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JPH09246582A - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

Info

Publication number
JPH09246582A
JPH09246582A JP9062111A JP6211197A JPH09246582A JP H09246582 A JPH09246582 A JP H09246582A JP 9062111 A JP9062111 A JP 9062111A JP 6211197 A JP6211197 A JP 6211197A JP H09246582 A JPH09246582 A JP H09246582A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
photovoltaic element
transparent conductive
photoelectric conversion
Prior art date
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Granted
Application number
JP9062111A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3072831B2 (en
Inventor
Koichi Matsuda
高一 松田
Fukateru Matsuyama
深照 松山
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH09246582A publication Critical patent/JPH09246582A/en
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a photovoltaic element whose workability, durability and the like are enhanced and whose costs are reduced by a method wherein the diffusion reflectance of light at a specific wavelength of a substrate and/or of a rear reflection layer is set at a prescribed value and a photoelectric conversion layer contains at least silicon and germanium. SOLUTION: A rear reflection layer 102, a transparent conductive layer 103, an n-type semiconductor layer 104, an i-type conductive layer 105, a p-type semiconductor layer 106, a transparent electrode 107 and a pyroelectric electrode 108 are formed on a substrate 101. When the surface of the rear reflection layer 102 is a mirror surface, the rear reflection layer is stripped easily from the transparent conductive layer 103. The diffusion reflectance at a wavelength of 800nm on the surface of the rear reflection layer 102 is set at 3% or higher and 50% or lower. A photoelectric conversion layer is constituted of the p-type semiconductor layer 106, of the i-type semiconductor layer 105 and of the n-type semiconductor layer 104, and a pin junction is formed. A material which uses a group IV element such as Si, Ge or the like or a material which uses a group IV alloy such as SiGe, SiC or the like is used for the photoelectric conversion layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、裏面反射層を有す
る光起電力素子に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photovoltaic device having a backside reflecting layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、光起電力素子の変換効率を増
大させるために、光電変換層の光入射側の反対側に金属
反射層を設けて、入射光を有効利用することが知られて
いる。また、金属反射層と光電変換層の間に透明導電層
を設けることにより、金属反射層の成分が光電変換層へ
拡散するのを防ぐと同時に、光電変換層に短絡が生じた
場合、過剰電流が流れるのを防ぐことができ、更に光電
変換層の密着性が向上することが知られている。これ
は、例えば特公昭59−43101号公報、特公昭60
−41878号公報、特公昭60−84888号公報に
開示されている。また金属層と光電変換層の間にTiO
2の透明導電層を介在させることが、Y.Hamaka
wa,et.al,Appl.Phys.Lett.,
43(1983)p644に開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to increase the conversion efficiency of a photovoltaic element, it has been known to provide a metal reflection layer on the side opposite to the light incident side of a photoelectric conversion layer to effectively utilize the incident light. There is. By providing a transparent conductive layer between the metal reflective layer and the photoelectric conversion layer, the components of the metal reflective layer are prevented from diffusing into the photoelectric conversion layer, and at the same time, when a short circuit occurs in the photoelectric conversion layer, an excess current flows. It is known that the liquid crystal can be prevented from flowing and the adhesion of the photoelectric conversion layer is further improved. This is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 59-43101 and Japanese Patent Publication No. 60.
-418878 and Japanese Patent Publication No. 60-84888. In addition, TiO between the metal layer and the photoelectric conversion layer
The interposition of the second transparent conductive layer is described in Y. Hamaka
wa, et. al, Appl. Phys. Lett. ,
43 (1983) p644.

【0003】更に、該透明導電層の表面を微細な凹凸形
状とするいわゆるテクスチャー構造とすることにより、
透明導電層と光電変換層の界面で光が散乱されて、より
有効な光吸収を図ることが知られている。これは例えば
T.Toedje,et.al,Proc.16th
IEEE Photovoltaic Special
ist Conf.(1982)p1425に開示され
ている。
Further, by forming a so-called texture structure in which the surface of the transparent conductive layer is made into a fine uneven shape,
It is known that light is scattered at the interface between the transparent conductive layer and the photoelectric conversion layer to achieve more effective light absorption. For example, T. Toedje, et. al, Proc. 16th
IEEE Photovoltaic Special
ist Conf. (1982) p1425.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の裏面電極を採用して、実際に光起電力素子を
製造しようとすると加工性や耐久性の観点で、いくつか
の問題点が出てきた。
However, when a back electrode having such a structure is adopted and an attempt is made to actually manufacture a photovoltaic element, some problems arise from the viewpoint of workability and durability. Came.

【0005】一つには、従来のいわゆるテスクチャー構
造と呼ばれる典型的な凹凸形状は、T.Tiedje,
et.al,Proc.16th IEEE Phot
ovoltaic Specialist Conf.
(1982)p1423に図示されているような、ピラ
ミッド形の凹凸を有するものが、光閉じ込め効果が優れ
ていると考えられてきた。しかし、このような表面形状
の基板上に透明導電層を形成すると透明導電層の表面も
ピラミッド形の凹凸を有するため、裏面反射層と半導体
層の間に透明導電層を介在させても、半導体層の欠陥部
分等を通して光起電力素子のリーク電流が増加し、光起
電力素子の製造の歩留まりが低下することがあった。ま
た、ピラミッド形の凹凸を有する表面に形成された半導
体層は、鏡面の表面に形成された半導体層に比べて実効
的な膜厚が薄くなるため、もともと薄く設計されたドー
ピング層等がさらに薄くなり、鏡面の基板表面に形成さ
れた光起電力素子に比べて、光起電力素子の開放電圧
(Voc)とフィルファクター(FF)が低下する場合
があった。
[0005] For one thing, a typical uneven shape called a conventional so-called texture structure is described in Tiedje,
et. al, Proc. 16th IEEE Photo
Ovoltaic Specialist Conf.
It has been considered that those having pyramid-shaped irregularities as illustrated in (1982) p1423 have an excellent light confinement effect. However, when a transparent conductive layer is formed on a substrate having such a surface shape, the surface of the transparent conductive layer also has pyramid-shaped irregularities, so even if a transparent conductive layer is interposed between the back surface reflection layer and the semiconductor layer, The leak current of the photovoltaic element may increase through a defective portion of the layer, and the manufacturing yield of the photovoltaic element may decrease. In addition, the semiconductor layer formed on the surface having pyramid-shaped irregularities has a smaller effective film thickness than the semiconductor layer formed on the surface of the mirror surface, so that the doping layer etc. originally designed to be thinner is thinner. In some cases, the open-circuit voltage (Voc) and the fill factor (FF) of the photovoltaic element may be lower than those of the photovoltaic element formed on the mirror-finished substrate surface.

【0006】また、例えばAgやCuを裏面金属反射層
として用いた場合、湿度が高く、かつ裏面金属反射層に
正のバイアス電圧がかかった場合、AgやCuをマイグ
レーションを起こして、光入射側の電極を導通し、光起
電力素子がシャント(短絡)することがわかった。この
現象は、裏面金属反射層の光の波長程度の大きさの凹凸
形状(テクスチャー構造)を有する場合に顕著であっ
た。
Further, for example, when Ag or Cu is used as the back metal reflection layer, the humidity is high, and when a positive bias voltage is applied to the back metal reflection layer, Ag or Cu is migrated to cause light incident side. It was found that the photovoltaic element was shunted (short-circuited) by conducting the electrode of. This phenomenon was remarkable when the back surface metal reflective layer had a concavo-convex shape (texture structure) having a size of about the wavelength of light.

【0007】また、Alを裏面金属反射層として用いた
場合、AgやCuのようなマイグレーションは起こさな
いが、テクスチャー構造を形成すると、反射率が低下す
ることがある。さらに、テクスチャー構造のAlに透明
導電層を積層すると著しく反射率が低下する場合があっ
た。
Further, when Al is used as the back surface metal reflective layer, migration such as Ag and Cu does not occur, but when a texture structure is formed, the reflectance may decrease. Furthermore, when a transparent conductive layer is laminated on Al having a texture structure, the reflectance may be significantly reduced.

【0008】一方、もともと光起電力素子用の基板は、
特性や歩留まりの点から、できるだけ表面粗さが小さく
鏡面に近いものが好まれて用いられてきた。しかしなが
ら、裏面反射層もしくは基板および裏面反射層を凹凸形
状ではなく、拡散反射率1%以下の鏡面に形成した場合
は、透明導電層の表面も平坦になり、裏面での光の散乱
が少ないので、半導体層の光吸収が十分でないという問
題と、基板および裏面電極の材質の組み合わせによって
は、基板と裏面反射層あるいは裏面反射層と透明導電層
あるいは透明導電層と半導体の密着性が不十分で、光起
電力素子の加工工程で、各層のいずれかの界面ではがれ
を生じやすいという問題があった。また、基板を鏡面に
研磨することは、基板の製造コストを増大させ、光起電
力素子の製造コストを増大させるという問題もあった。
On the other hand, originally the substrate for the photovoltaic element is
From the viewpoint of characteristics and yield, those having a surface roughness as small as possible and being close to a mirror surface have been preferred and used. However, when the back surface reflection layer or the substrate and the back surface reflection layer are not formed in a concavo-convex shape but are formed on a mirror surface with a diffuse reflectance of 1% or less, the surface of the transparent conductive layer is also flat and light scattering on the back surface is small. , The problem that the light absorption of the semiconductor layer is not sufficient and the adhesion between the substrate and the back surface reflection layer or the back surface reflection layer and the transparent conductive layer or the transparent conductive layer and the semiconductor is insufficient depending on the combination of the materials of the substrate and the back surface electrode. In the process of manufacturing the photovoltaic element, peeling is likely to occur at any interface between the layers. Further, there is a problem that polishing the substrate to a mirror surface increases the manufacturing cost of the substrate and the manufacturing cost of the photovoltaic element.

【0009】以上のような問題点は、樹脂フィルムやス
テンレス等の低コストな基板を用いたり、半導体層の形
成速度を上げて生産速度を上げる等して、実用化に適し
た低コストな製造工程を採用した場合には、特に顕著で
あり、光起電力素子の製造の歩留まりを下げる要因にな
っていた。
The above-mentioned problems are caused by using a low-cost substrate such as a resin film or stainless steel, or by increasing the production speed by increasing the formation speed of the semiconductor layer, which is suitable for practical use at low cost. When the process is adopted, it is particularly remarkable and has been a factor of reducing the production yield of the photovoltaic element.

【0010】(発明の目的)本発明の目的は、透明導電
層まで含めた基板を新しい構造にすることによって、上
述したような、加工性や歩留まりや耐久性の問題点を解
決して、なおかつ半導体層の光吸収を増大させ、実用に
適した低いコストでありながら、高い歩留まりで生産で
き、信頼性が高くかつ光電変換効率の高い薄膜光起電力
素子を提供することにある。
(Object of the Invention) The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of workability, yield and durability by making the substrate including the transparent conductive layer into a new structure, and yet An object of the present invention is to provide a thin-film photovoltaic element that increases light absorption of a semiconductor layer and can be produced at a high yield while being low in cost suitable for practical use, has high reliability, and has high photoelectric conversion efficiency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
加工性や信頼性の問題点を克服し、半導体層の光吸収を
増大させつつ、なおかつ加工性や信頼性に優れた光起電
力素子を得るために、裏面反射層および裏面反射層と半
導体層の間に介在させる透明導電層の新しい構造および
形成方法を鋭意検討した結果、以下のような構成を備え
た本発明の光起電力素子によって達成できた。
The inventors of the present invention have overcome the problems of workability and reliability described above and increase the light absorption of a semiconductor layer, while at the same time exhibiting excellent photo-processability and reliability. In order to obtain a power device, as a result of diligent examination of a new structure and a method for forming a back reflective layer and a transparent conductive layer interposed between the back reflective layer and a semiconductor layer, the photovoltaic device of the present invention having the following constitution It could be achieved by power devices.

【0012】すなわち、基板上に裏面反射層、透明導電
層及び光電変換層を順次積層した光起電力素子の基板及
び/又は裏面反射層の波長800nmの光の拡散反射率
が3%以上50%以下であることを特徴とする光起電力
素子とする。
That is, the diffuse reflectance of light having a wavelength of 800 nm on the substrate and / or the backside reflecting layer of the photovoltaic device in which the backside reflecting layer, the transparent conductive layer and the photoelectric conversion layer are sequentially laminated on the substrate is 3% or more and 50% or more. A photovoltaic element characterized by the following.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の光起電力素子の構成とその製造方法をさらに詳しく
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The structure of a photovoltaic element according to the present invention and a method for manufacturing the same will be described below in more detail with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明の概念を詳しく説明するた
めの、光起電力素子の断面図の一例である。ただし、本
発明は図1の構成の光起電力素子に限られるものではな
い。図1において、101は基板、102は裏面金属反
射層、103は透明導電層、104はn型半導体層、1
05はi型半導体層、106はp型半導体層、107は
透明電極、108は集電電極である。また、図1はp型
半導体層側から光入射する構成であるが、n型半導体層
側から光入射する構成の光起電力素子の場合は、104
がp型半導体層、106がn型半導体層となる。
FIG. 1 is an example of a sectional view of a photovoltaic element for explaining the concept of the present invention in detail. However, the present invention is not limited to the photovoltaic device having the configuration of FIG. In FIG. 1, 101 is a substrate, 102 is a back metal reflective layer, 103 is a transparent conductive layer, 104 is an n-type semiconductor layer, 1
05 is an i-type semiconductor layer, 106 is a p-type semiconductor layer, 107 is a transparent electrode, and 108 is a current collecting electrode. FIG. 1 shows a configuration in which light enters from the p-type semiconductor layer side. In the case of a photovoltaic element having a configuration in which light enters from the n-type semiconductor layer side,
Is a p-type semiconductor layer, and 106 is an n-type semiconductor layer.

【0015】また、基板101と裏面金属反射層102
の間に裏面金属反射層の基板に対する密着性を向上させ
る密着層を挿入しても良い。
Further, the substrate 101 and the back metal reflection layer 102
An adhesive layer for improving the adhesiveness of the back metal reflective layer to the substrate may be inserted between the two.

【0016】また図2は、本発明の概念を詳しく説明す
るための、スタック型の光起電力素子の断面図の一例で
ある。図2の本発明のスタック型の光起電力素子は、3
つのpin接合で積層された構造をしており、215は
光入射側から数えて第一のpin接合、216は第二の
pin接合、217は第三のpin接合である。これら
3つのpin接合は、基板201上に裏面金属反射層2
02と透明導電層203を形成し、その上に積層された
ものであり、3つのpin接合の最上部に、透明電極2
13と集電電極214が形成されて、スタック型の光起
電力素子を形成している。そして、それぞれのpin接
合は、n型半導体層204、207、210、i型半導
体層205、208、211、p型半導体層206、2
09、215から成る。また、図1の光起電力素子と同
様に光の入射方向によって、ドーピング層や電極の配置
が入れ替わることもある。
FIG. 2 is an example of a sectional view of a stack type photovoltaic element for explaining the concept of the present invention in detail. The stack type photovoltaic device of the present invention shown in FIG.
It has a structure in which two pin junctions are stacked. 215 is a first pin junction counted from the light incident side, 216 is a second pin junction, and 217 is a third pin junction. These three pin junctions are formed on the substrate 201 on the backside metal reflection layer 2.
02 and the transparent conductive layer 203 are formed and laminated on the transparent conductive layer 203. The transparent electrode 2 is formed on the top of the three pin junctions.
13 and the collecting electrode 214 are formed to form a stacked photovoltaic element. The respective pin junctions are formed by n-type semiconductor layers 204, 207, 210, i-type semiconductor layers 205, 208, 211, p-type semiconductor layers 206,
It consists of 09 and 215. Further, as in the case of the photovoltaic element of FIG. 1, the arrangement of the doping layers and electrodes may be switched depending on the incident direction of light.

【0017】以下、本発明の光起電力素子の各層につい
て形成する順に詳しく説明する。
The layers of the photovoltaic element of the present invention will be described in detail below in the order of formation.

【0018】(基板)本発明に好適な基板としては、光
起電力素子のリーク電流を抑え、高い製造の歩留まりを
維持しつつ、また、裏面反射層との密着性を高めるた
め、その表面形状に好適な範囲である。すなわち、基板
の表面は鏡面ではなく、またピラミッド型の凹凸が形成
されたものでもなく、波長800nmの光の拡散反射率
が3%以上50%以下であるような適度な表面粗さをも
つものが好適に使用される。基板が、このような表面形
状をもつことによって、光起電力素子のリーク電流を抑
え、裏面反射層との密着性を高めて、光起電力素子の製
造の歩留まりを向上させ、耐候性、耐久性を向上させる
ことができる。ただし、裏面金属反射層の膜厚が厚く所
望の拡散反射率を形成しうる場合は、上述の範囲以外の
拡散反射率をもつ基板でも使用可能である。
(Substrate) As a substrate suitable for the present invention, the surface shape of the substrate is controlled in order to suppress the leak current of the photovoltaic element, maintain a high manufacturing yield, and enhance the adhesion with the back surface reflection layer. It is a suitable range for. That is, the surface of the substrate is not a mirror surface and is not formed with pyramid-shaped irregularities, and has an appropriate surface roughness such that the diffuse reflectance of light having a wavelength of 800 nm is 3% or more and 50% or less. Is preferably used. By having such a surface shape on the substrate, the leakage current of the photovoltaic element is suppressed, the adhesion with the back surface reflection layer is enhanced, and the yield of the photovoltaic element manufacturing is improved, and the weather resistance and durability are improved. It is possible to improve the sex. However, when the back surface metal reflective layer has a large film thickness and can form a desired diffuse reflectance, a substrate having a diffuse reflectance other than the above range can also be used.

【0019】また、基板の材質としては、単結晶質もし
くは非単結晶質のものであってもよく、さらにそれらは
導電性のものであっても、また電気絶縁性のものであっ
てもよい。さらには、それらは透光性のものであって
も、また非透光性のものであってもよいが、変形、歪み
が少なく、所望の強度を有するものであることが好まし
い。具体的にはFe,Ni,Cr,Al,Mo,Au,
Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb等の金属またはこれ
らの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼等の薄板及びその
複合体、及びポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボ
ネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ
アミド、ポリイミド、エポキシ等の耐熱性合成樹脂のフ
ィルムまたはシート又はこれらとガラスファイバー、カ
ーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との
複合体、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の表面
に異種材質の金属薄膜及び/またはSiO2,Si
34,Al23,AlN等の絶縁性薄膜をスパッタ法、
蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処理を行った
ものおよび、ガラス、セラミックなどが挙げられる。以
上の材質の中でもステンレスは、加工性、耐久性の点で
特に優れている。
The material of the substrate may be a single crystalline material or a non-single crystalline material, and they may be electrically conductive or electrically insulating. . Further, they may be light-transmitting or non-light-transmitting, but preferably have a small amount of deformation and distortion and a desired strength. Specifically, Fe, Ni, Cr, Al, Mo, Au,
Metals such as Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb or alloys thereof, for example, thin plates such as brass and stainless steel and composites thereof, and polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polychlorinated Vinylidene, polystyrene, polyamide, polyimide, a film or sheet of a heat-resistant synthetic resin such as epoxy or a composite of these with glass fiber, carbon fiber, boron fiber, metal fiber, etc., and thin plates of these metals, resin sheets, etc. Metallic thin film of different materials and / or SiO 2 , Si on the surface
Insulating thin film such as 3 N 4 , Al 2 O 3 , AlN, etc. is sputtered,
Examples thereof include those subjected to surface coating treatment by a vapor deposition method, a plating method, etc., and glass, ceramics and the like. Among the above materials, stainless steel is particularly excellent in workability and durability.

【0020】また、基板が金属等の電気導電性である場
合には直接電流取り出し用の電極としても良いし、合成
樹脂等の電気絶縁性である場合には堆積膜の形成される
側の表面にAl,Ag,Pt,Au,Ni,Ti,M
o,W,Fe,V,Cr,Cu,ステンレス、真ちゅ
う、ニクロム,SnO2,In23,ZnO,ITO等
のいわゆる金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物
(TCO)を鍍金、蒸着、スパッタ等の方法であらかじ
め表面処理を行って電流取り出し用の電極を形成してお
くことが望ましい。
If the substrate is electrically conductive such as metal, it may be used as an electrode for direct current extraction, or if it is electrically insulating such as synthetic resin, the surface on which the deposited film is formed. Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, M
O, W, Fe, V, Cr, Cu, stainless steel, brass, nichrome, SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, so-called metal simple substance or alloy such as ITO, and plating with transparent conductive oxide (TCO) It is desirable to perform surface treatment in advance by a method such as sputtering to form an electrode for extracting electric current.

【0021】勿論、基板が金属等の電気導電性のもので
あっても、長波長光の基板表面上での反射率を向上させ
たり、基板材質と堆積膜との間で構成元素の相互拡散を
防止する等の目的で異種の金属層等を前記基板上の堆積
膜が形成される側に設けても良い。
Of course, even if the substrate is an electrically conductive one such as metal, the reflectance of long wavelength light on the substrate surface is improved, and mutual diffusion of constituent elements between the substrate material and the deposited film is performed. For the purpose of preventing the above, a different metal layer or the like may be provided on the side of the substrate on which the deposited film is formed.

【0022】基板の形状は、板状、長尺ベルト状、円筒
状等であることができ、その厚さは、所望通り光起電力
素子を形成し得るように適宜決定するが、光起電力素子
として可撓性が要求される場合、または基板の側より光
入射がなされる場合には、基板としての機能が充分に発
揮される範囲内で可能な限り薄くすることが出来る。し
かしながら、基板の製造上及び取扱い上、機械的強度等
の点から、通常は、10μm以上とされる。
The substrate may have a plate shape, a long belt shape, a cylindrical shape or the like, and its thickness is appropriately determined so that a photovoltaic element can be formed as desired. When the element is required to have flexibility, or when light is incident from the side of the substrate, it can be made as thin as possible within a range in which the function as the substrate is sufficiently exhibited. However, the thickness is usually 10 μm or more from the viewpoint of manufacturing and handling of the substrate, mechanical strength and the like.

【0023】(裏面反射層)本発明に用いられる裏面金
属反射層102、202は光入射方向に対し半導体層の
裏面に配され、半導体層で吸収しきれなかった光を再び
半導体層に反射する光反射層の役割を持つ。また、光起
電力素子の裏面電極も兼ねる。
(Backside Reflection Layer) The backside metal reflection layers 102 and 202 used in the present invention are arranged on the backside of the semiconductor layer in the light incident direction, and reflect the light which could not be absorbed by the semiconductor layer back to the semiconductor layer. Has the role of a light reflection layer. It also serves as the back electrode of the photovoltaic element.

【0024】裏面金属反射層の表面粗さは、本発明の特
徴の一つであり、鏡面ではなく、またピラミッド形の凹
凸が形成されたものでもなく、波長800nmの光の拡
散反射率が、好ましくは3%以上50%以下、さらに好
ましくは10%以上45%以下の適度な表面粗さをもつ
ものが好適に使用される。このような裏面金属反射層に
よって、裏面金属反射層と透明導電層の密着性が向上し
て、光起電力素子の製造工程の自由度と制御性が向上
し、なおかつ裏面金属反射層の金属の拡散が抑制され、
光起電力素子のリーク電流が減少し、光起電力素子の製
造の歩留まりが向上し、耐候性、耐久性が向上した。ま
た、多結晶の透明導電層の配向性が向上し、透明導電層
の多結晶の平均粒径が増大し、粒径のばらつきが小さく
なり、透明導電層の表面に円錐状あるいは角錐状の穴を
形成することが容易になった。その結果、裏面金属反射
層および透明導電層の表面での光の散乱が促進され、短
絡電流(Jsc)を増大させることができた。
The surface roughness of the back metal reflection layer is one of the features of the present invention, and it is not a mirror surface or a pyramid-shaped concavo-convex formed, but the diffuse reflectance of light having a wavelength of 800 nm is Those having an appropriate surface roughness of preferably 3% or more and 50% or less, more preferably 10% or more and 45% or less are suitably used. By such a back metal reflection layer, the adhesion between the back metal reflection layer and the transparent conductive layer is improved, the flexibility and controllability of the manufacturing process of the photovoltaic element are improved, and the metal of the back metal reflection layer is improved. Diffusion is suppressed,
The leak current of the photovoltaic element was reduced, the yield of manufacturing the photovoltaic element was improved, and the weather resistance and durability were improved. In addition, the orientation of the polycrystalline transparent conductive layer is improved, the average grain size of the polycrystalline transparent conductive layer is increased, and the variation in grain size is reduced, resulting in conical or pyramidal holes on the surface of the transparent conductive layer. Has become easier to form. As a result, the scattering of light on the surfaces of the back metal reflective layer and the transparent conductive layer was promoted, and the short-circuit current (Jsc) could be increased.

【0025】複数のpin接合をこの上に積層した光起
電力素子では通常光入射側のpin接合で短波長光、基
板側のpin接合で長波長光を吸収する。さらに吸収し
きれなかった光をこの表面反射層で反射させ、半導体層
に戻す。ここで800nmという長波長光に関して、裏
面反射層の拡散反射率が3%から50%である場合に素
子の特性が向上することが見いだされた。
In a photovoltaic device having a plurality of pin junctions laminated thereon, a short wavelength light is usually absorbed by the pin junction on the light incident side and a long wavelength light is absorbed by the pin junction on the substrate side. Further, the light that could not be absorbed is reflected by this surface reflection layer and returned to the semiconductor layer. Here, it has been found that for long-wavelength light of 800 nm, the device characteristics are improved when the diffuse reflectance of the back surface reflection layer is 3% to 50%.

【0026】裏面金属反射層の表面は、裏面金属反射層
の膜厚を例えば0.1μm以下と薄くした場合には、基
板の表面性を受け継いだ形状になる。また、裏面金属反
射層の膜厚を例えば1μm以上と厚くした場合は、表面
が比較的平坦になってくる。
The surface of the back metal reflection layer has a shape which inherits the surface property of the substrate when the thickness of the back metal reflection layer is reduced to, for example, 0.1 μm or less. Further, when the thickness of the back metal reflection layer is increased to, for example, 1 μm or more, the surface becomes relatively flat.

【0027】裏面金属反射層の材料としては、金、銀、
銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、鉄、クロ
ム、モリブデン、タングステン、チタン、コバルト、タ
ンタル、ニオブ、ジルコニウム等の金属またはステンレ
ス等の合金が挙げられる。なかでもアルミニウム、マグ
ネシウム、銅、銀、金などの反射率の高い金属あるい
は、これらの高反射率金属を主成分としその他の金属あ
るいはシリコンを添加した合金が特に好ましい。反射率
の高い金属を用いることによって、半導体層で吸収しき
れなかった光が高い反射率で再び半導体層に反射され、
半導体層内の光路長が延び、半導体層の光吸収が増大し
て、光起電力素子の短絡電流(Jsc)が増大する。
The material of the back metal reflection layer is gold, silver,
Examples thereof include metals such as copper, aluminum, magnesium, nickel, iron, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, and zirconium, and alloys such as stainless steel. Among these, metals having high reflectance such as aluminum, magnesium, copper, silver and gold, or alloys containing these high reflectance metals as a main component and other metals or silicon are particularly preferable. By using a metal with a high reflectance, the light that could not be completely absorbed by the semiconductor layer is reflected back to the semiconductor layer with a high reflectance,
The optical path length in the semiconductor layer increases, the light absorption of the semiconductor layer increases, and the short-circuit current (Jsc) of the photovoltaic element increases.

【0028】また、裏面金属反射層は、2種類以上の材
料を2層以上積層して形成しても良い。
The back metal reflection layer may be formed by laminating two or more kinds of materials.

【0029】裏面金属反射層の成膜には、EB蒸着、ス
パッタ蒸着などの各種蒸着法、各種CVD法、メッキ
法、印刷法などが用いられる。
For forming the back metal reflection layer, various vapor deposition methods such as EB vapor deposition and sputter vapor deposition, various CVD methods, plating methods, printing methods and the like are used.

【0030】また、上述の範囲の拡散反射率をもつよう
に裏面金属反射層の表面を形成する方法は、裏面金属反
射層の材料および成膜方法によって異なるが、例えば、
成膜中の基板温度を適度に上昇させることによって得ら
れる。また、成膜後に研磨あるいはエッチング処理を施
すことによって形成しても良い。また、好適な拡散反射
率をもつ基板の上に裏面金属反射層を形成することによ
っても得られる。
The method of forming the surface of the back metal reflection layer so as to have the diffuse reflectance in the above range depends on the material of the back metal reflection layer and the film formation method.
It is obtained by appropriately raising the substrate temperature during film formation. Alternatively, the film may be formed by polishing or etching after forming the film. It can also be obtained by forming a backside metal reflective layer on a substrate having a suitable diffuse reflectance.

【0031】(透明導電層)透明導電層103は、主に
以下のような目的で、裏面金属反射層102と半導体層
104の間に配置される。まず、光起電力素子の裏面で
の乱反射を向上させ、薄膜による多重干渉によって光を
光起電力素子内に閉じ込めて、半導体層内の光路長を延
ばし、光起電力素子の短絡電流(Jsc)を増大させる
こと。次に、裏面電極を兼ねる裏面金属反射層の金属
が、半導体層に拡散するかあるいはマイグレーションを
起こして、光起電力素子がシャントすることを防止する
こと。また、透明導電層に若干の抵抗値をもたせること
で、半導体層を挟んで設けられた裏面金属反射層102
と透明電極107との間に半導体層のピンホール等の欠
陥で発生するショートを防止することである。
(Transparent Conductive Layer) The transparent conductive layer 103 is disposed between the back surface metal reflective layer 102 and the semiconductor layer 104 mainly for the following purposes. First, diffuse reflection on the back surface of the photovoltaic element is improved, light is confined in the photovoltaic element by multiple interference by the thin film, the optical path length in the semiconductor layer is extended, and the short-circuit current (Jsc) of the photovoltaic element is increased. To increase. Next, it is necessary to prevent the photovoltaic element from shunting due to diffusion or migration of the metal of the back metal reflection layer which also serves as the back electrode to the semiconductor layer. Further, by providing the transparent conductive layer with a slight resistance value, the back surface metal reflective layer 102 provided with the semiconductor layer sandwiched therebetween.
This is to prevent a short circuit between the transparent electrode 107 and the transparent electrode 107 due to a defect such as a pinhole in the semiconductor layer.

【0032】透明導電層103の表面形状は、本発明の
特徴の一つであり、穴が分散して形成されている。穴の
形状は円錐状あるいは角錐状が好ましい。透明導電層が
このような表面形状を有することによって、光が効果的
に光起電力素子内に閉じ込められ、従来のピラミッド形
の凹凸を有する表面より小さい表面積でも、高い短絡電
流(Jsc)を維持しつつ、開放電圧(Voc)とフィ
ルファクター(FF)を向上させることができた。ま
た、透明導電層と半導体層の密着性が向上し、光起電力
素子のシャントを防ぎ、製造の歩留まりを向上させ、耐
候性、耐久性を向上させた。
The surface shape of the transparent conductive layer 103 is one of the features of the present invention, and the holes are dispersed. The shape of the holes is preferably conical or pyramidal. By having such a surface shape of the transparent conductive layer, light is effectively confined in the photovoltaic element, and a high short-circuit current (Jsc) is maintained even in a surface area smaller than that of the surface having the conventional pyramid-shaped unevenness. At the same time, it was possible to improve the open circuit voltage (Voc) and the fill factor (FF). Further, the adhesion between the transparent conductive layer and the semiconductor layer was improved, the shunt of the photovoltaic element was prevented, the production yield was improved, and the weather resistance and durability were improved.

【0033】さらに、円錐状あるいは角錐状の穴の平均
直径をd、平均深さをh、平均密度をρとし、係数
1、C2を C1=h/d C2=ρ×d2 と定義したとき、dは、好ましくは0.05μmから2
μm、より好ましくは0.1μmから1.5μm、最適
には0.2μmから1μmであることが望ましい。
Further, the average diameter of the conical or pyramidal holes is d, the average depth is h, the average density is ρ, and the coefficients C 1 and C 2 are C 1 = h / d C 2 = ρ × d 2 , D is preferably 0.05 μm to 2
μm, more preferably 0.1 μm to 1.5 μm, most preferably 0.2 μm to 1 μm.

【0034】また、C1は、好ましくは0.2から0.
9、より好ましくは0.3から0.6であることが望ま
しい。
C 1 is preferably 0.2 to 0.
It is desirable that it is 9, and more preferably 0.3 to 0.6.

【0035】また、C2は、好ましくは0.02から
1.0、より好ましくは0.1から0.8であることが
望ましい。
C 2 is preferably 0.02 to 1.0, more preferably 0.1 to 0.8.

【0036】円錐状あるいは角錐状の穴の平均直径d、
係数C1、C2をこのような範囲に最適化することによっ
て、本発明の作用をさらに強調する作用が得られた。
Average diameter d of a conical or pyramidal hole,
By optimizing the coefficients C 1 and C 2 in such a range, the effect of further enhancing the effect of the present invention was obtained.

【0037】また、透明導電層103は半導体層の吸収
可能な波長領域において高い透過率を有することと、適
度の抵抗率が要求される。好ましくは、650nm以上
の透過率が、80%以上、より好ましくは、85%以
上、最適には90%以上であることが望ましい。また、
抵抗率は好ましくは、1×10-4Ωcm以上、1×10
6Ωcm以下、より好ましくは、1×10-2Ωcm以
上、5×104Ωcm以下であることが望ましい。
Further, the transparent conductive layer 103 is required to have a high transmittance in the wavelength region which can be absorbed by the semiconductor layer and an appropriate resistivity. Preferably, the transmittance of 650 nm or more is 80% or more, more preferably 85% or more, and optimally 90% or more. Also,
The resistivity is preferably 1 × 10 −4 Ωcm or more, 1 × 10
It is preferably 6 Ωcm or less, more preferably 1 × 10 −2 Ωcm or more and 5 × 10 4 Ωcm or less.

【0038】透明導電層103の材料としては、In2
3、SnO2、ITO(In23+SnO2)、Zn
O、CdO、Cd2SnO4、TiO2、Ta25、Bi2
3、MoO3、NaxWO3等の導電性酸化物あるいはこ
れらを混合したものが好適に用いられる。また、これら
の化合物に、導電率を変化させる元素(ドーパント)を
添加しても良い。以上の材料の中でも、ZnOは、適度
な抵抗値を持つことによって、またC軸配向性であるこ
とで表面に円錐状あるいは角錐状の穴を形成することが
容易になることによって、また半導体層形成時のプラズ
マ等に対する耐久性によって、特に好適に用いられる。
The material of the transparent conductive layer 103 is In 2
O 3 , SnO 2 , ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), Zn
O, CdO, Cd 2 SnO 4 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Bi 2
A conductive oxide such as O 3 , MoO 3 , Na x WO 3 or a mixture thereof is preferably used. Further, an element (dopant) that changes the conductivity may be added to these compounds. Of the above materials, ZnO has an appropriate resistance value, and because it has C-axis orientation, it is easy to form conical or pyramidal holes on the surface, and the semiconductor layer It is particularly preferably used due to its durability against plasma and the like during formation.

【0039】導電率を変化させる元素(ドーパント)と
しては、例えば透明導電層103がZnOの場合には、
Al、In、B、Ga、Si、F等が、またIn23
場合には、Sn、F、Te、Ti、Sb、Pb等が、ま
たSnO2の場合には、F、Sb、P、As、In、T
l、Te、W、Cl、Br、I等が好適に用いられる。
As the element (dopant) for changing the conductivity, for example, when the transparent conductive layer 103 is ZnO,
Al, In, B, Ga, Si, F, etc., In the case of In 2 O 3 , Sn, F, Te, Ti, Sb, Pb, etc., and in the case of SnO 2 , F, Sb, P, As, In, T
1, Te, W, Cl, Br, I and the like are preferably used.

【0040】また、透明導電層103の形成方法として
は、EB蒸着、スパッタ蒸着などの各種蒸着法、各種C
VD法、スプレー法、スピンオン法、デップ法等が好適
に用いられる。
As the method of forming the transparent conductive layer 103, various vapor deposition methods such as EB vapor deposition and sputter vapor deposition, and various C
A VD method, a spray method, a spin-on method, a dipping method and the like are preferably used.

【0041】(透明導電層表面の穴の形成方法)透明導
電層103の表面に、円錐状あるいは角錐状の穴を分散
して形成する方法としては、透明導電層が多結晶である
場合、多結晶の結晶成長を制御することによって形成す
る方法、あるいは透明伝導層を形成した後、気相または
液相でエッチングする方法がある。
(Method for Forming Holes on Transparent Conductive Layer Surface) As a method for forming conical or pyramidal holes dispersedly on the surface of the transparent conductive layer 103, when the transparent conductive layer is polycrystalline, There is a method of forming by controlling crystal growth of crystals, or a method of forming a transparent conductive layer and then etching in a vapor phase or a liquid phase.

【0042】多結晶の結晶成長を制御する方法として
は、透明導電層を形成する裏面金属反射層の表面状態と
透明導電層の成膜条件があげられる。
As a method for controlling the crystal growth of the polycrystal, the surface condition of the back metal reflection layer forming the transparent conductive layer and the film forming conditions of the transparent conductive layer can be mentioned.

【0043】裏面反射層の表面状態は、結晶成長の初期
状態に大きく影響する。凹凸が大きすぎると、結晶の核
形成密度が大きくなり過ぎて、結晶成長の初期の粒径が
小さくなり過ぎてしまう。また裏面反射層の表面が鏡面
である場合、透明導電層との間ではがれの問題が生じ
る。したがって、裏面反射層の表面の波長800nmに
おける拡散反射率が3%以上50%以下であるような表
面状態であることによって、適度な結晶の核形成密度が
得られ、また円錐状あるいは角錐状の穴を形成するのに
適当な配向性の結晶成長を促すと考えられる。
The surface state of the back reflection layer has a great influence on the initial state of crystal growth. If the irregularities are too large, the crystal nucleation density becomes too large, and the initial grain size of crystal growth becomes too small. In addition, when the surface of the back reflection layer is a mirror surface, a problem of peeling occurs between the back reflection layer and the transparent conductive layer. Therefore, when the diffuse reflectance of the surface of the back surface reflecting layer at a wavelength of 800 nm is 3% or more and 50% or less, an appropriate crystal nucleation density can be obtained, and a conical or pyramidal shape can be obtained. It is believed to promote crystal growth with the proper orientation to form the holes.

【0044】また、透明導電層の成膜条件は、透明導電
層の種類と成膜方法によって、好適な範囲が異なり、ガ
スの種類と流量、内圧、投入電力、成膜速度、基板温度
等が大きく影響する。例えば、DCマグネトロンスパッ
タで、ZnOを成膜する場合、ガスの種類としては、A
r、Ne、Kr、Xe、Hg、O2等が挙げられ、流量
は装置の大きさと排気速度によって異なるが、例えば成
膜空間の容積が20リットルの場合、10sccmから
100sccmが望ましい。また、成膜時の内圧は、1
×10-4Torrから0.1Torrが望ましい。投入
電力は、成膜する材料によって好適な範囲が異なるが、
ターゲットの大きさが直径15cmの場合、100Wか
ら1000Wが望ましい。また、基板温度は、成膜速度
によって好適な範囲が異なるが、ZnOを成膜速度が1
μm/hで成膜する場合、好ましくは70℃から450
℃、より好ましくは100℃から350℃、最適には1
50℃から250℃であることが望ましい。
The preferred range of film forming conditions for the transparent conductive layer varies depending on the type of transparent conductive layer and the film forming method. The type and flow rate of gas, internal pressure, input power, film forming rate, substrate temperature, etc. It has a great influence. For example, when forming a ZnO film by DC magnetron sputtering, the gas type is A
R, Ne, Kr, Xe, Hg, O 2 and the like can be mentioned. The flow rate varies depending on the size of the apparatus and the exhaust speed, but for example, when the volume of the film forming space is 20 liters, 10 sccm to 100 sccm is desirable. The internal pressure during film formation is 1
It is preferably from 10-4 Torr to 0.1 Torr. The suitable range of input power varies depending on the material to be formed,
When the size of the target is 15 cm in diameter, 100 W to 1000 W is desirable. In addition, the suitable range of the substrate temperature depends on the film formation rate, but the ZnO film formation rate is 1
When forming a film at μm / h, preferably 70 ° C. to 450
℃, more preferably from 100 ℃ to 350 ℃, optimally 1
It is desirable that the temperature is from 50 ° C to 250 ° C.

【0045】以上のごとく、好適な裏面金属反射層の表
面状態と透明導電層の好適な成膜条件を組み合わせるこ
とにより、裏面金属反射層との界面近傍では、粒径の小
さい多結晶が形成され、その上により粒径の大きな多結
晶が柱状に配向して形成され、透明導電層の表面に円錐
状あるいは角錐状の穴の形状が形成された。
As described above, by combining the preferable surface state of the back metal reflection layer and the preferable film forming conditions of the transparent conductive layer, a polycrystal having a small grain size is formed in the vicinity of the interface with the back metal reflection layer. On top of that, polycrystals having a large grain size were formed in a columnar orientation, and conical or pyramidal holes were formed on the surface of the transparent conductive layer.

【0046】また、透明導電層を形成した後、気相また
は液相でエッチングすることによって円錐状あるいは角
錐状の穴を形成する方法もある。
There is also a method of forming a conical hole or a pyramidal hole by etching in a vapor phase or a liquid phase after forming the transparent conductive layer.

【0047】より具体的には、気相で行う場合、ガスエ
ッチング、プラズマエッチング、イオンエッチング等を
用いることができ、エッチングガスとしては、CF4
26,C38,C410,CHF3,CH22,C
2,ClF3,CCl4,CCl22,CClF3,CH
ClF2,C2Cl24,BCl3,PCl3,CBr
3,SF6,SiF4,SiCl4,HF,O2,N2,H
2,He,Ne,Ar,Xe等あるいはこれらの混合ガ
スが挙げられる。プラズマエッチングの場合のガス圧力
は、10-3Torr〜1Torr、プラズマを生起させ
るエネルギーとしては、DCあるいはACあるいは、1
〜100MHzのRF波、0.1〜10GHzのマイク
ロ波等の高周波を用いることができる。
More specifically, in the case of performing in the gas phase, gas etching, plasma etching, ion etching or the like can be used, and the etching gas is CF 4 ,
C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , CHF 3 , CH 2 F 2 , C
l 2 , ClF 3 , CCl 4 , CCl 2 F 2 , CClF 3 , CH
ClF 2 , C 2 Cl 2 F 4 , BCl 3 , PCl 3 , CBr
F 3, SF 6, SiF 4 , SiCl 4, HF, O 2, N 2, H
2 , He, Ne, Ar, Xe and the like or a mixed gas thereof. In the case of plasma etching, the gas pressure is 10 −3 Torr to 1 Torr, and the energy for generating plasma is DC or AC or 1
A high frequency such as an RF wave of 100 MHz or a microwave of 0.1 to 10 GHz can be used.

【0048】また、液相で行う場合、酸の例としては、
硫酸、塩酸、硝酸、炭酸、リン酸、フッ酸、クロム酸、
スルファミン酸、シュウ酸、酒石酸、クエン酸、ギ酸、
乳酸、グリコール酸、酢酸、グルコン酸、コハク酸、リ
ンゴ酸等、あるいはこれらを水で希釈したもの、あるい
はこれらの混合液を用いることができる。また、アルカ
リの例としては、カセイソーダ、水酸化アンモニウム、
水酸化カリウム、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ、セスキ炭
酸ソーダ、第1リン酸ソーダ、第2リン酸ソーダ、第3
リン酸ソーダ、ピロリン酸ソーダ、トケポリリン酸ソー
ダ、テトラポリリン酸ソーダ、トリメタリン酸ソーダ、
テトラメタリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、オ
ルソケイ酸塩ソーダ、メタケイ酸塩ソーダ等、あるいは
これらを水で希釈したもの、あるいはこれらの混合液を
用いることができる。また、液相でエッチングを行う場
合エッチング液を加熱したり、超音波等のエネルギーを
加えても良い。
In the case where the liquid phase is used, examples of the acid include:
Sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, carbonic acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, chromic acid,
Sulfamic acid, oxalic acid, tartaric acid, citric acid, formic acid,
Lactic acid, glycolic acid, acetic acid, gluconic acid, succinic acid, malic acid, etc., or those diluted with water, or a mixture thereof can be used. Examples of the alkali include caustic soda, ammonium hydroxide,
Potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium sesquicarbonate, first sodium phosphate, second sodium phosphate, third
Sodium phosphate, sodium pyrophosphate, toke polyphosphate sodium, tetrapolyphosphate sodium, trimetaphosphate sodium,
It is possible to use sodium tetrametaphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium orthosilicate, sodium metasilicate, etc., or a mixture thereof diluted with water, or a mixed solution thereof. When etching is performed in a liquid phase, the etching liquid may be heated or energy such as ultrasonic waves may be applied.

【0049】また、エッチング処理の後アニール処理を
行っても良い。アニール処理を行う場合は、空気、水蒸
気、窒素、水素、酸素、不活性ガスあるいはその他のガ
ス雰囲気中で、透明導電層の材質に適した温度と時間で
処理される。
Further, an annealing process may be performed after the etching process. When performing the annealing treatment, the annealing is performed in an atmosphere of air, water vapor, nitrogen, hydrogen, oxygen, an inert gas, or another gas at a temperature and time suitable for the material of the transparent conductive layer.

【0050】(光電変換層)本発明に用いられる光電変
換層の材料としては、Si、C、Ge等のIV族元素を
用いたもの、あるいはSiGe、SiC、SiSn等の
IV族合金を用いたもの、あるいはCdS、CdTe等
のII−VI族元素を用いたもの、あるいはCuInS
2、Cu(InGa)Se2、CuInS2等のI−I
II−VI族元素を用いたものが用いられる。
(Photoelectric conversion layer) As a material of the photoelectric conversion layer used in the present invention, a group IV element such as Si, C or Ge is used, or a group IV alloy such as SiGe, SiC or SiSn is used. Those using II-VI group elements such as CdS and CdTe, or CuInS
e 2, Cu (InGa) Se 2, CuInS 2 , etc. I-I
The thing using the II-VI group element is used.

【0051】また、以上の半導体材料の中で、本発明の
光起電力素子に特に好適に用いられる半導体材料として
は、a−Si:H(水素化非晶質シリコンの略記)、a
−Si:F、a−Si:H:F、a−SiGe:H、a
−SiGe:F、a−SiGe:H:F、a−SiC:
H、a−SiC:F、a−SiC:H:F等のIV族及
びIV族合金系非晶質半導体材料、あるいは微結晶半導
体材料、あるいは多結晶半導体材料が挙げられる。
Among the above-mentioned semiconductor materials, a-Si: H (abbreviation of hydrogenated amorphous silicon) and a are the semiconductor materials particularly preferably used for the photovoltaic element of the present invention.
-Si: F, a-Si: H: F, a-SiGe: H, a
-SiGe: F, a-SiGe: H: F, a-SiC:
Examples thereof include group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor materials such as H, a-SiC: F, and a-SiC: H: F, microcrystalline semiconductor materials, or polycrystalline semiconductor materials.

【0052】また、光電変換層は価電子制御及び禁制帯
幅制御を行うことができる。具体的には光電変換層を形
成する際に価電子制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素
を含む原料化合物を単独で、又は前記堆積膜形成用原料
ガスは前記希釈ガスに混合して成膜空間内に導入してや
れば良い。
Further, the photoelectric conversion layer can perform valence electron control and forbidden band width control. Specifically, a raw material compound containing an element that becomes a valence electron control agent or a band gap control agent when forming the photoelectric conversion layer is used alone, or the raw material gas for forming the deposited film is mixed with the diluent gas. It may be introduced into the membrane space.

【0053】また、光電変換層は、価電子制御によっ
て、少なくともその一部が、p型およびn型にドーピン
グされ、少なくとも一組のpin接合を形成する。そし
てpin接合を複数積層することにより、いわゆるスタ
ックセルの構成になる。
Further, at least a part of the photoelectric conversion layer is p-type and n-type doped by valence electron control to form at least one set of pin junctions. By stacking a plurality of pin junctions, a so-called stack cell structure is formed.

【0054】また、光電変換層の形成方法としては、マ
イクロ波プラズマCVD法、RFプラズマCVD法、光
CVD法、熱CVD法、MOCVD法などの各種CVD
法によって、あるいはEB蒸着、MBE、イオンプレー
ティング、イオンビーム法等の各種蒸着法、スパッタ
法、スプレー法、印刷法などによって、形成される。工
業的に採用されている方法としては、原料ガスをプラズ
マで分解し、基板状に堆積されるプラズマCVD法が好
んで用いられる。また、反応装置としては、バッチ式の
装置や連続成膜装置などが所望に応じて使用できる。
As the method for forming the photoelectric conversion layer, various kinds of CVD such as microwave plasma CVD method, RF plasma CVD method, photo CVD method, thermal CVD method and MOCVD method are used.
Or by various evaporation methods such as EB evaporation, MBE, ion plating, ion beam method, sputtering method, spray method and printing method. As a method industrially adopted, a plasma CVD method in which a source gas is decomposed by plasma and deposited on a substrate is preferably used. Further, as the reaction device, a batch type device, a continuous film forming device, or the like can be used as desired.

【0055】以下、本発明の光起電力装置に特に好適な
IV族及びIV族合金系非晶質半導体材料を用いた光電
変換層について、さらに詳しく述べる。
The photoelectric conversion layer using a group IV or group IV alloy-based amorphous semiconductor material particularly suitable for the photovoltaic device of the present invention will be described in more detail below.

【0056】(1)i型半導体層(真性半導体層) 特にIV族及びIV族合金系非晶質半導体材料を用いた
光起電力素子に於いて、pin接合に用いるi型層は照
射光に対してキャリアを発生輸送する重要な層である。
(1) i-type semiconductor layer (intrinsic semiconductor layer) In particular, in a photovoltaic device using a group IV or group IV alloy-based amorphous semiconductor material, the i-type layer used for the pin junction is On the other hand, it is an important layer for generating and transporting carriers.

【0057】i型層としては、僅かp型、僅かn型の層
も使用できるものである。
As the i-type layer, a layer of only p-type or n-type can be used.

【0058】IV族及びIV族合金系非単結晶半導体材
料には、上述のごとく、水素原子(H,D)またはハロ
ゲン原子(X)が含有され、これが重要な働きを持つ。
As described above, the group IV and group IV alloy-based non-single-crystal semiconductor materials contain hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms (X), which have an important function.

【0059】i型層に含有される水素原子(H,D)ま
たはハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手(ダング
リングボンド)を補償する働きをし、i型層でのキャリ
アの移動度と寿命の積を向上させるものである。またp
型層/i型層、n型層/i型層の各界面の界面準位を補
償する働きをし、光起電力素子の光起電力、光電流そし
て光応答性を向上させる効果のあるものである。i型層
に含有される水素原子または/及びハロゲン原子は1〜
40at%が最適な含有量として挙げられる。特に、P
型層/i型層、n型層/i型層の各界面側で水素原子ま
たは/及びハロゲン原子の含有量が多く分布しているも
のが好ましい分布形態として挙げられ、該界面近傍での
水素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバルク内
の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲として挙
げられる。更にシリコン原子の含有量に対応して水素原
子または/及びハロゲン原子の含有量が変化しているこ
とが好ましいものである。
Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms (X) contained in the i-type layer serve to compensate dangling bonds in the i-type layer, and carriers in the i-type layer. It improves the product of the mobility and the life of the. Also p
It has a function of compensating the interface state of each interface of the mold layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, and has an effect of improving the photovoltaic power, the photocurrent, and the photoresponsiveness of the photovoltaic element. It is. The number of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to
40 at% is mentioned as the optimum content. In particular, P
A preferable distribution form is one in which a large amount of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed on each interface side of the n-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The preferred range of the content of atoms and / or halogen atoms is 1.1 to 2 times the content in the bulk. Further, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed in accordance with the content of silicon atoms.

【0060】また、スタック型の光起電力素子において
は、光入射側に近いpin接合のi型半導体層の材料と
しては、バンドギャップの広い材料、光入射側に遠いp
in接合のi型半導体層の材料としては、バンドギャッ
プの狭い材料を用いることが望ましい。3つのpin接
合を有する場合、それぞれの吸収波長のピークは典型的
には光入射側から500nm,650nm,750nm
前後である。
Further, in the stack type photovoltaic element, the material of the i-type semiconductor layer of the pin junction close to the light incident side is a material having a wide band gap, and the material far from the light incident side is p.
As a material for the in-junction i-type semiconductor layer, a material having a narrow band gap is preferably used. In the case of having three pin junctions, the respective absorption wavelength peaks are typically 500 nm, 650 nm, and 750 nm from the light incident side.
Before and after.

【0061】非晶質シリコン、非晶質シリコンゲルマニ
ウムは、ダングリングボンドを補償する元素によって、
a−Si:H、a−Si:F、a−Si:H:F、a−
SiGe:H、a−SiGe:F、a−SiGe:H:
F等と表記される。
Amorphous silicon and amorphous silicon germanium are formed by elements that compensate for dangling bonds.
a-Si: H, a-Si: F, a-Si: H: F, a-
SiGe: H, a-SiGe: F, a-SiGe: H:
It is written as F or the like.

【0062】さらに、本発明の光起電力素子のに好適な
i型半導体層の特性としては、水素原子の含有量
(CH)が、1.0〜25.0%、AM1.5、100
mW/cm2 の疑似太陽光照射下の光電導度(σp)
が、1.0×10-7S/cm以上、暗電導度(σd)
が、1.0×10-9S/cm以下、コンスタントフォト
カレントメソッド(CPM)によるアーバックエナジー
が、55meV以下、局在準位密度は1017/cm3
下のものが好適に用いられる。
Further, it is suitable for the photovoltaic element of the present invention.
The characteristic of the i-type semiconductor layer is the content of hydrogen atoms.
(CH) Is 1.0 to 25.0%, AM1.5, 100
mW / cmTwo Photoconductivity (σp) under the irradiation of pseudo sunlight
But 1.0 x 10-7S / cm or more, dark conductivity (σd)
But 1.0 x 10-9S / cm or less, constant photo
Urback Energy by Current Method (CPM)
But 55 meV or less, the localized level density is 1017/ CmThreeLess than
The following are preferably used.

【0063】(2)p型半導体層またはn型半導体層 p型半導体層またはn型半導体層の非晶質材料(a−と
表示する)あるいは微結晶材料(μc−と表示する)と
しては、例えばa−Si:H,a−Si:HX,a−S
iC:H,a−SiC:HX,a−SiGe:H,a−
SiGe:HX,a−SiGeC:H,a−SiGe
C:HX,a−SiO:H,a−SiO:HX,a−S
iN:H,a−SiN:HX,a−SiON:H,a−
SiON:HX,a−SiOCN:H,a−SiOC
N:HX,μc−Si:H,μc−Si:HX,μc−
SiC:H,μc−SiC:HX,μc−SiO:H,
μc−SiO:HX,μc−SiN:H,μc−Si
N:HX,μc−SiGeC:H,μc−SiGeC:
HX,μc−SiON:H,μc−SiON:HX,μ
c−SiOCN:H,μc−SiOCN:HX,等にp
型の価電子制御剤(周期率表第III族原子 B,A
l,Ga,In,TI)やn型の価電子制御剤(周期率
表第V族原子 P,As,Sb,Bi)を高濃度に添加
した材料が挙げられ、多結晶材料(poly−と表示す
る)としては、例えばpoly−SiH,poly−S
i:HX,poly−SiC:H,poly−SiC:
HX,poly−SiO:H,poly−SiO:H
X,poly−SiN:H,poly−SiN:HX,
poly−SiGeC:H,poly−SiGeC:H
X,poly−SiON:H,poly−SiON:H
X,poly−SiOCN:H,poly−SiOC
N:HX,poly−SiON:H,poly−SiO
N:HX,poly−Si,poly−SiC,pol
y−SiO,poly−SiN,等にp型の価電子制御
剤(周期率表第III族原子 B,Al,Ga,In,
TI)やn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子
P,As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材料が挙げ
られる。
(2) p-type semiconductor layer or n-type semiconductor layer As the amorphous material (denoted as a-) or microcrystalline material (denoted as μc-) of the p-type semiconductor layer or n-type semiconductor layer, For example, a-Si: H, a-Si: HX, a-S
iC: H, a-SiC: HX, a-SiGe: H, a-
SiGe: HX, a-SiGeC: H, a-SiGe
C: HX, a-SiO: H, a-SiO: HX, a-S
iN: H, a-SiN: HX, a-SiON: H, a-
SiON: HX, a-SiOCN: H, a-SiOC
N: HX, μc-Si: H, μc-Si: HX, μc-
SiC: H, μc-SiC: HX, μc-SiO: H,
μc-SiO: HX, μc-SiN: H, μc-Si
N: HX, μc-SiGeC: H, μc-SiGeC:
HX, μc-SiON: H, μc-SiON: HX, μ
c-SiOCN: H, μc-SiOCN: HX, etc.
Type valence electron control agents (Group III atoms B, A in the periodic table)
1, Ga, In, TI) and n-type valence electron control agents (group V atoms of the periodic table P, As, Sb, Bi) added in a high concentration are listed as polycrystalline materials (poly-). Is displayed), for example, poly-SiH, poly-S
i: HX, poly-SiC: H, poly-SiC:
HX, poly-SiO: H, poly-SiO: H
X, poly-SiN: H, poly-SiN: HX,
poly-SiGeC: H, poly-SiGeC: H
X, poly-SiON: H, poly-SiON: H
X, poly-SiOCN: H, poly-SiOC
N: HX, poly-SiON: H, poly-SiO
N: HX, poly-Si, poly-SiC, poly
A p-type valence electron control agent for y-SiO, poly-SiN, etc. (Group III atom B, Al, Ga, In, Periodic Table)
TI) and n-type valence electron control agent (group V atom of the periodic table)
A material to which P, As, Sb, Bi) is added at a high concentration can be used.

【0064】特に光入射側のp型層またはn型層には、
光吸収の少ない結晶性の半導体層かバンドギャップの広
い非晶質半導体層が適している。
Particularly, in the p-type layer or the n-type layer on the light incident side,
A crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable.

【0065】p型層への周期率表第III族原子の添加
量およびn型層への周期率表第V族原子の添加量は0.
1〜50at%が最適量として挙げられる。
The amount of Group III atoms added to the p-type layer and the amount of Group V atoms added to the n-type layer were 0.
The optimal amount is 1 to 50 at%.

【0066】またp型層またはn型層に含有される水素
原子(H,D)またはハロゲン原子はp型層またはn型
層の未結合手を補償する働きをしp型層またはn型層の
ドーピング効率を向上させるものである。p型層または
n型層へ添加される水素原子またはハロゲン原子は0.
1〜40at%が最適量として挙げられる。特にp型層
またはn型層が結晶性の場合、水素原子またはハロゲン
原子は0.1〜8at%が最適量として挙げられる。更
にp型層/i型層、n型層/i型層の各界面側で水素原
子または/及びハロゲン原子の含有量が多く分布してい
るものが好ましい分布形態として挙げられ、該界面近傍
での水素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバル
ク内の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲とし
て挙げられる。このようにp型層/i型層、n型層/i
型層の各界面近傍で水素原子またはハロゲン原子の含有
量を多くすることによって該界面近傍の欠陥準位や機械
的歪を減少させることができ本発明の光起電力素子の光
起電力や光電流を増加させることができる。
Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the p-type layer or the n-type layer serve to compensate dangling bonds of the p-type layer or the n-type layer, and the p-type layer or the n-type layer. To improve the doping efficiency. The number of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer is 0.
The optimum amount is 1 to 40 at%. In particular, when the p-type layer or the n-type layer is crystalline, the optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms is 0.1 to 8 at%. Further, a preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed on the interface side of each of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is preferably in the range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. Thus, the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i
By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface of the mold layer, the defect level and mechanical strain near the interface can be reduced, and the photovoltaic power and light of the photovoltaic device of the present invention can be reduced. The current can be increased.

【0067】光起電力素子のp型層及びn型層の電気特
性としては活性化エネルギーが0.2eV以下のものが
好ましく、0.1eV以下のものが最適である。また非
抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以
下が最適である。さらにp型層及びn型層の層厚は1〜
50nmが好ましく、3〜10nmが最適である。
Regarding the electrical characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element, the activation energy is preferably 0.2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The non-resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Further, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is 1 to
50 nm is preferred, and 3 to 10 nm is optimal.

【0068】また、II−VI族元素を用いたp型半導
体層またはn型半導体層の例としては、CdS、CdT
e、ZnO、ZnSe等が挙げられ、I−III−VI
2族元素を用いた例としては、CuInSe2、Cu(I
nGa)Se2、CuInS2、CuIn(Se,
S)2、CuInGaSeTe等が挙げられる。
Further, examples of the p-type semiconductor layer or the n-type semiconductor layer using the II-VI group element are CdS and CdT.
e, ZnO, ZnSe and the like, I-III-VI
Examples of the use of the group 2 element include CuInSe 2 , Cu (I
nGa) Se 2 , CuInS 2 , CuIn (Se,
S) 2 , CuInGaSeTe, and the like.

【0069】(3)光電変換層の形成方法 本発明の光起電力装置の半導体層として、好適なIV族
及びIV族合金系非晶質半導体層を形成するために、好
適な製造方法は、RFプラズマCVD法あるいはマイク
ロ波プラズマCVD法の交流あるいは高周波を用いたプ
ラズマCVD法である。
(3) Method for forming photoelectric conversion layer In order to form a suitable group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor layer as a semiconductor layer of the photovoltaic device of the present invention, a suitable manufacturing method is as follows: It is a plasma CVD method using alternating current or high frequency of RF plasma CVD method or microwave plasma CVD method.

【0070】マイクロ波プラズマCVD法は、減圧状態
にできる堆積室(真空チャンバー)に原料ガス、希釈ガ
スなどの材料ガスを導入し、真空ポンプによって排気し
つつ、堆積室の内圧を一定にして、マイクロ波電源によ
って発振されたマイクロ波を、導波管によって導き、誘
電体窓(アルミナセラミックス等)を介して前記堆積室
に導入して、材料ガラスのプラズマを生起させて分解
し、堆積室に配置された基板上に、所望の堆積膜を形成
する方法であり、広い堆積条件で光起電力装置に適用可
能な堆積膜を形成することができる。
In the microwave plasma CVD method, a material gas such as a raw material gas and a diluent gas is introduced into a deposition chamber (vacuum chamber) which can be depressurized, and the internal pressure of the deposition chamber is kept constant while exhausting with a vacuum pump. The microwave oscillated by the microwave power source is guided by the waveguide and introduced into the deposition chamber through the dielectric window (alumina ceramics etc.) to cause plasma of the material glass to be decomposed and to be deposited in the deposition chamber. This is a method of forming a desired deposited film on the arranged substrate, and the deposited film applicable to the photovoltaic device can be formed under a wide range of deposition conditions.

【0071】本発明の光起電力装置用の半導体層を、マ
イクロ波プラズマCVD法で、堆積する場合、堆積室内
の基板温度は100〜450℃、内圧は0.5〜30m
torr、マイクロ波パワーは0.01〜1W/c
3、マイクロ波の周波数は0.1〜10GHzが好ま
しい範囲として挙げられる。
When the semiconductor layer for the photovoltaic device of the present invention is deposited by the microwave plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 m.
torr, microwave power 0.01 to 1 W / c
m 3 and the frequency of the microwave are preferably in the range of 0.1 to 10 GHz.

【0072】また、RFプラズマCVD法で堆積する場
合、堆積室内の基板温度は100〜350℃、内圧は
0.1〜10torr、RFパワーは、0.001〜
5.0W/cm2、堆積速度は、0.1〜30Å/se
cが好適な条件として挙げられる。
When depositing by the RF plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 torr, and the RF power is 0.001 to 0.001.
5.0 W / cm 2 , deposition rate is 0.1-30 Å / se
c is mentioned as a suitable condition.

【0073】本発明の光起電力装置に好適なIV族及び
IV族合金系非晶質半導体層の堆積に適した原料ガスと
しては、シリコン原子を含有したガス化し得る化合物、
ゲルマニウム原子を含有したガス化し得る化合物、炭素
原子を含有したガス化し得る化合物等、及び該化合物の
混合ガスを挙げることができる。
As a source gas suitable for depositing the group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor layers suitable for the photovoltaic device of the present invention, a gasifiable compound containing silicon atoms,
Examples thereof include a gasifiable compound containing a germanium atom, a gasifiable compound containing a carbon atom, and a mixed gas of the compounds.

【0074】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、鎖状または環状シラン化合物が用
いられ、具体的に例えば、SiH4,Si26,Si
4,SiFH3,SiF22,SiF3H,Si38
SiD4,SiHD3,SiH22,SiH3D,SiF
3,SiF22,Si233,(SiF25,(Si
26,(SiF24,Si26,Si38,Si22
4,Si233,SiCl4,(SiCl25,Si
Br4,(SiBr25,Si2Cl6,SiHCl3,S
iH2Br2,SiH2Cl2,Si2Cl33などのガス
状態のまたは容易にガス化し得るものが挙げられる。
A chain or cyclic silane compound is specifically used as the gasifiable compound containing silicon atoms. Specific examples include SiH 4 , Si 2 H 6 and Si.
F 4 , SiFH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 ,
SiD 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiF
D 3 , SiF 2 D 2 , Si 2 D 3 H 3 , (SiF 2 ) 5 , (Si
F 2 ) 6 , (SiF 2 ) 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , Si 2 H 2
F 4 , Si 2 H 3 F 3 , SiCl 4 , (SiCl 2 ) 5 , Si
Br 4 , (SiBr 2 ) 5 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , S
Examples thereof include those in a gas state or those which can be easily gasified, such as iH 2 Br 2 , SiH 2 Cl 2 , and Si 2 Cl 3 F 3 .

【0075】具体的にゲルマニウム原子を含有するガス
化し得る化合物としてはGeH4,GeD4,GeF4
GeFH3,GeF22,GeF3H,GeHD3,Ge
22,GeH3D,Ge26,Ge26が挙げられ
る。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 ,
GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , Ge
H 2 D 2, GeH 3 D , Ge 2 H 6, Ge 2 D 6 , and the like.

【0076】また、本発明の光起電力素子の第1のp型
半導体層の形成に用いられるi型半導体層のバンドギャ
ップを拡大する元素としては、炭素、酸素、窒素等が挙
げられる。
Carbon, oxygen, nitrogen and the like can be cited as the element for expanding the band gap of the i-type semiconductor layer used for forming the first p-type semiconductor layer of the photovoltaic element of the present invention.

【0077】具体的に炭素原子を含有するガス化し得る
化合物としてはCH4,CD4,Cn2n+2(nは整数)
n2n(nは整数),C22,C66,CO2,CO等
が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer)
C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2, C 6 H 6, CO 2, CO , and the like.

【0078】窒素含有ガスとしてはN2,NH3,N
3,NO,NO2,N2Oが挙げられる。
As the nitrogen-containing gas, N 2 , NH 3 , N
D 3 , NO, NO 2 , and N 2 O.

【0079】酸素含有ガスとしてはO2,CO,CO2
NO,NO2,N2O,CH3CH2OH,CH3OH等が
挙げられる。
Oxygen-containing gas includes O 2 , CO, CO 2 ,
NO, NO 2 , N 2 O, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like.

【0080】また、価電子制御するためにp型層または
n型層に導入される物質としては周期率表第III族原
及び第III族原子が挙げられる。
The substances introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling the valence electrons include Group III atoms and Group III atoms of the periodic table.

【0081】第III族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、具体的にはホウソ原子導
入用としては、B26,B410,B59,B511,B
610,B612,B614等の水素化ホウソ、BF3,B
Cl3,等のハロゲン化ホウソ等を挙げることができ
る。このほかにAlCl3,GaCl3,InCl3,T
ICl3等も挙げることができる。特にB26,BF3
適している。
The substances effectively used as a starting material for introducing a Group III atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , and B 5 specifically for introducing a boroso atom. H 11 , B
6 H 10, B 6 H 12 , B 6 H 14 hydride such as boron, BF 3, B
Examples thereof include halogenated boroso such as Cl 3 . In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 , T
ICl 3 and the like can also be mentioned. Particularly, B 2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0082】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、具体的には燐原子導入用としてはPH
3,P24等の水素化燐、PH4I,PF3,PF5,PC
3,PCl5,PBr3,PBr5,Pl3等のハロゲン
化燐が挙げられる。このほかAsH3,AsF3,AsC
3,AsBr3,AsF5,SbH3,SbF3,Sb
5,SbCl3,,SbCl5,BiH3,BiCl3
BiBr3等も挙げることができる。特にPH3,PF3
が適している。
What is effectively used as a starting material for introducing a Group V atom is specifically PH for introducing a phosphorus atom.
3 , hydrogenated phosphorus such as P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 , PF 5 , PC
Examples thereof include phosphorus halides such as l 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , and Pl 3 . In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsC
l 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , SbF 3 , Sb
F 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 , BiCl 3 ,
BiBr 3 and the like can also be mentioned. Especially PH 3 , PF 3
Is suitable.

【0083】また前記ガス化し得る化合物をH2,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。
The compounds capable of being gasified are H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0084】特に微結晶あるいは多結晶半導体やa−S
iC:H等の光吸収の少ないかバンドギャップの広い層
を堆積する場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを
希釈し、マイクロ波パワー、あるいはRFパワーは比較
的高いパワーを導入するのが好ましいものである。
In particular, microcrystalline or polycrystalline semiconductors and aS
When depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as iC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and a relatively high microwave power or RF power is introduced. Is preferred.

【0085】(透明電極)本発明に於て、透明電極10
7は光を透過する、光入射側の電極であるとともに、そ
の膜厚を最適化することによって反射防止膜としての役
割も兼ねる。透明電極107は半導体層の吸収可能な波
長領域において高い透明率を有することと、抵抗率が低
いことが要求される。好ましくは、550nm以上の波
長における透過率が、80%以上、より好ましくは、8
5%以上であることが望ましい。また、抵抗率は好まし
くは、5×10-3Ω/cm以下、より好ましくは、1×
10-3Ω/cm以下であることが望ましい。その材料と
しては、In23、SnO2、ITO(In23+Sn
2)、ZnO、CdO、Cd2SnO4,TiO2、Ta
25、Bi23、MoO3、NaxWO3等の導電性酸化
物あるいはこれらを混合したものが好適に用いられる。
また、これらの化合物に、導電率を変化させる元素(ド
ーパント)を添加しても良い。
(Transparent Electrode) In the present invention, the transparent electrode 10
Reference numeral 7 is an electrode on the light incident side that transmits light, and also serves as an antireflection film by optimizing the film thickness. The transparent electrode 107 is required to have high transparency in the wavelength range in which the semiconductor layer can absorb and low resistivity. Preferably, the transmittance at a wavelength of 550 nm or more is 80% or more, more preferably 8% or more.
It is desirable that it be 5% or more. The resistivity is preferably 5 × 10 −3 Ω / cm or less, more preferably 1 ×.
It is preferably 10 −3 Ω / cm or less. The materials include In 2 O 3 , SnO 2 , and ITO (In 2 O 3 + Sn
O 2 ), ZnO, CdO, Cd 2 SnO 4 , TiO 2 , Ta
A conductive oxide such as 2 O 5 , Bi 2 O 3 , MoO 3 , and Na x WO 3 or a mixture thereof is suitably used.
Further, an element (dopant) that changes the conductivity may be added to these compounds.

【0086】導電率を変化させる元素(ドーパント)と
しては、例えば透明電極107がZnOの場合には、A
l、In、B、Ga、Si、F等が、またIn23の場
合には、Sn、F、Te、Ti、Sb、Pb等が、また
SnO2の場合には、F、Sb、P、As、In、T
I、Te、W、Cl、Br、I等が好適に用いられる。
As the element (dopant) for changing the conductivity, for example, when the transparent electrode 107 is ZnO, A
l, In, B, Ga, Si, F, etc., In the case of In 2 O 3 , Sn, F, Te, Ti, Sb, Pb, etc., and in the case of SnO 2 , F, Sb, P, As, In, T
I, Te, W, Cl, Br, I and the like are preferably used.

【0087】また、透明電極107の表面(すなわち表
面保護層を除いた光起電力素子の表面)は、平坦であっ
ても良いが、透明電極107の表面にも、前記透明導電
層の表面の円錐状あるいは角錐状の穴に応じた円錐状あ
るいは角錐状の穴が全面にわたって分散して形成されて
いることがより望ましい。それによって、光起電力素子
の光入射側、特に半導体層と上部の透明電極の界面での
光の散乱が促進されて、半導体層の光入射側と裏面側の
両方で光が散乱されることになり、半導体層内の光路長
がさらに延びて、光り吸収が増大し、短絡電流(Js
c)がさらに増大した。
The surface of the transparent electrode 107 (that is, the surface of the photovoltaic element excluding the surface protective layer) may be flat, but the surface of the transparent electrode 107 may be the same as the surface of the transparent conductive layer. It is more desirable that the conical or pyramidal holes corresponding to the conical or pyramidal holes are formed dispersed over the entire surface. This promotes the scattering of light at the light incident side of the photovoltaic element, particularly at the interface between the semiconductor layer and the transparent electrode above, and the light is scattered at both the light incident side and the back surface side of the semiconductor layer. The optical path length in the semiconductor layer is further extended, light absorption is increased, and the short circuit current (Js
c) was further increased.

【0088】また、透明電極107の形成方法として
は、EB蒸着、スパッタ蒸着などの各種蒸着法、各種C
VD法、スプレー法、スピンオン法、デップ法等が好適
に用いられる。
As the method for forming the transparent electrode 107, various vapor deposition methods such as EB vapor deposition and sputter vapor deposition, and various C
A VD method, a spray method, a spin-on method, a dipping method and the like are preferably used.

【0089】(集電電極)本発明に於いて、集電電極1
08は透明電極107の抵抗率が充分低くできない場合
に必要に応じて透明電極107上の一部分に形成され、
電極の抵抗率を下げ光起電力素子の直列抵抗を下げる働
きをする。その材料としては、金、銀、銅、アルミニウ
ム、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、タングステ
ン、チタン、コバルト、タンタル、ニオブ、ジルコニウ
ム等の金属、またはステンレス等の合金、あるいは粉末
状金属を用いた導電ペーストなどが挙げられる。そして
その形状は、できるだけ半導体層への入射光を遮らない
ように、例えば図4のように枝状に形成される。
(Collecting Electrode) In the present invention, the collecting electrode 1
08 is formed on a part of the transparent electrode 107 if necessary when the resistivity of the transparent electrode 107 cannot be sufficiently lowered,
It lowers the resistivity of the electrodes and lowers the series resistance of the photovoltaic element. Examples of the material include metals such as gold, silver, copper, aluminum, nickel, iron, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, and zirconium; alloys such as stainless steel; and powdered metals. Paste and the like. Then, the shape is formed in a branch shape as shown in FIG. 4, for example, so as not to block incident light on the semiconductor layer as much as possible.

【0090】また、光起電力装置の全体の面積の中で、
集電電極の占める面積は、好ましくは15%以下、より
好ましくは10%以下、最適には5%以下が望ましい。
In the entire area of the photovoltaic device,
The area occupied by the collecting electrode is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and most preferably 5% or less.

【0091】また、集電電極のパターンの形成には、マ
スクを用い、形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、
メッキ法、印刷法などが用いられる。
Further, a mask is used for forming the pattern of the collecting electrode, and the forming method is vapor deposition, sputtering,
A plating method, a printing method, or the like is used.

【0092】なお、本発明の光起電力素子を用いて、所
望の出力電圧、出力電流の光起電力装置(モジュールあ
るいはパネル)を製造する場合には、本発明の光起電力
素子を直列あるいは並列に接続し、表面と裏面に保護層
を形成し、出力の取り出し電極等が取り付けられる。こ
のとき、光起電力素子を形成した基板を、別の支持基板
の上に配置することもある。また、本発明の光起電力素
子を直列接続する場合、逆流防止用のダイオードを組み
込むことがある。
When a photovoltaic device (module or panel) having a desired output voltage and output current is manufactured using the photovoltaic element of the present invention, the photovoltaic element of the present invention is connected in series or The electrodes are connected in parallel, a protective layer is formed on the front surface and the back surface, and output extraction electrodes and the like are attached. At this time, the substrate on which the photovoltaic element is formed may be arranged on another supporting substrate. When the photovoltaic elements of the present invention are connected in series, a diode for preventing backflow may be incorporated.

【0093】[0093]

【実施例】以下、非単結晶シリコン系半導体材料からな
る光起電力素子およびフォトダイオードの作製によって
本発明の光起電力素子を詳細に説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the photovoltaic element of the present invention will be described in detail by producing a photovoltaic element and a photodiode made of a non-single crystal silicon semiconductor material, but the present invention is not limited to this. .

【0094】《実施例1》 (拡散反射率の最適値)ステンレス板上に裏面反射層、
透明導電層を形成したものを基板として用い、図1の構
成を有するpin型の光起電力素子を作成した。
Example 1 (Optimum value of diffuse reflectance) A back surface reflecting layer on a stainless steel plate,
A pin-type photovoltaic element having the structure shown in FIG. 1 was prepared using the substrate having the transparent conductive layer formed thereon.

【0095】まず、基板の作製から行った。First, the substrate was manufactured.

【0096】表1−1に示すように、圧延処理後のステ
ンレススラブを光起焼鈍あるいは焼鈍酸洗後、エッチン
グ処理、スキンパス処理、研磨処理、酸による超音波処
理等の表面処理を様々な表面形状が得られるよう適宜選
んで処理し表1−1に示す厚さ0.15mm、50×5
0mm2 のSUS板(不図示)に加工した。
As shown in Table 1-1, the stainless slab after the rolling treatment is subjected to various treatments such as etching treatment, skin pass treatment, polishing treatment, ultrasonic treatment with acid after photo-annealing or annealing pickling. Appropriately selected so as to obtain the shape and processed, and the thickness shown in Table 1-1 is 0.15 mm, 50 × 5
It was processed into a 0 mm 2 SUS plate (not shown).

【0097】まず、図5−aに示すスパッタリング装置
を用いて表1−1に示す裏面反射層を形成した。図5の
ヒーター503にこの酸処理されたステンレス板502
を密着させ、油拡散ポンプが接続された排気口から堆積
室501を真空排気した。ステンレス板の温度が表1−
1に示す温度に到達し、圧力が1×10-6Torrにな
ったところでバルブ514を開け、マスフローコントロ
ーラー516を調整してArガスを10〜50sccm
導入し、圧力が3〜10mTorrになるようにコンダ
クタンスバルブ513で調節した。電源506から−3
50〜−450VのDC電力または200〜500Wの
RF電力をターゲット504に印加し、Arプラズマを
生起した。
First, the back reflection layer shown in Table 1-1 was formed using the sputtering apparatus shown in FIG. The acid-treated stainless steel plate 502 is applied to the heater 503 of FIG.
And the deposition chamber 501 was evacuated from the exhaust port connected to the oil diffusion pump. Table 1 shows the temperature of the stainless steel plate.
When the temperature shown in 1 is reached and the pressure reaches 1 × 10 −6 Torr, the valve 514 is opened and the mass flow controller 516 is adjusted to adjust the Ar gas to 10 to 50 sccm.
After the introduction, the conductance valve 513 adjusted the pressure to 3 to 10 mTorr. Power supply 506 to -3
DC power of 50 to −450 V or RF power of 200 to 500 W was applied to the target 504 to generate Ar plasma.

【0098】ターゲットシャッター507を開けてステ
ンレス板表面上に層厚50〜100nmの表1−1に示
す表面反射層を形成したところでシャッターを閉じ、プ
ラズマを消滅させ、裏面反射層の作製を終えた。
When the target shutter 507 was opened and the surface reflection layer shown in Table 1-1 having a layer thickness of 50 to 100 nm was formed on the surface of the stainless steel plate, the shutter was closed to extinguish the plasma and the preparation of the back surface reflection layer was completed. .

【0099】さらにパラメタを適宜変えて複数のサンプ
ルを得た。裏面反射層を作成した基板については、一部
は拡散反射率を測定した。拡散反射率の測定には積分球
を用いる。積分球の開口部から入射した光は対向する開
口部に設置された裏面反射層を有する基板に当たって反
射される。積分球内部に正反射した光は黒色体によって
吸収される。拡散反射した光は積分球上部に設けられた
分光光度計(日立U40co)に達し、波長800nm
の光の強度が測定される。この拡散反射された光と、入
射光との強度の比が拡散反射率となる。
Further, a plurality of samples were obtained by appropriately changing the parameters. With respect to the substrate on which the back reflection layer was formed, the diffuse reflectance was partially measured. An integrating sphere is used to measure the diffuse reflectance. The light incident from the opening of the integrating sphere hits the substrate having the back surface reflection layer provided in the opening opposite to and is reflected. The light specularly reflected inside the integrating sphere is absorbed by the black body. The diffusely reflected light reaches the spectrophotometer (Hitachi U40co) installed on the upper part of the integrating sphere, and the wavelength is 800 nm.
The light intensity of is measured. The ratio of the intensity of the diffusely reflected light and the incident light is the diffuse reflectance.

【0100】透明導電層の形成はまず、堆積室にArガ
スを4〜40sccm導入し、基板温度を200〜45
0℃、圧力5〜20mTorrとし、スパッタ電源51
0から−350〜−450VのDC電力または100〜
400WのRF電力をZnOターゲット508に印加
し、Arプラズマを生起した。
To form the transparent conductive layer, first, Ar gas is introduced into the deposition chamber at 4 to 40 sccm and the substrate temperature is set at 200 to 45.
Sputtering power source 51 at 0 ° C., pressure 5 to 20 mTorr
0 to -350 to -450V DC power or 100 to
RF power of 400 W was applied to the ZnO target 508 to generate Ar plasma.

【0101】ターゲットシャッター511を開け、反射
層表面上に層厚0.5〜2.0μmのZnO薄膜層を形
成したところでシャッターを閉じ、プラズマを消滅させ
た。さらにパラメタを適宜変えて複数のサンプルを得
た。
When the target shutter 511 was opened and a ZnO thin film layer having a layer thickness of 0.5 to 2.0 μm was formed on the reflective layer surface, the shutter was closed to extinguish the plasma. Further, a plurality of samples were obtained by appropriately changing the parameters.

【0102】このようにして得られた透明導電層は表1
−1に示す様にさらに表面エッチングを行う場合以下の
様にして行った。
The transparent conductive layer thus obtained is shown in Table 1.
When further surface etching was performed as shown in -1, it was performed as follows.

【0103】まず、図5−bに示すエッチング装置のヒ
ータ521に透明導電層まで形成された基板522を密
着させ、油拡散ポンプが接続された排気口から堆積室5
20を真空排気した。ステンレス板の温度を所望の温度
で安定し、圧力が1×10-6Torrになったところで
バルブ524を開け、マスフローコントローラー53
2、533を調整してエッチングガスを5〜100sc
cm導入し、圧力が1〜20mTorrになるようにコ
ンダクタンスバルブ523で調節した。電極525に電
源526から−350〜−450VのDC電力または2
00〜500WのRFを印加し、プラズマを生起した。
First, the substrate 522 having a transparent conductive layer formed thereon is brought into close contact with the heater 521 of the etching apparatus shown in FIG. 5B, and the deposition chamber 5 is opened from the exhaust port connected to the oil diffusion pump.
20 was evacuated. When the temperature of the stainless steel plate is stabilized at a desired temperature and the pressure becomes 1 × 10 −6 Torr, the valve 524 is opened and the mass flow controller 53 is opened.
2, 533 is adjusted so that the etching gas is 5 to 100 sc
cm, and the pressure was adjusted to 1 to 20 mTorr by the conductance valve 523. DC power of −350 to −450 V from the power source 526 to the electrode 525 or 2
An RF of 00 to 500 W was applied to generate plasma.

【0104】所望の時間プラズマを維持した後、プラズ
マを消滅させ、裏面反射層の表面処理を終えた。さらに
パラメータを適宜変えて複数のサンプルを得た。
After maintaining the plasma for a desired time, the plasma was extinguished and the surface treatment of the back reflection layer was completed. Furthermore, a plurality of samples were obtained by appropriately changing the parameters.

【0105】透明導電層を作成した段階でそれぞれの基
板の一部は電子顕微鏡(SEM)による表面形状観察を
行った。その結果、図3に示したような円錐状または角
錐状の穴を有するサンプルが得られた。
At the stage of forming the transparent conductive layer, the surface shape of a part of each substrate was observed with an electron microscope (SEM). As a result, a sample having conical or pyramidal holes as shown in FIG. 3 was obtained.

【0106】次にZnO薄膜層上にn層、i層、p層を
図6に示す多室分離型の堆積装置で順次形成した。a−
Siからなるn層及びμc−Siからなるp層はRFP
CVD法で形成し、a−Siからなるi層はRFPCV
D法及びMWPCVD法で形成した。作製手順は、以下
の様にして行った。
Next, an n layer, an i layer and a p layer were sequentially formed on the ZnO thin film layer by the multi-chamber separation type deposition apparatus shown in FIG. a-
The n layer made of Si and the p layer made of μc-Si are RFP.
The i-layer formed by the CVD method and made of a-Si is RFPCV
It was formed by the D method and the MWPCVD method. The production procedure was performed as follows.

【0107】まず、全ての搬送系及び堆積室を10-6
orr台に真空引きした。基板ホルダー690に基板を
セットしロードロック室601に入れた。ロードロック
室を不図示のメカニカルブースターポンプ/ロータリー
ポンプで10-3Torr台の真空度まで真空引きし、タ
ーボ分子ポンプに切り替えて10-6Torr台まで真空
引きした。ゲートバルブ606を開け、基板ホルダー6
90をn型層搬送室602に搬送した。ゲートバルブ6
06を閉じる。基板加熱用ヒーター610下に基板を移
動させ、水素ガスを流し、成膜時の圧力とほぼ同じ圧力
にし、基板加熱用ヒーター610で表1−1に示す温度
に加熱し安定化させた。マスフローコントローラー63
6〜639、ストップバルフ630〜634、641〜
644を介してn型層堆積用の表1−1に示す原料ガス
を堆積室に供給した。RF導入用カップ620へRF電
源622から表1−1に示すRF電力を投入した。所望
の堆積時間堆積して表1−1に示す層厚のn型層を堆積
した。n型層堆積用の原料ガスの供給を停止して、ター
ボ分子ポンプて10-6Torr台の真空度まで排気し
た。基板加熱用ヒーター610を上に上げゲートバルブ
607を開け、基板ホルダーをMW−iまたはRF−i
搬送室603に移動した後、ゲートバルブ607を閉じ
た。基板加熱用ヒーター611の下に基板を搬送して、
基板加熱用ヒーター611を下げて基板を表1−1に示
す基板温度に加熱し、安定化させた後、RF−i層を堆
積した。RF−i層は、堆積室618にMW−iまたは
RF−i層堆積用ガス供給設備(ガス供給管649、ス
トップバルブ650〜655、661〜665、マスフ
ローコントローラー656〜660)を介してRF−i
層堆積用の表1−1に示す原料ガスを供給した。RF−
i層堆積用の表1−1に示す真空度になる様に排気ポン
プで調節した。バイアス印加用電極628に不図示のR
F電源から所望のRF電力を導入し、RFプラズマCV
D法によりRF−i層を表1−1に示す層厚で前記n型
層上に堆積した。原料ガスの供給を停止し、堆積室内を
ターボ分子ポンプで10-6Torr台に排気した。同時
に基板温度をMW−i層の堆積に適した表1−1に示す
温度に設定し保持した。MW−i層の堆積に適した表1
−1に示す原料ガスをMW−iまたはRF−i層堆積用
ガス供給設備から堆積室618へ供給した。不図示の拡
散ポンプ等の排気装置によって、堆積室内の真空度を表
1−1に示す真空度に保持した。不図示のMW電源から
表1−1に示すMW電力を堆積室618へ導入した。同
時に不図示のRF電源からバイアス電極628へ表1−
1に示すバイアス電力を導入した。シャッター650を
開け基板上に本発明のマイクロ波プラズマCVD法でM
W−i層を堆積した。その後MW−i層の堆積に適した
表1−1に示す原料ガスをMW−iまたはRF−i層堆
積用ガス供給設備から堆積室618へ供給し所定の層厚
のMW−i層を形成した後シャッターを閉じMW電力等
を停止し原料ガスの供給を停止した。堆積室618内
を、ターボ分子ポンプで10-6Torrに排気した。前
記RF−i層の堆積と同様にして、MW−i層上にRF
−i層を表1−1に示す条件で堆積した。RF−i層の
堆積後も10-6Torr台に堆積室内を排気した。基板
加熱用ヒーター611を基板から離し、ゲートバルブ6
08を開けて基板ホルダー690をp型層搬送室604
に移動させる。ゲートバルブ608を閉じ、基板加熱用
ヒーター612下に基板を移動させて、基板温度を表1
−1に示す基板温度に設定し、安定化させる。H2 ガス
を表1−1に示す条件で供給し、表1−1に示すRF電
力を堆積室619に導入して、水素プラズマを発生させ
た。水素プラズマ処理を終了させた後、p型層堆積用ガ
ス供給設備(ストップバルブ670〜674、681〜
684、マスフローコントローラー676〜679)か
らp型層堆積用ガスを堆積室619に供給した。不図示
の排気ポンプで堆積室内の真空度を表1−1に示す真空
度になる様に調節した。RF導入用カップ621にRF
電源623から表1−1に示す電力を導入し、RFプラ
ズマCVD法によりp型層を表1−1に示す層厚に堆積
した。以上の様にしてpin構造が基板上に形成される
ものである。
First, all the transfer system and the deposition chamber were set to 10 -6 T.
A vacuum was drawn on the orr table. The substrate was set on the substrate holder 690 and placed in the load lock chamber 601. The load lock chamber was evacuated to a vacuum degree of 10 -3 Torr level by a mechanical booster pump / rotary pump (not shown), switched to a turbo molecular pump and evacuated to 10 -6 Torr level. Open the gate valve 606 to open the substrate holder 6
90 was transferred to the n-type layer transfer chamber 602. Gate valve 6
Close 06. The substrate was moved under the substrate heating heater 610, hydrogen gas was caused to flow, the pressure was made to be almost the same as the film formation pressure, and the substrate heating heater 610 was heated to the temperature shown in Table 1-1 and stabilized. Mass flow controller 63
6 to 639, stop valves 630 to 634, 641
The raw material gases shown in Table 1-1 for n-type layer deposition were supplied to the deposition chamber via 644. The RF power shown in Table 1-1 was supplied from the RF power source 622 to the RF introduction cup 620. The n-type layer having the layer thickness shown in Table 1-1 was deposited by the desired deposition time. The supply of the raw material gas for n-type layer deposition was stopped, and a turbo molecular pump was evacuated to a degree of vacuum of the order of 10 −6 Torr. The substrate heating heater 610 is raised and the gate valve 607 is opened, and the substrate holder is set to MW-i or RF-i.
After moving to the transfer chamber 603, the gate valve 607 was closed. The substrate is transported under the substrate heating heater 611,
After lowering the substrate heating heater 611 to heat the substrate to the substrate temperatures shown in Table 1-1 to stabilize the substrate, the RF-i layer was deposited. The RF-i layer is supplied to the deposition chamber 618 through the MW-i or RF-i layer deposition gas supply facility (gas supply pipe 649, stop valves 650 to 655, 661 to 665, and mass flow controllers 656 to 660). i
The source gases shown in Table 1-1 for layer deposition were supplied. RF-
The degree of vacuum for depositing the i-layer was adjusted with an exhaust pump so that the degree of vacuum was as shown in Table 1-1. R (not shown) for the bias applying electrode 628
The desired RF power is introduced from the F power source, and RF plasma CV
The RF-i layer was deposited on the n-type layer in the layer thickness shown in Table 1-1 by the D method. The supply of the source gas was stopped, and the deposition chamber was evacuated to the 10 −6 Torr level by a turbo molecular pump. At the same time, the substrate temperature was set and maintained at the temperature shown in Table 1-1 suitable for depositing the MW-i layer. Table 1 suitable for deposition of MW-i layer
The source gas indicated by -1 was supplied to the deposition chamber 618 from the gas supply facility for MW-i or RF-i layer deposition. The degree of vacuum in the deposition chamber was maintained at the degree of vacuum shown in Table 1-1 by an exhaust device such as a diffusion pump (not shown). The MW power shown in Table 1-1 was introduced into the deposition chamber 618 from a MW power source (not shown). At the same time, from the RF power source (not shown) to the bias electrode 628, Table 1-
The bias power shown in 1 was introduced. The shutter 650 is opened and M is formed on the substrate by the microwave plasma CVD method of the present invention.
A Wi layer was deposited. Then, the raw material gas shown in Table 1-1 suitable for depositing the MW-i layer is supplied from the gas supply facility for depositing the MW-i or RF-i layer to the deposition chamber 618 to form the MW-i layer having a predetermined layer thickness. After that, the shutter was closed and the MW power was stopped to stop the supply of the raw material gas. The inside of the deposition chamber 618 was evacuated to 10 −6 Torr by a turbo molecular pump. RF is deposited on the MW-i layer in the same manner as the deposition of the RF-i layer.
The -i layer was deposited under the conditions shown in Table 1-1. Even after the deposition of the RF-i layer, the deposition chamber was evacuated to the 10 −6 Torr level. The substrate heating heater 611 is separated from the substrate, and the gate valve 6
08 is opened and the substrate holder 690 is placed in the p-type layer transfer chamber 604.
Move to The gate valve 608 is closed, the substrate is moved to below the heater 612 for heating the substrate, and the substrate temperature is measured as shown in Table 1.
The substrate temperature shown in -1 is set and stabilized. H 2 gas was supplied under the conditions shown in Table 1-1, and the RF power shown in Table 1-1 was introduced into the deposition chamber 619 to generate hydrogen plasma. After completing the hydrogen plasma treatment, a gas supply facility for p-type layer deposition (stop valves 670-674, 681-
684, the mass flow controllers 676 to 679), and the p-type layer deposition gas was supplied to the deposition chamber 619. The degree of vacuum in the deposition chamber was adjusted by an exhaust pump (not shown) so as to be the degree of vacuum shown in Table 1-1. RF in the RF introduction cup 621
The power shown in Table 1-1 was introduced from the power supply 623, and the p-type layer was deposited in the layer thickness shown in Table 1-1 by the RF plasma CVD method. The pin structure is formed on the substrate as described above.

【0108】次に、ガスの流入を止め、5分間、H2
スを流し続けた後、H2 ガスの流入も止め、堆積室内お
よびガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気し、
基板をアンロード室605に移動した。基板を十分冷却
した後、取り出した。
Next, after stopping the inflow of gas and continuing to flow H 2 gas for 5 minutes, the inflow of H 2 gas was stopped, and the deposition chamber and the gas pipe were evacuated to 1 × 10 −5 Torr.
The substrate was moved to the unload chamber 605. After sufficiently cooling the substrate, it was taken out.

【0109】次に、p層上に、透明電極として、表1−
1に示すインジウム酸化物を抵抗加熱真空蒸着法で真空
蒸着した。そして次に透明電極上に櫛型の穴が開いたマ
スクを乗せ、表1−1に示すようにCr/Ag/Crか
らなる櫛形の集電電極(図4)を電子ビーム真空蒸着法
で真空蒸着した。以上で図1の構成を有する光起電力素
子の作製を終えた。
Next, as a transparent electrode on the p-layer, as shown in Table 1-
The indium oxide shown in 1 was vacuum deposited by resistance heating vacuum deposition. Then, a mask with a comb-shaped hole is placed on the transparent electrode, and the comb-shaped collector electrode (FIG. 4) made of Cr / Ag / Cr is vacuumed by the electron beam vacuum evaporation method as shown in Table 1-1. It was vapor-deposited. Thus, the production of the photovoltaic device having the configuration of FIG. 1 is completed.

【0110】[0110]

【表1】 [Table 1]

【0111】まず、裏面金属反射層が形成された基板上
の乱反射率測定の結果を示す。
First, the results of the diffuse reflectance measurement on the substrate on which the back surface metal reflective layer is formed are shown.

【0112】ステンレス板上の表面処理および反射層作
成条件により拡散反射率の値は1%から55%の範囲に
あった。
The value of diffuse reflectance was in the range of 1% to 55% depending on the surface treatment on the stainless steel plate and the conditions for forming the reflective layer.

【0113】透明導電層表面は、ステンレス表面の処理
による形状や反射層材料及び形状、透明導電層の膜厚や
堆積速度、作成温度等により様々な形状をとりうること
がわかった。その中でも円錐状または角錐状の穴に着目
しこれらの穴が表面上に存在するものと存在しないもの
とに分類した。
It was found that the surface of the transparent conductive layer can have various shapes depending on the shape of the stainless steel surface treated, the material and shape of the reflective layer, the film thickness of the transparent conductive layer, the deposition rate, the preparation temperature, and the like. Among them, focusing on conical or pyramidal holes, the holes were classified into those existing on the surface and those not existing.

【0114】つぎに、実施例1で作成した光起電力素子
については、各基板ごとにそれぞれ3個ずつ作製し、全
ての光起電力素子について更に10個ずつサブセルに分
けた後、初期光電変換効率(光起電力/入射光電力)を
測定した。続いて光劣化試験、高温高湿度逆バイアス
(HHRB)劣化試験を行った。
Next, with respect to the photovoltaic elements produced in Example 1, three pieces were produced for each substrate, and each of the photovoltaic elements was further divided into 10 subcells. The efficiency (photovoltaic power / incident light power) was measured. Subsequently, a light deterioration test and a high temperature high humidity reverse bias (HHRB) deterioration test were performed.

【0115】◇初期光電変換効率の測定は、光起電力素
子を、AM−1.5(100mW/cm2 )光照射下に
設置して、V−1特性を測定することにより得られる。
The measurement of the initial photoelectric conversion efficiency can be obtained by setting the photovoltaic element under AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation and measuring the V-1 characteristic.

【0116】◇光劣化の測定は、予め初期光電変換効率
を測定しておいた光起電力素子を、湿度50%、温度5
0℃の環境に設置し、AM−1.5光を500時間照射
後の、AM1.5光照射下での光電変換効率の低下率
(光劣化試験後の光電変換効率/初期光電変換効率)に
より行った。
◇ Photodegradation was measured by using a photovoltaic element whose initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance, with a humidity of 50% and a temperature of 5%.
Decrease rate of photoelectric conversion efficiency under AM1.5 light irradiation after being installed in an environment of 0 ° C. and irradiated with AM-1.5 light for 500 hours (photoelectric conversion efficiency after photodegradation test / initial photoelectric conversion efficiency) Went by.

【0117】◇高温高湿度逆バイアス(HHRB)劣化
の測定は、予め初期光電変換効率を測定しておいた光起
電力素子を温度80℃、湿度80%の暗所に設置し光起
電力素子に逆バイアスを0.7V印加し200時間保
持、その後のAM1.5光照射下での光電変換効率の低
下率(HHRB)劣化試験後の光電変換効率/初期光電
変換効率)により行った。
For the measurement of high temperature and high humidity reverse bias (HHRB) deterioration, a photovoltaic element whose initial photoelectric conversion efficiency was measured beforehand was installed in a dark place at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 80%. A reverse bias of 0.7 V was applied to and held for 200 hours, and then the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation with AM1.5 light (HHRB) photoelectric conversion efficiency after deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency).

【0118】これらの結果を図8−1、図8−2、図8
−3に示す。数値は任意のスケールで規格化したもので
ある。
These results are shown in FIG. 8-1, FIG. 8-2, and FIG.
-3. Numerical values are standardized on an arbitrary scale.

【0119】測定の結果、初期変換効率については円錐
または角錐状の穴が存在する基板を用いた場合、裏面反
射層上の拡散反射率が3%以上50%以下の場合に良好
な特性が得られた。これはおもに開放電圧(Voc)、
曲線因子(FF)の向上によるものである。これに対し
円錐または角錐状の穴が存在しない基板を用いた場合に
はおおむね穴が存在する場合に比べて低い値を示した。
As a result of the measurement, with respect to the initial conversion efficiency, good characteristics were obtained when a substrate having a conical or pyramidal hole was used and when the diffuse reflectance on the back surface reflecting layer was 3% or more and 50% or less. Was given. This is mainly an open circuit voltage (Voc),
This is due to the improvement of the fill factor (FF). On the other hand, when the substrate having no conical or pyramidal hole was used, the value was generally lower than that when the hole was present.

【0120】次に、光劣化試験後の変換効率については
穴が存在する場合、裏面反射層上の拡散反射率が3%以
上50%以下の場合に比べて3%以下または50%以上
の場合には低いものとなった。これは拡散反射率3%以
下のものについてははがれに起因するシリーズ抵抗の増
大が原因であり、50%以上のものについてはテクスチ
ャー構造に起因するシャント抵抗の低下が原因と見られ
る。
Next, regarding the conversion efficiency after the photo-deterioration test, when there is a hole, when the diffuse reflectance on the back surface reflection layer is 3% or less or 50% or more compared to the case where the diffuse reflectance is 3% or more and 50% or less Became low. It is considered that this is due to an increase in series resistance due to peeling when the diffuse reflectance is 3% or less, and a decrease in shunt resistance due to the texture structure when the reflectance is 50% or more.

【0121】HHRB劣化試験後の変換効率についても
光劣化試験後の測定結果と同じ結果が得られた。
Regarding the conversion efficiency after the HHRB deterioration test, the same result as the measurement result after the light deterioration test was obtained.

【0122】以上のように本発明の裏面反射層表面の拡
散反射率が3%以上50%以下で透明導電層表面に円錐
あるいは角錐状の穴が分散して形成されている基板を用
いた光起電力素子は、従来の光起電力素子よりも優れた
特性を有することが分かった。
As described above, the light using the substrate of the present invention, in which the diffuse reflectance of the surface of the back surface reflection layer is 3% or more and 50% or less, and the conical or pyramidal holes are dispersed on the surface of the transparent conductive layer It has been found that the photovoltaic element has better properties than conventional photovoltaic elements.

【0123】《実施例2》 (d、C1 、C2 の最適値)実施例1で用いたSUS板
の処理条件および裏面金属反射層の形成条件、透明導電
層の製作条件の中で裏面金属反射層表面の拡散反射率が
3%以上50%以下であり、透明導電層上に円錐状また
は角錐状の穴の存在する条件を選び出し、さらにその条
件を細かく分け、別の処理方法を加えて基板の作成を行
い、その基板上に実施例1と同様に表2−1に示す厚さ
0.20mm、50×50mm2 の基板(不図示)上に
図1の構成を有する光起電力素子を作製した。
Example 2 (Optimum values of d, C 1 and C 2 ) Among the processing conditions for the SUS plate used in Example 1, the conditions for forming the backside metal reflective layer and the conditions for producing the transparent conductive layer, the backside was selected. The condition where the diffuse reflectance of the surface of the metal reflection layer is 3% or more and 50% or less, and the conical or pyramidal holes are present on the transparent conductive layer is selected, the condition is further divided, and another treatment method is added. A substrate was prepared by using the same method as in Example 1, and the photovoltaic having the configuration of FIG. 1 was formed on a substrate (not shown) having a thickness of 0.20 mm and 50 × 50 mm 2 shown in Table 2-1. A device was produced.

【0124】まず、基板の作製から行った。First, the substrate was manufactured.

【0125】ステンレススラブを表2−1に示すような
諸条件で処理しその後、表面エッチング処理、研磨等の
工程処理を行った。次に、実施例1と同様に、図5−a
に示すスパッタリング装置を用いて表2−1に示す条件
で裏面金属反射層及び透明導電層の作成を行った。
The stainless slab was treated under various conditions as shown in Table 2-1 and then subjected to process treatments such as surface etching treatment and polishing. Next, as in the first embodiment, FIG.
The backside metal reflective layer and the transparent conductive layer were formed under the conditions shown in Table 2-1 using the sputtering apparatus shown in FIG.

【0126】透明導電層まで作成した基板の一部につい
ては実施例1と同様に表2−1に示す条件で導電層表面
のエッチング処理を行った。
As with Example 1, part of the substrate on which the transparent conductive layer was formed was subjected to etching treatment on the surface of the conductive layer under the conditions shown in Table 2-1.

【0127】以上の工程を終えた基板については一部を
評価用に残し、その他の基板については実施例1と同様
に表2−1に示す条件で半導体層の形成を行った。
A part of the substrate after the above steps was left for evaluation, and the other substrates were formed with semiconductor layers under the conditions shown in Table 2-1 in the same manner as in Example 1.

【0128】その後、基板はCVD装置により表2−1
に示す条件でpin型半導体層、In23透明電極、集
電電極を形成し光起電力素子を作成した。
After that, the substrate was placed in a table shown in Table 2-1 by the CVD apparatus.
A pin type semiconductor layer, an In 2 O 3 transparent electrode, and a collector electrode were formed under the conditions shown in 1 to prepare a photovoltaic element.

【0129】[0129]

【表2】 [Table 2]

【0130】光起電力素子については、各条件の基板に
ついてそれぞれ作製し、更に10個ずつのサブセルに分
けた後、歩留り、初期光電変換効率を調べ、密着性試
験、高温高湿度逆バイアス(HHRB)劣化、及び温湿
度劣化の各試験を行った。
The photovoltaic element was prepared for each substrate under each condition, further divided into 10 subcells, and then the yield and the initial photoelectric conversion efficiency were examined, the adhesion test, the high temperature and high humidity reverse bias (HHRB). ) Each test of deterioration and deterioration of temperature and humidity was conducted.

【0131】◇密着性試験については、光起電力素子に
格子状に1mm間隔で10本ずつの切り傷を付け、10
0個のます目をつけた後、セロハン粘着テープをはりつ
け、十分に付着した後に瞬間的に引きはがし、はがれた
部分の面積で評価を行った。
◇ Regarding the adhesion test, the photovoltaic element was cut into 10 pieces at intervals of 1 mm in a grid pattern, and 10
After making 0 squares, cellophane adhesive tape was attached, and after sufficient attachment, it was peeled off momentarily, and the area of the peeled portion was evaluated.

【0132】◇温湿度サイクル劣化の測定は、予め初期
光電変換効率を測定しておいた光起電力素子を温度80
℃、湿度80%の暗所に設置し4時間保持、その後約9
0分間かけて温度−30℃まで下げ30分間保持、再び
90分間かけて温度80℃、湿度80%まで戻す。この
サイクルを15回繰り返した後の、AM1.5光照射下
での光電変換効率の低下率(温湿度サイクル劣化試験後
の光電変換効率/初期光電変換効率)により行った。
For the measurement of temperature / humidity cycle deterioration, the photovoltaic element whose initial photoelectric conversion efficiency was previously measured was measured at a temperature of 80%.
Installed in a dark place at 80 ° C and 80% humidity for 4 hours, then about 9 hours
The temperature is lowered to −30 ° C. over 0 minutes and kept for 30 minutes, and the temperature is returned to 80 ° C. and humidity 80% again over 90 minutes. After repeating this cycle 15 times, the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under AM1.5 light irradiation (photoelectric conversion efficiency after temperature / humidity cycle deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency) was used.

【0133】まず、実施例1と同様に半導体層作成直前
までの工程が終わった基板については表面形状観察を行
い、触針式表粗さ測定器を用いて、円錐状あるいは角錐
状の穴について平均直径を調べd(μm)とし、平均深
さを調べh(μm)として、係数C1≡h/dを求め
た。また、表面観察を行った際に50×50μmの範囲
内の円錐状あるいは角錐状の穴の個数を調べ平均密度ρ
を求め係数C2≡ρ×d2 を求めた。
First, as in the case of Example 1, the surface shape of the substrate which has been subjected to the steps immediately before the formation of the semiconductor layer was observed, and a conical or pyramidal hole was observed using a stylus type surface roughness measuring instrument. The coefficient C1≡h / d was obtained by examining the average diameter as d (μm) and the average depth as h (μm). In addition, when the surface was observed, the number of conical or pyramidal holes within a range of 50 × 50 μm was checked to find the average density ρ.
Was calculated to obtain the coefficient C2≡ρ × d 2 .

【0134】その結果、円錐あるいは角錐の平均直径d
は0.03〜5μmであった。
As a result, the average diameter d of the cone or pyramid
Was 0.03 to 5 μm.

【0135】そこでまず円錐状あるいは角錐状の穴の平
均直径0.03〜5μmの範囲のものについて係数C1
およびC2の値を問わず光起電力素子の特性について上
記の各項目について調べた。
Therefore, first, the coefficient C1 is applied to the conical or pyramidal holes having an average diameter of 0.03 to 5 μm.
The characteristics of the photovoltaic element were examined for each of the above items regardless of the values of C2 and C2.

【0136】その結果を表2−2に示す。数値はそれぞ
れの項目の中で規格化した値である。
The results are shown in Table 2-2. Numerical values are standardized values in each item.

【0137】この結果、円錐状あるいは角錐状の穴の平
均直径が0.05μmから2μmの範囲にあるものはす
べての特性が優れていたのに対し、平均直径が0.05
μm未満のものは円錐状あるいは角錐状の穴が存在しな
かった場合と同じ様に密着性に起因する剥れが原因とな
るシリーズ抵抗の増大により特性が下がった。また、円
錐状あるいは角錐状の穴の平均直径が2μmより大きい
ものについてはJscの減少により特性が下がった。
As a result, the conical or pyramidal holes having an average diameter in the range of 0.05 μm to 2 μm were excellent in all characteristics, whereas the average diameter was 0.05.
If the thickness is less than μm, the characteristics are deteriorated due to an increase in series resistance caused by peeling due to adhesion, as in the case where no conical or pyramidal hole is present. In addition, the properties of the conical or pyramidal holes having an average diameter larger than 2 μm decreased due to the decrease of Jsc.

【0138】以上の結果を踏まえて、円錐状あるいは角
錐状の平均直径が0.05μmから2μmの範囲にある
基板の中から係数C1およびC2を調べた。
Based on the above results, the coefficients C1 and C2 were examined from the substrates having a conical or pyramidal average diameter in the range of 0.05 μm to 2 μm.

【0139】その結果、係数C1は0.1〜1.5であ
り、係数C2は0.01〜1.5の範囲であった。
As a result, the coefficient C1 was 0.1 to 1.5, and the coefficient C2 was 0.01 to 1.5.

【0140】そこで次に、係数がこれらの範囲にある基
板上に形成した光起電力素子について前記と同様に初期
光電変換効率を調べ、高温高湿度逆バイアス(HHR
B)劣化、及び温湿度劣化の各試験を行い特性を調べ
た。
Then, the initial photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element formed on the substrate having the coefficient in these ranges was examined in the same manner as described above, and the high temperature and high humidity reverse bias (HHR) was used.
B) Deterioration and temperature / humidity deterioration tests were conducted to examine the characteristics.

【0141】その結果を表2−3、表2−4、表2−5
に示す。数値はそれぞれの項目の中で規格化した値であ
る。
The results are shown in Table 2-3, Table 2-4 and Table 2-5.
Shown in Numerical values are standardized values in each item.

【0142】この結果、係数C1が0.2から0.9の
範囲にありかつ係数C2が0.02から1.0であると
きはすべての特性が優れているのに対し、C1が0.2
あるいはC2が0.02よりも小さいときJscの減少
による特性の低下がみられ、C1あるいはC2が0.9
あるいは1.0よりも大きいときVoc、FFの低下に
よる特性の低下がみられた。
As a result, when the coefficient C1 is in the range of 0.2 to 0.9 and the coefficient C2 is in the range of 0.02 to 1.0, all the characteristics are excellent, while C1 is 0. Two
Alternatively, when C2 is smaller than 0.02, the characteristic is deteriorated due to the decrease of Jsc, and C1 or C2 is 0.9.
Alternatively, when it is larger than 1.0, the characteristics are deteriorated due to the deterioration of Voc and FF.

【0143】以上のように本発明の、円錐状あるいは角
錐状の平均直径dが0.05μmから2.0μmであ
り、かつ係数C1が0.2から0.9であり、かつC2
が0.02から1.0である基板を用いた光起電力素子
は優れた特性を有することが分かった。
As described above, the conical or pyramidal average diameter d of the present invention is 0.05 μm to 2.0 μm, the coefficient C1 is 0.2 to 0.9, and C2.
It has been found that the photovoltaic element using the substrate having a value of 0.02 to 1.0 has excellent characteristics.

【0144】[0144]

【表3】 [Table 3]

【0145】[0145]

【表4】 [Table 4]

【0146】[0146]

【表5】 [Table 5]

【0147】[0147]

【表6】 [Table 6]

【0148】《実施例3》 (拡散反射率の最適値・ロール ツー ロール製法の場
合)実施例1と同様に、ステンレス板の処理を行った長
さ100m、幅30cm、厚さ0.13mmの表3−1
に示す帯状SUSシートを用い、図7のロール・ツー・
ロール法を用いた堆積装置を使用して、図2のトリプル
型の太陽電池を作製した。
Example 3 (Optimum value of diffuse reflectance / roll-to-roll manufacturing method) As in Example 1, a stainless plate was treated to have a length of 100 m, a width of 30 cm, and a thickness of 0.13 mm. Table 3-1
Using the band-shaped SUS sheet shown in
A triple type solar cell of FIG. 2 was produced using a deposition apparatus using the roll method.

【0149】まず、SUSのシートは圧延装置により
0.13mmまで圧延し、表3−1に示す様な処理を終
えた後、表3−1に示す条件でロール・ツー・ロール法
により裏面金属反射層を形成した後基板の一部は実施例
1と同様に反射率を評価し、その他の基板はロール・ツ
ー・ロール法により透明導電層を形成し、必要に応じて
透明導電層の表面処理までを行った。
First, the SUS sheet was rolled to 0.13 mm by a rolling machine, and after the treatment as shown in Table 3-1 was completed, the back surface metal was prepared by the roll-to-roll method under the conditions shown in Table 3-1. After forming the reflective layer, a part of the substrate was evaluated for reflectance in the same manner as in Example 1, and the other substrate was formed with a transparent conductive layer by a roll-to-roll method, and if necessary, the surface of the transparent conductive layer. The process was performed.

【0150】ここまでの工程を終えた基板は一部を基板
表面観察用に残し、その他の基板はロール・ツー・ロー
ル法によるCVD装置により表3−1に示す条件で光起
電力素子を作成した。
A part of the substrate which has undergone the steps up to this point is left for observing the surface of the substrate, and the other substrates are made into a photovoltaic element under the conditions shown in Table 3-1 by a CVD apparatus using a roll-to-roll method. did.

【0151】図7−aはロール・ツー・ロール法を用い
た光起電力素子の連続形成装置の概略図である。この装
置は基板送り出し室710と、複数の堆積室701〜7
13と、基板巻き取り室730を順次配置し、それらの
間を分離通路714で接続してなり、各堆積室には排気
口があり、内部を真空にすることができる。
FIG. 7-a is a schematic view of a continuous photovoltaic device forming apparatus using the roll-to-roll method. This apparatus includes a substrate delivery chamber 710 and a plurality of deposition chambers 701-7.
13 and the substrate winding chamber 730 are sequentially arranged, and they are connected by a separation passage 714. Each deposition chamber has an exhaust port so that the inside can be evacuated.

【0152】帯状の基板740はこれらの堆積室、分離
通路を通って、基板送り出し室から基板巻き取り室に巻
き取られていく。同時に各堆積室、分離通路のガス入口
からガスを導入し、それぞれの排気口からガスを排気
し、それぞれの層を形成することができるようになって
いる。各堆積室には基板を裏から過熱するハロゲンラン
プヒーター(不図示)が内部に設置され、各堆積室で所
定の温度に加熱される。また各堆積室にはRF電極71
7あるいはマイクロ波アプリケーター718が取り付け
られ、原料ガスの入り口715には原料ガス供給装置
(不図示)が接続されている。MW−i層の堆積室であ
る堆積室703と707にはバイアス電極720が配置
されており、電源としてRF電源(不図示)が接続され
ている。基板送り出し室には送り出しロール721と基
板に適度の張力を与え、常に水平に保つためのガイドロ
ーラー722があり、基板巻き取り室には巻き取りロー
ル723とガイドローラー724がある。
The strip-shaped substrate 740 is taken up from the substrate delivery chamber to the substrate winding chamber through these deposition chamber and separation passage. At the same time, the gas can be introduced from the gas inlets of the deposition chambers and the separation passages, and the gas can be exhausted from the respective exhaust ports to form the respective layers. A halogen lamp heater (not shown) that overheats the substrate from the back side is installed inside each deposition chamber, and each deposition chamber is heated to a predetermined temperature. In addition, an RF electrode 71 is provided in each deposition chamber.
7 or a microwave applicator 718 is attached, and a raw material gas supply device (not shown) is connected to the raw material gas inlet 715. A bias electrode 720 is arranged in the deposition chambers 703 and 707 which are the deposition chambers of the MW-i layer, and an RF power source (not shown) is connected as a power source. The substrate delivery chamber has a delivery roll 721 and a guide roller 722 for applying an appropriate tension to the substrate and always keeping the substrate horizontal. The substrate take-up chamber has a take-up roll 723 and a guide roller 724.

【0153】図7−bは堆積室701〜713を上から
見た図で、各堆積室には原料ガスの入り口715と排気
口716があり、排気口には油拡散ポンプメカニカルブ
ースターポンプなどの真空排気ポンプ(不図示)が接続
される。
FIG. 7-b is a view of the deposition chambers 701 to 713 as seen from above. Each deposition chamber has a source gas inlet 715 and an exhaust port 716, and the exhaust port has an oil diffusion pump mechanical booster pump or the like. A vacuum pump (not shown) is connected.

【0154】まず、前記のSUS430BAシートを送
り出しロール721に巻き付け(平均曲率半径30c
m)、基板送り出し室710にセットし、各堆積室内を
通過させた後に基板の端を基板巻き取りロール723に
巻き付ける。装置全体を真空排気ポンプで真空排気し、
各堆積室のランプヒーターを点灯させ、各堆積室内の基
板温度が所定の温度になるように設定する。装置全体の
圧力が1mTorr以下になったら掃気ガスの入り口7
19から図7−aに示すような掃気ガスを流入させ、基
板を図の矢印の方向に移動させながら、巻き取りロール
で巻き取っていく。各堆積室にそれぞれの原料ガスを流
入させる。この際、各堆積室に流入させる原料ガスが他
の堆積室に拡散しないように各分離通路に流入させるガ
スの流量、あるいは各堆積室の圧力を調整する。次にR
F電力、またはMW電力およびRFバイアス電力を導入
してプラズマを生起し、表6−1に示す条件で第1のp
in接合として堆積室701でn1層、堆積室702、
703、704でi1層、堆積室705でp1層を堆積
し、第2のpin接合として堆積室706でn2層、堆
積室707、708、709でi2層、堆積室710で
p2層を堆積し、第3のpin接合として堆積室711
でn3層、堆積室712でi3層、堆積室713でp3
層を堆積し3層のpin接合からなる光起電力素子を形
成していった。
First, the above-mentioned SUS430BA sheet was wound around a delivery roll 721 (average curvature radius 30c
m), it is set in the substrate delivery chamber 710, and after passing through each deposition chamber, the end of the substrate is wound around the substrate winding roll 723. Evacuate the entire device with a vacuum pump,
The lamp heater in each deposition chamber is turned on to set the substrate temperature in each deposition chamber to a predetermined temperature. Scavenging gas inlet 7 when the pressure of the whole device falls below 1 mTorr
The scavenging gas as shown in FIG. 7A is introduced from 19 and the substrate is wound in the winding roll while moving in the direction of the arrow in the figure. Each raw material gas is made to flow into each deposition chamber. At this time, the flow rate of the gas flowing into each separation passage or the pressure of each deposition chamber is adjusted so that the raw material gas flowing into each deposition chamber is not diffused into another deposition chamber. Then R
F power, or MW power and RF bias power were introduced to generate plasma, and the first p was generated under the conditions shown in Table 6-1.
n1 layer in the deposition chamber 701 as an in-junction, deposition chamber 702,
An i1 layer is deposited in 703 and 704, a p1 layer is deposited in a deposition chamber 705, an n2 layer is deposited in the deposition chamber 706 as a second pin junction, an i2 layer is deposited in the deposition chambers 707, 708 and 709, and a p2 layer is deposited in a deposition chamber 710. , Deposition chamber 711 as a third pin junction
At the n3 layer, the deposition chamber 712 at the i3 layer, and the deposition chamber 713 at the p3 layer
The layers were deposited to form a photovoltaic device consisting of three layers of pin junctions.

【0155】基板の巻き取り終わったところで、すべて
のMW電源、RF電源、プラズマを消滅させ、原料ガ
ス、掃気ガスの流入を止めた。装置全体をリークし、巻
き取りロールを取りだした。
When the winding of the substrate was completed, all the MW power source, RF power source and plasma were extinguished, and the inflow of the source gas and the scavenging gas was stopped. The entire device was leaked, and the take-up roll was taken out.

【0156】次に反応性スパッタリング装置を用いて表
3−1に示す条件で透明電極213を3層のpin接合
上に作成した。
Next, a transparent electrode 213 was formed on the three-layer pin junction using the reactive sputtering apparatus under the conditions shown in Table 3-1.

【0157】次に、銅ワイヤーのまわりに銀クラッド層
と、ウレタン樹脂をバインダーとする炭素の層からなる
ワイヤーグリッドを透明電極213上に加熱融着により
形成し、集電電極とし、ロール状の太陽電池を250m
m×100mmの大きさに切断した。
Next, a wire grid consisting of a silver clad layer and a carbon layer using a urethane resin as a binder is formed around the copper wire on the transparent electrode 213 by heat fusion to form a current collecting electrode in a roll shape. 250m solar cell
It was cut into a size of mx 100 mm.

【0158】以上でロール・ツー・ロール法を用いたト
リプル型太陽電池の作製を終えた。
As described above, the production of a triple type solar cell using the roll-to-roll method was completed.

【0159】[0159]

【表7】 [Table 7]

【0160】まず、実施例1と同様に裏面金属反射層が
形成された基板上の拡散反射率測定の結果を示す。
First, the result of the diffuse reflectance measurement on the substrate on which the back surface metal reflective layer is formed is shown as in Example 1.

【0161】ステンレス板上の表面処理および反射層材
料により乱反射率の値は2%から55%の範囲にあっ
た。
The value of diffuse reflectance was in the range of 2% to 55% depending on the surface treatment on the stainless steel plate and the material of the reflecting layer.

【0162】実施例1と同様に透明導電層表面は、ステ
ンレス表面の処理による形状や反射層材料及び形状、透
明導電層の膜厚や堆積速度、作成温度等により様々な形
状をとりうることがわかった。また、実施例1と同様
に、円錐状または角錐状の穴に着目しこれらの穴が表面
上に存在するものと存在しないものとに分類した。
As in Example 1, the surface of the transparent conductive layer may have various shapes depending on the shape of the stainless steel surface, the material and shape of the reflective layer, the film thickness of the transparent conductive layer, the deposition rate, the forming temperature, and the like. all right. Also, as in Example 1, focusing on the conical or pyramidal holes, the holes were classified into those existing on the surface and those not existing.

【0163】つぎに、実施例3で作成した光起電力素子
については、各基板ごとにそれぞれ3個ずつ作製し、全
ての光起電力素子について更に10個ずつのサブセルに
分けた後、初期光電変換効率(光起電力/入射光電力)
を測定した。続いて光劣化試験、高温高湿度逆バイアス
(HHRB)劣化試験を行った。
Next, with respect to the photovoltaic element prepared in Example 3, three pieces were prepared for each substrate and further divided into 10 subcells for all the photovoltaic elements. Conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power)
Was measured. Subsequently, a light deterioration test and a high temperature high humidity reverse bias (HHRB) deterioration test were performed.

【0164】これらの結果を図9−1、図9−2、図9
−3に示す。数値は任意のスケールで規格化したもので
ある。
These results are shown in FIG. 9-1, FIG. 9-2, and FIG.
-3. Numerical values are standardized on an arbitrary scale.

【0165】測定の結果、実施例1と同様に初期変換効
率については円錐または角錐状の穴が存在する基板を用
いた場合、裏面反射層上の拡散反射率が3%以上50%
以下の場合に良好な特性が得られた。これはおもに開放
電圧(Voc)、曲線因子(FF)の向上によるもので
ある。また円錐または角錐状の穴が存在しない基板を用
いた場合にはおおむね穴が存在する場合に比べて低い値
を示した。
As a result of the measurement, when the substrate having the conical or pyramidal holes is used for the initial conversion efficiency as in Example 1, the diffuse reflectance on the back surface reflecting layer is 3% or more and 50% or more.
Good characteristics were obtained in the following cases. This is mainly due to improvement in open circuit voltage (Voc) and fill factor (FF). In addition, when a substrate having no conical or pyramidal hole was used, the value was generally lower than that when a hole was present.

【0166】次に、光劣化試験後の変換効率については
穴が存在する場合、裏面反射層上の拡散反射率が3%以
上50%以下の場合に比べて3%以下または50%以上
の場合には低いものとなった。これは拡散反射率3%以
下のものについてははがれに起因するシリーズ抵抗の増
大が原因であり、50%以上のものについてはテクスチ
ャー構造に起因するシャント抵抗の低下が原因と見られ
る。
Next, regarding the conversion efficiency after the photo-deterioration test, when there is a hole, when the diffuse reflectance on the back surface reflection layer is 3% or less or 50% or more compared to the case where the diffuse reflectance is 3% or more and 50% or less. Became low. It is considered that this is due to an increase in series resistance due to peeling when the diffuse reflectance is 3% or less, and a decrease in shunt resistance due to the texture structure when the reflectance is 50% or more.

【0167】HHRB劣化試験後の変換効率についても
光劣化試験後の測定結果と同じ結果が得られた。
Regarding the conversion efficiency after the HHRB deterioration test, the same result as the measurement result after the light deterioration test was obtained.

【0168】以上のように本発明の裏面反射層表面の拡
散反射率が3%以上50%以下で透明導電層表面に円錐
あるいは角錐状の穴が分散して形成されている基板を用
いた光起電力素子は、従来の光起電力素子よりも優れた
特性を有することが分かった。
As described above, the light using the substrate of the present invention, in which the diffuse reflectance on the surface of the back surface reflection layer is 3% or more and 50% or less, and the conical or pyramidal holes are dispersed on the surface of the transparent conductive layer, It has been found that the photovoltaic element has better properties than conventional photovoltaic elements.

【0169】《実施例4》裏面反射層をAlからCuに
替えたほかは実施例1と同様にして図1のpin型太陽
電池を作製した。
Example 4 The pin solar cell of FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the back surface reflection layer was changed from Al to Cu.

【0170】拡散反射率の値は2%から70%の範囲に
あった。
The diffuse reflectance value was in the range of 2% to 70%.

【0171】実施例1と同様に初期光電変換効率、光劣
化試験後の変換効率およびHHRB劣化試験後の変換効
率を測定したところ、裏面反射層表面の拡散反射率が3
%以上50%以下で透明導電層表面に円錐あるいは角錐
状の穴が分散して形成されている基板を用いた光起電力
素子は、従来の光起電力素子よりも優れた特性を有する
ことが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency, the conversion efficiency after the photodegradation test and the conversion efficiency after the HHRB deterioration test were measured in the same manner as in Example 1, the diffuse reflectance of the surface of the back reflective layer was 3%.
% To 50%, a photovoltaic element using a substrate in which conical or pyramidal holes are dispersed on the surface of a transparent conductive layer may have characteristics superior to those of conventional photovoltaic elements. Do you get it.

【0172】《実施例5》裏面反射層をAlからAlS
i(10〜100nm、基板温度RT〜100℃)及び
Al(50〜100nm,基板温度RT〜150℃)の
2層構成に替えたほかは実施例1と同様にして図1のp
in型太陽電池を作製した。
Example 5 The back reflection layer is made of Al to AlS.
1 (p of FIG. 1) in the same manner as in Example 1 except that the two-layer structure of i (10 to 100 nm, substrate temperature RT to 100 ° C.) and Al (50 to 100 nm, substrate temperature RT to 150 ° C.) was used.
An in-type solar cell was produced.

【0173】拡散反射率の値は1%から75%の範囲に
あった。
The diffuse reflectance value was in the range of 1% to 75%.

【0174】実施例1と同様に初期光電変換効率、光劣
化試験後の変換効率およびHHRB劣化試験後の変換効
率を測定したところ、裏面反射層表面の拡散反射率が3
%以上50%以下で透明導電層表面に円錐あるいは角錐
状の穴が分散して形成されている基板を用いた光起電力
素子は、従来の光起電力素子よりも優れた特性を有する
ことが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency, the conversion efficiency after the light deterioration test and the conversion efficiency after the HHRB deterioration test were measured in the same manner as in Example 1, and the diffuse reflectance of the surface of the back reflection layer was 3
% To 50%, a photovoltaic element using a substrate in which conical or pyramidal holes are dispersed on the surface of a transparent conductive layer may have characteristics superior to those of conventional photovoltaic elements. Do you get it.

【0175】[0175]

【発明の効果】本発明の請求項1から請求項14の発明
によれば以下の効果が得られる。
According to the inventions of claims 1 to 14, the following effects can be obtained.

【0176】適度な粗面によって、裏面反射層と透明導
電層の密着性が向上した。一方、ピラミッド型のテクス
チャー構造と異なって、裏面反射層と透明導電層の接触
面積が過大とならないので裏面反射層の金属の拡散(マ
イグレーション)を抑えられ、また金属と透明導電層の
成分との反応を抑えて反射率の低下を防ぐことができ
た。この効果は裏面反射層として好適に用いられるアル
ミニウムの場合に顕著である。また裏面反射層が鏡面の
場合に比べて、到達した光が拡散反射するために光路長
が伸び、入射光を有効利用することができた。
Due to the moderately rough surface, the adhesion between the back reflective layer and the transparent conductive layer was improved. On the other hand, unlike the pyramid-type texture structure, the contact area between the back surface reflection layer and the transparent conductive layer is not too large, so diffusion of the metal in the back surface reflection layer (migration) can be suppressed, and the metal and the components of the transparent conductive layer It was possible to suppress the reaction and prevent a decrease in reflectance. This effect is remarkable in the case of aluminum which is preferably used as the back surface reflection layer. In addition, compared with the case where the back surface reflection layer is a mirror surface, the reaching light is diffused and reflected, so that the optical path length is extended and the incident light can be effectively used.

【0177】その結果、シリーズ抵抗が低下し、リーク
電流が減少し、短絡電流、開放電圧、フィルファクター
が向上して、高い変換効率が得られた。また、製造工程
の制御性と自由度が向上すると同時に高い歩留りを維持
できた。また、高温高湿サイクルテスト、塩水試験等の
結果、耐候性が向上した。また、スクラッチテスト、曲
げ試験等の機械的強度の試験の結果、耐久性が向上し
た。
As a result, the series resistance was lowered, the leak current was reduced, the short-circuit current, the open circuit voltage and the fill factor were improved, and high conversion efficiency was obtained. Further, the controllability and the degree of freedom of the manufacturing process were improved, and at the same time, the high yield could be maintained. Further, as a result of the high temperature and high humidity cycle test, the salt water test, etc., the weather resistance was improved. Further, durability was improved as a result of mechanical strength tests such as a scratch test and a bending test.

【0178】また、基板をステンレスとすることによ
り、好ましい拡散反射率を有する裏面反射層の形成を容
易にした。
Further, by using stainless steel as the substrate, it was easy to form the back surface reflection layer having a preferable diffuse reflectance.

【0179】また、光起電力素子の表面にも穴が形成さ
れていることにより、光電変換層と上部の透明電極の界
面での光の散乱が促進されて、光電変換層の光入射側と
裏面側の両方で光が散乱されることになり、光電変換層
内での光路長が更に伸びて、光吸収が増大し短絡電流が
更に増大した。
Further, since holes are formed also on the surface of the photovoltaic element, the scattering of light at the interface between the photoelectric conversion layer and the upper transparent electrode is promoted, and the light is incident on the light incident side of the photoelectric conversion layer. Light was scattered on both the back surface side, the optical path length in the photoelectric conversion layer was further extended, the light absorption was increased, and the short-circuit current was further increased.

【0180】また、透明導電層として酸化亜鉛を用いる
ことにより、透明導電層が適度な抵抗値を持ち、光電変
換層の欠陥領域中を流れる電流が減少することによっ
て、光起電力素子がシャントすることが少なくなり、製
造の歩留りが向上した。また、酸化亜鉛のC軸配向性に
より、表面に円錐状あるいは角錐状の穴を形成すること
が容易になった。
Further, by using zinc oxide as the transparent conductive layer, the transparent conductive layer has an appropriate resistance value, and the current flowing in the defective region of the photoelectric conversion layer is reduced, so that the photovoltaic element shunts. And the production yield was improved. Further, due to the C-axis orientation of zinc oxide, it became easy to form conical or pyramidal holes on the surface.

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

【図1】本発明の光起電力素子の層構成の一例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a layer structure of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子の層構成の一例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a layer structure of the photovoltaic element of the present invention.

【図3】a.b.c.dは、本発明の光起電力素子の基
板の透明導電層薄膜の電子顕微鏡写真の一例である。
FIG. 3 a. b. c. d is an example of an electron micrograph of the transparent conductive layer thin film of the substrate of the photovoltaic element of the present invention.

【図4】本発明の光起電力素子の集電電極を示す図であ
る。
FIG. 4 is a view showing a collecting electrode of the photovoltaic element of the present invention.

【図5】aは本発明の光起電力素子の裏面反射層を堆積
するのに好適なスパッタリング装置を模式的に示す図で
ある。bは本発明の光起電力素子の裏面反射層を処理す
るのに好適なエッチング装置を模式的に示す図である。
FIG. 5a is a diagram schematically showing a sputtering apparatus suitable for depositing the back surface reflection layer of the photovoltaic element of the present invention. FIG. 3b is a diagram schematically showing an etching apparatus suitable for processing the back surface reflection layer of the photovoltaic element of the present invention.

【図6】本発明の光起電力素子を作成するのに好適な堆
積膜形成装置を模式的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a deposited film forming apparatus suitable for producing the photovoltaic element of the present invention.

【図7】aは本発明の光起電力素子を作成するのに好適
なロール・ツー・ロール式堆積膜形成装置を模式的に示
す図である。bは本発明の光起電力素子を作成するのに
好適なロール・ツー・ロール式堆積膜形成装置を上から
見た模式的図である。
FIG. 7 a is a diagram schematically showing a roll-to-roll type deposited film forming apparatus suitable for producing the photovoltaic element of the present invention. FIG. 3b is a schematic view of a roll-to-roll type deposited film forming apparatus suitable for producing the photovoltaic element of the present invention, viewed from above.

【図8】1は実施例1で用いた本発明、および従来の光
起電力素子における初期変換効率と拡散反射率との関係
を表すグラフである。2は実施例1で用いた本発明、お
よび従来の光起電力素子における光劣化試験後の効率と
拡散反射率との関係を表すグラフである。3は実施例1
で用いた本発明、および従来の光起電力素子におけるH
HRB劣化試験後の効率と拡散反射率との関係を表すグ
ラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the initial conversion efficiency and the diffuse reflectance in the present invention used in Example 1 and the conventional photovoltaic device. 2 is a graph showing the relationship between the efficiency and the diffuse reflectance after the photodegradation test in the present invention used in Example 1 and the conventional photovoltaic device. 3 is Example 1
H in the present invention used in
It is a graph showing the relationship between the efficiency and the diffuse reflectance after the HRB deterioration test.

【図9】1は実施例3で用いた本発明、および従来の光
起電力素子における初期変換効率と拡散反射率との関係
を表すグラフである。2は実施例3で用いた本発明、お
よび従来の光起電力素子における光劣化試験後の効率と
拡散反射率との関係を表すグラフである。3は実施例3
で用いた本発明、および従来の光起電力素子におけるH
HRB劣化試験後の効率と拡散反射率との関係を表すグ
ラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the initial conversion efficiency and the diffuse reflectance in the photovoltaic device of the present invention used in Example 3 and the conventional photovoltaic device. 2 is a graph showing the relationship between efficiency and diffuse reflectance after a photodegradation test in the present invention used in Example 3 and a conventional photovoltaic device. 3 is Example 3
H in the present invention used in
It is a graph showing the relationship between the efficiency and the diffuse reflectance after the HRB deterioration test.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201 基板 102、202 裏面金属反射層 103、203 透明導電層 104、204、207、210 n型半導体層 105、205、208、211 i型半導体層 106、206、209、212 p型半導体層 107、213 透明電極 108、214 集電電極 501、520 処理室 502、522 基板 503、521 ヒーター 504、508 ターゲット 506、510、526 電源 525 電極 507、511 シャッター 512、529 圧力計 513、523 コンダクタンスバルブ 514、515、524、527、528、530、5
31 供給バルブ 516、517、532、533 マスフローコントロ
ーラー 600 堆積装置 601 ロードロック室 602、603、604 搬送室 605 アンロード室 606、607、608、609 ゲートバルブ 610、611、612 基板加熱ヒーター 613 基板搬送レール 631〜634、641〜644、651〜655、6
61〜666、671〜674、681〜684 スト
ップバルブ 636〜639、656〜660、676〜679 マ
スフローコントローラー 617、618、619 堆積室 620、621 電極 622、623、624 RF電源 628 バイアス電極 649 ガス供給管 650 シャッター 729 送り出し室 730 巻き取り室 701〜713 堆積室 714 分離通路 715 原料ガス入り口 716 排気口 717 RF電極 718 マイクロ波アプリケーター 719 掃気ガス入り口 720 バイアス電極 721 送り出しロール 722、724 ガイドローラー 723 巻き取りロール
101, 201 Substrate 102, 202 Backside metal reflective layer 103, 203 Transparent conductive layer 104, 204, 207, 210 n-type semiconductor layer 105, 205, 208, 211 i-type semiconductor layer 106, 206, 209, 212 p-type semiconductor layer 107, 213 Transparent electrode 108, 214 Current collecting electrode 501, 520 Processing chamber 502, 522 Substrate 503, 521 Heater 504, 508 Target 506, 510, 526 Power supply 525 Electrode 507, 511 Shutter 512, 529 Pressure gauge 513, 523 Conductance valve 514, 515, 524, 527, 528, 530, 5
31 supply valve 516, 517, 532, 533 mass flow controller 600 deposition device 601 load lock chamber 602, 603, 604 transfer chamber 605 unload chamber 606, 607, 608, 609 gate valve 610, 611, 612 substrate heating heater 613 substrate transfer Rails 631 to 634, 641 to 644, 651 to 655, 6
61-666, 671-674, 681-684 Stop valve 636-639, 656-660, 676-679 Mass flow controller 617, 618, 619 Deposition chamber 620, 621 Electrode 622, 623, 624 RF power supply 628 Bias electrode 649 Gas supply Tube 650 Shutter 729 Feeding chamber 730 Winding chamber 701-713 Deposition chamber 714 Separation passage 715 Raw material gas inlet 716 Exhaust outlet 717 RF electrode 718 Microwave applicator 719 Scavenging gas inlet 720 Bias electrode 721 Sending roll 722, 724 Guide roller 723 Winding roll roll

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも基板、裏面反射層、及び光電
変換層を順次積層した光起電力素子の該基板及び/又は
裏面反射層の、波長800nmの光の拡散反射率が3%
以上50%以下であり、前記光電変換層が少なくともシ
リコン及びゲルマニウムを含むことを特徴とする光起電
力素子。
1. A diffuse reflectance of light having a wavelength of 800 nm of the substrate and / or the back surface reflection layer of a photovoltaic element in which at least a substrate, a back surface reflection layer, and a photoelectric conversion layer are sequentially laminated, is 3%.
It is 50% or more and 50% or less, and the photovoltaic element comprises at least silicon and germanium.
【請求項2】 前記裏面反射層と光電変換層との間に透
明導電層を有し、該透明導電層がその表面に穴を有する
ことを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
2. The photovoltaic element according to claim 1, wherein a transparent conductive layer is provided between the back surface reflection layer and the photoelectric conversion layer, and the transparent conductive layer has a hole on the surface thereof.
【請求項3】 前記透明導電層が酸化亜鉛を含むことを
特徴とする請求項2記載の光起電力素子。
3. The photovoltaic element according to claim 2, wherein the transparent conductive layer contains zinc oxide.
【請求項4】 前記基板がステンレスからなることを特
徴とする請求項1記載の光起電力素子。
4. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the substrate is made of stainless steel.
【請求項5】 金、銀、銅、アルミニウムまたはマグネ
シウムから選ばれる少なくとも1種を有することを特徴
とする請求項1記載の光起電力素子。
5. The photovoltaic element according to claim 1, comprising at least one selected from gold, silver, copper, aluminum and magnesium.
【請求項6】 前記裏面反射層が、更にシリコンを含む
ことを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
6. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the back surface reflection layer further contains silicon.
【請求項7】 前記裏面反射層が複数の層を積層した構
造であることを特徴とする請求項1記載の光起電力素
子。
7. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the back surface reflection layer has a structure in which a plurality of layers are laminated.
【請求項8】 前記光電変換層の表面に、更に穴が形成
されていることを特徴とする請求項2記載の光起電力素
子。
8. The photovoltaic element according to claim 2, wherein holes are further formed on the surface of the photoelectric conversion layer.
【請求項9】 前記光電変換層が複数のpin接合を有
することを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
9. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer has a plurality of pin junctions.
【請求項10】 前記複数のpin接合のうち少なくと
も最も基板に近いpin接合がゲルマニウムを含むこと
を特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
10. The photovoltaic element according to claim 1, wherein at least the pin junction closest to the substrate among the plurality of pin junctions contains germanium.
【請求項11】 前記光電変換層が非単結晶半導体から
なることを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
11. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer is made of a non-single crystal semiconductor.
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