 n) used for photoelectric conversion is used.
m) does not sufficiently reach the lower a-Si: H layer,
There is a problem that the photoelectric conversion efficiency is reduced. For example, in the case of ITO, as the particle size increases, the influence of light scattering appears, and at the same time, unoxidized metal In is generated, which causes absorption. As a result, the permeability of the membrane is significantly reduced due to scattering and absorption.

【0007】そこでITOの粒径を200nm程度と、
可視光波長に対してかなり小さい粒径サイズにすること
により、透明電極層表面での大きな散乱を防ぐ方法が提
案されている。
Therefore, the particle size of ITO is set to about 200 nm,
There has been proposed a method for preventing a large scattering on the surface of the transparent electrode layer by making the particle size considerably smaller than the wavelength of visible light.

【0008】更に、透明電極層としてSiO2,Sn
2,Al23などを用いると、シリコンの方が屈折率
が大きいため、半導体層表面での反射が進み、光を吸収
して有効に光電変換を行うことができないという問題が
ある。
Further, as the transparent electrode layer, SiO 2 , Sn
When O 2 , Al 2 O 3, or the like is used, since silicon has a higher refractive index, reflection on the surface of the semiconductor layer proceeds, and there is a problem that light cannot be absorbed and photoelectric conversion can be performed effectively.

【0009】この半導体層表面での反射を防止する手段
として、In23膜の上層にフッ化マグネシウム膜、酸
化亜鉛、硫化亜鉛のうち少なくとも1つを積層するか、
あるいはIn23膜を酸化アルミニウム膜とフッ化マグ
ネシウム膜ではさみ反射防止膜を構成させる方法が提案
されている。
As means for preventing reflection on the surface of the semiconductor layer, at least one of a magnesium fluoride film, zinc oxide and zinc sulfide is laminated on the In 2 O 3 film.
Alternatively, there has been proposed a method in which an In 2 O 3 film is sandwiched between an aluminum oxide film and a magnesium fluoride film to form an antireflection film.

【0010】また、透明電極層の上には、集電電極、更
には保護層が形成されるが、透明電極層と集電電極の密
着性が悪いと、シリーズ抵抗が高すぎて太陽電池の特性
を損なったり、長期間太陽電池を屋外で使用したときに
透明電極層と集電電極或いは保護層の間のはがれが問題
となる。
A current collecting electrode and a protective layer are formed on the transparent electrode layer. However, if the adhesion between the transparent electrode layer and the current collecting electrode is poor, the series resistance is too high and the When the solar cell is used outdoors for a long period of time, the characteristics may be deteriorated, and peeling between the transparent electrode layer and the current collecting electrode or the protective layer may become a problem.

【0011】また、屈折率が1.3以上である様な保護
層を設けた場合、透明電極層/保護層界面での反射によ
る光の損失を十分に抑えられないという問題がある。
When a protective layer having a refractive index of 1.3 or more is provided, there is a problem that light loss due to reflection at the interface between the transparent electrode layer and the protective layer cannot be sufficiently suppressed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決し、透明電極層の表面光反射を抑え透過率を向上さ
せると共に、透明電極層と半導体層界面での光の反射を
抑制し、さらに低抵抗な透明電極層を得ることを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems, suppresses surface light reflection of a transparent electrode layer, improves transmittance, and suppresses light reflection at the interface between the transparent electrode layer and the semiconductor layer. Another object is to obtain a transparent electrode layer having a low resistance.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決すべく鋭意検討した結果、表面形状が特定のフラ
クタル次元を有する透明電極層が、太陽電池に到達する
透過光を最適化するに必要な理想的な反射防止膜を形成
できることを見出し本発明に到達した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, the transparent electrode layer whose surface shape has a specific fractal dimension optimizes the transmitted light reaching the solar cell. The present inventors have found that an ideal anti-reflection film necessary for the formation can be formed, and have reached the present invention.

【0014】即ち、本発明は、少なくとも金属層と半導
体層と透明電極層を有する光起電力素子であって、該透
明電極層の断面の表面形状がフラクタル性を有してお
り、かつフラクタル次元Dが1.001≦D≦1.25
0であることを特徴とする光起電力素子である。
That is, the present invention relates to a photovoltaic device having at least a metal layer, a semiconductor layer, and a transparent electrode layer, wherein the cross-sectional surface of the transparent electrode layer has a fractal property and a fractal dimension. D is 1.001 ≦ D ≦ 1.25
0 is a photovoltaic element.

【0015】[0015]

【作用】本発明の透明電極層は表面が自己相似形である
ため、透明電極層表面に細かい凹凸をもつ比較的均質な
膜であり、可視光波長に対して大きな散乱は生じない。
そのため、入射光を反射することなく太陽電池内に収集
することができる。また、本発明の透明電極層では、膜
粒子の成長をおさえ、膜の充填率を上げることによっ
て、屈折率を増大させ、透明電極層/半導体層界面での
反射を抑制し、半導体層内に吸収される光量を増大さ
せ、太陽電池透明電極層として良好な反射防止膜を形成
している。
Since the surface of the transparent electrode layer of the present invention has a self-similar shape, it is a relatively uniform film having fine irregularities on the surface of the transparent electrode layer, and does not cause large scattering with respect to the wavelength of visible light.
Therefore, the incident light can be collected in the solar cell without being reflected. Further, in the transparent electrode layer of the present invention, the growth of the film particles is suppressed, the filling rate of the film is increased, the refractive index is increased, and the reflection at the transparent electrode layer / semiconductor layer interface is suppressed. The amount of light absorbed is increased, and a good anti-reflection film is formed as a solar cell transparent electrode layer.

【0016】フラクタル構造をもつときの、透明電極の
膜構造について詳細は不明であるが、次の様に考えられ
る。太陽電池の裏面反射層は、一般に金属層と透明導電
層から形成される。金属層には導電性が高く反射率の高
い金属からなっており、金属結合で形成されており、原
子サイズで原子が規則正しく配列している。金属では一
般に、数nm〜数mm単位あるいはそれ以上の大きさで
金属粒となっており、金属粒同士の間には粒界面が生じ
ている。それゆえ、金属層表面は数nm〜数mmの金属
粒を基本形状としたフラクタル構造を有すると考えられ
る。
The details of the film structure of the transparent electrode when it has a fractal structure are unknown, but can be considered as follows. The back reflection layer of a solar cell is generally formed of a metal layer and a transparent conductive layer. The metal layer is made of a metal having high conductivity and high reflectivity, is formed by metal bonding, and atoms are regularly arranged in atomic size. In general, metal has a size of several nanometers to several millimeters or more, and metal grains have grain boundaries. Therefore, it is considered that the surface of the metal layer has a fractal structure having a basic shape of metal particles of several nm to several mm.

【0017】金属層の上に形成される透明導電層は、例
えば多結晶を用いたとき、普通数十nm〜数mmの結晶
粒を基本形としてやはりフラクタル構造をもっているこ
とが推察できる。
It can be inferred that the transparent conductive layer formed on the metal layer also has a fractal structure based on crystal grains of usually several tens nm to several mm when polycrystal is used.

【0018】さらに、透明電極層の下地である半導体層
は、たとえアモルファスであっても短距離秩序を有し、
数nmサイズの原子の集合を基本形状として半導体層全
体が構成されている。そのため、半導体層は、数nmの
原子集合体の形を基本形状とするフラクタル構造になっ
ていると考えられる。
Further, the semiconductor layer as a base of the transparent electrode layer has a short-range order even if it is amorphous,
The entire semiconductor layer is configured with a set of atoms having a size of several nm as a basic shape. Therefore, it is considered that the semiconductor layer has a fractal structure whose basic shape is the shape of an atomic aggregate of several nm.

【0019】金属層、透明導電層は、半導体層に、より
多くの光を反射するために、透明導電層最表面は、一般
に光の波長程度(数百nm〜数μm)の凹凸構造を有す
る。そのため、半導体層も、透明導電層表面の凹凸構造
をうけついでいる。
Since the metal layer and the transparent conductive layer reflect more light to the semiconductor layer, the outermost surface of the transparent conductive layer generally has an uneven structure of about the wavelength of light (several hundred nm to several μm). . Therefore, the semiconductor layer also has an uneven structure on the surface of the transparent conductive layer.

【0020】そして、太陽電池は以上の、金属層、透明
導電層、半導体層を順次積層したものの上に、透明電極
層を形成する。そのため、透明電極層表面形状は半導体
層最表面の形状を受け継いでおり、数μmの高さと広が
りをもつ凹凸形状構造を基本形として、透明電極層表面
にランダムに広がっている。
In the solar cell, a transparent electrode layer is formed on the above-described metal layer, transparent conductive layer, and semiconductor layer which are sequentially laminated. Therefore, the surface shape of the transparent electrode layer is inherited from the shape of the outermost surface of the semiconductor layer, and is randomly spread on the surface of the transparent electrode layer based on an uneven structure having a height and a width of several μm.

【0021】さらに、透明電極層では、多結晶構造を有
し数十nm以上の結晶粒を形成することがあり、透明電
極層そのものの結晶粒を基本形状としても透明電極層表
面の形状は影響を受けている。
Furthermore, the transparent electrode layer may have a polycrystalline structure and form crystal grains of several tens of nm or more. Even if the crystal grains of the transparent electrode layer itself are used as the basic shape, the shape of the surface of the transparent electrode layer is affected. Is receiving.

【0022】本発明の透明電極は、自己相似形のフラク
タル構造をもち、数μmサイズ以上での凹凸をおさえて
表面反射を減らすために、フラクタル構造をもつ範囲
を、光の波長以下から数十nmの範囲にわたってフラク
タル構造をもたせることにより、透明電極として表面散
乱が減少させ良い反射防止膜を提供することを期待して
いる。
The transparent electrode of the present invention has a self-similar fractal structure. In order to reduce surface reflection by suppressing irregularities having a size of several μm or more, the range of the fractal structure is reduced from the wavelength of light to several tens of wavelengths. By providing a fractal structure over the range of nm, it is expected that the surface scattering will be reduced as a transparent electrode to provide a good antireflection film.

【0023】本発明の透明電極は、例えば図2に示す様
なスパッタ装置で作製されることがある。そのときの原
料ガスにはAr、Ne、Xe、He、Kr、O2、H
2S、CH4等が用いられることが多い。このときのガス
流量を変化させると、プラズマ反応の平均自由行程が変
わる。そのため、ターゲットに衝突するイオンの速度が
変わり、スパッタ速度が変化する。
The transparent electrode of the present invention may be produced by, for example, a sputtering apparatus as shown in FIG. The raw material gas at that time is Ar, Ne, Xe, He, Kr, O 2 , H
2 S, CH 4 and the like are often used. Changing the gas flow at this time changes the mean free path of the plasma reaction. Therefore, the speed of the ions colliding with the target changes, and the sputtering speed changes.

【0024】例えば、原料ガスにAr、H2Sを用い、
ターゲットにITOを用いた時を考えると、Arイオン
の様な重い原子に比べ、H2Sイオンは軽いためスパッ
タ速度が一般に遅く、作製される透明電極膜の堆積速度
を小さくしてしまう。そのため、Arに比べ、H2Sを
用いた時の方が、ラジカルの基板への飛来速度が遅いた
め、透明電極ITOの結晶粒の成長を促進する方向に働
くため、結晶表面の形状に変化をもたらす。イオンがタ
ーゲットに衝突する際は、非弾性衝突でありターゲット
を構成する元素組成に対して、元素それぞれのスパッタ
速度が異なっている。そのため、ターゲットから飛び出
すラジカルの種類、密度、組成が変化するため、スパッ
タターゲットの組成とスパッタでできた透明電極の組成
は異なっており、ITOの結晶成長に対しても影響を与
える。
For example, when Ar and H 2 S are used as source gases,
Considering the case where ITO is used as the target, the sputtering rate is generally slow because H 2 S ions are lighter than heavy atoms such as Ar ions, and the deposition rate of the formed transparent electrode film is reduced. For this reason, when H 2 S is used as compared with Ar, radicals fly at a lower rate to the substrate, and act in a direction to promote the growth of crystal grains of the transparent electrode ITO. Bring. When the ions collide with the target, they are inelastic collisions, and the sputtering rate of each element is different from the element composition of the target. Therefore, the type, density, and composition of radicals jumping out of the target change, so that the composition of the sputter target is different from the composition of the transparent electrode formed by sputtering, which also affects the crystal growth of ITO.

【0025】ITOの場合、導電性を高めるためのSn
を添加濃度を高めてキャリア濃度をふやしたり、結晶の
配向性を高めることでキャリアの走行性を向上させてい
る。しかし、前者の場合、Sn濃度を単純に高くすると
透明電極内での光の吸収が増え、さらにITOの結晶性
を悪化させ、膜の屈折率を下げてしまう。あるいは、結
晶性が高すぎると屈折率が上がって透明電極表面での反
射が増えてしまう。
In the case of ITO, Sn for improving conductivity is used.
Is increased to increase the carrier concentration, or the crystal orientation is improved to improve the traveling properties of the carrier. However, in the former case, simply increasing the Sn concentration increases light absorption in the transparent electrode, further deteriorating the crystallinity of ITO, and lowering the refractive index of the film. Alternatively, if the crystallinity is too high, the refractive index increases and the reflection on the transparent electrode surface increases.

【0026】本発明のフラクタル構造をもつ透明電極で
は、例えばITOの様な酸化物ターゲットの場合でも、
ターゲットのプレスパッタをおこなうことにより作製
し、Sn濃度、結晶粒サイズを制御し、電極表面での光
反射を抑え、反射減少分に見合う若干の散乱光も含めた
膜の実質透過率の向上を生じることを期待している。
In the transparent electrode having a fractal structure according to the present invention, even when an oxide target such as ITO is used,
Pre-sputtering the target to control the Sn concentration and crystal grain size, suppress light reflection on the electrode surface, and improve the substantial transmittance of the film, including some scattered light commensurate with the reduction in reflection. Hope that will happen.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施態様例を
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

【0028】図1は、本発明の光起電力素子の一例を示
す断面図である。ただし、本発明は図1の構成の光起電
力素子に限られるものではない。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the photovoltaic element of the present invention. However, the present invention is not limited to the photovoltaic element having the configuration shown in FIG.

【0029】図1において、113は基板、112は金
属層、111は透明導電層、104、107及び110
はn型半導体層、103、106及び109はi型半導
体層、102、105及び108はp型半導体層、10
1は透明電極層である。
In FIG. 1, 113 is a substrate, 112 is a metal layer, 111 is a transparent conductive layer, 104, 107 and 110
Is an n-type semiconductor layer, 103, 106 and 109 are i-type semiconductor layers, 102, 105 and 108 are p-type semiconductor layers, 10
1 is a transparent electrode layer.

【0030】尚、図1の光起電力素子は基板113と逆
側から光を入射する構成であるが、基板側から光を入射
する構成の光起電力素子では、基板を除いて図1とは逆
の順番に各層が積層されることもある。
The photovoltaic element shown in FIG. 1 has a configuration in which light is incident from the side opposite to the substrate 113. However, the photovoltaic element having a configuration in which light is incident from the substrate side is the same as FIG. Each layer may be laminated in the reverse order.

【0031】以下、本発明の光起電力素子の各層につい
て詳しく説明する。
Hereinafter, each layer of the photovoltaic device of the present invention will be described in detail.

【0032】(透明電極層101)透明電極層は光を透
過する、光入射側の電極であるとともに、その膜厚を最
適化する事によって反射防止膜としての役割も兼ねる。
(Transparent Electrode Layer 101) The transparent electrode layer is an electrode on the light incident side that transmits light, and also functions as an anti-reflection film by optimizing its thickness.

【0033】透明電極層は半導体層の吸収可能な波長領
域において高い透過率を有することと、抵抗率が低いこ
とが要求される。好ましくは、550nmにおける透過
率が80%以上、より好ましくは85%以上であること
が望ましい。また、抵抗率は好ましくは5×10-3Ωc
m以下、より好ましくは1×10-3Ωcm以下であるこ
とが望ましい。
The transparent electrode layer is required to have a high transmittance in a wavelength region where the semiconductor layer can absorb light and to have a low resistivity. Preferably, the transmittance at 550 nm is at least 80%, more preferably at least 85%. Further, the resistivity is preferably 5 × 10 −3 Ωc.
m, more preferably 1 × 10 −3 Ωcm or less.

【0034】また、波長1000nmの光に対して屈折
率が1.91以上であることが好ましく、屈折率が半導
体層114に向かって深さ方向に増加することが好まし
い。
The refractive index of light having a wavelength of 1000 nm is preferably 1.91 or more, and the refractive index is preferably increased in the depth direction toward the semiconductor layer 114.

【0035】透明電極層の膜厚は特に限定されないが、
70nm以下であることが好ましい。
The thickness of the transparent electrode layer is not particularly limited.
It is preferably 70 nm or less.

【0036】本発明の透明電極層は、その断面の表面形
状がフラクタル性を有しており、かつフラクタル次元D
が1.001≦D≦1.250である。
The transparent electrode layer of the present invention has a fractal property in the surface shape of the cross section and a fractal dimension D.
Is 1.001 ≦ D ≦ 1.250.

【0037】ここで、フラクタル構造とは、視覚的に
は、1つの特徴的な形状でそれらを種々の大きさに拡大
してもとの形と相似形になっていることをいい、その形
状は自己相似形になっていると言う。あるものがフラク
タルであるとき、一般に上限と下限が存在し、正の非整
数値で次元が定義できる。透明電極層の場合、任意の切
断面から見たときの、透明電極層表面形状を間隔rの格
子で分割し切断面の1部を含む様な正方形の数N(r)
を数える。N(r)が少なくとも1以上になるようrを
色々かえたときに、N(r)∝r-Dなる関係を満たす時
に、この透明電極層表面はrを変化させた範囲でD次元
のフラクタルになっているという。
Here, the fractal structure means that the shape is visually similar to the original shape obtained by expanding them into various sizes with one characteristic shape. Say they are self-similar. When something is a fractal, there are generally upper and lower bounds, and dimensions can be defined by positive non-integer values. In the case of a transparent electrode layer, the number N (r) of squares that divide the surface shape of the transparent electrode layer when viewed from an arbitrary cut plane by a lattice with an interval r and include a part of the cut plane
Count. When r is changed so that N (r) becomes at least 1 or more, when the relationship of N (r) ∝r −D is satisfied, the surface of the transparent electrode layer has a D-dimensional fractal within a range where r is changed. It is said that.

【0038】また、金属層112表面がフラクタル構造
であって、透明電極層が半導体層114の界面のフラク
タル構造を反映したフラクタル次元をもち、透明電極層
の面内方向10nm以上の範囲でフラクタル構造をもつ
ことが好ましい。
Further, the surface of the metal layer 112 has a fractal structure, the transparent electrode layer has a fractal dimension reflecting the fractal structure at the interface of the semiconductor layer 114, and the fractal structure is within a range of 10 nm or more in the in-plane direction of the transparent electrode layer. It is preferable to have

【0039】また、堆積最表面の形状のフラクタル次元
が徐々に大きくなる様に堆積することが好ましい。即
ち、半導体層114/透明電極層界面ではフラクタル次
元が低く、透明電極層が成長していくにつれて、フラク
タル次元を高くなるように堆積する。そのため、形成し
た透明電極層表面はフラクタル次元が高く、透明電極層
の表面積が大きく、透明電極層と保護層との密着も良好
となる。
Further, it is preferable that the deposition is performed so that the fractal dimension of the shape of the outermost surface of the deposition gradually increases. That is, the fractal dimension is low at the interface between the semiconductor layer 114 and the transparent electrode layer, and the fractal dimension is increased as the transparent electrode layer grows. Therefore, the surface of the formed transparent electrode layer has a high fractal dimension, a large surface area of the transparent electrode layer, and good adhesion between the transparent electrode layer and the protective layer.

【0040】透明電極層を構成する結晶粒の粒形がフラ
クタル性を有することが好ましい。
It is preferable that the crystal grains constituting the transparent electrode layer have fractal properties.

【0041】透明電極層の表面凹凸の傾斜角度の平均が
15度以上であることが好ましい。表面凹凸の傾斜角度
の平均とは、ある地点Xiでの基準面からの高さYiとし
たとき下記式で表わされ1mm角で下記式を計算するこ
とによって求められる。
The average of the inclination angles of the surface irregularities of the transparent electrode layer is preferably 15 degrees or more. The average tilt angle of the surface irregularities is obtained by calculating the following formula with 1mm square is represented by the following formula when the height Y i from the reference plane at a point X i.

【0042】[0042]

【数1】 (Equation 1)

【0043】透明電極層の材料としては、In23、S
nO2、ITO(In23+SnO2)、ZnO、Cd
O、Cd2SnO4、TiO2、Ta25、Bi23、M
oO3、NaXWO3等の導電性酸化物あるいはこれらを
混合したものが好適に用いられる。
As the material of the transparent electrode layer, In 2 O 3 , S
nO 2 , ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), ZnO, Cd
O, Cd 2 SnO 4 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Bi 2 O 3 , M
Conductive oxides such as oO 3 and Na x WO 3 or mixtures thereof are preferably used.

【0044】これらのうちでも、In23、SnO2
ITO、CdO、ZnOより選ばれる少なくとも1種が
好ましい。
Of these, In 2 O 3 , SnO 2 ,
At least one selected from ITO, CdO, and ZnO is preferable.

【0045】また、これらの化合物に、導電率を変化さ
せる元素(ドーパント)を添加しても良い。例えば透明
電極層がZnOの場合には、Al、In、B、Ga、S
i、F等が、またIn23の場合には、Sn、F、T
e、Ti、Sb、Pb等が、またSnO2の場合には、
F、Sb、P、As、In、Tl、Te、W、Cl、B
r、I等が好適に用いられる。
Further, an element (dopant) that changes the conductivity may be added to these compounds. For example, when the transparent electrode layer is ZnO, Al, In, B, Ga, S
When i, F, etc. are In 2 O 3 , Sn, F, T
e, Ti, Sb, Pb, etc., and in the case of SnO 2 ,
F, Sb, P, As, In, Tl, Te, W, Cl, B
r, I, etc. are preferably used.

【0046】透明電極層の形成方法としては、スプレー
法、CVD法、プラズマCVD法、メッキ法、真空蒸着
法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、スピンオン
法、デップ法等が好適に用いられる。
As a method for forming the transparent electrode layer, a spray method, a CVD method, a plasma CVD method, a plating method, a vacuum evaporation method, an ionization evaporation method, a sputtering method, a spin-on method, a dipping method and the like are suitably used.

【0047】これらのうちでも、Ar、H2、He、N
e、Xe、Kr、H2Sより選ばれる少なくとも1種を
導入ガスとして用いたスパッタ法、イオン蒸着法、CV
D法、またはプラズマCVD法が好ましい。
Of these, Ar, H 2 , He, N
e, Xe, Kr, sputtering using at least one as an introduction gas selected from H 2 S, ion deposition, CV
The D method or the plasma CVD method is preferred.

【0048】透明電極層は、2層以上の多層構造であっ
てもよい。
The transparent electrode layer may have a multilayer structure of two or more layers.

【0049】(金属層112)本発明に用いられる金属
層は光入射方向に対し半導体層114の裏面に配される
電極である。
(Metal Layer 112) The metal layer used in the present invention is an electrode arranged on the back surface of the semiconductor layer 114 in the light incident direction.

【0050】金属層の材料としては、例えば金、銀、
銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、クロム、モリブデ
ン、タングステン、チタン、コバルト、タンタル、ニオ
ブ、ジルコニウム等の金属またはステンレス等の合金が
挙げられる。なかでもアルミニウム、銅、銀、金などの
反射率の高い金属が、金属層に半導体層で吸収しきれな
かった光を再び半導体層に反射する光反射層の役割を兼
ねさせる事ができ、好ましい。
As the material of the metal layer, for example, gold, silver,
Examples include metals such as copper, aluminum, nickel, iron, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, and zirconium, and alloys such as stainless steel. Among them, metals having high reflectivity, such as aluminum, copper, silver, and gold, can serve also as a light reflection layer that reflects light that could not be absorbed by the semiconductor layer to the metal layer again to the semiconductor layer. .

【0051】また、金属層は、2種類以上の材料を2層
以上積層して形成しても良い。
The metal layer may be formed by laminating two or more kinds of materials in two or more layers.

【0052】また、金属層の形状は平坦であっても良い
が、光を散乱する凹凸形状を有する事によって、半導体
層114で吸収しきれなかった長波長光を散乱させて半
導体層114内での光路長を延ばし、光起電力素子の長
波長感度を向上させて短絡電流を増大させ、光電変換効
率を向上させることができ、好ましい。光を散乱する凹
凸形状は、凹凸の山と谷の高さの差が0.2μm〜2.
0μmであることが望ましい。
The shape of the metal layer may be flat. However, the metal layer has a concave and convex shape for scattering light, so that long-wavelength light that cannot be absorbed by the semiconductor layer 114 is scattered, and It is possible to extend the optical path length of the photovoltaic element, improve the long-wavelength sensitivity of the photovoltaic element, increase the short-circuit current, and improve the photoelectric conversion efficiency. In the uneven shape for scattering light, the height difference between the peaks and valleys of the unevenness is 0.2 μm to 2.
Desirably, it is 0 μm.

【0053】尚、基板113が金属層の役割を兼ねる場
合には、金属層の形成を必要としない場合もある。
When the substrate 113 also serves as a metal layer, it may not be necessary to form a metal layer.

【0054】金属層の形成には、蒸着法、スパッタ法、
メッキ法、印刷法などが用いられる。また場合には、形
成した金属あるいは合金の膜をドライエッチング、ウエ
ットエッチング、サンドブラスト、加熱すること等によ
って金属層を光を散乱する凹凸形状に形成することがで
きる。また基板113を加熱しながら前述の金属あるい
は合金を蒸着することによっても光を散乱する凹凸形状
を形成することができる。
The metal layer is formed by a vapor deposition method, a sputtering method,
A plating method, a printing method, or the like is used. In such a case, the metal layer can be formed into an uneven shape that scatters light by dry etching, wet etching, sand blasting, heating, or the like of the formed metal or alloy film. Also, by depositing the above-mentioned metal or alloy while heating the substrate 113, it is possible to form an uneven shape for scattering light.

【0055】(透明導電層111)透明導電層は、主に
以下の様な目的で、金属層112と半導体層114の間
に配置される。
(Transparent Conductive Layer 111) The transparent conductive layer is disposed between the metal layer 112 and the semiconductor layer 114 mainly for the following purposes.

【0056】即ち、光起電力素子の裏面での乱反射を向
上させ、薄膜による多重干渉によって光を光起電力素子
内に閉じ込めて、半導体層内の光路長を延ばし、光起電
力素子の短絡電流(Jsc)を増大させること、次に、
金属層112の金属が、半導体層114に拡散する、あ
るいはマイグレーションを起こして光起電力素子がシャ
ントすることを防止すること、また、透明導電層に若干
の抵抗値をもたせることで、半導体層114を挟んで設
けられた金属層112と透明電極層101との間に半導
体層114のピンホール等の欠陥で発生するショートを
防止することである。
That is, the irregular reflection on the back surface of the photovoltaic element is improved, light is confined in the photovoltaic element by multiple interference by the thin film, the optical path length in the semiconductor layer is extended, and the short-circuit current of the photovoltaic element is reduced. (Jsc), then
By preventing the metal of the metal layer 112 from diffusing or migrating into the semiconductor layer 114 and causing shunting of the photovoltaic element, and by providing the transparent conductive layer with a slight resistance value, Is to prevent a short circuit generated by a defect such as a pinhole in the semiconductor layer 114 between the metal layer 112 and the transparent electrode layer 101 provided therebetween.

【0057】透明導電層は半導体層114の吸収可能な
波長領域において高い透過率を有することと、及び適度
の抵抗率が要求される。好ましくは、650nm以上の
透過率が80%以上、より好ましくは85%以上、最適
には90%以上であることが望ましい。また、抵抗率は
好ましくは1×10-4Ωcm〜1×106Ωcm、より
好ましくは1×10-2Ωcm〜5×104Ωcmである
ことが望ましい。
The transparent conductive layer is required to have a high transmittance in a wavelength region that can be absorbed by the semiconductor layer 114 and to have an appropriate resistivity. Preferably, the transmittance at 650 nm or more is 80% or more, more preferably 85% or more, and most preferably 90% or more. Further, the resistivity is preferably 1 × 10 −4 Ωcm to 1 × 10 6 Ωcm, and more preferably 1 × 10 −2 Ωcm to 5 × 10 4 Ωcm.

【0058】透明導電層の材料としては、In23、S
nO2、ITO(In23+SnO2)、ZnO、Cd
O、Cd2SnO4、TiO2、Ta25、Bi23、M
oO3、NaXWO3等の導電性酸化物あるいはこれらを
混合したものが好適に用いられる。また、これらの化合
物に、導電率を変化させる元素(ドーパント)を添加し
ても良い。
As the material of the transparent conductive layer, In 2 O 3 , S
nO 2 , ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), ZnO, Cd
O, Cd 2 SnO 4 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Bi 2 O 3 , M
Conductive oxides such as oO 3 and Na x WO 3 or mixtures thereof are preferably used. Further, an element (dopant) that changes the conductivity may be added to these compounds.

【0059】導電率を変化させる元素(ドーパント)と
しては、例えば透明導電層111がZnOの場合には、
Al、In、B、Ga、Si、F等が、またIn23
場合には、Sn、F、Te、Ti、Sb、Pb等が、ま
たSnO2の場合には、F、Sb、P、As、In、T
l、Te、W、Cl、Br、I等が好適に用いられる。
As an element (dopant) for changing the conductivity, for example, when the transparent conductive layer 111 is ZnO,
Al, In, B, Ga, Si, F, etc., In the case of In 2 O 3 , Sn, F, Te, Ti, Sb, Pb, etc., and in the case of SnO 2 , F, Sb, P, As, In, T
1, Te, W, Cl, Br, I and the like are preferably used.

【0060】透明導電層の形成方法としては、EB蒸
着、スパッタ蒸着などの各種蒸着法、各種CVD法、ス
プレー法、スピンオン法、デップ法等が好適に用いられ
る。
As the method for forming the transparent conductive layer, various vapor deposition methods such as EB vapor deposition and sputter vapor deposition, various CVD methods, spray methods, spin-on methods, and dipping methods are suitably used.

【0061】(半導体層114)本発明に用いられる半
導体層の材料としては、例えばSi、C、Ge等のIV
族元素を用いたもの、あるいはSiGe、SiC、Si
Sn等のIV族合金を用いたもの等が用いられる。これ
らのうちでも、本発明の光起電力素子に特に好適に用い
られる半導体材料としては、a−Si:H(水晶化非晶
質シリコンの略記)、a−Si:F、a−Si:H:
F、a−SiGe:H、a−SiGe:F、a−SiG
e:H:F、a−SiC:H、a−SiC:F、a−S
iC:H:F等のIV族及びIV族合金系非単結晶半導
体材料が挙げられる。
(Semiconductor Layer 114) The material of the semiconductor layer used in the present invention is, for example, an IV such as Si, C, Ge or the like.
Using group elements, or SiGe, SiC, Si
An alloy using a group IV alloy such as Sn is used. Among these, semiconductor materials particularly preferably used for the photovoltaic device of the present invention include a-Si: H (abbreviation for crystallized amorphous silicon), a-Si: F, and a-Si: H :
F, a-SiGe: H, a-SiGe: F, a-SiG
e: H: F, a-SiC: H, a-SiC: F, a-S
Group IV and Group IV alloy-based non-single-crystal semiconductor materials such as iC: H: F.

【0062】また、半導体層は価電子制御及び禁制帯幅
制御を行うことができる。具体的には半導体層を形成す
る際に価電子制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を含
む原料化合物を単独で、又は前記堆積膜形成用原料ガス
又は前記希釈ガスに混合して成膜空間内に導入してやれ
ば良い。
The semiconductor layer can perform valence electron control and forbidden band width control. Specifically, a raw material compound containing an element serving as a valence electron controlling agent or a forbidden band width controlling agent when forming a semiconductor layer is used alone, or mixed with the deposited film forming raw material gas or the diluent gas to form a film. You only have to introduce it in the space.

【0063】また、半導体層は、価電子制御によって、
少なくともその一部が、p型およびn型にドーピングさ
れ、少なくとも一組のpin接合を形成する。そして、
pin接合を複数積層することにより、いわゆるスタッ
クセルの構成になる。
The semiconductor layer is controlled by valence electrons.
At least a portion is doped p-type and n-type to form at least one set of pin junctions. And
By stacking a plurality of pin junctions, a so-called stack cell configuration is obtained.

【0064】半導体層の形成方法としては、マイクロ波
プラズマCVD法、RFプラズマCVD法、光CVD
法、熱CVD法、MOCVD法などの各種CVD法によ
って、あるいはEB蒸着、MBE、イオンプレーティン
グ、イオンビーム法等の各種蒸着法、スパッタ法、スプ
レー法、印刷法などが挙げられる。工業的に採用されて
いる方法としては、原料ガスをプラズマで分解し、基板
状に堆積させるプラズマCVD法が好んで用いられる。
また、反応装置としては、バッチ式の装置や連続成膜装
置などが所望に応じて使用できる。
As a method of forming a semiconductor layer, microwave plasma CVD, RF plasma CVD, photo CVD
Examples thereof include various methods such as CVD, thermal CVD, and MOCVD, various methods such as EB evaporation, MBE, ion plating, and ion beam, sputtering, spraying, and printing. As a method adopted industrially, a plasma CVD method in which a raw material gas is decomposed by plasma and deposited on a substrate is preferably used.
In addition, as the reaction device, a batch type device, a continuous film forming device, or the like can be used as desired.

【0065】[0065]

【実施例】[実施例1〜7、比較例1]まず、図2に示
すDCマグネトロンスパッタリング装置により、基板1
13上に炭素原子、酸素原子、窒素原子を含有する銀
(Ag)の金属層112を作製した。
EXAMPLES [Examples 1 to 7, Comparative Example 1] First, a substrate 1 was prepared using a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
A metal layer 112 of silver (Ag) containing a carbon atom, an oxygen atom, and a nitrogen atom was formed on 13.

【0066】基板113としては、50mm角、厚さ
0.2mmのステンレス(SUS430)基板を、アセ
トン(CH3OCH3)で10分間、イソプロパノール
(CH3CHOHCH3)で10分間の超音波洗浄を行
い、110℃で30分間の温風乾燥を行った基板203
を用いた。
As the substrate 113, a 50 mm square, 0.2 mm thick stainless steel (SUS430) substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone (CH 3 OCH 3 ) for 10 minutes and isopropanol (CH 3 CHOCH 3 ) for 10 minutes. Substrate 203 which was subjected to hot air drying at 110 ° C. for 30 minutes.
Was used.

【0067】ターゲット207は、純度99.999%
の銀(Ag)であり、絶縁性支持体で堆積室201より
絶縁されている。
The target 207 has a purity of 99.999%.
Silver (Ag), and is insulated from the deposition chamber 201 by an insulating support.

【0068】217はガス導入ラインであり、アルゴン
(Ar)ボンベ(純度99.9999%)、アルゴン
(Ar)ガスで50ppmに希釈されたメタン(CH4
/Ar)ガスボンベ、アルゴン(Ar)ガスで50pp
mに希釈された酸素(O2/Ar)ガスボンベ、アルゴ
ン(Ar)ガスで50ppmに希釈された窒素(N2
Ar)ガスボンベに接続されている。
Reference numeral 217 denotes a gas introduction line, which is an argon (Ar) cylinder (purity: 99.9999%) and methane (CH 4 ) diluted to 50 ppm with an argon (Ar) gas.
/ Ar) gas cylinder, 50 pp with argon (Ar) gas
m), an oxygen (O 2 / Ar) gas cylinder diluted to 50 ppm, and a nitrogen (N 2 /
Ar) connected to a gas cylinder.

【0069】まず、堆積室201内を真空ポンプにより
排気し、真空度約1×10-6Torrになった時点で、
ガス導入ライン217より、徐々にArガス流量が10
sccm、CH4/Arガス流量が10sccm、O2
Arガス流量が5sccm、N2/Arガス流量が20
sccmとなる様に調整し、堆積室201内の圧力が7
mTorrとなる様に、真空計を見ながらコンダクタン
スバルブ(バタフライ型)の開口を調整した。
First, the inside of the deposition chamber 201 is evacuated by a vacuum pump, and when the degree of vacuum reaches about 1 × 10 −6 Torr,
From the gas introduction line 217, the Ar gas flow rate gradually becomes 10
sccm, CH 4 / Ar gas flow rate is 10 sccm, O 2 /
Ar gas flow rate is 5 sccm, N 2 / Ar gas flow rate is 20
The pressure in the deposition chamber 201 is adjusted to 7 sccm.
The opening of the conductance valve (butterfly type) was adjusted while watching the vacuum gauge so that the pressure became mTorr.

【0070】その後、DC電源210の電圧を−480
Vに設定して、ターゲット207にDC電力を導入し、
DCグロー放電を生起させた。5分経過した後にシャッ
ター213を開けて、基板203上に金属層112の作
製を開始し、層厚0.06μmの金属層112を作製し
たところでシャッター213を閉じ、DC電源210の
出力を切り、DCグロー放電を止めた。
Thereafter, the voltage of the DC power supply 210 is reduced to -480.
V, introduce DC power to the target 207,
A DC glow discharge was generated. After elapse of 5 minutes, the shutter 213 is opened to start manufacturing the metal layer 112 on the substrate 203. When the metal layer 112 having a thickness of 0.06 μm is manufactured, the shutter 213 is closed, and the output of the DC power supply 210 is turned off. The DC glow discharge was stopped.

【0071】次に、金属層112の上に炭素原子、酸素
原子、窒素原子を含む酸化亜鉛(ZnO)の透明導電層
113を作製した。
Next, a transparent conductive layer 113 of zinc oxide (ZnO) containing carbon, oxygen and nitrogen atoms was formed on the metal layer 112.

【0072】ターゲット208は、純度99.99%の
酸化亜鉛(ZnO)であり、絶縁性支持体で堆積室20
1より絶縁されている。
The target 208 is made of zinc oxide (ZnO) having a purity of 99.99%, and is made of an insulating support.
1 is insulated.

【0073】ガス導入ライン217を利用し、Arガス
流量が10sccm、CH4/Arガス流量が5scc
m、O2/Arガス流量が20sccm、N2/Arガス
流量が5sccmとなる様に調整し、堆積室201内の
圧力が9mTorrとなる様に、真空計を見ながらコン
ダクタンスバルブ(バタフライ型)の開口を調整した。
Using the gas introduction line 217, the Ar gas flow rate is 10 sccm, and the CH 4 / Ar gas flow rate is 5 sccc.
m, the conductance valve (butterfly type) while adjusting the O 2 / Ar gas flow rate to 20 sccm and the N 2 / Ar gas flow rate to 5 sccm, and watching the vacuum gauge so that the pressure in the deposition chamber 201 becomes 9 mTorr. The opening of was adjusted.

【0074】その後、DC電源211の電圧を−420
Vに設定して、ターゲット208にDC電源を導入し、
DCグロー放電を生起させた。7分経過した後にシャッ
ター214を開けて、基板上に透明導電層111の作製
を開始し、層厚3μmの透明導電層111を作製したと
ころでシャッター214を閉じ、DC電源211の出力
を切り、DCグロー放電を止めた。
Thereafter, the voltage of the DC power supply 211 is reduced to -420.
V, introduce DC power to the target 208,
A DC glow discharge was generated. After a lapse of 7 minutes, the shutter 214 is opened to start production of the transparent conductive layer 111 on the substrate. When the transparent conductive layer 111 having a thickness of 3 μm is produced, the shutter 214 is closed, and the output of the DC power supply 211 is turned off. Glow discharge was stopped.

【0075】次に、裏面導電層111の上に半導体層を
形成した。
Next, a semiconductor layer was formed on the back surface conductive layer 111.

【0076】まず、RFグロー放電分解装置により、第
1のn型a−Si:H層110を作製した。このとき基
板温度を250℃に保持し、原料ガスとしてSiH4
ス流量が0.5sccm、Si26ガス流量が0.8s
ccm、SiF4ガス流量が0.1sccm、PH3ガス
流量が1000ppmとなる様に調整して、堆積室の圧
力が0.6Torrとなる様にコンダクタンスバルブに
より制御した。その後、rfパワー密度0.13W/c
2をいれて堆積を行った。
First, a first n-type a-Si: H layer 110 was formed using an RF glow discharge decomposition apparatus. At this time, the substrate temperature was maintained at 250 ° C., and the flow rates of the SiH 4 gas and the Si 2 H 6 gas as the source gases were 0.5 sccm and 0.8 s, respectively.
ccm, the flow rate of the SiF 4 gas was adjusted to 0.1 sccm, and the flow rate of the PH 3 gas was adjusted to 1000 ppm, and the pressure in the deposition chamber was controlled by the conductance valve so as to be 0.6 Torr. Then, rf power density 0.13 W / c
m 2 was deposited.

【0077】次に第1のn型a−Si:H層110上
に、図3に示すマイクロ波プラズマCVD装置を用い
て、第1のi型a−Si:H層109を堆積した。
Next, a first i-type a-Si: H layer 109 was deposited on the first n-type a-Si: H layer 110 by using a microwave plasma CVD apparatus shown in FIG.

【0078】まず、反応室内を3×10-3Torrまで
一旦排気する。その後、H2ガス流量が200scc
m、Arガス流量が50sccm、Heガス流量が10
sccmとなる様にしてガス導入口315から導入し
た。その後、加熱ヒータ303を用いて基板302を加
熱した。
First, the reaction chamber is once evacuated to 3 × 10 −3 Torr. Then, the H 2 gas flow rate is 200 scc.
m, Ar gas flow rate is 50 sccm, He gas flow rate is 10
The gas was introduced from the gas inlet 315 so as to be sccm. After that, the substrate 302 was heated using the heater 303.

【0079】基板302の基板温度が200℃に安定し
たところで、ガスライン316からSiH4ガス流量が
100sccm、Geガス流量が2sccm、SiF4
ガス流量が10sccm、Heガス流量が6sccm、
Neガス流量が2sccmとなる様に調整し、バタフラ
イバルブ304を用いて堆積室301の圧力が30mT
orrになる様に調整した。
When the substrate temperature of the substrate 302 is stabilized at 200 ° C., the flow rate of SiH 4 gas is 100 sccm, the flow rate of Ge gas is 2 sccm, and the flow rate of SiF 4 gas is 316 from the gas line 316.
Gas flow rate is 10 sccm, He gas flow rate is 6 sccm,
The flow rate of the Ne gas was adjusted to 2 sccm, and the pressure of the deposition chamber 301 was adjusted to 30 mT using the butterfly valve 304.
orr was adjusted.

【0080】その後、導入窓306よりマイクロ波30
0Wを導入し、rf電源309よりRF電力10Wを加
え、4分後にシャッター311を開いて第1のi型a−
Si:H層109を100nm作製したところで、シャ
ッター311を閉じ、RF電力とマイクロ波の出力を切
り、放電をやめた。
Thereafter, the microwave 30 is introduced through the introduction window 306.
0 W is introduced, RF power 10 W is applied from the rf power supply 309, and after 4 minutes, the shutter 311 is opened and the first i-type a-
When the Si: H layer 109 was formed to a thickness of 100 nm, the shutter 311 was closed, RF power and microwave output were turned off, and discharge was stopped.

【0081】次に、RFグロー放電分解装置により、第
1のp型a−Si:H層108を作製した。
Next, a first p-type a-Si: H layer 108 was formed using an RF glow discharge decomposition apparatus.

【0082】このとき基板温度を200℃に保持し、原
料ガスとしてSiH4ガス流量が1.0sccm、Si2
6ガス流量が0.4sccm、SiF4ガス流量が0.
2sccm、B26ガス流量が500ppmとなる様に
調整して、堆積室の圧力が0.8Torrとなる様にコ
ンダクタンスバルブにより制御した。その後、rfパワ
ー密度0.12W/cm2をいれて堆積を行った。
[0082] At this time, the substrate temperature was held at 200 ° C., SiH 4 gas flow rate 1.0sccm as source gases, Si 2
The H 6 gas flow rate is 0.4 sccm, and the SiF 4 gas flow rate is 0.
The flow rate was adjusted to 2 sccm and the B 2 H 6 gas flow rate to 500 ppm, and the pressure in the deposition chamber was controlled by a conductance valve so as to be 0.8 Torr. Thereafter, deposition was performed with an rf power density of 0.12 W / cm 2 .

【0083】同様にして、102から107までの半導
体接合層を作製した。
Similarly, semiconductor bonding layers 102 to 107 were formed.

【0084】最後に、第3のp層まで作製した基板上に
透明電極層101を図2に示すDCマグネトロンスパッ
タ装置を用いて堆積した。
Finally, a transparent electrode layer 101 was deposited on the substrate formed up to the third p-layer using a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【0085】第3のp層102まで作製した基板を、基
板ホルダー202に設置した。ターゲット215は、純
度99.99%の酸化インジウムスズ(ITO)であ
り、絶縁性支持体で堆積室201より絶縁されている。
221はガス導入ラインであり、硫化水素(H2S)ボ
ンベ(純度99.99%)、Arで60ppmに希釈さ
れたクリプトン(Kr/Ar)ボンベに接続されてい
る。
The substrate manufactured up to the third p-layer 102 was set on the substrate holder 202. The target 215 is indium tin oxide (ITO) having a purity of 99.99%, and is insulated from the deposition chamber 201 by an insulating support.
A gas introduction line 221 is connected to a hydrogen sulfide (H 2 S) cylinder (purity: 99.99%) and a krypton (Kr / Ar) cylinder diluted to 60 ppm with Ar.

【0086】まず、堆積室201内を真空ポンプにより
排気口216より排気し、真空度約5×10-3Torr
になった時点で、ガス導入ライン217より、徐々にA
rガス流量が300sccm、CH4/Arガス流量が
2sccm、O2/Arガス流量が3sccm、N2/A
rガス流量が20sccm、となる様に調整し、堆積室
201内の圧力が7mTorrとなる様に、真空計を見
ながらコンダクタンスバルブ(バタフライ型)の開口を
調整した。
First, the inside of the deposition chamber 201 is evacuated from the exhaust port 216 by a vacuum pump, and the degree of vacuum is about 5 × 10 −3 Torr.
, The gas is gradually introduced from the gas introduction line 217 to A.
r gas flow rate is 300 sccm, CH 4 / Ar gas flow rate is 2 sccm, O 2 / Ar gas flow rate is 3 sccm, N 2 / A
The opening of the conductance valve (butterfly type) was adjusted while watching the vacuum gauge so that the flow rate of the r gas was 20 sccm and the pressure in the deposition chamber 201 was 7 mTorr.

【0087】その後、DC電源212の電力を5kW/
cm2に設定して、ターゲット209にDC電力を導入
し、DCグロー放電を生起させた。表1に示すガスを用
いて、5分間、DCプラズマによって、ITO表面をプ
レスパッタ洗浄した後にシャッター215を開けて、徐
々にDCバイアスを変化させて所望投入電力にした。そ
のときの立ち上げ時間は、1.0sであった。
Thereafter, the power of the DC power supply 212 is increased by 5 kW /
cm 2 , DC power was introduced to the target 209 to generate a DC glow discharge. After pre-sputter cleaning of the ITO surface by DC plasma for 5 minutes using the gas shown in Table 1, the shutter 215 was opened, and the DC bias was gradually changed to the desired input power. The start-up time at that time was 1.0 s.

【0088】そして、基板上に透明電極層101の作製
を開始した。シャッターをあけて投入電力4kWとし、
層厚69nmの透明電極層101を作製したところでシ
ャッター215を閉じ、DC電源209の出力を切り、
DCグロー放電を止めた。
Then, the formation of the transparent electrode layer 101 on the substrate was started. Open the shutter and make the input power 4kW,
When the transparent electrode layer 101 having a thickness of 69 nm was formed, the shutter 215 was closed, and the output of the DC power supply 209 was turned off.
The DC glow discharge was stopped.

【0089】[0089]

【表1】 [Table 1]

【0090】透明電極層101まで作製した比較例1の
太陽電池素子について図1に示す様に切断し、透明電極
層101の表面の断面TEM観察をおこなうと、図4に
示す表面形状が観察された。
When the solar cell element of Comparative Example 1 fabricated up to the transparent electrode layer 101 was cut as shown in FIG. 1 and a cross-sectional TEM observation of the surface of the transparent electrode layer 101 was performed, the surface shape shown in FIG. 4 was observed. Was.

【0091】透明電極層101がフラクタルになってい
るかを確認するために、図5に示す様に透明電極層10
1断面を格子間隔rで分割し切断面の1部を含む様な正
方形の数N(r)を数える。次に、rの長さを変化させ
て再度正方形の数を数える。また、種々のTEM倍率で
観察し、rとN(r)の関係を求め、これを図6に示
す。図6に示す様に、比較例1の透明電極層101の断
面では、N(r)∝r-D(D=1.00)が成立してお
り、透明電極層101表面はフラクタル構造をもち、フ
ラクタル次元は1.00である。
In order to check whether the transparent electrode layer 101 is fractal, as shown in FIG.
One cross section is divided by the lattice spacing r, and the number N (r) of squares including a part of the cut surface is counted. Next, the number of squares is counted again by changing the length of r. In addition, observation was performed at various TEM magnifications to determine the relationship between r and N (r), and this is shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the cross section of the transparent electrode layer 101 of Comparative Example 1, N (r) ∝r −D (D = 1.00) is satisfied, and the surface of the transparent electrode layer 101 has a fractal structure. , The fractal dimension is 1.00.

【0092】比較例1の太陽電池素子の透明電極層10
1表面での光の反射率を図7に示す。光の波長550n
mでの表面反射は約8.7%であったが、波長700n
mでは34%もの光が反射しており太陽電池に有効に収
集されていない。
The transparent electrode layer 10 of the solar cell element of Comparative Example 1
FIG. 7 shows the reflectivity of light on one surface. Light wavelength 550n
m was about 8.7%, but at a wavelength of 700 n
At m, as much as 34% of the light is reflected and is not effectively collected by the solar cell.

【0093】フラクタル次元と変換効率の関係を図8に
示す。図8に示す様に、フラクタル次元が1.02から
1.09の範囲で変換効率が高くなっており、変換効率
6%以上となっている。特に、変換効率が6%以上であ
る実施例1,3,5〜7及び比較例1の透明電極層10
1をX線回折で解析したところ、比較例1が260nm
程度の結晶粒からなるのに対して、実施例の透明電極層
101は70〜120nmの結晶粒から形成されてお
り、更に、膜の緻密性が比較例1に比べ上がっており、
屈折率は比較例1が1.8であるのに対し、実施例は
2.2にであった。そのため、反射防止膜としての透明
電極層101の膜厚を比較例1の69nmから66nm
に減ずることが可能であり、透過率も5%程度向上させ
ることができた。
FIG. 8 shows the relationship between the fractal dimension and the conversion efficiency. As shown in FIG. 8, the conversion efficiency is high when the fractal dimension is in the range of 1.02 to 1.09, and the conversion efficiency is 6% or more. In particular, the transparent electrode layers 10 of Examples 1, 3, 5 to 7 and Comparative Example 1 whose conversion efficiency is 6% or more.
1 was analyzed by X-ray diffraction.
On the other hand, the transparent electrode layer 101 of the example is formed of crystal grains of 70 to 120 nm, while the denseness of the film is higher than that of the comparative example 1.
The refractive index of Comparative Example 1 was 1.8, whereas that of Example was 2.2. Therefore, the thickness of the transparent electrode layer 101 as an anti-reflection film was changed from 69 nm of Comparative Example 1 to 66 nm.
And the transmittance could be improved by about 5%.

【0094】[実施例8〜14]透明電極層101の形
成において、ITOスパッタ用のシャッター215を開
いた後、表2に示す立ち上げ時間で所望のDC電力5k
W/cm2にし、ITO層厚65nm付近から、DC電
力を5kW/cm2から1kW/cm2、表2に示す立ち
下げ時間で下げたこと、かつ、表2に示す様にDCスパ
ッタ時に、基板側をアースにするか、しないかを変化さ
せた以外は、実施例1と同様にして、太陽電池素子を作
成した。結果を表2に示す。
[Examples 8 to 14] In forming the transparent electrode layer 101, after opening the shutter 215 for ITO sputtering, a desired DC power of 5 k was applied for a rise time shown in Table 2.
W / cm 2 , the DC power was reduced from 5 kW / cm 2 to 1 kW / cm 2 at the fall time shown in Table 2 from the vicinity of the ITO layer thickness of 65 nm, and at the time of DC sputtering as shown in Table 2, A solar cell element was prepared in the same manner as in Example 1, except that whether the substrate side was grounded or not was changed. Table 2 shows the results.

【0095】[0095]

【表2】 [Table 2]

【0096】尚、表2における反射率とは、太陽電池素
子に波長300〜2000nmの光を入射した時の波長
550nmの光の表面反射率を相対値で表したものであ
る。
The reflectivity in Table 2 is a relative value of the surface reflectivity of light having a wavelength of 550 nm when light having a wavelength of 300 to 2000 nm is incident on a solar cell element.

【0097】反射率が最も良かった実施例10のサンプ
ルの透明電極層101をX線回折で解析したところ、I
TOのc軸からの信号高さが上がり、信号幅は狭くなっ
ていた。このことから、ITOの結晶性が向上している
ことがわかった。また、フラクタル次元は1.07であ
り、結晶性の向上によるキャリアの走光性の向上によ
り、抵抗が下がり太陽電池の変換効率が、向上したと考
えられる。
The transparent electrode layer 101 of the sample of Example 10 having the highest reflectance was analyzed by X-ray diffraction.
The signal height from the c-axis of TO increased, and the signal width decreased. From this, it was found that the crystallinity of ITO was improved. Further, the fractal dimension was 1.07, and it is considered that the resistance was reduced and the conversion efficiency of the solar cell was improved due to the improvement in the phototacticity of carriers due to the improvement in crystallinity.

【0098】[実施例15]透明電極層101の形成に
おいて、ITOを層厚65nm堆積した後、ターゲット
214を用いてZnOを5nm堆積した以外は、実施例
1と同様にして太陽電池素子を作成した。そのときの透
明電極層101ITO/ZnOからの、550nmでの
入射光の反射が最小になるようにZnOの膜厚は変化さ
せた。
Example 15 A solar cell element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that ITO was deposited to a thickness of 65 nm and then ZnO was deposited to a thickness of 5 nm using a target 214 in forming the transparent electrode layer 101. did. The thickness of ZnO was changed so that reflection of incident light at 550 nm from the transparent electrode layer 101 ITO / ZnO at that time was minimized.

【0099】その結果、ZnO表面はITO表面に比べ
て、形状が細かく表面反射が減っていた。透明電極層1
01のフラクタル次元は1.10であった。そのときの
傾斜角度の平均は22°であった。
As a result, the shape of the ZnO surface was finer than that of the ITO surface, and the surface reflection was reduced. Transparent electrode layer 1
The fractal dimension of 01 was 1.10. The average of the inclination angles at that time was 22 °.

【0100】さらに、透明電極層101に集電電極を設
け、ラミネーションを行い、透明電極/ラミネーション
の密着性を高湿度の下で試験したところ、比較例1に比
べ耐久時間が増大し、はがれ等に対しても特性が向上し
ていた。
Further, a current collecting electrode was provided on the transparent electrode layer 101, lamination was performed, and the adhesion between the transparent electrode and the lamination was tested under high humidity. Also improved the characteristics.

【0101】[実施例16]透明電極層101の形成に
おいて、ITO成膜中に投入電力を1kW/cm2から
5kW/cm2に変化させながら、他の条件は実施例1
5と同じ条件で太陽電池素子を作製した。
[0102] In the formation of Example 16 transparent electrode layer 101, while the input power during ITO film deposition was changed from 1 kW / cm 2 to 5 kW / cm 2, other conditions Example 1
Under the same conditions as in Example 5, a solar cell element was produced.

【0102】原子間力顕微鏡によって、透明電極層10
1のフラクタル次元を求めたところ、1.2であった。
そのときの傾斜角度の平均は25°であった。
[0102] The transparent electrode layer 10 was
The fractal dimension of 1 was found to be 1.2.
The average of the inclination angles at that time was 25 °.

【0103】その上に集電電極として銀を抵抗加熱によ
る真空蒸着法で作製し、この太陽電池について、温度8
5℃、湿度85%の条件下で耐久試験を行ったところ、
120時間も使用可能域に留まっていた。比較例1で
は、20時間で透明電極層101と集電電極の間にはが
れが生じ、使用不可能になった。
Silver was formed thereon as a current collecting electrode by a vacuum evaporation method using resistance heating.
When a durability test was performed under the conditions of 5 ° C. and 85% humidity,
It remained in the usable area for 120 hours. In Comparative Example 1, peeling occurred between the transparent electrode layer 101 and the current collecting electrode in 20 hours, making it unusable.

【0104】[実施例17]透明電極層101の形成に
おいて、成膜中にKr/Arガス流量を0.5sccm
から5sccmに変化させながら、他の条件は実施例1
5と同じ条件で太陽電池素子を作製した。透明電極層1
01の成膜中は、5nmごとにエリプソメータで、成長
表面近傍の屈折率を測定したところ、成膜していくにつ
れ、屈折率が減少し1.4に近付いていった。そのとき
の傾斜角度の平均を測定したところ32°であった。
Example 17 In forming the transparent electrode layer 101, the flow rate of the Kr / Ar gas was set to 0.5 sccm during the film formation.
While the other conditions were changed from Example 1 to 5 sccm.
Under the same conditions as in Example 5, a solar cell element was produced. Transparent electrode layer 1
During the film formation of 01, the refractive index near the growth surface was measured with an ellipsometer every 5 nm, and as the film was formed, the refractive index decreased and approached 1.4. The average of the inclination angles at that time was 32 °.

【0105】光を照射し、550nmの光の反射率を測
定したところ、比較例1に比べ、半導体層/透明電極層
界面で反射して再び透明電極層内に戻ってくる光の量が
少なかった。そのため、光が十分に半導体層に吸収さ
れ、効率よく光電変換を生じさせることができた。
When the sample was irradiated with light and the reflectance of light at 550 nm was measured, the amount of light reflected at the interface between the semiconductor layer and the transparent electrode layer and returned to the transparent electrode layer was smaller than that in Comparative Example 1. Was. Therefore, light was sufficiently absorbed by the semiconductor layer, and photoelectric conversion could be efficiently generated.

【0106】[実施例18]透明電極層101の形成に
おいて、H2Sの流量を、1sccmにした以外は実施
例15と同様に太陽電池素子を作製した。断面TEM観
察を行い、ITOの結晶粒はその形状がフラクタル性を
有することがわかった。フラクタル次元は1.05であ
り、表面はなめらかであった。微結晶粒ひとつひとつの
表面積は小さく、極めて良好であった。そのときの傾斜
角度の平均は28°であった。
Example 18 A solar cell element was produced in the same manner as in Example 15 except that the flow rate of H 2 S was changed to 1 sccm in forming the transparent electrode layer 101. Cross-sectional TEM observation revealed that the ITO crystal grains had fractal shape. The fractal dimension was 1.05 and the surface was smooth. The surface area of each fine crystal grain was small and very good. The average of the inclination angles at that time was 28 °.

【0107】集電電極をつけた後、ラミネーションをし
た。その後、比較例1とともに、温度85℃、湿度85
%の条件下に100時間おいた後、膜はがれ試験をおこ
なったところ、比較例1よりもはがれにくかった。
After attaching the current collecting electrode, lamination was performed. Then, together with Comparative Example 1, a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85
%, After 100 hours, a film peeling test was performed. As a result, the film was harder to peel than Comparative Example 1.

【0108】[0108]

【発明の効果】請求項1の透明電極を用いることによ
り、屈折率が高く膜厚が薄い透明電極を作製できた。さ
らに、この透明電極では結晶性が高く低抵抗であった。
本発明の透明電極を用いることによって、高い変換効率
をもった光起電力素子を作製することができた。特に、
請求項2〜4で定義される範囲でフラクタルであるよう
な透明電極の場合、表面の反射が少なく高い変換効率の
光起電力素子ができた。さらに、請求項5で述べた様な
フラクタル次元の透明電極は、表面は更に細かい凹凸を
生じており、反射防止膜としても優れた透明電極であっ
た。請求項6では、種々の不純物を混入させることによ
り、プラズマラジカルを変化させ、透明電極の結晶性を
向上させ、さらに低抵抗を図り、屈折率を制御して膜厚
を減じ透過率のよい、すぐれた透明電極を形成すること
ができた。請求項7ではラミネーションとの密着性が向
上し、はがれ試験にも強い優秀な太陽電池を作製するこ
とができた。請求項8から請求項9では、半導体/透明
電極界面での反射を減少させ光電変換効率を向上させる
すぐれた透明電極を形成することができた。請求項11
では、表面保護のラミネーションに対しての、密着性を
上げ、透明電極/ラミネーション界面での光の反射を抑
制し、太陽電池の光収集率アップを図ることができた。
以上より、本発明の透明電極が優れていることがわかっ
た。
According to the present invention, a transparent electrode having a high refractive index and a small film thickness can be produced. Furthermore, this transparent electrode had high crystallinity and low resistance.
By using the transparent electrode of the present invention, a photovoltaic element having high conversion efficiency could be manufactured. Especially,
In the case of a transparent electrode that is fractal within the range defined by claims 2 to 4, a photovoltaic element with little reflection on the surface and high conversion efficiency was obtained. Further, the fractal dimension transparent electrode as described in claim 5 has finer irregularities on the surface, and is a transparent electrode excellent as an antireflection film. According to claim 6, by mixing various impurities, the plasma radical is changed, the crystallinity of the transparent electrode is improved, the resistance is further reduced, the refractive index is controlled to reduce the film thickness, and the transmittance is good. An excellent transparent electrode could be formed. According to claim 7, the adhesion to the lamination is improved, and an excellent solar cell which is strong in the peeling test can be produced. According to Claims 8 and 9, a transparent electrode excellent in reducing reflection at the semiconductor / transparent electrode interface and improving photoelectric conversion efficiency could be formed. Claim 11
Thus, the adhesion to the lamination for surface protection was improved, the reflection of light at the transparent electrode / lamination interface was suppressed, and the light collection efficiency of the solar cell could be increased.
From the above, it was found that the transparent electrode of the present invention was excellent.

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

【図1】本発明の光起電力素子の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one example of a photovoltaic device of the present invention.

【図2】実施例で用いたDCマグネトロンスパッタリン
グ装置の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a DC magnetron sputtering device used in an example.

【図3】実施例で用いたマイクロ波プラズマCVD装置
の概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of a microwave plasma CVD apparatus used in an example.

【図4】比較例1の透明電極の表面形状を示す図であ
る。
FIG. 4 is a view showing a surface shape of a transparent electrode of Comparative Example 1.

【図5】比較例1の透明電極の表面形状を格子間隔rで
分割した図である。
FIG. 5 is a diagram in which the surface shape of a transparent electrode of Comparative Example 1 is divided by a grid interval r.

【図6】比較例1の透明電極のrとN(r)の関係を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between r and N (r) of the transparent electrode of Comparative Example 1.

【図7】比較例1の太陽電池素子の反射率を示すグラフ
である。
FIG. 7 is a graph showing the reflectance of the solar cell element of Comparative Example 1.

【図8】フラクタル次元と変換効率の関係を示すグラフ
である。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a fractal dimension and a conversion efficiency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 透明電極層 102 第3のp層 103 第3のi層 104 第3のn層 105 第2のp層 106 第2のi層 107 第2のn層 108 第1のp層 109 第1のi層 110 第1のn層 111 透明導電層 112 金属層 113 基板 201 堆積室 202 基板ホルダー 203 基板 204 加熱ヒータ 205 rfマッチングボックス 206 rf電源 207〜209 ターゲット 210〜212 DC電源 213〜215 シャッター 216 排気口 217、221 ガス導入ライン 218 ホルダ支持シャフト 219 プラズマ空間 220、222 導入ガス 301 堆積室 302 基板 303 加熱ヒータ 304 バタフライバルブ 305 マイクロ波導波管 306 導入窓 307 マイクロ波導入セラミック窓 308 バイアス棒 309 rf電源 310 プラズマ空間 311 シャッター 312 作製ガス 313 排気ガス 314 排気口 315 ガス導入口 316 ガスライン 101 Transparent electrode layer 102 Third p layer 103 Third i layer 104 Third n layer 105 Second p layer 106 Second i layer 107 Second n layer 108 First p layer 109 First i-layer 110 first n-layer 111 transparent conductive layer 112 metal layer 113 substrate 201 deposition chamber 202 substrate holder 203 substrate 204 heating heater 205 rf matching box 206 rf power supply 207-209 target 210-212 DC power supply 213-215 shutter 216 exhaust Port 217, 221 Gas introduction line 218 Holder support shaft 219 Plasma space 220, 222 Introduced gas 301 Deposition chamber 302 Substrate 303 Heater 304 Butterfly valve 305 Microwave waveguide 306 Introducing window 307 Microwave introducing ceramic window 308 Bias rod 309 f Power 310 plasma space 311 shutter 312 produced gas 313 exhaust gases 314 outlet 315 gas inlet 316 gas lines

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも金属層と半導体層と透明電極
層を有する光起電力素子であって、該透明電極層の断面
の表面形状がフラクタル性を有しており、かつフラクタ
ル次元Dが1.001≦D≦1.250であることを特
徴とする光起電力素子。
1. A photovoltaic device having at least a metal layer, a semiconductor layer, and a transparent electrode layer, wherein the cross-sectional surface of the transparent electrode layer has a fractal property and a fractal dimension D is 1. A photovoltaic device, wherein 001 ≦ D ≦ 1.250.
【請求項2】 透明電極層が、In23、SnO2、I
nO2−SnO2の混合物、CdO、ZnOより選ばれる
少なくとも1種よりなることを特徴とする請求項1に記
載の光起電力素子。
2. The method according to claim 1, wherein the transparent electrode layer is made of In 2 O 3 , SnO 2 , I
mixtures nO 2 -SnO 2, CdO, photovoltaic element according to claim 1, characterized in that comprises at least one selected from ZnO.
【請求項3】 透明電極層が、波長1000nmの光に
対して屈折率が1.91以上であることを特徴とする請
求項1又は2に記載の光起電力素子。
3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the transparent electrode layer has a refractive index of 1.91 or more with respect to light having a wavelength of 1000 nm.
【請求項4】 透明電極層が、膜厚70nm以下である
ことを特徴とする請求項1〜3に記載の光起電力素子。
4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the transparent electrode layer has a thickness of 70 nm or less.
【請求項5】 透明電極層が、Ar、H2、He、N
e、Xe、Kr、H2Sより選ばれる少なくとも1種を
導入ガスとして用いたスパッタ法、イオン蒸着法、CV
D法、またはプラズマCVD法により堆積されたことを
特徴とする請求項1〜4に記載の光起電力素子。
5. The transparent electrode layer is made of Ar, H 2 , He, N
e, Xe, Kr, sputtering using at least one as an introduction gas selected from H 2 S, ion deposition, CV
The photovoltaic device according to any one of claims 1 to 4, wherein the photovoltaic device is deposited by a D method or a plasma CVD method.
【請求項6】 金属層表面がフラクタル構造であって、
透明電極層が半導体層の界面のフラクタル構造を反映し
たフラクタル次元をもち、該透明電極層の面内方向10
nm以上の範囲でフラクタル構造をもつことを特徴とす
る請求項1〜5に記載の光起電力素子。
6. The metal layer surface has a fractal structure,
The transparent electrode layer has a fractal dimension reflecting the fractal structure of the interface of the semiconductor layer, and has a 10
The photovoltaic device according to any one of claims 1 to 5, wherein the photovoltaic device has a fractal structure in a range of not less than nm.
【請求項7】 透明電極層が2層以上の多層構造を有す
ることを特徴とする請求項1〜6に記載の光起電力素
子。
7. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the transparent electrode layer has a multilayer structure of two or more layers.
【請求項8】 透明電極層が、堆積最表面の形状のフラ
クタル次元が徐々に大きくなる様に堆積されたことを特
徴とする請求項1〜7に記載の光起電力素子。
8. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the transparent electrode layer is deposited such that the fractal dimension of the shape of the outermost surface of the deposition is gradually increased.
【請求項9】 透明電極層の屈折率が、半導体層に向か
って深さ方向に増加することを特徴とする請求項1〜8
に記載の光起電力素子。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the refractive index of the transparent electrode layer increases in the depth direction toward the semiconductor layer.
3. The photovoltaic device according to claim 1.
【請求項10】 透明電極層を構成する結晶粒の粒形が
フラクタル性を有することを特徴とする請求項1〜9に
記載の光起電力素子。
10. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the crystal grains constituting the transparent electrode layer have fractal properties.
【請求項11】 透明電極層の表面凹凸の傾斜角度の平
均が15度以上であることを特徴とする請求項1〜10
に記載の光起電力素子。
11. The method according to claim 1, wherein the average of the inclination angles of the surface irregularities of the transparent electrode layer is 15 degrees or more.
3. The photovoltaic device according to claim 1.
【請求項12】 半導体層が、非単結晶半導体層である
ことを特徴とする請求項1〜11に記載の光起電力素
子。
12. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is a non-single-crystal semiconductor layer.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001091201A1 (en) * 2000-05-23 2001-11-29 Sony Corporation Fractal structure and its forming method
WO2002017410A1 (en) * 2000-08-25 2002-02-28 Sony Corporation Fractal structure and method of forming it
WO2002043080A1 (en) * 2000-11-21 2002-05-30 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Transparent conductive film and its manufacturing method, and photoelectric transducer comprising it
EP1415952A1 (en) * 2001-08-09 2004-05-06 Sony Corporation FRACTAL STRUCTURE AND ITS PRODUCING METHOD, FUNCTIONAL MATERIAL AND ITS PRODUCING METHOD, AND FUNCTIONAL DEVICE AND ITS PRODUCING METHOD
JP2006270090A (en) * 2005-02-28 2006-10-05 Fuji Photo Film Co Ltd Photoelectric transducer and its manufacturing method
JP2008140621A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 Fuji Electric Holdings Co Ltd Organic el display and its manufacturing method
WO2009035112A1 (en) * 2007-09-12 2009-03-19 Mitsubishi Materials Corporation Composite membrane for super straight solar cell, process for producing the composite membrane for super straight solar cell, composite membrane for substraight solar cell, and process for producing the composite membrane for substraight solar cell
JP2016111279A (en) * 2014-12-10 2016-06-20 国立大学法人東京農工大学 Multi-junction solar battery and manufacturing method thereof
JP2016201388A (en) * 2015-04-07 2016-12-01 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Thin-film solar cell with transparent conductive film
JP2018509766A (en) * 2015-03-12 2018-04-05 ビトロ、エセ.ア.ベ. デ セ.ウベ. Optoelectronic device and manufacturing method thereof

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7101434B2 (en) 2000-05-23 2006-09-05 Sony Corporation Fractal structure and its forming method
WO2001091201A1 (en) * 2000-05-23 2001-11-29 Sony Corporation Fractal structure and its forming method
WO2002017410A1 (en) * 2000-08-25 2002-02-28 Sony Corporation Fractal structure and method of forming it
US7135071B2 (en) 2000-08-25 2006-11-14 Sony Corporation Fractal structure and method of forming it
US7332226B2 (en) 2000-11-21 2008-02-19 Nippon Sheet Glass Company, Limited Transparent conductive film and its manufacturing method, and photoelectric conversion device comprising it
WO2002043080A1 (en) * 2000-11-21 2002-05-30 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Transparent conductive film and its manufacturing method, and photoelectric transducer comprising it
EP1415952A1 (en) * 2001-08-09 2004-05-06 Sony Corporation FRACTAL STRUCTURE AND ITS PRODUCING METHOD, FUNCTIONAL MATERIAL AND ITS PRODUCING METHOD, AND FUNCTIONAL DEVICE AND ITS PRODUCING METHOD
EP1415952A4 (en) * 2001-08-09 2006-11-29 Sony Corp Fractal structure and its producing method, functional material and its producing method, and functional device and its producing method
JP2006270090A (en) * 2005-02-28 2006-10-05 Fuji Photo Film Co Ltd Photoelectric transducer and its manufacturing method
JP2008140621A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 Fuji Electric Holdings Co Ltd Organic el display and its manufacturing method
US8921688B2 (en) 2007-09-12 2014-12-30 Mitsubishi Materials Corporation Composite film for superstrate solar cell having conductive film and electroconductive reflective film formed by applying composition containing metal nanoparticles and comprising air pores of preset diameter in contact surface
WO2009035112A1 (en) * 2007-09-12 2009-03-19 Mitsubishi Materials Corporation Composite membrane for super straight solar cell, process for producing the composite membrane for super straight solar cell, composite membrane for substraight solar cell, and process for producing the composite membrane for substraight solar cell
JP2016111279A (en) * 2014-12-10 2016-06-20 国立大学法人東京農工大学 Multi-junction solar battery and manufacturing method thereof
JP2018509766A (en) * 2015-03-12 2018-04-05 ビトロ、エセ.ア.ベ. デ セ.ウベ. Optoelectronic device and manufacturing method thereof
US10672921B2 (en) 2015-03-12 2020-06-02 Vitro Flat Glass Llc Article with transparent conductive layer and method of making the same
US10672920B2 (en) 2015-03-12 2020-06-02 Vitro Flat Glass Llc Article with buffer layer
US10680123B2 (en) 2015-03-12 2020-06-09 Vitro Flat Glass Llc Article with transparent conductive oxide coating
JP2016201388A (en) * 2015-04-07 2016-12-01 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Thin-film solar cell with transparent conductive film

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