JPH11274528A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH11274528A JPH11274528A JP10076849A JP7684998A JPH11274528A JP H11274528 A JPH11274528 A JP H11274528A JP 10076849 A JP10076849 A JP 10076849A JP 7684998 A JP7684998 A JP 7684998A JP H11274528 A JPH11274528 A JP H11274528A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、透明導電酸化膜に酸素欠損が発
生せずに、透明導電膜の光透過率の低下を防ぎ、効率的
な光反射が行える光起電力装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】 この発明は、光電変換層と高反射金属層
との間に透明導電酸化膜からなる拡散防止層を挿入した
光起電力装置であって、前記拡散防止層の高反射金属層
との界面近傍における膜中酸素原子量を他の領域の膜中
酸素原子量より多くした。
生せずに、透明導電膜の光透過率の低下を防ぎ、効率的
な光反射が行える光起電力装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】 この発明は、光電変換層と高反射金属層
との間に透明導電酸化膜からなる拡散防止層を挿入した
光起電力装置であって、前記拡散防止層の高反射金属層
との界面近傍における膜中酸素原子量を他の領域の膜中
酸素原子量より多くした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、入射光を有効利
用するために高反射金属と光電変換層との間に透明導電
酸化膜を介在させた光起電力装置に関する。
用するために高反射金属と光電変換層との間に透明導電
酸化膜を介在させた光起電力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、非晶質シリコン等を光電変換層に
用いた光起電力装置においては、入射光を有効利用する
ために、裏面側に高反射金属からなる電極を配置し、光
電変換層を透過した光を反射させ、再度光電変換層内に
入射させる構造が採られている。
用いた光起電力装置においては、入射光を有効利用する
ために、裏面側に高反射金属からなる電極を配置し、光
電変換層を透過した光を反射させ、再度光電変換層内に
入射させる構造が採られている。
【０００３】非晶質シリコン系半導体層上に銀（Ａ
ｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの高反射
金属を形成すると、これら金属と非晶質シリコン系半導
体層とが反応して界面で合金が形成され、良好な反射特
性が得られない。そこで、例えば、特公昭６０−４１８
７８号公報に開示されているように、非晶質半導体層と
高反射金属層との間に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の
透明導電酸化膜からなる拡散防止層を介在させ、非晶質
シリコン系半導体層の拡散を防止している。
ｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの高反射
金属を形成すると、これら金属と非晶質シリコン系半導
体層とが反応して界面で合金が形成され、良好な反射特
性が得られない。そこで、例えば、特公昭６０−４１８
７８号公報に開示されているように、非晶質半導体層と
高反射金属層との間に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の
透明導電酸化膜からなる拡散防止層を介在させ、非晶質
シリコン系半導体層の拡散を防止している。
【０００４】上記した拡散防止層としては、通常スパッ
タ法により形成された、均一な組成のＩＴＯ膜が用いら
れ、このＩＴＯ膜上に銀、アルミニウム、銅などの高反
射金属がスパッタ法により形成されている。
タ法により形成された、均一な組成のＩＴＯ膜が用いら
れ、このＩＴＯ膜上に銀、アルミニウム、銅などの高反
射金属がスパッタ法により形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スパッタ法
により、透明導電酸化膜からなる拡散防止層と高反射金
属層を連続して形成すると、高反射金属層を作成する時
に、透明導電酸化膜と高反射金属層との界面にダメージ
が発生し、反射率が低下するという問題がある。このダ
メージの発生の理由は現在のところ明らかではないが、
スパッタ時のプラズマによりＩＴＯ膜などの透明導電酸
化膜の表面に酸素欠損が生じるため、或いはＩＴＯ膜等
の透明導電酸化膜表面が活性となり、高反射金属層との
界面で還元反応を生じ、透明導電酸化膜表面に酸素欠損
が生じるためと考えられる。透明導電酸化膜に酸素欠損
が生じると、光の透過率が減少し、反射される光の量が
減少し、光の有効利用が十分に図れなくなる。
により、透明導電酸化膜からなる拡散防止層と高反射金
属層を連続して形成すると、高反射金属層を作成する時
に、透明導電酸化膜と高反射金属層との界面にダメージ
が発生し、反射率が低下するという問題がある。このダ
メージの発生の理由は現在のところ明らかではないが、
スパッタ時のプラズマによりＩＴＯ膜などの透明導電酸
化膜の表面に酸素欠損が生じるため、或いはＩＴＯ膜等
の透明導電酸化膜表面が活性となり、高反射金属層との
界面で還元反応を生じ、透明導電酸化膜表面に酸素欠損
が生じるためと考えられる。透明導電酸化膜に酸素欠損
が生じると、光の透過率が減少し、反射される光の量が
減少し、光の有効利用が十分に図れなくなる。
【０００６】また、特開平５−１２１７６９号には、透
明導電酸化膜と高反射金属層との間に、クロムを含有す
る鋼や白金などの酸化防止用金属を介在させ、高反射金
属層表面の酸化による変質を防止し、効率的な反射を行
った光起電力装置が提案されている。
明導電酸化膜と高反射金属層との間に、クロムを含有す
る鋼や白金などの酸化防止用金属を介在させ、高反射金
属層表面の酸化による変質を防止し、効率的な反射を行
った光起電力装置が提案されている。
【０００７】しかしながら、上記した光起電力装置にお
いては、クロムを含有する鋼や白金などの酸化防止用金
属を介在させるので、この膜により光の透過が阻害され
る。即ち、これら膜を薄く形成しても透明導電酸化膜よ
りは光透過率は悪く、その分光の反射効率が落ちるのは
否めない。
いては、クロムを含有する鋼や白金などの酸化防止用金
属を介在させるので、この膜により光の透過が阻害され
る。即ち、これら膜を薄く形成しても透明導電酸化膜よ
りは光透過率は悪く、その分光の反射効率が落ちるのは
否めない。
【０００８】この発明は、上記した従来の問題点を解消
するためになされたものにして、透明導電酸化膜に酸素
欠損が発生せずに、透明導電膜の光透過率の低下を防
ぎ、効率的な光反射が行える光起電力装置を提供するこ
とを目的とする。
するためになされたものにして、透明導電酸化膜に酸素
欠損が発生せずに、透明導電膜の光透過率の低下を防
ぎ、効率的な光反射が行える光起電力装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、光電変換層
と高反射金属層との間に透明導電酸化膜からなる拡散防
止層を挿入した光起電力装置であって、前記拡散防止層
の高反射金属層との界面近傍における膜中酸素原子量を
他の領域の膜中酸素原子量より多くしたことを特徴とす
る。
と高反射金属層との間に透明導電酸化膜からなる拡散防
止層を挿入した光起電力装置であって、前記拡散防止層
の高反射金属層との界面近傍における膜中酸素原子量を
他の領域の膜中酸素原子量より多くしたことを特徴とす
る。
【００１０】前記透明導電酸化膜は、ＩＴＯ薄膜で構成
され、ＩＴＯ薄膜中の酸素原子量とインジウム原子量の
比（Ｏ／Ｉｎ）が高反射金属層に向かって増加して行く
ように組成比を変化させるとよい。
され、ＩＴＯ薄膜中の酸素原子量とインジウム原子量の
比（Ｏ／Ｉｎ）が高反射金属層に向かって増加して行く
ように組成比を変化させるとよい。
【００１１】また、前記ＩＴＯ薄膜の比抵抗が１０-2Ω
ｃｍ以下、前記ＩＴＯ薄膜中の酸素原子量とインジウム
原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）が１．５〜４の間で変化させる
とよい。
ｃｍ以下、前記ＩＴＯ薄膜中の酸素原子量とインジウム
原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）が１．５〜４の間で変化させる
とよい。
【００１２】上記した構成によれば、透明導電酸化膜の
界面付近の酸素量が増え、透明導電酸化膜の酸素欠損が
防止でき、この部分での光透過率の低下が防止される。
この結果、短絡電流の低下が減少し、変換効率を向上さ
せることができる。
界面付近の酸素量が増え、透明導電酸化膜の酸素欠損が
防止でき、この部分での光透過率の低下が防止される。
この結果、短絡電流の低下が減少し、変換効率を向上さ
せることができる。
【００１３】更に、前記透明導電酸化膜と高反射金属層
との間に透明絶縁膜を設けるとよい。
との間に透明絶縁膜を設けるとよい。
【００１４】透明絶縁膜を介在させることで、高反射金
属形成時に、ＩＴＯ膜などの還元により、金属反射膜が
酸化されることがなくなり、高反射率が保てる。
属形成時に、ＩＴＯ膜などの還元により、金属反射膜が
酸化されることがなくなり、高反射率が保てる。
【００１５】また、この発明は、光電変換層と高反射金
属層との間に透明導電酸化膜からなる拡散防止層を挿入
した光起電力装置であって、前記透明導電酸化膜と高反
射金属層との間に透明絶縁膜を設けたことを特徴とす
る。
属層との間に透明導電酸化膜からなる拡散防止層を挿入
した光起電力装置であって、前記透明導電酸化膜と高反
射金属層との間に透明絶縁膜を設けたことを特徴とす
る。
【００１６】前記透明絶縁膜の平均膜厚を５ｎｍ以上５
０ｎｍ以下にするとよい。
０ｎｍ以下にするとよい。
【００１７】透明絶縁膜を挿入することにより、高反射
金属層をスパッタ法で形成する際のダメージを防いで光
反射率を改善することができる。
金属層をスパッタ法で形成する際のダメージを防いで光
反射率を改善することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施に形態につ
き図面を参照して説明する。図１はこの発明の光起電力
装置の第１の実施の形態を説明するための素子構造図で
ある。
き図面を参照して説明する。図１はこの発明の光起電力
装置の第１の実施の形態を説明するための素子構造図で
ある。
【００１９】図１に示すように、ガラスなどからなる透
光性絶縁基板１上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化
錫（Ｓｎ０2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等からなる透明導
電膜２が設けられる。この実施の形態では膜厚５００ｎ
ｍの酸化錫を熱ＣＶＤ法により形成する。この透明導電
膜２上に従来周知のプラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン
系半導体からなる光電変換層３が設けられる。
光性絶縁基板１上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化
錫（Ｓｎ０2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等からなる透明導
電膜２が設けられる。この実施の形態では膜厚５００ｎ
ｍの酸化錫を熱ＣＶＤ法により形成する。この透明導電
膜２上に従来周知のプラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン
系半導体からなる光電変換層３が設けられる。
【００２０】この光電変換層３は、まず、Ｂ2Ｈ6、Ｓｉ
Ｈ4、ＣＨ4、Ｈ2の混合ガスをグロー放電分解して膜厚
５ｎｍ程度のｐ型非晶質シリコンカーバイド（ａ−Ｓｉ
Ｃ）層３ａを堆積し、次に、ＳｉＨ4、ＣＨ4、Ｈ2の混
合ガスをグロー放電分解してｐ／ｉ界面でのキャリアの
再結合を防ぐためのｉ型ａ−ＳｉＣからなる膜厚５ｎｍ
程度の界面ｉ層３ｂを堆積させ、次いで、ＳｉＨ4ガス
をグロー放電分解して発電層である膜厚３００ｎｍ程度
のｉ型非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層３ｃを堆積させ、
最後に、ＰＨ3、ＳｉＨ4、Ｈ2の混合ガスをグロー放電
分解して膜厚１０ｎｍ程度のｎ型非晶質シリコン（ａ−
Ｓｉ）層３ｄを堆積して、形成される。
Ｈ4、ＣＨ4、Ｈ2の混合ガスをグロー放電分解して膜厚
５ｎｍ程度のｐ型非晶質シリコンカーバイド（ａ−Ｓｉ
Ｃ）層３ａを堆積し、次に、ＳｉＨ4、ＣＨ4、Ｈ2の混
合ガスをグロー放電分解してｐ／ｉ界面でのキャリアの
再結合を防ぐためのｉ型ａ−ＳｉＣからなる膜厚５ｎｍ
程度の界面ｉ層３ｂを堆積させ、次いで、ＳｉＨ4ガス
をグロー放電分解して発電層である膜厚３００ｎｍ程度
のｉ型非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層３ｃを堆積させ、
最後に、ＰＨ3、ＳｉＨ4、Ｈ2の混合ガスをグロー放電
分解して膜厚１０ｎｍ程度のｎ型非晶質シリコン（ａ−
Ｓｉ）層３ｄを堆積して、形成される。
【００２１】この光電変換層３上にこの発明の特徴とす
る拡散防止層としての膜厚１００ｎｍ程度の透明導電酸
化膜４がスパッタ法により設けられる。この実施の形態
では、透明導電酸化膜４としてＩＴＯ膜を用い、膜中の
酸素原子量とインジウム原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）が高反
射金属層に向かって増加して行くように組成比を変化さ
せている。そして、この透明導電酸化膜４上にスパッタ
法により高反射金属層からなる裏面電極５が設けられ
る。この実施の形態では、裏面電極５として膜厚３００
ｎｍのＡｇをスパッタ法により形成した。このスパッタ
法の条件はＲＦパワー１０００Ｗ、ターゲットサイズが
６インチФ、スパッタガスとしてＡｒガスを用い、基板
温度２００℃で行った。上記の他の形成条件を表１に、
また透明導電酸化膜としてのＩＴＯ膜の形成条件を表２
に示す。
る拡散防止層としての膜厚１００ｎｍ程度の透明導電酸
化膜４がスパッタ法により設けられる。この実施の形態
では、透明導電酸化膜４としてＩＴＯ膜を用い、膜中の
酸素原子量とインジウム原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）が高反
射金属層に向かって増加して行くように組成比を変化さ
せている。そして、この透明導電酸化膜４上にスパッタ
法により高反射金属層からなる裏面電極５が設けられ
る。この実施の形態では、裏面電極５として膜厚３００
ｎｍのＡｇをスパッタ法により形成した。このスパッタ
法の条件はＲＦパワー１０００Ｗ、ターゲットサイズが
６インチФ、スパッタガスとしてＡｒガスを用い、基板
温度２００℃で行った。上記の他の形成条件を表１に、
また透明導電酸化膜としてのＩＴＯ膜の形成条件を表２
に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】上記した透明導電酸化膜４としてのＩＴＯ
膜の形成条件は、ＲＦパワーが３００Ｗ、ターゲットサ
イズが６インチФ、反応圧力が３×１０-3Ｔｏｒｒであ
り、その他の条件を表２に示す。尚、表２には、ＩＴＯ
膜の膜中酸素濃度を変化させない従来のＩＴＯ膜の形成
条件も記す。
膜の形成条件は、ＲＦパワーが３００Ｗ、ターゲットサ
イズが６インチФ、反応圧力が３×１０-3Ｔｏｒｒであ
り、その他の条件を表２に示す。尚、表２には、ＩＴＯ
膜の膜中酸素濃度を変化させない従来のＩＴＯ膜の形成
条件も記す。
【００２４】
【表２】
【００２５】上記条件で作成した本発明のＩＴＯ膜と従
来例のＩＴＯ膜の比抵抗は本発明が１×１０-3Ωｃｍで
あり、従来例が５×１０-4Ωｃｍであり、非常に良好な
特性が得られた。また、本発明で作成した薄膜の方が比
抵抗が高いのは、酸素量の増加に伴い透過率が向上し、
キャリア密度が減少しているためと考えられる。
来例のＩＴＯ膜の比抵抗は本発明が１×１０-3Ωｃｍで
あり、従来例が５×１０-4Ωｃｍであり、非常に良好な
特性が得られた。また、本発明で作成した薄膜の方が比
抵抗が高いのは、酸素量の増加に伴い透過率が向上し、
キャリア密度が減少しているためと考えられる。
【００２６】上記の条件で作成したＩＴＯ膜の酸素とイ
ンジウム量をＳＩＭＳで測定し、ＩＴＯ薄膜中の酸素原
子量とインジウム原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）を求めた結果
を図２に示す。ＩＴＯ薄膜の膜厚は共に１０００オング
ストロームである。従来例では、（Ｏ／Ｉｎ）は１．５
で一定であるが、この発明では（Ｏ／Ｉｎ）が１．５〜
４近くまで増加していることが分かった。即ち、光電変
換層３側から裏面電極４側へ向かって酸素の原子量の割
合が増加している。
ンジウム量をＳＩＭＳで測定し、ＩＴＯ薄膜中の酸素原
子量とインジウム原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）を求めた結果
を図２に示す。ＩＴＯ薄膜の膜厚は共に１０００オング
ストロームである。従来例では、（Ｏ／Ｉｎ）は１．５
で一定であるが、この発明では（Ｏ／Ｉｎ）が１．５〜
４近くまで増加していることが分かった。即ち、光電変
換層３側から裏面電極４側へ向かって酸素の原子量の割
合が増加している。
【００２７】次に、拡散防止層として、上記した本発明
によるＩＴＯ薄膜と従来のＩＴＯ薄膜を用い、ＩＴＯ薄
膜とＡｇからなる裏面電極５とをスパッタ法で連続形成
したときの光起電力特性を測定した結果を表３に示す。
両サンプルはＩＴＯ膜が異なる以外は全て同じ条件で作
成した。
によるＩＴＯ薄膜と従来のＩＴＯ薄膜を用い、ＩＴＯ薄
膜とＡｇからなる裏面電極５とをスパッタ法で連続形成
したときの光起電力特性を測定した結果を表３に示す。
両サンプルはＩＴＯ膜が異なる以外は全て同じ条件で作
成した。
【００２８】
【表３】
【００２９】従来の光起電力装置では、スパッタでＩＴ
Ｏ薄膜と裏面電極を連続形成する際に、ＩＴＯ薄膜表面
にダメージが発生し、ＩＴＯ薄膜の表面に酸素欠損が生
じ、この部分での光透過率の低下に起因して短絡電流の
低下が生じていた。これに対して、この発明のように、
界面付近の酸素量を増やすことで、酸素欠損が防止で
き、この部分での光透過率の低下が防止され、短絡電流
の低下が減少し、変換効率が向上した。
Ｏ薄膜と裏面電極を連続形成する際に、ＩＴＯ薄膜表面
にダメージが発生し、ＩＴＯ薄膜の表面に酸素欠損が生
じ、この部分での光透過率の低下に起因して短絡電流の
低下が生じていた。これに対して、この発明のように、
界面付近の酸素量を増やすことで、酸素欠損が防止で
き、この部分での光透過率の低下が防止され、短絡電流
の低下が減少し、変換効率が向上した。
【００３０】尚、上記した実施の形態においては、透明
導電酸化膜の膜中酸素原子量を高反射金属層に向かって
順次増加させるようにに変化させているが、界面近傍の
領域のみ酸素原子の膜中組成を多くし、他の領域は従来
のままの組成にした積層膜でも同様の効果が得られる。
導電酸化膜の膜中酸素原子量を高反射金属層に向かって
順次増加させるようにに変化させているが、界面近傍の
領域のみ酸素原子の膜中組成を多くし、他の領域は従来
のままの組成にした積層膜でも同様の効果が得られる。
【００３１】上記した第１の実施の形態は、光が基板側
から入射する構造の光起電力装置、いわゆる順タイプの
光起電力装置について説明したが、非透光性基板に金属
電極を形成し、順に半導体層、透光性電極を形成して、
透光性電極側から光を入射する構造の光起電力装置、い
わゆる逆タイプの光起電力素子においてもこの発明が適
用できる。図３は、この発明をいわゆる逆タイプの光起
電力装置に適用した素子構造を示す断面図である。
から入射する構造の光起電力装置、いわゆる順タイプの
光起電力装置について説明したが、非透光性基板に金属
電極を形成し、順に半導体層、透光性電極を形成して、
透光性電極側から光を入射する構造の光起電力装置、い
わゆる逆タイプの光起電力素子においてもこの発明が適
用できる。図３は、この発明をいわゆる逆タイプの光起
電力装置に適用した素子構造を示す断面図である。
【００３２】図３に示すように、ステンレス基板などの
非透光性基板１１上にＡｇなどの高反射金属からなる裏
面電極１２が設けられている。この裏面電極１２上に拡
散防止層としての透明導電酸化膜１３が設けられる。こ
の実施の形態においては、透明導電酸化膜１３としてＺ
ｎＯを用いた。そして、この透明導電酸化膜１３は、裏
面電極１２側から光電変換層１４側へ酸素の原子量が少
なくなるようにＺｎとＯの組成比を変化させている。即
ち、裏面電極側１２近傍の酸素原子量を多くしている。
続いて、拡散防止層１３上に従来周知のプラズマＣＶＤ
法で非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層１４が
設けられる。この光電変換層１４は、ｎ型ａ−Ｓｉ層１
４ａと、発電層であるｉ型ａ−Ｓｉ層１４ｂと、ｐ／ｉ
界面でのキャリアの再結合を防ぐためにｉ型ａ−ＳｉＣ
からなる界面ｉ層１４ｃと、ｐ型ａ−ＳｉＣ層１４ｄ
と、を順次堆積して形成される。これら膜の形成条件
は、前述した第１の実施の形態と同じである。
非透光性基板１１上にＡｇなどの高反射金属からなる裏
面電極１２が設けられている。この裏面電極１２上に拡
散防止層としての透明導電酸化膜１３が設けられる。こ
の実施の形態においては、透明導電酸化膜１３としてＺ
ｎＯを用いた。そして、この透明導電酸化膜１３は、裏
面電極１２側から光電変換層１４側へ酸素の原子量が少
なくなるようにＺｎとＯの組成比を変化させている。即
ち、裏面電極側１２近傍の酸素原子量を多くしている。
続いて、拡散防止層１３上に従来周知のプラズマＣＶＤ
法で非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層１４が
設けられる。この光電変換層１４は、ｎ型ａ−Ｓｉ層１
４ａと、発電層であるｉ型ａ−Ｓｉ層１４ｂと、ｐ／ｉ
界面でのキャリアの再結合を防ぐためにｉ型ａ−ＳｉＣ
からなる界面ｉ層１４ｃと、ｐ型ａ−ＳｉＣ層１４ｄ
と、を順次堆積して形成される。これら膜の形成条件
は、前述した第１の実施の形態と同じである。
【００３３】そして、ｐ型ａ−ＳｉＣ１４ｄ上にＩＴＯ
膜からなる透明電極１５が設けられ、その上にＡｇから
なる集電極１６が設けられる。
膜からなる透明電極１５が設けられ、その上にＡｇから
なる集電極１６が設けられる。
【００３４】この実施の形態では、ＺｎＯ膜中の酸素原
子量と亜鉛原子量の比（Ｏ／Ｚｎ）が、裏面電極側１２
では酸素欠損が生じないように多くして光電変換層１４
に向かって減少して行くように組成比を変化させてい
る。
子量と亜鉛原子量の比（Ｏ／Ｚｎ）が、裏面電極側１２
では酸素欠損が生じないように多くして光電変換層１４
に向かって減少して行くように組成比を変化させてい
る。
【００３５】裏面電極１２と透明導電酸化膜１３を連続
形成する際に、透明導電酸化膜１３と裏面金属１２との
界面における還元反応によって酸素が減少してもこの部
分にあらかじめ酸素が原子が多く含まれているため、酸
素欠損が生ぜず、この部分での光透過率の劣化が防止で
きる。このように、界面付近の酸素量を増やすことで、
酸素欠損が防止でき、この部分での光の透過率の低下が
防止され、短絡電流の低下が減少し、変換効率が向上す
る。
形成する際に、透明導電酸化膜１３と裏面金属１２との
界面における還元反応によって酸素が減少してもこの部
分にあらかじめ酸素が原子が多く含まれているため、酸
素欠損が生ぜず、この部分での光透過率の劣化が防止で
きる。このように、界面付近の酸素量を増やすことで、
酸素欠損が防止でき、この部分での光の透過率の低下が
防止され、短絡電流の低下が減少し、変換効率が向上す
る。
【００３６】次に、この発明の第３の実施の形態につき
説明する。上記第１及び第２の実施の形態においては、
透明導電酸化膜と高反射金属層との連続形成における透
明導電酸化膜の酸素欠損をあらかじめこの領域の透明導
電酸化膜中に酸素原子を多くして酸素欠損分を補うもの
であるが、この第３及び第４の実施の形態は、透明導電
酸化膜の酸素原子の量は従来通りのものを用い、この膜
から酸素の欠損が生じないようにしたものである。
説明する。上記第１及び第２の実施の形態においては、
透明導電酸化膜と高反射金属層との連続形成における透
明導電酸化膜の酸素欠損をあらかじめこの領域の透明導
電酸化膜中に酸素原子を多くして酸素欠損分を補うもの
であるが、この第３及び第４の実施の形態は、透明導電
酸化膜の酸素原子の量は従来通りのものを用い、この膜
から酸素の欠損が生じないようにしたものである。
【００３７】まず、第３の実施の形態を図４に従い説明
する。図４は、いわゆる順タイプの光起電力装置の素子
構造断面図である。
する。図４は、いわゆる順タイプの光起電力装置の素子
構造断面図である。
【００３８】厚さ４ｍｍのガラス基板からなる透光性絶
縁基板１の上に表面に光閉じ込め用凹凸面が形成された
膜厚５００ｎｍ程度の酸化錫からなる透明電極膜２が堆
積される。従来周知のプラズマＣＶＤ法で非晶質シリコ
ン系半導体からなる光電変換層３が設けられる。この光
電変換層３は、前述した第１の実施の形態と同様に、ｐ
型ａ−ＳｉＣ層３ａ、とｐ／ｉ界面でのキャリアの再結
合を防ぐためにｉ型ａ−ＳｉＣからなる界面ｉ層３ｂ
と、ｉ型ａ−Ｓｉ３ｃと、ｎ型ａ−Ｓｉ層３ｄが、順次
形成される。
縁基板１の上に表面に光閉じ込め用凹凸面が形成された
膜厚５００ｎｍ程度の酸化錫からなる透明電極膜２が堆
積される。従来周知のプラズマＣＶＤ法で非晶質シリコ
ン系半導体からなる光電変換層３が設けられる。この光
電変換層３は、前述した第１の実施の形態と同様に、ｐ
型ａ−ＳｉＣ層３ａ、とｐ／ｉ界面でのキャリアの再結
合を防ぐためにｉ型ａ−ＳｉＣからなる界面ｉ層３ｂ
と、ｉ型ａ−Ｓｉ３ｃと、ｎ型ａ−Ｓｉ層３ｄが、順次
形成される。
【００３９】この光電変換層３上に透明導電酸化膜４が
スパッタ法により設けられる。この実施の形態では、透
明導電酸化膜としてＩＴＯ膜を用い、膜中の酸素原子量
とインジウム原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）は、表２に示す従
来例と同様にして形成され、膜中濃度は一定である。
スパッタ法により設けられる。この実施の形態では、透
明導電酸化膜としてＩＴＯ膜を用い、膜中の酸素原子量
とインジウム原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）は、表２に示す従
来例と同様にして形成され、膜中濃度は一定である。
【００４０】この透明導電酸化膜４上に透明絶縁膜６を
形成する。この実施の形態では厚さ３〜１００ｎｍのＳ
ｉＯ2膜を形成した。そして、この透明絶縁膜６上にス
パッタ法によりＡｇからなる高反射金属層としての裏面
電極５が設けられている。上記したＳｉＯ2膜はスパッ
タ法により形成され、Ａｒガスをスパッタガスとして用
い、ＲＦパワー１０００Ｗ、ターゲットサイズが６イン
チФ、基板温度２００℃で形成した。表４に透明絶縁膜
４を設けていない従来の光起電力装置と、透明絶縁膜４
の膜厚を種々変化させたこの発明の光起電力装置との光
起電力特性を測定した結果を示す。
形成する。この実施の形態では厚さ３〜１００ｎｍのＳ
ｉＯ2膜を形成した。そして、この透明絶縁膜６上にス
パッタ法によりＡｇからなる高反射金属層としての裏面
電極５が設けられている。上記したＳｉＯ2膜はスパッ
タ法により形成され、Ａｒガスをスパッタガスとして用
い、ＲＦパワー１０００Ｗ、ターゲットサイズが６イン
チФ、基板温度２００℃で形成した。表４に透明絶縁膜
４を設けていない従来の光起電力装置と、透明絶縁膜４
の膜厚を種々変化させたこの発明の光起電力装置との光
起電力特性を測定した結果を示す。
【００４１】
【表４】
【００４２】表４より従来スパッタ法により、ＩＴＯ膜
と裏面電極を連続形成する際に、ＩＴＯ薄膜と金属界面
のダメージにより短絡電流の低下が生じていたのに対
し、この実施の形態では、ダメージによる高反射金属層
と透明導電酸化膜との還元反応が防止され、その結果、
短絡電流が増加し、変換効率の増加が見られた。この実
施の形態では、透明絶縁膜６の膜厚が５〜５０ｎｍの範
囲で変換効率の増加が見られた。
と裏面電極を連続形成する際に、ＩＴＯ薄膜と金属界面
のダメージにより短絡電流の低下が生じていたのに対
し、この実施の形態では、ダメージによる高反射金属層
と透明導電酸化膜との還元反応が防止され、その結果、
短絡電流が増加し、変換効率の増加が見られた。この実
施の形態では、透明絶縁膜６の膜厚が５〜５０ｎｍの範
囲で変換効率の増加が見られた。
【００４３】これは透明絶縁膜６を設けることで、裏面
金属５をスパッタ法により形成する際、透明導電酸化膜
の還元による酸素欠損が抑制され、光透過率の低下が防
止されたからと考えられる。
金属５をスパッタ法により形成する際、透明導電酸化膜
の還元による酸素欠損が抑制され、光透過率の低下が防
止されたからと考えられる。
【００４４】上記したように、透明導電酸化膜４と裏面
電極５との間に、膜厚５ｎｍ以上の透明絶縁膜６を挿入
することにより、高反射金属層をスパッタ法で形成する
際のダメージを防いで光反射率を改善することができ
る。ダメージの詳細は現状では明らかではないが、ＩＴ
Ｏ膜／金属界面のＩＴＯ膜の還元により酸素欠損が発生
してＩＴＯの光透過率が減少する結果、裏面電極の光反
射率が減少していたことが予想される。透明絶縁膜６の
膜厚を５０ｎｍ以下にすれば、絶縁体のピンホール等を
通して透明導電酸化膜４と裏面電極５間が電気的に導通
するため、高抵抗な絶縁体を挿入することによる抵抗ロ
スの悪影響はない。特に、凹凸があれば薄い絶縁膜によ
りリークの発生が多くなる。
電極５との間に、膜厚５ｎｍ以上の透明絶縁膜６を挿入
することにより、高反射金属層をスパッタ法で形成する
際のダメージを防いで光反射率を改善することができ
る。ダメージの詳細は現状では明らかではないが、ＩＴ
Ｏ膜／金属界面のＩＴＯ膜の還元により酸素欠損が発生
してＩＴＯの光透過率が減少する結果、裏面電極の光反
射率が減少していたことが予想される。透明絶縁膜６の
膜厚を５０ｎｍ以下にすれば、絶縁体のピンホール等を
通して透明導電酸化膜４と裏面電極５間が電気的に導通
するため、高抵抗な絶縁体を挿入することによる抵抗ロ
スの悪影響はない。特に、凹凸があれば薄い絶縁膜によ
りリークの発生が多くなる。
【００４５】この実施の形態では、透明絶縁膜６とし
て、ＳｉＯ2膜を用いたが、他の絶縁材料、例えば、Ｓ
ｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＯ2等の金属
・半導体酸化膜及び窒化膜を使用することもできる。ま
た、透明電極としては、酸化錫の他に、酸化亜鉛、酸化
銅、酸化銅−酸化アルミニウム化合物等も使用できる。
て、ＳｉＯ2膜を用いたが、他の絶縁材料、例えば、Ｓ
ｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＯ2等の金属
・半導体酸化膜及び窒化膜を使用することもできる。ま
た、透明電極としては、酸化錫の他に、酸化亜鉛、酸化
銅、酸化銅−酸化アルミニウム化合物等も使用できる。
【００４６】図５は、この発明の第４の実施の形態を示
す光起電力装置であり、厚さ０．５５ｍｍのステンレス
基板１１に表面の凹凸が形成された厚さ５００ｎｍのア
ルミニウムからなる高反射金属層１２が形成される。こ
の上に透明絶縁膜１７として厚さ５０ｎｍのＳｉＯ2膜
が設けられる。この上に拡散防止層として厚さ５０ｎｍ
のＺｎＯからなる透明導電酸化膜１３が設けられる。こ
の透明導電酸化膜１３上に従来周知のプラズマＣＶＤ法
で非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層１４が設
けられる。この光電変換層１４は、ｎ型ａ−Ｓｉ１４ａ
と、ｉ型ａ−Ｓｉ層１４ｂと、ｐ／ｉ界面でのキャリア
の再結合を防ぐためにｉ型ａ−ＳｉＣからなる界面ｉ層
１４ｃと、ｐ型ａ−ＳｉＣ層１４ｄとが、前述した実施
の形態と同様にして順次形成される。
す光起電力装置であり、厚さ０．５５ｍｍのステンレス
基板１１に表面の凹凸が形成された厚さ５００ｎｍのア
ルミニウムからなる高反射金属層１２が形成される。こ
の上に透明絶縁膜１７として厚さ５０ｎｍのＳｉＯ2膜
が設けられる。この上に拡散防止層として厚さ５０ｎｍ
のＺｎＯからなる透明導電酸化膜１３が設けられる。こ
の透明導電酸化膜１３上に従来周知のプラズマＣＶＤ法
で非晶質シリコン系半導体からなる光電変換層１４が設
けられる。この光電変換層１４は、ｎ型ａ−Ｓｉ１４ａ
と、ｉ型ａ−Ｓｉ層１４ｂと、ｐ／ｉ界面でのキャリア
の再結合を防ぐためにｉ型ａ−ＳｉＣからなる界面ｉ層
１４ｃと、ｐ型ａ−ＳｉＣ層１４ｄとが、前述した実施
の形態と同様にして順次形成される。
【００４７】ｐ型ａ−ＳｉＣ上にＩＴＯからなる透明電
極１５が設けられる。この実施の形態においても、透明
絶縁膜１７の膜厚が５〜５０ｎｍの範囲で変換効率の増
加が見られた。
極１５が設けられる。この実施の形態においても、透明
絶縁膜１７の膜厚が５〜５０ｎｍの範囲で変換効率の増
加が見られた。
【００４８】ところで、上記した第１及び第２の実施の
形態においては、銀、アルミニウムなどの高反射金属膜
と光電変換層との間に拡散防止層としてＩＴＯ等の透明
導電酸化膜を介在させているが、銀、アルミニウムなど
の高反射金属膜が透明導電酸化膜の酸素により酸化され
る場合がある。そこで、この高反射金属膜の酸化を防止
するために、膜厚１０オングストロームから１００オン
グストローム程度の膜中にクロムを含有する鋼や白金な
どを拡散防止層と高反射金属との間に介在させてもよ
い。ただ、膜中にクロムを含有する鋼や白金を介在させ
るとこの膜で光が吸収され、反射効率が若干落ちること
は否めない。そこで、この発明では、拡散防止層として
の透明導電酸化膜と高反射金属層との間に、上記第３及
び第４の実施の形態で用いた透明絶縁膜を介在させる。
介在させる透明絶縁膜としては、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、
Ａｌ2Ｏ3等の膜で、その膜厚を５０ｎｍ以下にする。透
明絶縁膜を介在させることで、高反射金属形成時に、Ｉ
ＴＯ膜などの還元により、金属反射膜が酸化されること
がなくなり、高反射率が保てる。また、介在させる膜は
透明絶縁膜であるので、この部分での光の吸収も殆どな
く、しかも透明絶縁膜と金属界面の反射率は９５％以上
と高く、反射率が向上する。この薄い絶縁体はリークに
より通電するので、抵抗成分は小さい。
形態においては、銀、アルミニウムなどの高反射金属膜
と光電変換層との間に拡散防止層としてＩＴＯ等の透明
導電酸化膜を介在させているが、銀、アルミニウムなど
の高反射金属膜が透明導電酸化膜の酸素により酸化され
る場合がある。そこで、この高反射金属膜の酸化を防止
するために、膜厚１０オングストロームから１００オン
グストローム程度の膜中にクロムを含有する鋼や白金な
どを拡散防止層と高反射金属との間に介在させてもよ
い。ただ、膜中にクロムを含有する鋼や白金を介在させ
るとこの膜で光が吸収され、反射効率が若干落ちること
は否めない。そこで、この発明では、拡散防止層として
の透明導電酸化膜と高反射金属層との間に、上記第３及
び第４の実施の形態で用いた透明絶縁膜を介在させる。
介在させる透明絶縁膜としては、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、
Ａｌ2Ｏ3等の膜で、その膜厚を５０ｎｍ以下にする。透
明絶縁膜を介在させることで、高反射金属形成時に、Ｉ
ＴＯ膜などの還元により、金属反射膜が酸化されること
がなくなり、高反射率が保てる。また、介在させる膜は
透明絶縁膜であるので、この部分での光の吸収も殆どな
く、しかも透明絶縁膜と金属界面の反射率は９５％以上
と高く、反射率が向上する。この薄い絶縁体はリークに
より通電するので、抵抗成分は小さい。
【００４９】上記した実施の形態においては、発電層と
して、非晶質シリコンを用いたが、これ以外に、微結晶
シリコン、薄膜多結晶シリコンを用いても良い。また、
ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＣｕＩｎＳｅ2等の薄膜化合物半
導体を用いることもできる。更に、ａ−Ｓｉ／ａ−Ｓｉ
Ｇｅ、ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅ、ａ−Ｓ
ｉ／微結晶Ｓｉ、やａ−Ｓｉ／薄膜多結晶Ｓｉのような
積層構造を用いても良い。
して、非晶質シリコンを用いたが、これ以外に、微結晶
シリコン、薄膜多結晶シリコンを用いても良い。また、
ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＣｕＩｎＳｅ2等の薄膜化合物半
導体を用いることもできる。更に、ａ−Ｓｉ／ａ−Ｓｉ
Ｇｅ、ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅ、ａ−Ｓ
ｉ／微結晶Ｓｉ、やａ−Ｓｉ／薄膜多結晶Ｓｉのような
積層構造を用いても良い。
【００５０】
【発明の効果】上記した構成によれば、透明導電酸化膜
の界面付近の酸素量が増え、透明導電酸化膜の酸素欠損
が防止でき、この部分での光透過率の低下が防止され
る。この結果、短絡電流の低下が減少し、変換効率を向
させることができる。
の界面付近の酸素量が増え、透明導電酸化膜の酸素欠損
が防止でき、この部分での光透過率の低下が防止され
る。この結果、短絡電流の低下が減少し、変換効率を向
させることができる。
【００５１】また、この発明は、透明導電酸化膜と裏面
電極との間に、膜厚５ｎｍ以上の透明絶縁膜６を挿入す
ることにより、高反射金属層をスパッタ法で形成する際
のダメージを防いで光反射率を改善することができる。
電極との間に、膜厚５ｎｍ以上の透明絶縁膜６を挿入す
ることにより、高反射金属層をスパッタ法で形成する際
のダメージを防いで光反射率を改善することができる。
【図１】この発明の光起電力装置の第１の実施の形態を
説明するための素子構造断面図である。
説明するための素子構造断面図である。
【図２】ＩＴＯ膜の酸素とインジウム量をＳＩＭＳで測
定し、ＩＴＯ薄膜中の酸素原子量とインジウム原子量の
比（Ｏ／Ｉｎ）を求めた結果を示す図である。
定し、ＩＴＯ薄膜中の酸素原子量とインジウム原子量の
比（Ｏ／Ｉｎ）を求めた結果を示す図である。
【図３】この発明を光起電力装置の第２の実施の形態を
説明するための素子構造断面図である。
説明するための素子構造断面図である。
【図４】この発明の光起電力装置の第３の実施の形態を
説明するための素子構造断面図である。
説明するための素子構造断面図である。
【図５】この発明を光起電力装置の第４の実施の形態を
説明するための素子構造断面図である。
説明するための素子構造断面図である。
１ 透光性絶縁基板 ２ 透明導電膜 ３ 光電変換層 ４ 透明導電酸化膜（拡散防止層） ５ 裏面電極
Claims (7)
- 【請求項１】 光電変換層と高反射金属層との間に透明
導電酸化膜からなる拡散防止層を挿入した光起電力装置
であって、前記拡散防止層の高反射金属層との界面近傍
における膜中酸素原子量を他の領域の膜中酸素原子量よ
り多くしたことを特徴とする光起電力装置。 - 【請求項２】 前記透明導電酸化膜は、ＩＴＯ薄膜で構
成され、ＩＴＯ薄膜中の酸素原子量とインジウム原子量
の比（Ｏ／Ｉｎ）が高反射金属層に向かって増加して行
くように組成比が変化していることを特徴とする請求項
１に記載の光起電力装置。 - 【請求項３】 前記ＩＴＯ薄膜の比抵抗が１０-2Ωｃｍ
以下であることを特徴とする請求項２に記載の光起電力
装置。 - 【請求項４】 前記ＩＴＯ薄膜中の酸素原子量とインジ
ウム原子量の比（Ｏ／Ｉｎ）が１．５〜４の間で変化す
ることを特徴とする請求の範囲２または３に記載の光起
電力装置。 - 【請求項５】 前記透明導電酸化膜と高反射金属層との
間に透明絶縁膜を設けた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光起電力装置。 - 【請求項６】 光電変換層と高反射金属層との間に透明
導電酸化膜からなる拡散防止層を挿入した光起電力装置
であって、前記透明導電酸化膜と高反射金属層との間に
透明絶縁膜を設けたことを特徴とする光起電力装置。 - 【請求項７】 前記透明絶縁膜の平均膜厚を５ｎｍ以上
５０ｎｍ以下とすることを特徴とする請求の範囲６に記
載の光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07684998A JP3481123B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07684998A JP3481123B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274528A true JPH11274528A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3481123B2 JP3481123B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=13617115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07684998A Expired - Lifetime JP3481123B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3481123B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006504283A (ja) * | 2002-10-25 | 2006-02-02 | ユナクシス バルザース リミテッド | 半導体装置の製造方法及びこの方法で得られた装置 |
| JP2006120737A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換素子 |
| JP2007258537A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置及びその製造方法 |
| JP2007266095A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換セル、光電変換モジュール、光電変換パネルおよび光電変換システム |
| JP2009099643A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜太陽電池素子及びその製造方法 |
| WO2009119125A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 三菱重工業株式会社 | 光電変換装置 |
| JP2011228733A (ja) * | 2011-06-29 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | フォトセンサー及びその製造方法 |
| CN102918657A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-02-06 | 薄膜硅公司 | 光伏模块和制造具有电极扩散层的光伏模块的方法 |
| JP2016187027A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 株式会社カネカ | 結晶シリコン太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP07684998A patent/JP3481123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006504283A (ja) * | 2002-10-25 | 2006-02-02 | ユナクシス バルザース リミテッド | 半導体装置の製造方法及びこの方法で得られた装置 |
| JP4733519B2 (ja) * | 2002-10-25 | 2011-07-27 | エリコン ソーラー アーゲー，トゥルーバッハ | 半導体装置の製造方法及びこの方法で得られた半導体装置 |
| JP2006120737A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換素子 |
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| JP4619388B2 (ja) * | 2007-10-15 | 2011-01-26 | 三菱電機株式会社 | 薄膜太陽電池素子及びその製造方法 |
| WO2009119125A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 三菱重工業株式会社 | 光電変換装置 |
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| JP2013539595A (ja) * | 2010-07-06 | 2013-10-24 | シンシリコン・コーポレーション | 光電池モジュール及び電極拡散層を持つ光電池モジュールの製造方法 |
| JP2011228733A (ja) * | 2011-06-29 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | フォトセンサー及びその製造方法 |
| JP2016187027A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 株式会社カネカ | 結晶シリコン太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール |
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|---|---|
| JP3481123B2 (ja) | 2003-12-22 |
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