[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2010258255A - Anodic oxidation substrate, method of manufacturing photoelectric conversion element using the same, the photoelectric conversion element, and solar cell - Google Patents

Anodic oxidation substrate, method of manufacturing photoelectric conversion element using the same, the photoelectric conversion element, and solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP2010258255A
JP2010258255A JP2009107397A JP2009107397A JP2010258255A JP 2010258255 A JP2010258255 A JP 2010258255A JP 2009107397 A JP2009107397 A JP 2009107397A JP 2009107397 A JP2009107397 A JP 2009107397A JP 2010258255 A JP2010258255 A JP 2010258255A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
substrate
anodized
conversion element
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2009107397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Mukai
厚史 向井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2009107397A priority Critical patent/JP2010258255A/en
Publication of JP2010258255A publication Critical patent/JP2010258255A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541CuInSe2 material PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress corrosion of a surface of an anodic oxidation substrate due to an alkaline solution in the anodic oxidation substrate for a photoelectric conversion element. <P>SOLUTION: In the anodic oxidation substrate 10a in which an anodic oxidation film 12 is formed on an Al base material 11, an alkali-proof substrate protective film 13 is formed on a surface opposite to the side on which a laminated structure such as a photoelectric conversion layer or the like is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面に絶縁層としての陽極酸化膜を有する光電変換素子用の陽極酸化基板、それを用いた光電変換素子の製造方法、光電変換素子及び太陽電池に関する。   The present invention relates to an anodized substrate for a photoelectric conversion element having an anodized film as an insulating layer on the surface, a method for producing a photoelectric conversion element using the same, a photoelectric conversion element, and a solar cell.

現在、太陽電池の研究が盛んに行われている。一般的に太陽電池には、下部電極(裏面電極)と光吸収により電流を発生する光電変換層と上部電極(透明電極)との積層構造が基板上に形成されてなる光電変換素子が複数接続されて用いられる。   Currently, research on solar cells is actively conducted. In general, a solar cell is connected to a plurality of photoelectric conversion elements in which a laminated structure of a lower electrode (back electrode), a photoelectric conversion layer that generates current by light absorption, and an upper electrode (transparent electrode) is formed on a substrate. To be used.

従来、光電変換素子の光電変換層としては、バルクの単結晶Si又は多結晶Si、あるいは薄膜のアモルファスSiを用いることが主流であったが、近年Siに依存しない化合物半導体を光電変換層に用いる研究開発がなされている。このような化合物半導体系太陽電池としては、GaAs系等のバルク系と、Ib族元素とIIIb族元素とVIb族元素とからなるCIS(Cu−In−Se)系あるいはCIGS(Cu−In−Ga−Se)系等の薄膜系とが知られている。CIS系あるいはCIGS系の太陽電池は、光吸収率が高く、高い光電変換効率が報告されている。   Conventionally, as the photoelectric conversion layer of the photoelectric conversion element, bulk single crystal Si or polycrystalline Si, or thin film amorphous Si has been mainly used, but in recent years, a compound semiconductor independent of Si is used for the photoelectric conversion layer. Research and development has been done. As such a compound semiconductor solar cell, a CIS (Cu-In-Se) system or CIGS (Cu-In-Ga) system comprising a bulk system such as a GaAs system and a group Ib element, group IIIb element and group VIb element. -Se) and other thin film systems are known. CIS-based or CIGS-based solar cells have high light absorptance, and high photoelectric conversion efficiency has been reported.

また、光電変換素子の基板としては、ガラス基板が主に使用されているが、可撓性を有する金属基板を用いることが検討されている。金属基板を用いた太陽電池は、基板の軽量性および可撓性(フレキシビリティー)という特徴から、ガラス基板を用いたものに比較して、広い用途へ適用できる可能性がある。さらに、金属基板は高温プロセスにも耐えうるという点で、光電変換特性が向上し太陽電池のさらなる光電変換効率の向上が期待できる。   Moreover, as a substrate of a photoelectric conversion element, a glass substrate is mainly used, but the use of a flexible metal substrate has been studied. A solar cell using a metal substrate may be applicable to a wider range of uses than a glass substrate because of the light weight and flexibility of the substrate. Furthermore, since the metal substrate can withstand high-temperature processes, the photoelectric conversion characteristics are improved, and further improvement in photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be expected.

金属基板を用いる場合、基板とその上に形成される電極及び光電変換層等との短絡が生じないよう、基板の表面に絶縁層を設ける必要がある。そこで、特許文献1には太陽電池の基板として、Al基材の表面に絶縁層としての陽極酸化膜(Al)を形成した陽極酸化基板を用いることが提案されている。かかる方法では、大面積基板を用いる場合も、その表面全体にピンホールがなくかつ密着性の高い絶縁層を簡易に形成することができる。 In the case of using a metal substrate, it is necessary to provide an insulating layer on the surface of the substrate so that a short circuit between the substrate and the electrode and photoelectric conversion layer formed on the substrate does not occur. Therefore, Patent Document 1 proposes to use an anodized substrate in which an anodized film (Al 2 O 3 ) as an insulating layer is formed on the surface of an Al base as a substrate of a solar cell. In this method, even when a large-area substrate is used, an insulating layer having no pinholes on the entire surface and having high adhesion can be easily formed.

例えば、上記のような陽極酸化基板を用いて、CIS系あるいはCIGS系の太陽電池を形成する場合には、一般的に図9のような構造となる。図9に示すように、この場合のCIS系あるいはCIGS系の太陽電池は、陽極酸化基板19と、この陽極酸化基板19上に形成された、下部電極29と光電変換層39と高抵抗のバッファ層49と上部電極59との積層構造から構成される。バッファ層49は、光電変換層39と上部電極59との電気的なコンタクトを良好にするためのものであり、このバッファ層49を挿入することにより光電変換効率の向上が期待できる。現在CIS系あるいはCIGS系の太陽電池のバッファ層49としては、化学浴槽堆積法(CBD:Chemical Bath Deposition)で作製したCdSバッファ層が、最も適しているとされている。   For example, in the case of forming a CIS-based or CIGS-based solar cell using the anodized substrate as described above, the structure is generally as shown in FIG. As shown in FIG. 9, the CIS or CIGS solar cell in this case includes an anodized substrate 19, a lower electrode 29, a photoelectric conversion layer 39, and a high-resistance buffer formed on the anodized substrate 19. A layered structure of the layer 49 and the upper electrode 59 is formed. The buffer layer 49 is for improving electrical contact between the photoelectric conversion layer 39 and the upper electrode 59, and insertion of the buffer layer 49 can be expected to improve photoelectric conversion efficiency. At present, a CdS buffer layer manufactured by a chemical bath deposition (CBD) method is considered to be most suitable as the buffer layer 49 of a CIS or CIGS solar cell.

特開2000−349320号公報JP 2000-349320 A

しかしながら、上記のような太陽電池において、CBD法によってCdSバッファ層を形成すると、陽極酸化基板の裏面がアルカリ溶液に腐食されてクラックが生じることにより、裏面側の内部応力が開放されて基板に反りが生じ、光電変換層や下部電極等にクラックや剥離を生じるという問題がある。これは、陽極酸化基板の裏面が耐アルカリ性に乏しいためと考えられる。   However, in the solar cell as described above, when the CdS buffer layer is formed by the CBD method, the back surface of the anodized substrate is corroded by an alkali solution and cracks are generated, so that the internal stress on the back surface side is released and the substrate is warped. Is generated, and there is a problem that cracks and peeling occur in the photoelectric conversion layer and the lower electrode. This is presumably because the back surface of the anodized substrate has poor alkali resistance.

上記のように光電変換層や下部電極等にクラックや剥離が生じた場合、太陽電池の光電変換特性が悪化する恐れがあるため、陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制することが必要である。   As described above, when cracking or peeling occurs in the photoelectric conversion layer, the lower electrode, or the like, the photoelectric conversion characteristics of the solar cell may be deteriorated, so that it is necessary to suppress the corrosion of the back surface of the anodized substrate.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、Al基材に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板及びそれを用いた光電変換素子の製造方法において、陽極酸化基板の裏面のアルカリ溶液による腐食を抑制し、良好な光電変換特性を有する光電変換素子及び太陽電池の製造を可能とする陽極酸化基板、及びそれを用いた光電変換素子の製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and in an anodized substrate in which an anodized film is formed on an Al base and a method for manufacturing a photoelectric conversion element using the same, an alkaline solution on the back surface of the anodized substrate is used. An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element having good photoelectric conversion characteristics and an anodized substrate capable of manufacturing a solar cell, which suppresses corrosion, and a method for manufacturing a photoelectric conversion element using the same. .

また、本発明は、Al基材に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板を用いた光電変換素子及び太陽電池において、良好な光電変換特性を有する光電変換素子及び太陽電池を提供することを目的とするものである。   Another object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element and a solar cell having good photoelectric conversion characteristics in a photoelectric conversion element and a solar cell using an anodized substrate in which an anodized film is formed on an Al base material. It is what.

上記課題を解決するために、本発明に係る光電変換素子用の陽極酸化基板は、
Al基材の両面に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板において、
一方の陽極酸化膜上に耐アルカリ性を有する基板保護層を備えたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, an anodized substrate for a photoelectric conversion element according to the present invention is:
In an anodized substrate in which an anodized film is formed on both sides of an Al base material,
A substrate protective layer having alkali resistance is provided on one anodic oxide film.

ここで、「Al基材」は、Al含量90質量%以上の金属基材であることを意味するものとする。Al基材は、微量元素を含んでいてもよい純Al基材でもよいし、Alと他の金属元素との合金基材でもよい。   Here, “Al substrate” means a metal substrate having an Al content of 90% by mass or more. The Al base material may be a pure Al base material that may contain a trace element, or an alloy base material of Al and another metal element.

基板保護層の「耐アルカリ性」とは、pH11のアルカリ溶液に15分間浸漬させた時の基板保護層の膜減りがその膜厚の1/10以下であり、基板保護層に亀裂などが生じない程度の耐性を意味するものとする。   “Alkali resistance” of the substrate protective layer means that the film thickness of the substrate protective layer when immersed in an alkaline solution of pH 11 for 15 minutes is 1/10 or less of the film thickness, and the substrate protective layer does not crack. It shall mean a degree of resistance.

さらに、本発明に係る光電変換素子用の陽極酸化基板において、基板保護層の主成分の熱膨張係数はAlの熱膨張係数と略同等であることが好ましい。 Furthermore, in the anodized substrate for a photoelectric conversion element according to the present invention, the thermal expansion coefficient of the main component of the substrate protective layer is preferably substantially equal to the thermal expansion coefficient of Al 2 O 3 .

ここで、「熱膨張係数」とは、光電変換層の成長温度と室温との略中間の温度である500Kにおけるバルク体の線膨張係数を意味するものとする。   Here, the “thermal expansion coefficient” means the linear expansion coefficient of the bulk body at 500 K, which is a substantially intermediate temperature between the growth temperature of the photoelectric conversion layer and room temperature.

熱膨張係数が「略同等である」とは、500KにおけるAlの線膨張係数が7.5×10−6/Kであるので、基板保護層の線膨張係数が、その±5.0×10−6/Kの範囲に属する、すなわち2.5×10−6/K〜12.5×10−6/Kの範囲であることを意味するものとする。 The coefficient of thermal expansion is “substantially equivalent” means that the linear expansion coefficient of Al 2 O 3 at 500 K is 7.5 × 10 −6 / K, so that the linear expansion coefficient of the substrate protective layer is ± 5. within the scope of 0 × 10 -6 / K, shall mean i.e. in the range of 2.5 × 10 -6 /K~12.5×10 -6 / K .

そして、基板保護層は絶縁膜であることが好ましく、この場合絶縁膜は、ソーダライムガラス、SiO、TiO、TiNおよびAlからなる群より選択される少なくとも1種を主成分とするものであることが好ましい。 The substrate protective layer is preferably an insulating film. In this case, the insulating film is mainly composed of at least one selected from the group consisting of soda lime glass, SiO 2 , TiO 2 , TiN, and Al 2 O 3. It is preferable that

或いは、基板保護層は金属膜であることが好ましく、この場合金属膜は、Ti、Ta、Moおよびこれらの合金からなる群より選択される少なくとも1種を主成分とするものであることが好ましい。   Alternatively, the substrate protective layer is preferably a metal film, and in this case, the metal film is preferably mainly composed of at least one selected from the group consisting of Ti, Ta, Mo, and alloys thereof. .

ここで、絶縁膜或いは金属膜の「主成分」とは、含量75質量%以上の成分を意味するものとする。   Here, the “main component” of the insulating film or metal film means a component having a content of 75% by mass or more.

また、基板保護層を備えた側の反対側の面に、基板保護層の主成分と同一の材料を主成分とする応力緩和層を備えたものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the stress relaxation layer which has as a main component the same material as the main component of a substrate protective layer is provided in the surface on the opposite side to the side provided with the substrate protective layer.

さらに、本発明に係る光電変換素子の製造方法は、上記に記載の陽極酸化基板の基板保護層を備えた側の反対側の面上に、下部電極、光電変換層および上部電極の積層構造を形成することを特徴とするものである。   Furthermore, the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the present invention includes a laminated structure of a lower electrode, a photoelectric conversion layer, and an upper electrode on the surface opposite to the side provided with the substrate protective layer of the anodized substrate described above. It is characterized by forming.

ここで、上記陽極酸化基板上に形成された層(下部電極、光電変換層、上部電極、必要に応じて設けられる他の任意の層)の「主成分」は、含量75質量%以上の成分を意味するものとする。   Here, the “main component” of the layer formed on the anodized substrate (lower electrode, photoelectric conversion layer, upper electrode, other optional layer provided as necessary) is a component having a content of 75% by mass or more. Means.

また、本発明に係る光電変換素子は、上記光電変換素子の製造方法により製造されたものであることを特徴とするものである。   The photoelectric conversion element according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a photoelectric conversion element.

この場合、光電変換層の主成分は、少なくとも1種のカルコパイライト構造の化合物半導体であることが好ましく、光電変換層の主成分は、Ib族元素とIIIb族元素とVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることがより好ましい。   In this case, the main component of the photoelectric conversion layer is preferably at least one compound semiconductor having a chalcopyrite structure, and the main component of the photoelectric conversion layer includes at least an Ib group element, a IIIb group element, and a VIb group element. One type of compound semiconductor is more preferable.

また、光電変換層の主成分は、
Cu及びAgからなる群より選択された少なくとも1種のIb族元素と、
Al,Ga及びInからなる群より選択された少なくとも1種のIIIb族元素と、
S,Se,及びTeからなる群から選択された少なくとも1種のVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることが好ましい。
The main component of the photoelectric conversion layer is
At least one group Ib element selected from the group consisting of Cu and Ag;
At least one group IIIb element selected from the group consisting of Al, Ga and In;
It is preferably at least one compound semiconductor comprising at least one VIb group element selected from the group consisting of S, Se, and Te.

本明細書における元素の族の記載は、短周期型周期表に基づくものである。本明細書において、Ib族元素とIIIb族元素とVIb族元素とからなる化合物半導体は、「I−III−VI族半導体」と略記している箇所がある。I−III−VI族半導体の構成元素であるIb族元素、IIIb族元素、及びVIb族元素はそれぞれ1種でも2種以上でもよい。   The element group descriptions in this specification are based on the short-period periodic table. In the present specification, a compound semiconductor composed of a group Ib element, a group IIIb element, and a group VIb element is abbreviated as “I-III-VI group semiconductor”. Each of the Ib group element, the IIIb group element, and the VIb group element that are constituent elements of the I-III-VI group semiconductor may be one type or two or more types.

さらに、本発明に係る太陽電池は、上記の光電変換素子を備えることを特徴とするものである。   Furthermore, the solar cell according to the present invention includes the above-described photoelectric conversion element.

本発明に係る光電変換素子用の陽極酸化基板及びそれを用いた光電変換素子の製造方法は、Al基材に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板において、光電変換層等が形成される側の反対側の面に基板保護層を備える。したがって、この陽極酸化基板を用いた光電変換素子の製造において、CBD法等でのアルカリ溶液処理による陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制し、当該裏面の腐食によるクラックの発生を防止し、裏面側の内部応力が開放されて基板に反りが生じることを防止することができる。この結果、光電変換層や下部電極等にクラックや剥離が生じることを防止することができるため、良好な光電変換特性を有する光電変換素子及び太陽電池の製造が可能となる。   An anodized substrate for a photoelectric conversion element according to the present invention and a method for producing a photoelectric conversion element using the same are as follows: an anodized substrate in which an anodized film is formed on an Al base, the side on which a photoelectric conversion layer and the like are formed A substrate protective layer is provided on the surface on the opposite side. Therefore, in the manufacture of a photoelectric conversion element using this anodized substrate, the corrosion of the back surface of the anodized substrate due to the alkaline solution treatment by the CBD method or the like is suppressed, and the occurrence of cracks due to the corrosion of the back surface is prevented. It is possible to prevent the internal stress from being released and warping of the substrate. As a result, it is possible to prevent cracks and peeling from occurring in the photoelectric conversion layer, the lower electrode, and the like, and thus it is possible to manufacture a photoelectric conversion element and a solar cell having good photoelectric conversion characteristics.

また、本発明に係る、上記陽極酸化膜を用いた光電変換素子及び太陽電池は、陽極酸化基板の光電変換層等が形成される側と反対側の面に耐アルカリ性を有する基板保護層を用いて、製造される。したがって、この光電変換素子の製造において、CBD法等でのアルカリ溶液処理による陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制し、当該裏面における腐食によるクラックの発生を防止することができるため、良好な光電変換特性を得ることが可能となる。   Moreover, the photoelectric conversion element and solar cell using the anodized film according to the present invention use a substrate protective layer having alkali resistance on the surface opposite to the side on which the photoelectric conversion layer or the like of the anodized substrate is formed. Manufactured. Therefore, in the manufacture of this photoelectric conversion element, it is possible to suppress the corrosion of the back surface of the anodized substrate due to the alkaline solution treatment by the CBD method or the like, and to prevent the occurrence of cracks due to the corrosion on the back surface. It becomes possible to obtain characteristics.

第1の実施形態に係る陽極酸化基板の構造を示す模式断面図Schematic sectional view showing the structure of the anodized substrate according to the first embodiment 陽極酸化基板裏面のクラックの数と基板の曲率との関係を示す図Diagram showing the relationship between the number of cracks on the back of the anodized substrate and the curvature of the substrate 第2の実施形態に係る陽極酸化基板の構造を示す模式断面図Schematic sectional view showing the structure of the anodized substrate according to the second embodiment 第1の実施形態に係る光電変換素子の短手方向の模式断面図Schematic cross-sectional view in the short-side direction of the photoelectric conversion element according to the first embodiment 第1の実施形態に係る光電変換素子の長手方向の模式断面図1 is a schematic sectional view in a longitudinal direction of a photoelectric conversion element according to a first embodiment. I−III−VI化合物半導体の格子定数とバンドギャップとの関係を示す図Diagram showing the relationship between the lattice constant and band gap of I-III-VI compound semiconductors 第2の実施形態に係る光電変換素子の短手方向の模式断面図Schematic cross-sectional view in the short direction of the photoelectric conversion element according to the second embodiment 第2の実施形態に係る光電変換素子の長手方向の模式断面図Schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the photoelectric conversion element according to the second embodiment 実施例における陽極酸化基板の裏面を示す顕微鏡画像Microscopic image showing the back side of the anodized substrate in the example 比較例における陽極酸化基板の裏面を示す顕微鏡画像Microscopic image showing the back side of the anodized substrate in the comparative example 陽極酸化基板を用いたCIS系あるいはCIGS系の太陽電池の一般的な構造を示す模式断面図Schematic cross-sectional view showing the general structure of a CIS or CIGS solar cell using an anodized substrate

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。   Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described using a drawing, the present invention is not limited to this. In addition, in order to make it easy to visually recognize, the scale of each component in the drawing is appropriately changed from the actual one.

「陽極酸化基板の第1の実施形態」
本発明に係る第1の実施形態の陽極酸化基板の構造について説明する。図1は、本実施形態に係る陽極酸化基板の模式断面図である。陽極酸化基板10aは、絶縁層としての陽極酸化膜12上に半導体回路を形成するための基板となる。
“First Embodiment of Anodized Substrate”
The structure of the anodized substrate according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an anodized substrate according to this embodiment. The anodized substrate 10a is a substrate for forming a semiconductor circuit on the anodized film 12 as an insulating layer.

図1に示す陽極酸化基板10aは、Al基材11の両面を陽極酸化し、両面に形成された陽極酸化膜のうち一方の陽極酸化膜上に耐アルカリ性を有する基板保護層13を成膜することにより形成される。すなわち、陽極酸化基板10aは、陽極酸化により両面に形成された陽極酸化膜12と、陽極酸化されなかったAl基材11と、一方の陽極酸化膜12上に形成された基板保護層13とからなる。この場合陽極酸化基板10aは、基板保護層13/陽極酸化膜12/Al基材11/陽極酸化膜12の4層構造を有する。   An anodized substrate 10a shown in FIG. 1 anodizes both surfaces of an Al base 11 and forms a substrate protective layer 13 having alkali resistance on one of the anodized films formed on both surfaces. Is formed. That is, the anodized substrate 10a is composed of an anodized film 12 formed on both surfaces by anodization, an Al base 11 that has not been anodized, and a substrate protective layer 13 formed on one of the anodized films 12. Become. In this case, the anodized substrate 10a has a four-layer structure of substrate protective layer 13 / anodized film 12 / Al base material 11 / anodized film 12.

(Al基材と陽極酸化)
Al基材11としては、日本工業規格(JIS)の1000系純Alでもよいし、Al−Mn系合金、Al−Mg系合金、Al−Mn−Mg系合金、Al−Zr系合金、Al−Si系合金、及びAl−Mg−Si系合金等のAlと他の金属元素との合金でもよい(「アルミニウムハンドブック第4版」(1990年、軽金属協会発行)を参照)。
(Al base material and anodizing)
The Al base 11 may be Japanese Industrial Standard (JIS) 1000 series pure Al, Al-Mn based alloy, Al-Mg based alloy, Al-Mn-Mg based alloy, Al-Zr based alloy, Al-- An alloy of Al and other metal elements such as an Si-based alloy and an Al—Mg—Si-based alloy may be used (see “Aluminum Handbook 4th Edition” (1990, published by Light Metal Association)).

陽極酸化前のAl基材11の厚みは特に制限されない。陽極酸化前のAl基材11の厚みは、陽極酸化基板10aの機械的強度、薄型軽量化および材料特性の応力計算結果から適宜選択できるが、例えば0.05〜0.6mmが好ましく、0.1〜0.3mmがより好ましい。なお、陽極酸化基板10aを製造する際に、Al材11は陽極酸化、及び陽極酸化の事前洗浄や研磨により厚さが減少するため、それを見越した厚さとしておく必要がある。   The thickness of the Al base material 11 before anodization is not particularly limited. The thickness of the Al base material 11 before anodization can be appropriately selected from the mechanical strength of the anodized substrate 10a, the reduction in thickness and weight, and the stress calculation results of material characteristics. 1 to 0.3 mm is more preferable. Note that when the anodized substrate 10a is manufactured, the thickness of the Al material 11 is reduced by anodic oxidation, pre-cleaning and polishing of the anodic oxidation, and it is necessary to make the thickness in anticipation of it.

陽極酸化は、Al基材11を陽極とし陰極と共に電解質に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加することで実施できる。必要に応じてAl材11の表面は洗浄処理・研磨平滑化処理等を施す。陰極としてはカーボンやAl等が使用される。電解質としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、及びアミドスルホン酸等の酸を、1種又は2種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。陽極酸化条件は使用する電解質の種類にもより特に制限されない。条件としては例えば、電解質濃度1〜80質量%、液温5〜70℃、電流密度0.005〜0.60A/cm、電圧1〜200V、電解時間3〜500分の範囲にあれば適当である。酸性電解液としては、硫酸、リン酸、シュウ酸、若しくはこれらの混合液が好ましい。かかる酸性電解液を用いる場合、電解質濃度4〜30質量%、液温10〜30℃、電流密度0.002〜0.30A/cm、及び電圧20〜100Vが好ましい。 Anodization can be performed by immersing the Al base 11 as an anode in an electrolyte together with a cathode and applying a voltage between the anode and the cathode. If necessary, the surface of the Al material 11 is subjected to a cleaning process, a polishing smoothing process, and the like. Carbon, Al, or the like is used as the cathode. The electrolyte is not limited, and an acidic electrolytic solution containing one or more acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, chromic acid, oxalic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, and amidosulfonic acid is preferably used. The anodizing conditions are not particularly limited by the type of electrolyte used. As conditions, for example, an electrolyte concentration of 1 to 80% by mass, a liquid temperature of 5 to 70 ° C., a current density of 0.005 to 0.60 A / cm 2 , a voltage of 1 to 200 V, and an electrolysis time of 3 to 500 minutes are appropriate. It is. As the acidic electrolyte, sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, or a mixture thereof is preferable. In the case of using such an acidic electrolytic solution, an electrolyte concentration of 4 to 30% by mass, a liquid temperature of 10 to 30 ° C., a current density of 0.002 to 0.30 A / cm 2 , and a voltage of 20 to 100 V are preferable.

陽極酸化膜12の厚さは特に制限されず、絶縁性とハンドリング時の機械衝撃による損傷を防止する表面硬度を有しておれば良いが、厚すぎると可撓性の関点で問題を生じる場合がある。このことから、好ましい厚さは0.1〜100μmであり、厚さの制御は定電流電解や定電圧電解とともに、電解時間により制御可能である。   The thickness of the anodic oxide film 12 is not particularly limited as long as it has an insulating property and a surface hardness that prevents damage due to mechanical shock during handling. However, if it is too thick, there is a problem in terms of flexibility. There is a case. From this, the preferred thickness is 0.1 to 100 μm, and the thickness can be controlled by the electrolysis time together with constant current electrolysis and constant voltage electrolysis.

光電変換素子の製造過程において、Alと陽極酸化膜との熱膨張係数差に起因した陽極酸化基板の反り、及びこれによる膜剥がれ等を抑制するには、図1に示すようにAl基材11の両面側に陽極酸化膜12が形成されたものが好ましい。陽極酸化基板10aの両面側に陽極酸化膜12を形成する場合、基板両面の熱応力のバランスを考慮して、2つの陽極酸化膜12の膜厚をほぼ等しくする、若しくは光電変換層等が形成されない面側の陽極酸化膜12を他方の陽極酸化膜12よりもやや厚めとすることが好ましい。   In order to suppress warping of the anodized substrate due to the difference in thermal expansion coefficient between Al and the anodic oxide film, and film peeling due to this in the process of manufacturing the photoelectric conversion element, as shown in FIG. It is preferable that the anodic oxide film 12 is formed on both sides of the film. When the anodic oxide film 12 is formed on both sides of the anodized substrate 10a, the film thicknesses of the two anodic oxide films 12 are made substantially equal in consideration of the balance of thermal stresses on both sides of the substrate, or a photoelectric conversion layer is formed. It is preferable that the anodic oxide film 12 on the non-surface side is slightly thicker than the other anodic oxide film 12.

Al基材11を陽極酸化すると、表面から略垂直方向に酸化反応が進行し、陽極酸化膜12が生成する。前述の酸性電解液を用いた場合、陽極酸化膜12は、多数の平面視略正六角形状の微細柱状体が隙間なく配列し、各微細柱状体の中心部には微細孔があり、底面は丸みを帯びた形状となる。微細柱状体の底部にはバリア層(通常、厚み0.02〜0.1μm)が形成される。尚、酸性電解液とは異なり、ホウ酸等の中性電解液で電解処理することで、ポーラスな微細柱状体が配列した陽極酸化膜ではなく緻密な陽極酸化膜を得ることが出来る。またバリア層の層厚を大きくする目的で、酸性電解液でポーラスな陽極酸化膜12を生成後に、中性電解液で再電解処理するポアフィリング法等も使用可能である。   When the Al base 11 is anodized, an oxidation reaction proceeds in a substantially vertical direction from the surface, and an anodized film 12 is generated. When the above-described acidic electrolytic solution is used, the anodic oxide film 12 has a large number of fine hexagonal columnar bodies having a substantially regular hexagonal shape in plan view arranged without gaps, and there is a fine hole in the center of each fine columnar body, and the bottom surface is It becomes a rounded shape. A barrier layer (usually a thickness of 0.02 to 0.1 μm) is formed on the bottom of the fine columnar body. In addition, unlike an acidic electrolytic solution, by carrying out an electrolytic treatment with a neutral electrolytic solution such as boric acid, a dense anodic oxide film can be obtained instead of an anodic oxide film in which porous fine columnar bodies are arranged. For the purpose of increasing the thickness of the barrier layer, it is also possible to use a pore filling method in which a porous anodic oxide film 12 is formed with an acidic electrolyte and then re-electrolyzed with a neutral electrolyte.

(基板保護層)
基板保護層13は、アルカリ溶液に対して耐アルカリ性を有する層である。ここで、前述の「耐アルカリ性」の定義においてはpH11としたが、当然ながら実際にCBD法等を行う際のpHは、pH11に限られない。基板保護層13の主成分の熱膨張係数はAlの熱膨張係数と略同等であることが好ましい。これにより、基板保護層13と陽極酸化膜12との熱膨張係数差による陽極酸化基板10aの反り等を低減することができる。
(Substrate protective layer)
The substrate protective layer 13 is a layer having alkali resistance against an alkaline solution. Here, in the above-mentioned definition of “alkali resistance”, the pH is 11. However, the pH when actually performing the CBD method or the like is not limited to pH 11. It is preferable that the thermal expansion coefficient of the main component of the substrate protective layer 13 is substantially equal to the thermal expansion coefficient of Al 2 O 3 . Thereby, the curvature etc. of the anodic oxidation substrate 10a by the difference in thermal expansion coefficient of the board | substrate protective layer 13 and the anodic oxide film 12 can be reduced.

基板保護層13は絶縁膜であることが好ましく、その材料としては特に制限されず、SiO、TiO、TiN、Alおよびソーダライムガラス(SLG)等を用いることができる。ここで、上記に例示するAlは、例えばスパッタリング法等の固相法により成膜されたものを指す。この場合、陽極酸化によって形成されたAl(陽極酸化膜)とは膜の性質が異なるため、上記に例示するAlならば基板保護層13として用いることができる。或いは、基板保護層13は金属膜であることが好ましく、その材料としては特に制限されず、Ti、TaおよびMo等を用いることができる。 The substrate protective layer 13 is preferably an insulating film, and the material thereof is not particularly limited, and SiO 2 , TiO 2 , TiN, Al 2 O 3 and soda lime glass (SLG) can be used. Here, Al 2 O 3 exemplified above refers to a film formed by a solid phase method such as a sputtering method. In this case, the, Al 2 O 3, based on which is formed by anodic oxidation (anodic oxide film) for the nature of the membrane are different, can be used as Al 2 O 3 if the substrate protective layer 13 illustrated above. Or it is preferable that the board | substrate protective layer 13 is a metal film, It does not restrict | limit especially as the material, Ti, Ta, Mo, etc. can be used.

また、基板保護層13の形成方法としても特に制限されず、真空蒸着法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法およびスパッタリング法等を用いることができる。   Moreover, it does not restrict | limit especially as a formation method of the board | substrate protective layer 13, A vacuum evaporation method, CVD (Chemical Vapor Deposition) method, sputtering method, etc. can be used.

基板保護層13の膜厚は、CBD法等で用いるアルカリ溶液、CBD法等の処理時間および基板保護層13の材料のアルカリ溶液に対する耐性等によって適宜設定できるが、例えばpH11のCBD処理を行い基板保護層13の材料をSLGとする場合には、20〜500nmが好ましく、50〜200nmがより好ましい。   The film thickness of the substrate protective layer 13 can be appropriately set depending on the alkaline solution used in the CBD method, the processing time of the CBD method, etc., the resistance of the material of the substrate protective layer 13 to the alkaline solution, and the like. When the material of the protective layer 13 is SLG, 20 to 500 nm is preferable, and 50 to 200 nm is more preferable.

陽極酸化基板10aが一方の面に基板保護層13を備えることにより、この基板保護層13を備えた面は、アルカリ溶液により腐食されなくなり、陽極酸化基板10aのクラックの発生を防止でき、さらに陽極酸化基板10aの反りを防止することができる。図2は、本発明者によって得られた、基板保護層がない陽極酸化基板の裏面のクラック数と基板の反りの曲率の関係を示した図である。この図においては、クラック数とは、陽極酸化基板をアルカリ溶液に浸漬したときの、目視によって確認できるクラックの数である。これより、裏面のクラック数が減少するほど基板の反りの曲率が減少する傾向にあることがわかる。これは、裏面の腐食を抑制することにより、光電変換層や下部電極等にクラックや剥離を生じることを防止できることを示唆している。   By providing the substrate protective layer 13 on one surface of the anodized substrate 10a, the surface provided with the substrate protective layer 13 can be prevented from being corroded by the alkaline solution, and the generation of cracks in the anodized substrate 10a can be prevented. Warpage of the oxide substrate 10a can be prevented. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the number of cracks on the back surface of the anodized substrate without the substrate protective layer and the curvature of the substrate obtained by the present inventors. In this figure, the number of cracks is the number of cracks that can be visually confirmed when the anodized substrate is immersed in an alkaline solution. Thus, it can be seen that the curvature of the substrate tends to decrease as the number of cracks on the back surface decreases. This suggests that cracking and peeling can be prevented from occurring in the photoelectric conversion layer, the lower electrode and the like by suppressing the corrosion on the back surface.

以上のように、本発明に係る本実施形態の光電変換素子用の陽極酸化基板は、Al基材に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板が、光電変換層等が形成される側の反対側の面に基板保護層を備えるように構成されている。したがって、この陽極酸化基板を用いた光電変換素子の製造において、CBD法等でのアルカリ溶液処理による陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制し、当該裏面の腐食によるクラックの発生を防止し、裏面側の内部応力が開放されて基板に反りが生じることを防止することができる。この結果、光電変換層や下部電極等にクラックや剥離が生じることを防止することができるため、良好な光電変換特性を有する光電変換素子の製造が可能となる。   As described above, the anodized substrate for the photoelectric conversion element of this embodiment according to the present invention is the opposite of the side on which the anodized substrate having the anodized film formed on the Al base is formed. It is comprised so that a board | substrate protective layer may be provided in the side surface. Therefore, in the manufacture of a photoelectric conversion element using this anodized substrate, the corrosion of the back surface of the anodized substrate due to the alkaline solution treatment by the CBD method or the like is suppressed, and the occurrence of cracks due to the corrosion of the back surface is prevented. It is possible to prevent the internal stress from being released and warping of the substrate. As a result, it is possible to prevent the photoelectric conversion layer, the lower electrode, and the like from being cracked or peeled off, so that a photoelectric conversion element having good photoelectric conversion characteristics can be manufactured.

さらに、本実施形態の光電変換素子用の陽極酸化基板では、上記に示した効果により陽極酸化基板の平坦度が増し、CdSバッファ層の成膜後の成膜工程において、基板温度の温度均一性を向上させ、さらに膜厚や組成等の膜特性の面内均一性を向上させることができる。この結果、光電変換素子の光電変換効率を向上させることが可能となる。また、太陽電池を製造する際に行うラミネート工程において、陽極酸化基板の反りの影響を低減できるため、太陽電池の製造の歩留まりを向上させることが可能となる。   Furthermore, in the anodized substrate for the photoelectric conversion element of the present embodiment, the flatness of the anodized substrate is increased by the effects described above, and the temperature uniformity of the substrate temperature in the film forming process after the CdS buffer layer is formed. And in-plane uniformity of film characteristics such as film thickness and composition can be improved. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element can be improved. Moreover, since the influence of the warp of the anodized substrate can be reduced in the laminating step performed when manufacturing the solar cell, the yield of manufacturing the solar cell can be improved.

「陽極酸化基板の第2の実施形態」
次に、本発明に係る第2の実施形態の陽極酸化基板の構造について説明する。図3は、本実施形態に係る陽極酸化基板10cの模式断面図である。陽極酸化基板10cは、陽極酸化基板10aにおいて、基板保護層13が形成された側の反対側の陽極酸化膜12上に、基板保護層13の主成分と同一の材料を主成分とする応力緩和層14を備えた構成となっている。したがって、その他の構成要件の詳細については、陽極酸化基板10aと同様であるため特に必要の無い限り省略する。
“Second Embodiment of Anodized Substrate”
Next, the structure of the anodized substrate according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the anodized substrate 10c according to this embodiment. The anodized substrate 10c is a stress relaxation mainly composed of the same material as the main component of the substrate protective layer 13 on the anodized film 12 on the opposite side of the anodized substrate 10a on which the substrate protective layer 13 is formed. The configuration includes the layer 14. Therefore, the details of the other constituent elements are the same as those of the anodized substrate 10a, and thus are omitted unless particularly necessary.

(応力緩和層)
応力緩和層14は、裏面に耐アルカリの基板保護層13を備えた陽極酸化基板の応力のバランスをとるためのものである。言い換えれば、Al基材11或いは陽極酸化膜12と基板保護層13との熱膨張係数差に起因した基板の反り等を抑制するものである。応力緩和層14は基板保護層13と同様に絶縁膜であることが好ましく、その材料としては特に制限されず、SiO、TiO、TiN、Alおよびソーダライムガラス(SLG)等を用いることができる。ここで、上記に例示するAlは、例えばスパッタリング法等の固相法により成膜されたものを指す。この場合、陽極酸化によって形成されたAl(陽極酸化膜)とは膜の性質が異なるため、上記に例示するAlならば応力緩和層14として用いることができる。或いは、応力緩和層14は基板保護層13と同様に金属膜であることが好ましく、その材料としては特に制限されず、Ti、TaおよびMo等を用いることができる。
(Stress relaxation layer)
The stress relaxation layer 14 is for balancing the stress of the anodized substrate provided with the alkali-resistant substrate protective layer 13 on the back surface. In other words, the warpage of the substrate due to the difference in thermal expansion coefficient between the Al base 11 or the anodic oxide film 12 and the substrate protective layer 13 is suppressed. The stress relaxation layer 14 is preferably an insulating film like the substrate protective layer 13, and the material thereof is not particularly limited, and includes SiO 2 , TiO 2 , TiN, Al 2 O 3, soda lime glass (SLG), and the like. Can be used. Here, Al 2 O 3 exemplified above refers to a film formed by a solid phase method such as a sputtering method. In this case, the, Al 2 O 3, based on which is formed by anodic oxidation (anodic oxide film) for the nature of the membrane are different, can be used as Al 2 O 3 if the stress relaxation layer 14 illustrated above. Or it is preferable that the stress relaxation layer 14 is a metal film similarly to the board | substrate protective layer 13, and it does not restrict | limit especially as the material, Ti, Ta, Mo, etc. can be used.

応力緩和層14は、応力計算が容易であることから上記基板保護層13の主成分と同一の材料を主成分とすることが好ましい。また、応力緩和層14の膜厚は、陽極酸化基板10c両面の熱応力のバランスを考慮して、基板保護層13の膜厚とほぼ等しくする、若しくは光電変換層等が応力緩和層14上に形成されることを考慮して基板保護層13よりもやや薄めとすることが好ましい。   The stress relaxation layer 14 is preferably composed mainly of the same material as the main component of the substrate protective layer 13 because stress calculation is easy. Further, the film thickness of the stress relaxation layer 14 is made substantially equal to the film thickness of the substrate protective layer 13 in consideration of the balance of thermal stresses on both surfaces of the anodized substrate 10c, or the photoelectric conversion layer or the like is on the stress relaxation layer 14. In consideration of the formation, it is preferable that the substrate protection layer 13 be slightly thinner.

応力緩和層14を金属膜とする場合には、セル間の導通を防ぐために応力緩和層14をパターニングすることが必要である。このパターニングは、セル間の抵抗が1000Ω以上になっていればよく、その方法は特に制限されないが、下部電極20と同時にスクライブすることにより行うことが好ましい。また、応力緩和層14の形成方法としても特に制限されず、真空蒸着法、CVD法およびスパッタリング法等を用いることができる。   When the stress relaxation layer 14 is a metal film, it is necessary to pattern the stress relaxation layer 14 in order to prevent conduction between cells. This patterning is not particularly limited as long as the resistance between the cells is 1000Ω or more, but is preferably performed by scribing simultaneously with the lower electrode 20. Moreover, it does not restrict | limit especially as a formation method of the stress relaxation layer 14, A vacuum evaporation method, CVD method, sputtering method, etc. can be used.

以上のように、本発明に係る本実施形態の光電変換素子用の陽極酸化基板も、Al基材に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板が、光電変換層等が形成される側の反対側の面に基板保護層を備えるように構成されている。したがって、この陽極酸化基板を用いた光電変換素子の製造において、CBD法等でのアルカリ溶液処理による陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制することができるため、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, the anodized substrate for the photoelectric conversion element of the present embodiment according to the present invention is also opposite to the side on which the anodized substrate having the anodized film formed on the Al base is formed. It is comprised so that a board | substrate protective layer may be provided in the side surface. Therefore, in the manufacture of the photoelectric conversion element using this anodized substrate, corrosion of the back surface of the anodized substrate due to the alkaline solution treatment by the CBD method or the like can be suppressed, and thus the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Obtainable.

さらに、本実施形態の光電変換素子用の陽極酸化基板では、応力緩和層の存在により陽極酸化基板全体の応力バランスがより保たれるため、陽極酸化基板の平坦度をさらに向上させることができる。この結果、光電変換素子の光電変換効率をさらに向上させることが可能となる。また、太陽電池を製造する際に行うラミネート工程において、陽極酸化基板の反りの影響を低減できるため、太陽電池の製造の歩留まりをさらに向上させることが可能となる。   Furthermore, in the anodized substrate for the photoelectric conversion element of the present embodiment, the stress balance of the entire anodized substrate is further maintained due to the presence of the stress relaxation layer, so that the flatness of the anodized substrate can be further improved. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element can be further improved. Moreover, since the influence of the warp of the anodized substrate can be reduced in the laminating step performed when manufacturing the solar cell, the yield of manufacturing the solar cell can be further improved.

「光電変換素子の製造方法、光電変換素子及び太陽電池の第1の実施形態」
次に、本発明に係る第1の実施形態の光電変換素子の製造方法、およびその構造について説明する。図4Aは光電変換素子の短手方向の模式断面図、図4Bは光電変換素子の長手方向の模式断面図である。
`` Photoelectric conversion element manufacturing method, photoelectric conversion element and solar cell first embodiment ''
Next, the manufacturing method and structure of the photoelectric conversion element according to the first embodiment of the present invention will be described. 4A is a schematic cross-sectional view in the short direction of the photoelectric conversion element, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the photoelectric conversion element.

本実施形態に係る光電変換素子1の製造方法は、陽極酸化基板の第1の実施形態で説明した陽極酸化基板10a上に、下部電極(裏面電極)20と光電変換層30とバッファ層40と上部電極(透明電極)50とを順次積層するものである。なお、光電変換層30や電極等の積層構造は、陽極酸化基板10aの基板保護層13が形成された側と反対側の面に形成する。   The manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 according to this embodiment includes the lower electrode (back electrode) 20, the photoelectric conversion layer 30, and the buffer layer 40 on the anodized substrate 10 a described in the first embodiment of the anodized substrate. The upper electrode (transparent electrode) 50 is sequentially laminated. The laminated structure such as the photoelectric conversion layer 30 and the electrodes is formed on the surface of the anodized substrate 10a opposite to the side on which the substrate protective layer 13 is formed.

また、光電変換素子1の製造方法は、短手方向断面視において、下部電極20のみを貫通する第1の開溝部61、光電変換層30とバッファ層40とを貫通する第2の開溝部62、及び上部電極50のみを貫通する第3の開溝部63を形成し、長手方向断面視において、光電変換層30とバッファ層40と上部電極50とを貫通する第4の開溝部64を形成するものである。   Moreover, the manufacturing method of the photoelectric conversion element 1 includes a first groove 61 that penetrates only the lower electrode 20 and a second groove that penetrates the photoelectric conversion layer 30 and the buffer layer 40 in a cross-sectional view in the short direction. And a fourth groove portion 63 that penetrates only the photoelectric conversion layer 30, the buffer layer 40, and the upper electrode 50 in a longitudinal sectional view. 64 is formed.

上記構成では、第1〜第4の開溝部61〜64によって素子が多数のセルCに分離された構造が得られる。また、第2の開溝部62内に上部電極50が充填されることで、あるセルCの上部電極50が隣接するセルCの下部電極20に直列接続した構造が得られる。   With the above configuration, a structure in which the element is separated into a large number of cells C by the first to fourth groove portions 61 to 64 is obtained. Further, by filling the second groove 62 with the upper electrode 50, a structure in which the upper electrode 50 of a certain cell C is connected in series to the lower electrode 20 of the adjacent cell C is obtained.

(陽極酸化基板)
本実施形態に係る光電変換素子1の基板は、図4Aおよび図4Bに示すように、陽極酸化基板の第1の実施形態で説明した陽極酸化基板10aである。
(Anodized substrate)
The substrate of the photoelectric conversion element 1 according to the present embodiment is the anodized substrate 10a described in the first embodiment of the anodized substrate, as shown in FIGS. 4A and 4B.

(光電変換層)
光電変換層30は光吸収により電流を発生する層である。その主成分は特に制限されず、少なくとも1種のカルコパイライト構造の化合物半導体であることが好ましい。また、光電変換層30の主成分は、Ib族元素とIIIb族元素とVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることが好ましい。
(Photoelectric conversion layer)
The photoelectric conversion layer 30 is a layer that generates current by light absorption. The main component is not particularly limited, and is preferably at least one compound semiconductor having a chalcopyrite structure. Further, the main component of the photoelectric conversion layer 30 is preferably at least one compound semiconductor composed of an Ib group element, an IIIb group element, and a VIb group element.

さらに光吸収率が高く、高い光電変換効率が得られることから、
光電変換層30の主成分は、
Cu及びAgからなる群より選択された少なくとも1種のIb族元素と、
Al,Ga及びInからなる群より選択された少なくとも1種のIIIb族元素と、
S,Se,及びTeからなる群から選択された少なくとも1種のVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることが好ましい。
Furthermore, since the light absorption rate is high and high photoelectric conversion efficiency is obtained,
The main component of the photoelectric conversion layer 30 is:
At least one group Ib element selected from the group consisting of Cu and Ag;
At least one group IIIb element selected from the group consisting of Al, Ga and In;
It is preferably at least one compound semiconductor comprising at least one VIb group element selected from the group consisting of S, Se, and Te.

上記化合物半導体としては、
CuAlS,CuGaS,CuInS
CuAlSe,CuGaSe,CuInSe(CIS),
AgAlS,AgGaS,AgInS
AgAlSe,AgGaSe,AgInSe
AgAlTe,AgGaTe,AgInTe
Cu(In1−xGa)Se(CIGS),Cu(In1−xAl)Se,Cu(In1−xGa)(S,Se)
Ag(In1−xGa)Se,及びAg(In1−xGa)(S,Se)等が挙げられる。
As the compound semiconductor,
CuAlS 2 , CuGaS 2 , CuInS 2 ,
CuAlSe 2 , CuGaSe 2 , CuInSe 2 (CIS),
AgAlS 2 , AgGaS 2 , AgInS 2 ,
AgAlSe 2 , AgGaSe 2 , AgInSe 2 ,
AgAlTe 2 , AgGaTe 2 , AgInTe 2 ,
Cu (In 1-x Ga x ) Se 2 (CIGS), Cu (In 1-x Al x) Se 2, Cu (In 1-x Ga x) (S, Se) 2,
Ag (In 1-x Ga x ) Se 2, and Ag (In 1-x Ga x ) (S, Se) 2 , and the like.

光電変換層30は、CuInSe(CIS)、及び/又はこれにGaを固溶したCu(In,Ga)Se(CIGS)を含むことが特に好ましい。CIS及びCIGSはカルコパイライト結晶構造を有する半導体であり、光吸収率が高く、高い光電変換効率が報告されている。また、光照射等による効率の劣化が少なく、耐久性に優れている。 The photoelectric conversion layer 30 particularly preferably includes CuInSe 2 (CIS) and / or Cu (In, Ga) Se 2 (CIGS) in which Ga is dissolved. CIS and CIGS are semiconductors having a chalcopyrite crystal structure, have high light absorption, and high photoelectric conversion efficiency has been reported. Moreover, there is little degradation of efficiency by light irradiation etc. and it is excellent in durability.

光電変換層30には、所望の半導体導電型を得るための不純物が含まれる。不純物は隣接する層からの拡散、及び/又は積極的なドープによって、光電変換層30中に含有させることができる。光電変換層30は、I−III−VI族半導体以外の1種又は2種以上の半導体を含んでいてもよい。I−III−VI族半導体以外の半導体としては、Si等のIVb族元素からなる半導体(IV族半導体)、GaAs等のIIIb族元素及びVb族元素からなる半導体(III−V族半導体)、及びCdTe等のIIb族元素及びVIb族元素からなる半導体(II−VI族半導体)等が挙げられる。光電変換層30中のI−III−VI族半導体の含有量は特に制限されず、75質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、99質量%以上が特に好ましい。   The photoelectric conversion layer 30 contains impurities for obtaining a desired semiconductor conductivity type. Impurities can be contained in the photoelectric conversion layer 30 by diffusion from adjacent layers and / or active doping. The photoelectric conversion layer 30 may include one or more semiconductors other than the I-III-VI group semiconductor. As a semiconductor other than the I-III-VI group semiconductor, a semiconductor composed of a group IVb element such as Si (group IV semiconductor), a semiconductor composed of a group IIIb element such as GaAs and a group Vb element (group III-V semiconductor), and Examples thereof include semiconductors (II-VI group semiconductors) composed of IIb group elements such as CdTe and VIb group elements. Content in particular of the I-III-VI group semiconductor in the photoelectric converting layer 30 is not restrict | limited, 75 mass% or more is preferable, 95 mass% or more is more preferable, 99 mass% or more is especially preferable.

CIGS層の成膜方法としては、1)多源同時蒸着法(J.R.Tuttle et.al ,Mat.Res.Soc.Symp.Proc., Vol.426 (1996)p.143.およびH.Miyazaki, et.al, phys.stat.sol.(a),Vol.203(2006)p.2603.等)、2)セレン化法(T.Nakada et.al,, Solar Energy Materials and Solar Cells 35(1994)204-214.およびT.Nakada et.al,, Proc. of 10th European Photovoltaic Solar Energy Conference(1991)887-890.等)、3)スパッタ法(J.H.Ermer,et.al, Proc.18th IEEE Photovoltaic Specialists Conf.(1985)1655-1658.およびT.Nakada,et.al, Jpn.J.Appl.Phys.32(1993)L1169-L1172.等)、4)ハイブリッドスパッタ法(T.Nakada,et.al., Jpn.Appl.Phys.34(1995)4715-4721.等)、及び5)メカノケミカルプロセス法(T.Wada et.al, Phys.stat.sol.(a), Vol.203(2006)p2593等)等が知られている。また、その他のCIGS成膜法としては、スクリーン印刷法、近接昇華法、MOCVD法、及びスプレー法などが挙げられる。例えば、スクリーン印刷法あるいはスプレー法等で、Ib族元素、IIIb族元素、及びVIb族元素を含む微粒子膜を基板上に形成し、熱分解処理(この際、VIb族元素雰囲気での熱分解処理でもよい)を実施するなどにより、所望の組成の結晶を得ることができる(特開平9−74065号公報、特開平9−74213号公報等)。   CIGS layer deposition methods include 1) Multi-source co-evaporation (JRTuttle et.al, Mat.Res.Soc.Symp.Proc., Vol.426 (1996) p.143. And H.Miyazaki, et. al, phys.stat.sol. (a), Vol.203 (2006) p.2603., etc.), 2) Selenization (T.Nakada et.al ,, Solar Energy Materials and Solar Cells 35 (1994) 204-214. And T. Nakada et.al ,, Proc. Of 10th European Photovoltaic Solar Energy Conference (1991) 887-890.) 3) Sputtering (JHErmer, et.al, Proc. 18th IEEE Photovoltaic Specialists Conf. (1985) 1655-1658. And T. Nakada, et.al, Jpn. J. Appl. Phys. 32 (1993) L1169-L1172., Etc.) 4) Hybrid sputtering method (T. Nakada, et.al) , Jpn.Appl.Phys.34 (1995) 4715-4721. Etc.), and 5) Mechanochemical process method (T.Wada et.al, Phys.stat.sol. (A), Vol.203 (2006) p2593 etc.) are known. Other CIGS film formation methods include screen printing, proximity sublimation, MOCVD, and spraying. For example, a fine particle film containing an Ib group element, an IIIb group element, and a VIb group element is formed on a substrate by a screen printing method or a spray method, and a thermal decomposition process (in this case, a thermal decomposition process in an VIb group element atmosphere). For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-74065 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-74213).

図5は、主なI−III−VI化合物半導体における格子定数とバンドギャップとの関係を示す図である。組成比を変えることにより様々な禁制帯幅(バンドギャップ)を得ることができる。バンドギャップよりエネルギーの大きな光子が半導体に入射した場合、バンドギャップを超える分のエネルギーは熱損失となる。太陽光のスペクトルとバンドギャップの組合せで変換効率が最大になるのがおよそ1.4〜1.5eVであることが理論計算で分かっている。光電変換効率を上げるために、例えばCu(In,Ga)Se(CIGS)のGa濃度を上げたり、Cu(In,Al)SeのAl濃度を上げたり、Cu(In,Ga)(S,Se)のS濃度を上げたりしてバンドギャップを大きくすることで、変換効率の高いバンドギャップを得ることができる。CIGSの場合、1.04〜1.68eVの範囲で調整できる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the lattice constant and the band gap in main I-III-VI compound semiconductors. Various forbidden band widths (band gaps) can be obtained by changing the composition ratio. When a photon having energy larger than the band gap is incident on the semiconductor, the energy exceeding the band gap becomes a heat loss. It has been found by theoretical calculation that the conversion efficiency is maximized by the combination of the spectrum of sunlight and the band gap at about 1.4 to 1.5 eV. In order to increase the photoelectric conversion efficiency, for example, the Ga concentration of Cu (In, Ga) Se 2 (CIGS) is increased, the Al concentration of Cu (In, Al) Se 2 is increased, or Cu (In, Ga) (S , Se) By increasing the S concentration of 2 or increasing the band gap, a band gap with high conversion efficiency can be obtained. In the case of CIGS, it can be adjusted in the range of 1.04 to 1.68 eV.

(電極およびバッファ層)
下部電極(裏面電極)20及び上部電極(透明電極)50はいずれも導電性材料からなる。光入射側の上部電極50は透光性を有する必要がある。
(Electrode and buffer layer)
The lower electrode (back electrode) 20 and the upper electrode (transparent electrode) 50 are both made of a conductive material. The upper electrode 50 on the light incident side needs to have translucency.

例えば、下部電極20の材料としてMoを用いることができる。下部電極20の厚みは100nm以上であることが好ましく、0.45〜1.0μmであることがより好ましい。下部電極20の成膜方法は特に制限されず、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法等の気相成膜法が挙げられる。上部電極50の主成分としては、ZnO,ITO(インジウム錫酸化物),SnO,及びこれらの組合わせが好ましい。上部電極50は、単層構造でもよいし、2層構造等の積層構造でもよい。上部電極50の厚みは特に制限されず、0.3〜1μmが好ましい。 For example, Mo can be used as the material of the lower electrode 20. The thickness of the lower electrode 20 is preferably 100 nm or more, and more preferably 0.45 to 1.0 μm. The film formation method of the lower electrode 20 is not particularly limited, and examples thereof include vapor phase film formation methods such as an electron beam evaporation method and a sputtering method. As the main component of the upper electrode 50, ZnO, ITO (indium tin oxide), SnO 2 , and combinations thereof are preferable. The upper electrode 50 may have a single layer structure or a laminated structure such as a two-layer structure. The thickness of the upper electrode 50 is not particularly limited, and is preferably 0.3 to 1 μm.

バッファ層40としては、CdS,ZnS,ZnO,ZnMgO,ZnS(O,OH) ,及びこれらの組合わせが好ましい。バッファ層の厚みは特に制限されず、0.05〜0.2μmが好ましい。バッファ層40は、スパッタリング法やCBD法等を用いて形成することができるが、工程が少ないこと等からCBD法を用いることが好ましい。   The buffer layer 40 is preferably CdS, ZnS, ZnO, ZnMgO, ZnS (O, OH), or a combination thereof. The thickness of the buffer layer is not particularly limited and is preferably 0.05 to 0.2 μm. The buffer layer 40 can be formed using a sputtering method, a CBD method, or the like, but it is preferable to use the CBD method because there are few steps.

以上の下部電極20/光電変換層30/バッファ層40/上部電極50について好ましい組成の組合わせとしては、例えば、Mo下部電極/CIGS光電変換層/CdSバッファ層/ZnO上部電極が挙げられる。   A preferable combination of the compositions of the lower electrode 20 / photoelectric conversion layer 30 / buffer layer 40 / upper electrode 50 includes, for example, Mo lower electrode / CIGS photoelectric conversion layer / CdS buffer layer / ZnO upper electrode.

(その他の層)
光電変換素子1は必要に応じて、上記で説明した以外の任意の層を備えることができる。例えば、陽極酸化基板10aと下部電極20との間、及び/又は下部電極20と光電変換層30との間に、必要に応じて、層同士の密着性を高めるための密着層(緩衝層)を設けることができる。
(Other layers)
The photoelectric conversion element 1 can be provided with arbitrary layers other than what was demonstrated above as needed. For example, between the anodized substrate 10a and the lower electrode 20 and / or between the lower electrode 20 and the photoelectric conversion layer 30, an adhesion layer (buffer layer) for enhancing the adhesion between the layers as necessary. Can be provided.

また光電変換素子1は、太陽電池等に好ましく使用することができる。光電変換素子1に対して必要に応じて、カバーガラス、保護フィルム等を取り付けて、太陽電池とすることができる。   Moreover, the photoelectric conversion element 1 can be preferably used for a solar cell or the like. If necessary, a cover glass, a protective film, or the like can be attached to the photoelectric conversion element 1 to form a solar cell.

以上のように、本発明に係る光電変換素子の製造方法は、Al基材に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板において、光電変換層等が形成される側の反対側の面に基板保護層を備える陽極酸化基板10aを用いている。したがって、この陽極酸化基板を用いた光電変換素子の製造において、CBD法等でのアルカリ溶液処理による陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制し、当該裏面の腐食によるクラックの発生を防止し、裏面側の内部応力が開放されて基板に反りが生じることを防止することができる。この結果、光電変換層や下部電極等にクラックや剥離が生じることを防止することができるため、良好な光電変換特性を有する光電変換素子の製造が可能となる。   As described above, in the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the present invention, in the anodized substrate in which the anodized film is formed on the Al base, the substrate is protected on the surface opposite to the side on which the photoelectric conversion layer or the like is formed. An anodized substrate 10a having a layer is used. Therefore, in the manufacture of a photoelectric conversion element using this anodized substrate, the corrosion of the back surface of the anodized substrate due to the alkaline solution treatment by the CBD method or the like is suppressed, and the occurrence of cracks due to the corrosion of the back surface is prevented. It is possible to prevent the internal stress from being released and warping of the substrate. As a result, it is possible to prevent the photoelectric conversion layer, the lower electrode, and the like from being cracked or peeled off, so that a photoelectric conversion element having good photoelectric conversion characteristics can be manufactured.

また、本発明に係る光電変換素子及び太陽電池は、光電変換層等が形成される側と反対側の面に耐アルカリ性を有する基板保護層13を備える陽極酸化基板10aを用いている。したがって、この光電変換素子の製造において、CBD法等でのアルカリ溶液処理による陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制し、当該裏面の腐食によるクラックの発生を防止し、裏面側の内部応力が開放されて基板に反りが生じることを防止することができる。この結果、光電変換層や下部電極等にクラックや剥離が生じることを防止することができるため、良好な光電変換特性を得ることが可能となる。   Moreover, the photoelectric conversion element and solar cell which concern on this invention use the anodized substrate 10a provided with the board | substrate protective layer 13 which has alkali resistance in the surface on the opposite side to the side in which a photoelectric converting layer etc. are formed. Therefore, in the manufacture of this photoelectric conversion element, the corrosion of the back surface of the anodized substrate due to the alkaline solution treatment by the CBD method or the like is suppressed, the occurrence of cracks due to the corrosion of the back surface is prevented, and the internal stress on the back surface side is released. Thus, warping of the substrate can be prevented. As a result, since it is possible to prevent cracks and peeling from occurring in the photoelectric conversion layer, the lower electrode, and the like, it is possible to obtain good photoelectric conversion characteristics.

さらに、本実施形態の光電変換素子では、上記に示した効果により陽極酸化基板の平坦度が増し、CdSバッファ層の成膜後の成膜工程において、基板温度の温度均一性を向上させ、さらに膜厚等の膜特性の面内均一性を向上させることができる。この結果、光電変換素子の光電変換効率を向上させることが可能となる。また、太陽電池を製造する際に行うラミネート工程において、陽極酸化基板の反りの影響を低減できるため、太陽電池の製造の歩留まりを向上させることが可能となる。   Furthermore, in the photoelectric conversion element of this embodiment, the flatness of the anodized substrate is increased by the effects described above, and the temperature uniformity of the substrate temperature is improved in the film formation process after the film formation of the CdS buffer layer. In-plane uniformity of film characteristics such as film thickness can be improved. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element can be improved. Moreover, since the influence of the warp of the anodized substrate can be reduced in the laminating step performed when manufacturing the solar cell, the yield of manufacturing the solar cell can be improved.

「光電変換素子の製造方法、光電変換素子及び太陽電池の第2の実施形態」
次に、本発明に係る第2の実施形態の光電変換素子の製造方法、およびその構造について説明する。図6Aは光電変換素子の短手方向の模式断面図、図6Bは光電変換素子の長手方向の模式断面図である。
“Second Embodiment of Photoelectric Conversion Element Manufacturing Method, Photoelectric Conversion Element, and Solar Cell”
Next, the manufacturing method of the photoelectric conversion element of 2nd Embodiment which concerns on this invention, and its structure are demonstrated. 6A is a schematic cross-sectional view in the short direction of the photoelectric conversion element, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the photoelectric conversion element.

本実施形態に係る光電変換素子2の製造方法は、前述した応力緩和層14を備える陽極酸化基板10cを用いる点で、第1の実施形態と異なる。したがって、第1の実施形態と同様のその他の構成要素についての詳細な説明は、特に支障のない限り省略する。また、第1の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。   The manufacturing method of the photoelectric conversion element 2 according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the anodized substrate 10c including the stress relaxation layer 14 described above is used. Therefore, detailed description of other components similar to those in the first embodiment is omitted unless there is a particular problem. In addition, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

光電変換素子2の製造方法は、陽極酸化基板の第2の実施形態で説明した陽極酸化基板10c上に、下部電極(裏面電極)20と光電変換層30とバッファ層40と上部電極(透明電極)50とを順次積層するものである。なお、本実施形態においても、光電変換層30や電極等の積層構造は、陽極酸化基板10cの基板保護層13が形成された側と反対側の面に形成する。   The manufacturing method of the photoelectric conversion element 2 includes a lower electrode (back electrode) 20, a photoelectric conversion layer 30, a buffer layer 40, and an upper electrode (transparent electrode) on the anodized substrate 10c described in the second embodiment of the anodized substrate. ) 50 in order. Also in this embodiment, the laminated structure such as the photoelectric conversion layer 30 and the electrodes is formed on the surface of the anodized substrate 10c opposite to the side on which the substrate protective layer 13 is formed.

前述したように、応力緩和層14を金属膜とする場合には、セル間の導通を防ぐために応力緩和層をパターニングすることが必要である。このパターニングは、セル間の抵抗が1000Ω以上になっていればよく、その方法は特に制限されないが、下部電極20と同時にスクライブすることにより行うことが好ましい。   As described above, when the stress relaxation layer 14 is a metal film, it is necessary to pattern the stress relaxation layer in order to prevent conduction between cells. This patterning is not particularly limited as long as the resistance between the cells is 1000Ω or more, but is preferably performed by scribing simultaneously with the lower electrode 20.

また光電変換素子2も、太陽電池等に好ましく使用することができる。光電変換素子2に対して必要に応じて、カバーガラス、保護フィルム等を取り付けて、太陽電池とすることができる。   Moreover, the photoelectric conversion element 2 can also be preferably used for a solar cell or the like. If necessary, a cover glass, a protective film, or the like can be attached to the photoelectric conversion element 2 to form a solar cell.

以上のように、本発明に係る光電変換素子の製造方法も、Al基材に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板において、光電変換層等が形成される側の反対側の面に基板保護層を備える陽極酸化基板10cを用いている。したがって、この光電変換素子の製造において、CBD法等でのアルカリ溶液処理による陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制することができる。これより、光電変換素子の製造方法について、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, in the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the present invention, in the anodized substrate in which the anodized film is formed on the Al base, the substrate is protected on the surface opposite to the side on which the photoelectric conversion layer is formed. An anodized substrate 10c having a layer is used. Therefore, in the production of this photoelectric conversion element, corrosion of the back surface of the anodized substrate due to the alkaline solution treatment by the CBD method or the like can be suppressed. As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained for the method of manufacturing the photoelectric conversion element.

また、本発明に係る光電変換素子及び太陽電池は、光電変換層等が形成される側と反対側の面に耐アルカリ性を有する基板保護層13を備える陽極酸化基板10cを用いている。したがって、この光電変換素子の製造において、CBD法等でのアルカリ溶液処理による陽極酸化基板の裏面の腐食を抑制することができる。これより、光電変換素子及び太陽電池について、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Moreover, the photoelectric conversion element and solar cell which concern on this invention are using the anodized board | substrate 10c provided with the board | substrate protective layer 13 which has alkali resistance in the surface on the opposite side to the side in which a photoelectric converting layer etc. are formed. Therefore, in the production of this photoelectric conversion element, corrosion of the back surface of the anodized substrate due to the alkaline solution treatment by the CBD method or the like can be suppressed. Thus, the same effects as those of the first embodiment can be obtained for the photoelectric conversion element and the solar cell.

さらに、本実施形態の光電変換素子の製造方法、光電変換素子及び太陽電池では、応力緩和層の存在により陽極酸化基板の応力バランスがより保たれるため、陽極酸化基板の平坦度をさらに向上させることができる。この結果、光電変換素子の光電変換効率をさらに向上させることが可能となる。また、太陽電池を製造する際に行うラミネート工程において、陽極酸化基板の反りの影響を低減できるため、太陽電池の製造の歩留まりをさらに向上させることが可能となる。   Furthermore, in the method for manufacturing a photoelectric conversion element, the photoelectric conversion element, and the solar cell of this embodiment, the stress balance of the anodized substrate is further maintained by the presence of the stress relaxation layer, and thus the flatness of the anodized substrate is further improved. be able to. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element can be further improved. Moreover, since the influence of the warp of the anodized substrate can be reduced in the laminating step performed when manufacturing the solar cell, the yield of manufacturing the solar cell can be further improved.

本発明に係る光電変換素子の実施例について説明する。   Examples of the photoelectric conversion element according to the present invention will be described.

(実施例)
基材としてAl合金XL材(厚さ:300μm)を用いて、16℃の0.5Mシュウ酸水溶液中で直流電源を用い電圧40Vを印加する陽極酸化条件において、陽極酸化膜(厚さ:10μm)をAl基材の両面に形成し、陽極酸化基板を形成した。そして、この陽極酸化基板に水洗、乾燥を行った。
(Example)
Using an Al alloy XL material (thickness: 300 μm) as a base material, an anodized film (thickness: 10 μm) under anodizing conditions in which a voltage of 40 V is applied using a DC power source in a 0.5 M oxalic acid aqueous solution at 16 ° C. ) Was formed on both sides of the Al base material to form an anodized substrate. The anodized substrate was washed with water and dried.

その後、スパッタリング法により膜厚200nmのSLGを上記陽極酸化基板の両面に形成し、基板保護層と応力緩和層を形成した。   Thereafter, SLG having a film thickness of 200 nm was formed on both surfaces of the anodized substrate by sputtering to form a substrate protective layer and a stress relaxation layer.

次に、陽極酸化基板の陽極酸化膜上に、下部電極としてMo電極(厚さ:0.8μm)を3cm×3cmのサイズでスパッタにより形成した。   Next, a Mo electrode (thickness: 0.8 μm) was formed as a lower electrode on the anodized film of the anodized substrate by sputtering with a size of 3 cm × 3 cm.

そして、このMo電極上にCIGS光電変換層をスパッタリング法により成膜した。なお、本実施例では、高純度銅のディスク状ターゲットと、高純度インジウム(純度99.9999%)、高純度Ga(純度99.999%)および高純度Se(純度99.999%)のディスク状ターゲットを用いた。なお、基板温度モニターとして、クロメル−アルメル熱電対を用いた。CIGS光電変換層の成膜方法は次の通りである。まず、主真空チャンバーを10−6Torrまで真空排気した後、高純度アルゴンガス(99.999%)をスパッタ室に導入し、バリアブルリークバルブで3×10−2Torrとなるように調整した。次に、CIGS薄膜を成膜した。製膜条件としては、各蒸発源からの蒸着レートを制御して、最高基板温度520℃で行った。作製したCIGS膜の膜厚は約2μmであった。 And the CIGS photoelectric converting layer was formed into a film by sputtering method on this Mo electrode. In this example, a high purity copper disk-shaped target and a high purity indium (purity 99.9999%), high purity Ga (purity 99.999%) and high purity Se (purity 99.999%) disk. A shaped target was used. A chromel-alumel thermocouple was used as the substrate temperature monitor. The film formation method of the CIGS photoelectric conversion layer is as follows. First, the main vacuum chamber was evacuated to 10 −6 Torr, high purity argon gas (99.999%) was introduced into the sputtering chamber, and the variable leak valve was adjusted to 3 × 10 −2 Torr. Next, a CIGS thin film was formed. Film forming conditions were performed at a maximum substrate temperature of 520 ° C. by controlling a deposition rate from each evaporation source. The thickness of the manufactured CIGS film was about 2 μm.

次に、バッファ層としてCdSバッファ層(厚さ:90nm程度)をCBD法により堆積した。このときのCBD法の処理条件は、PH11(アンモニア水溶液)、液温80℃、浸漬時間15分であった。   Next, a CdS buffer layer (thickness: about 90 nm) was deposited as a buffer layer by the CBD method. The treatment conditions of the CBD method at this time were PH11 (ammonia aqueous solution), liquid temperature of 80 ° C., and immersion time of 15 minutes.

(比較例)
基板保護層および応力緩和層を形成する工程を行わず、それ以外は上記実施例と同様の工程を実施した。
(Comparative example)
The process which forms the board | substrate protective layer and the stress relaxation layer was not performed, but the process similar to the said Example was implemented except that.

(評価)
実施例および比較例のそれぞれの陽極酸化基板について、CdSバッファ層形成工程後の裏面を顕微鏡により観察した。
(Evaluation)
About each anodized board | substrate of an Example and a comparative example, the back surface after a CdS buffer layer formation process was observed with the microscope.

(結果)
図7および図8は、それぞれ実施例および比較例の陽極酸化基板の裏面の顕微鏡画像である。この結果、実施例の工程では基板の裏面にクラックが生じず、比較例の工程では基板の裏面にクラックが生じることが分かった。
(result)
7 and 8 are microscopic images of the back surface of the anodized substrates of Examples and Comparative Examples, respectively. As a result, it was found that cracks did not occur on the back surface of the substrate in the process of the example, and cracks occurred on the back surface of the substrate in the process of the comparative example.

1、2 光電変換素子
10 陽極酸化基板
11 Al基材
12 陽極酸化膜
13 基板保護層
14 応力緩和層
20 下部電極
30 光電変換層
40 バッファ層
50 上部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Photoelectric conversion element 10 Anodized substrate 11 Al base material 12 Anodized film 13 Substrate protective layer 14 Stress relaxation layer 20 Lower electrode 30 Photoelectric conversion layer 40 Buffer layer 50 Upper electrode

Claims (13)

Al基材の両面に陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板において、
一方の前記陽極酸化膜上に耐アルカリ性を有する基板保護層を備えたことを特徴とする陽極酸化基板。
In an anodized substrate in which an anodized film is formed on both sides of an Al base material,
An anodized substrate comprising a substrate protective layer having alkali resistance on one of the anodized films.
前記基板保護層の主成分の熱膨張係数が、Alの熱膨張係数と略同等であることを特徴とする請求項1に記載の陽極酸化基板。 2. The anodized substrate according to claim 1, wherein a thermal expansion coefficient of a main component of the substrate protective layer is substantially equal to a thermal expansion coefficient of Al 2 O 3 . 前記基板保護層が絶縁膜であることを特徴とする請求項1または2に記載の陽極酸化基板。   The anodized substrate according to claim 1, wherein the substrate protective layer is an insulating film. 前記絶縁膜が、ソーダライムガラス、SiO、TiO、TiNおよびAlからなる群より選択される少なくとも1種を主成分とするものであることを特徴とする請求項3に記載の陽極酸化基板。 Wherein the insulating film is, soda lime glass, according to claim 3, characterized in that at least one member selected from the group consisting of SiO 2, TiO 2, TiN and Al 2 O 3 as a main component Anodized substrate. 前記基板保護層が金属膜であることを特徴とする請求項1または2に記載の陽極酸化基板。   The anodized substrate according to claim 1, wherein the substrate protective layer is a metal film. 前記金属膜が、Ti、Ta、Moおよびこれらの合金からなる群より選択される少なくとも1種を主成分とするものであることを特徴とする請求項5に記載の陽極酸化基板。   6. The anodized substrate according to claim 5, wherein the metal film is mainly composed of at least one selected from the group consisting of Ti, Ta, Mo and alloys thereof. 前記基板保護層を備えた側の反対側の面に、前記基板保護層の主成分と同一の材料を主成分とする応力緩和層を備えたものであることを特徴とする請求項1から6いずれかに記載の陽極酸化基板。   7. A stress relieving layer comprising as a main component the same material as the main component of the substrate protective layer is provided on the surface opposite to the side provided with the substrate protective layer. The anodized substrate according to any one of the above. 請求項1から7いずれかに記載の陽極酸化基板の前記基板保護層を備えた側の反対側の面上に、下部電極、光電変換層および上部電極の積層構造を形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法。   A laminated structure of a lower electrode, a photoelectric conversion layer, and an upper electrode is formed on a surface of the anodized substrate according to any one of claims 1 to 7 opposite to the side provided with the substrate protective layer. A method for producing a photoelectric conversion element. 請求項8に記載の光電変換素子の製造方法により製造されたものであることを特徴とする光電変換素子。   A photoelectric conversion element manufactured by the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 8. 前記光電変換層の主成分が、少なくとも1種のカルコパイライト構造の化合物半導体であることを特徴とする請求項9に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 9, wherein a main component of the photoelectric conversion layer is at least one compound semiconductor having a chalcopyrite structure. 前記光電変換層の主成分が、Ib族元素とIIIb族元素とVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることを特徴とする請求項10に記載の光電変換素子。   11. The photoelectric conversion element according to claim 10, wherein a main component of the photoelectric conversion layer is at least one compound semiconductor composed of a group Ib element, a group IIIb element, and a group VIb element. 前記光電変換層の主成分が、
Cu及びAgからなる群より選択された少なくとも1種のIb族元素と、
Al,Ga及びInからなる群より選択された少なくとも1種のIIIb族元素と、
S,Se,及びTeからなる群から選択された少なくとも1種のVIb族元素とからなる少なくとも1種の化合物半導体であることを特徴とする請求項11に記載の光電変換素子。
The main component of the photoelectric conversion layer is
At least one group Ib element selected from the group consisting of Cu and Ag;
At least one group IIIb element selected from the group consisting of Al, Ga and In;
The photoelectric conversion element according to claim 11, wherein the photoelectric conversion element is at least one compound semiconductor composed of at least one VIb group element selected from the group consisting of S, Se, and Te.
請求項9から12いずれかに記載の光電変換素子を備えることを特徴とする太陽電池。   A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 9.
JP2009107397A 2009-04-27 2009-04-27 Anodic oxidation substrate, method of manufacturing photoelectric conversion element using the same, the photoelectric conversion element, and solar cell Abandoned JP2010258255A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009107397A JP2010258255A (en) 2009-04-27 2009-04-27 Anodic oxidation substrate, method of manufacturing photoelectric conversion element using the same, the photoelectric conversion element, and solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009107397A JP2010258255A (en) 2009-04-27 2009-04-27 Anodic oxidation substrate, method of manufacturing photoelectric conversion element using the same, the photoelectric conversion element, and solar cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010258255A true JP2010258255A (en) 2010-11-11

Family

ID=43318817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009107397A Abandoned JP2010258255A (en) 2009-04-27 2009-04-27 Anodic oxidation substrate, method of manufacturing photoelectric conversion element using the same, the photoelectric conversion element, and solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010258255A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160004571A (en) * 2014-07-03 2016-01-13 한국에너지기술연구원 Manufacturing methods of patterned stress relaxation layer and reflecting layer by AAO(Anodic Aluminum Oxide) template deposited on flexible substrate and solar cell using the same
KR101591721B1 (en) * 2014-07-03 2016-02-04 한국에너지기술연구원 Manufacturing methods of patterned stress relaxation layer and reflecting layer by block copolymer template deposited on flexible substrate and solar cell using the same
US10128393B2 (en) 2010-07-21 2018-11-13 First Solar, Inc. Connection assembly protection

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6358706A (en) * 1986-08-29 1988-03-14 富士ゼロックス株式会社 Electric film
JPH11229187A (en) * 1997-12-11 1999-08-24 Kobe Steel Ltd Substrate for electronic material excellent in insulating property and its production
JP2000349320A (en) * 1999-06-08 2000-12-15 Kobe Steel Ltd Insulating material made of aluminum alloy excellent in withstand voltage characteristic and its manufacture
JP2008518098A (en) * 2004-10-25 2008-05-29 ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチエン Articles of manufacture and processes for anodizing aluminum and / or titanium with ceramic oxide
WO2009041657A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Fujifilm Corporation Substrate for solar cell and solar cell
WO2009041658A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Fujifilm Corporation Substrate for solar cell and solar cell

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6358706A (en) * 1986-08-29 1988-03-14 富士ゼロックス株式会社 Electric film
JPH11229187A (en) * 1997-12-11 1999-08-24 Kobe Steel Ltd Substrate for electronic material excellent in insulating property and its production
JP2000349320A (en) * 1999-06-08 2000-12-15 Kobe Steel Ltd Insulating material made of aluminum alloy excellent in withstand voltage characteristic and its manufacture
JP2008518098A (en) * 2004-10-25 2008-05-29 ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチエン Articles of manufacture and processes for anodizing aluminum and / or titanium with ceramic oxide
WO2009041657A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Fujifilm Corporation Substrate for solar cell and solar cell
WO2009041658A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Fujifilm Corporation Substrate for solar cell and solar cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10128393B2 (en) 2010-07-21 2018-11-13 First Solar, Inc. Connection assembly protection
KR20160004571A (en) * 2014-07-03 2016-01-13 한국에너지기술연구원 Manufacturing methods of patterned stress relaxation layer and reflecting layer by AAO(Anodic Aluminum Oxide) template deposited on flexible substrate and solar cell using the same
KR101591721B1 (en) * 2014-07-03 2016-02-04 한국에너지기술연구원 Manufacturing methods of patterned stress relaxation layer and reflecting layer by block copolymer template deposited on flexible substrate and solar cell using the same
KR101592468B1 (en) * 2014-07-03 2016-02-18 한국에너지기술연구원 Manufacturing methods of patterned stress relaxation layer and reflecting layer by AAO(Anodic Aluminum Oxide) template deposited on flexible substrate and solar cell using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4629151B2 (en) Photoelectric conversion element, solar cell, and method for manufacturing photoelectric conversion element
US8415557B2 (en) Photoelectric conversion device and solar cell using the photoelectric conversion device
JP5480782B2 (en) Solar cell and method for manufacturing solar cell
JP4629153B1 (en) Solar cell and method for manufacturing solar cell
JP4700130B1 (en) Insulating metal substrate and semiconductor device
JP2011181895A (en) Metal substrate with insulating layer and manufacturing method thereof, semiconductor device and manufacturing method thereof, and solar cell and manufacturing method thereof
US20110186102A1 (en) Photoelectric conversion element, thin-film solar cell, and photoelectric conversion element manufacturing method
JP2010212336A (en) Photoelectric converting element and method of manufacturing the same, and solar cell
JP4745449B2 (en) Photoelectric conversion element and manufacturing method thereof, solar cell, and target
US20110186103A1 (en) Photoelectric conversion element, thin-film solar cell, and photoelectric conversion element manufacturing method
JP2011176288A (en) Photoelectric conversion element, thin film solar cell, and method of manufacturing photoelectric conversion element
US8686281B2 (en) Semiconductor device and solar battery using the same
JP2010258255A (en) Anodic oxidation substrate, method of manufacturing photoelectric conversion element using the same, the photoelectric conversion element, and solar cell
US20110186123A1 (en) Substrate with insulation layer and thin-film solar cell
JP2010232427A (en) Photoelectric conversion device, method for manufacturing the same, anodic oxidation substrate for use therein, and solar cell
JP2011198942A (en) Thin-film solar cell and method for manufacturing same
JP5512219B2 (en) Solar cell
JP2011124538A (en) Insulating-layer-attached metal substrate, methods for manufacturing semiconductor device using the same and solar cell using the same, and solar cell
JP4550928B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell using the same
JP2013026339A (en) Thin-film solar cell and manufacturing method thereof
JP2011176286A (en) Photoelectric conversion element, thin film solar cell, and method of manufacturing photoelectric conversion element
JP2011159685A (en) Method of manufacturing solar cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130528

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20130531