DE60010178T2

DE60010178T2 - Leitendes Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60010178T2
Application number: DE60010178T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Osaka-shi Hirata; Tsuyoshi Osaka-shi Otani; Akira Osaka-shi Fujisawa; Hodaka Osaka-shi Norimatsu
Original assignee: Kaneka Corp; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Kaneka Corp; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: EP1056136A1; DE60010178D1; JP2001053307A; US6504139B1; JP3227449B2; EP1056136B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung und betrifft ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung betrifft weiter eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung, die von diesem Substrat Gebrauch macht.
In einer photoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung mit einem dünnen Film wird ein transparenter Leiter, auf dem ein transparenter leitfähiger Film aus Zinnoxid, ITO (Indium-Zinn-Oxid) oder dergleichen auf einer Glas-Oberfläche gebildet ist, als Substrat verwendet. Als transparenter leitfähiger Film wurde in vielen Fällen ein Film verwendet, der Zinnoxid als Hauptkomponente enthält. Eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung mit einem dünnen Film, die von einem in Form eines dünnen Films ausgebildeten Silicium als photovoltaischem Material Gebrauch macht, hat aufgrund der niedrigen Energiekosten, die für seine Herstellung oder dergleichen erforderlich sind, Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Allgemein schließt eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung auf Silicium-Basis mit einem dünnen Film einen Unterbeschichtungs-Film, einen transparenten leitfähigen Film, Silicium in Form eines dünnen Films und einen Metall-Film ein, die der Reihe nach auf der Oberfläche einer Glas-Platte gebildet sind. Als transparenter leitfähiger Film wurde in vielen Fällen ein Zinnoxid-Film verwendet, der im Rahmen eines Verfahrens gebildet wird, das von einer pyrolytischen Oxidationsreaktion von Ausgangsmaterialien begleitet wird, wie beispielsweise von einem Verfahren der chemischen Abscheidung aus der Dampfphase (CVD-Verfahren) oder dergleichen. Der Unterbeschichtungs-Film wird bereitgestellt, um zu verhindern, daß eine alkalische Komponente, wie beispielsweise Natrium oder dergleichen, die in der Glas-Platte enthalten ist, in den transparenten leitfähigen Film diffundiert, so daß eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften (d. h. die Erhöhung des Widerstands) des transparenten leitfähigen Films verhindert wird. Als Unterbeschichtungs-Film wird ein transparenter dünner Film, wie beispielsweise ein Siliciumoxid-Film oder dergleichen, verwendet.
Es ist erforderlich, daß der transparente leitfähige Film der photoelektrischen Dünnfilm-Umwandlungs-Vorrichtung einen hohen Lichtdurchlaßgrad (d. h. zur Einführung einer größeren Lichtmenge in eine photovoltaische Schicht) und einen geringen Widerstand (d. h. zur Verringerung des Verlusts beim Herausführen erzeugter Elektrizität) aufweist. Es war bekannt, daß das Versehen der Oberfläche des transparenten leitfähigen Films mit einer passenden Rauheit wirksam dafür ist, Licht in der photovoltaischen Schicht einzufangen. Daher ist es bei einem Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung mit einem dünnen Film erforderlich, daß der Lichtdurchlaßgrad hoch ist und das Trübungsverhältnis, das die Oberflächenrauheit widerspiegelt, ebenfalls in einem gewissen Grad hoch ist.
Verfahren, um die Oberfläche des transparenten leitfähigen Films rauh zu machen, schließen ein Verfahren zur Ausbildung eines Unterbeschichtungs-Films in der Weise, daß diese eine gewisse Rauheit aufweist, ein. Als Verfahren zur Herstellung eines Siliciumoxid-Films, der eine Oberfläche mit Rauheit aufweist, offenbart beispielsweise die Druckschrift JP-A 60-175465 ein Verfahren, bei dem eine Bearbeitungsflüssigkeit verwendet wird, die erhalten wird durch Zusatz von Borsäure zu einer wäßrigen Lösung von Hexafluorkieselsäure, die mit Siliciumoxid gesättigt ist. Weiter offenbart die Druckschrift JP-A 62-44,573 ein Verfahren, bei dem Gasmoleküle verwendet werden, die Silicium-Atome und ein oxidierendes Gas enthalten. In diesen beiden Verfahren wird zugelassen, daß Siliciumoxid-Teilchen, die bei den Reaktionen erzeugt werden, in einem Siliciumoxid-Beschichtungsfilm enthalten sind.
Das Dokument US-A 5,401,305 offenbart eine Zubereitung zum Beschichten von Glas durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase (chemical vapour deposition), wobei die Zubereitung eine Mischung aus einer Zinnoxid-Vorstufe, einer Siliciumdioxid-Vorstufe und einem Beschleunigungsmittel umfaßt. Die Schicht aus aus diesen Vorstufen abgeschiedenem Material kann mit einer anderen Schicht unter Herstellung eines Gegenstandes mit speziellen Eigenschaften, wie beispielsweise gesteuertem Emissionsverhalten, Brechungsindex, Abriebbeständigkeit und Aussehen kombiniert werden.
Das Dokument EP-A 0 305 928 bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden einer texturierten Schicht aus Zinnoxid auf einem glasartigen Substrat, in dem die Dicke und der Grad der Textur unabhängig voneinander gesteuert werden können. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Abscheidens eines ersten Films aus Zinnoxid auf dem glasartigen Substrat und des anschließenden Abscheidens eines zweiten Films aus Zinnoxid auf dem ersten Zinnoxid-Film durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase. In dem Fall, daß das Substrat gewöhnliches Kalk-Natron-Glas ist, wird es vorzugsweise zuerst mit einem Film aus Siliciumdioxid beschichtet, um die Bildung von Löchern in dem Zinnoxid-Film dadurch zu verhindern, daß man eine einheitliche, reproduzierbare Basis-Oberfläche für die Zinnoxid-Abscheidung schafft.
Jedoch haben die oben beschriebenen herkömmlichen Verfahrensweisen die Herstellung eines Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung im Rahmen einer industriellen Massen-Produktion nicht ermöglicht, die wirksam für das Licht-Einfangen in einer photovoltaischen bzw. photoelektrischen Schicht ist. Da der Siliciumoxid-Film, der eine Oberfläche mit Rauheit aufweist, dadurch gebildet wird, daß man ermöglicht, daß Siliciumoxid-Teilchen, die in den Reaktionen produziert werden, in dem Siliciumoxid-Beschichtungsfilm enthalten sind, muß eine Filmbildungsreaktion und eine Reaktion zur Herstellung von Teilchen gleichzeitig gesteuert werden. Daher ist es schwierig, ein stabiles Herstellungsverfahren kontinuierlich durchzuführen.
Es ist beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung ein Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung, wie beispielsweise eine photovoltaische bzw. photoelektrische Vorrichtung bereitstellt, das effektiv für das Einfangen von Licht in einer photoelektrischen Umwandlungs-Schicht ist und durch industrielle Massen-Produktionsverfahren hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen. Weiter intendiert die vorliegende Erfindung, charakteristische Eigenschaften im Rahmen einer photoelektrischen Umwandlung bei einer photoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung zu verbessern, indem man Gebrauch von diesem Substrat macht.
Um die vorgenannten Aufgaben zu lösen, ist ein Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, wie dies in Patentanspruch 1 angegeben ist.
Entsprechend der oben genannten Konfiguration kann ein Substrat bereitgestellt werden, das geeignet ist für eine photoelektrische Dünnfilm-Umwandlungs-Vorrichtung, und dieses kann im Rahmen eines industriellen Massen-Herstellungsverfahrens hergestellt werden.
In dem Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung ist es bevorzugt, daß der erste Grundbeschichtungs-Film wenigstens zwei Löcher pro Quadrat-Mikron (μm²) aufweist. Weiter ist es in dem Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung bevorzugt, daß der erste Grundbeschichtungs-Film eine Dicke im Bereich zwischen 10 nm und 100 nm aufweist. In dem Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung ist es auch bevorzugt, daß die Glas-Platte eine Floatglas-Platte ist, die durch ein Floatglas-Verfahren erhalten wurde, und daß der erste Grundbeschichtungs-Film, der zweite Grundbeschichtungs-Film und der leitfähige Film auf der oberen Oberfläche der Floatglas-Platte gebildet werden. In diesem Fall bezeichnet die obere Oberfläche die Oberfläche, die gegenüber der Oberfläche (untere Oberfläche) liegt, die mit dem geschmolzenen Zinn in einem Float-Bad während der Bildung durch das Floatglas-Verfahren in Kontakt steht.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung bereitgestellt, das umfaßt: Das Bilden eines ersten Grundbeschichtungs-Films, eines zweiten Grundbeschichtungs-Films und eines leitfähigen Films in dieser Reihenfolge auf einer Glas-Platte, die eine alkalische Komponente enthält, oder auf einem Glas-Band in einem Verfahren zur Herstellung der Glas-Platte, worin der erste Grundbeschichtungs- Film, der darin ein Loch/Löcher aufweist, gebildet wird durch eine thermische Zerfalls-Oxidations-Reaktion eines einen Überzugsfilm bildenden Materials, das Chlor enthält, auf der Glas-Platte oder dem Glas-Band, die/das eine Temperatur von wenigstens 600°C aufweist, wobei das Loch/die Löcher durch den zweiten Grundbeschichtungs-Film bedeckt wird/werden.
Bei dem Herstellungsverfahren wird vermutet, daß Natriumchlorid, das in dem ersten Grundbeschichtungs-Film durch die Reaktion zwischen Natrium in der Glas-Platte und Chlor in dem Material gebildet wird, aus dem Film verschwindet unter Bildung der Löcher in dem ersten Grundbeschichtungs-Film. So kann ein für eine photoelektrische Dünnfilm-Umwandlungs-Vorrichtung geeignetes Substrat durch ein industrielles Massen-Produktionsverfahren hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung liefert auch eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung, die von dem oben beschriebenen Substrat Gebrauch macht. In dieser photoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung sind wenigstens eine photoelektrische Umwandlungs-Einheit und eine rückseitige Elektrode auf dem leitfähigen Film des Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung in dieser Reihenfolge aufeinander angeordnet. Diese photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung wird in der Weise verwendet, daß ihre Glas-Platten-Seite so positioniert ist, daß sie die Seite einfallenden Lichts ist.
1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Vorrichtung zeigt, die zur Herstellung eines Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer photoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen des Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung und das Verfahren zur Herstellung derselben gemäß der vorliegenden Erfindung werden wie folgt beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In dem Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein erster Grundbeschichtungs-Film 1, ein zweiter Grundbeschichtungs-Film 2 und ein leitfähiger Film 3 auf einer Glas-Platte 5 in dieser Reihenfolge gebildet. In dem ersten Grundbeschichtungs-Film 1 ist ein Loch (durchgehendes Loch) 7, das durch den Film 1 hindurchreicht, gebildet. Der zweite Grundbeschichtungs-Film 2 tritt in das Loch 7 ein und bedeckt einen Stufen-Abschnitt, der durch das Loch 7 gebildet wird, wodurch Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des zweiten Grundbeschichtungs-Films 2 gebildet werden. Weiter erscheinen auf dem Bereich des zweiten Grundbeschichtungs-Films 2, wo Unregelmäßigkeiten gebildet wurden, Unregelmäßigkeiten 8 auch an der Oberfläche des leitfähigen Films 3. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Oberflächen-Unregelmäßigkeiten des zweiten Grundbeschichtungs-Films 2 wie ein Wachstums-Kern wirken, wenn der leitfähige Film gebildet wird. Unregelmäßigkeiten werden auch in den anderen Bereichen an der Oberfläche des leitfähigen Films 3 gebildet, der kristalline Eigenschaften hat und vorzugsweise Zinnoxid als die Hauptkomponente enthält. In dem Bereich oberhalb des Lochs 7 werden jedoch relativ große Oberflächen-Unregelmäßigkeiten 8 gebildet und tragen zu der Verbesserung der Wirkung des Licht-Einfangens in einer photovoltaischen bzw. photoelektrischen Schicht bei.
Da der zweite Grundbeschichtungs-Film 2 gebildet wird, ist der leitfähige Film 3 nicht in Kontakt mit der Glas-Platte 5 und das selbst nicht an dem Loch 7. Der zweite Grundbeschichtungs-Film 2 wird in der Weise gebildet, daß er das durchgehende Loch bedeckt und die Diffusion der alkalischen Komponente von der Glas-Platte 5 in den leitfähigen Film 3 über die gesamte Fläche der Glas-Platte unterdrückt.
Es ist bevorzugt, daß der erste Grundbeschichtungs-Film 1 Zinnoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Zinkoxid als die Hauptkomponente enthält. In dieser Beschreibung bezeichnet der Begriff „Hauptkomponente" eine Komponente, die wenigstens 50 Gew.-% der gesamten Menge ausmacht. In dem ersten Grundbeschichtungs-Film 1 können Fluor, Chlor oder andere Spuren-Komponenten enthalten sein. Weiter kann der erste Grundbeschichtungs-Film 1 andere Metall-Elemente als Spuren-Komponenten enthalten und kann ein Film sein, der beispielsweise aus Silicium enthaltendem Zinnoxid gebildet ist. Darüber hinaus ist es bevorzugt, daß der leitfähige Film 3 Zinnoxid als die Hauptkomponente enthält. Als leitfähiger Film 3 ist ein Zinnoxid-Film, dem Fluor oder dergleichen zugesetzt wurde, besonders geeignet zur Verbesserung der Leitfähigkeit. Die Mengen an zuzusetzenden Elementen ist nicht besonders beschränkt. Jedoch liegt dann, wenn Fluor zuzusetzen ist, dessen passende Menge bei 0,05 Gew.-% bis 1 Gew.-%.
Der zweite Grundbeschichtungs-Film 2 ist nicht in spezieller Weise beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, daß der zweite Grundbeschichtungs-Film 2 eine oder beide der Komponenten Siliciumoxid und Aluminiumoxid als Hauptkomponente enthält. Als zweiter Grundbeschichtungs-Film 2 ist ein Siliciumoxid-Film besonders geeignet. Andere bevorzugte Beispiele des Grundbeschichtungs-Films schließen Filme ein, die ein Oxycarbid oder Oxynitrid der oben genannten Metalle, wie beispielsweise SiOC als Hauptkomponente enthalten.
Bevorzugte Dicken der jeweiligen Filme sind beispielsweise:

Erster Grundbeschichtungs-Film: zwischen 10 nm und 100 nm;

Zweiter Grundbeschichtungs-Film: zwischen 10 nm und 100 nm;

Leitfähiger Film: zwischen 500 nm und 1200 nm.
Es ist bevorzugt, daß die mittlere Dichte der in dem ersten Grundbeschichtungs-Film vorhandenen Löcher wenigstens zwei Löcher/μm² ist und so große Oberflächen-Unregelmäßigkeiten des leitfähigen Films erhalten werden. Wenn jedoch die mittlere Dichte der Löcher ansteigt, besteht eine Neigung dazu, daß sich die Größe der Löcher verringert. Die geringere Größe des Lochs beschränkt die Größe der Oberflächen-Unregelmäßigkeiten des leitfähigen Films. Daher ist es bevorzugt, daß die mittlere Dichte der Löcher 8 Löcher/μm² oder weniger beträgt, insbesondere 6 Löcher/μm² oder weniger. Darüber hinaus ist es bevorzugt, daß die Löcher durch den ersten Grundbeschichtungs-Film hindurchreichen (d. h. die Löcher sind durchgehende Löcher). Die Dichte und der Zustand der Löcher können leicht bestätigt werden durch Anschauen der Löcher unter Verwendung eines Transmissions-Elektronenmikroskops.
Die Größe der Oberflächen-Unregelmäßigkeiten des transparenten leitfähigen Films kann angegeben werden als Trübungsverhältnis des Substrats für eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung. Je größer die Größe der Unregelmäßigkeiten ist, desto höher wird das Trübungs-Verhältnis. Das Trübungs-Verhältnis wird gemessen mittels eines Verfahrens zum Messen des Trübungs-Wertes, das beschrieben ist in dem Testverfahren der charakteristischen optischen Eigenschaften von Kunststoffen (JIS K7105-1981).
Als Glas-Platte kann eine Platte verwendet werden, die eine alkalische Komponente enthält, wie beispielsweise eine Kalk-Natron-Glas-Platte.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung eines Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schließen ein Verfahren des Abscheidens der jeweiligen oben genannten Filme schrittweise auf der oberen Oberfläche eines Glas-Bandes unter Verwendung der Hitze des Glas-Bandes in einem Floatglas-Herstellungsverfahren ein. Als Verfahren zur Bildung von Filmen unter Verwendung der Hitze eines Glas-Bandes kann ein Sprühverfahren, bei dem eine Ausgangsmaterial-Flüssigkeit atomisiert und dann auf eine Glas-Band-Oberfläche aufgebracht wird, oder ein CVD-Verfahren verwendet werden, in dem ein Ausgangsmaterial verdampft wird und dann auf eine Glas-Band-Oberfläche aufgebracht wird. Es ist bevorzugt, ein Chlor enthaltendes Ausgangsmaterial zu verwenden, wenn man den ersten Grundbeschichtungs-Film bildet.
2 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abscheiden eines dünnen Films auf einer Glas-Band-Oberfläche mittels des CVD-Verfahrens in einem Float-Glas-Prozeß. Wie in 2 gezeigt, sind bei dieser Vorrichtung eine vorbestimmte Zahl von Beschichtungs-Einrichtungen (Coater) 16 (drei Coater 16a, 16b und 16c in der in der Figur gezeigten Ausführungsform) direkt oberhalb eines Glas-Bandes 10 angeordnet. Das Glas-Band 10 wird aus geschmolzenem Glas gebildet, das aus einem Ofen 11 in ein Float-Bad 12 in bandartiger Form auf einem Zinn-Bad 15 gegossen wird, wobei es die Länge des Float-Bades 12 durchläuft. Die Zahl und die Anordnung der Beschichtungs-Einrichtungen (Coater) werden in passender Weise in Abhängigkeit von der Art und der Dicke des zu bildenden Beschichtungs-Films gewählt. Diese Beschichtungs-Einrichtungen liefern Materialien, die hergestellt und verdampft wurden, und bilden so kontinuierlich Beschichtungs-Filme auf der Oberfläche (obere Oberfläche) des Glas-Bandes 10. Dadurch, daß man von den jeweiligen Beschichtungs-Einrichtungen (Coatern) unterschiedliche Materialien zuleitet, können der erste Grundbeschichtungs-Film, der zweite Grundbeschichtungs-Film und der leitfähige Film nacheinander übereinander gebildet werden. Die Temperatur des Glas-Bandes 10 wird mittels einer Heizeinrichtung und einer Kühleinrichtung (nicht in der Figur gezeigt), die in dem Float-Bad 12 installiert sind, gesteuert, so daß das Glas-Band 10 eine vorbestimmte Temperatur aufweist, und zwar direkt, bevor es die Beschichtungs-Einrichtung (Coater) 16 erreicht.
In diesem Fall ist es bevorzugt, daß die vorbestimmte Temperatur des Glas-Bandes im Bereich zwischen 600°C und 750°C liegt, insbesondere zwischen 630°C und 750°C. Die Temperatur des Glas-Bandes 10 kann mit einem Strahlungsthermometer gemessen werden. Das so gebildete Glas-Band 10 mit den Beschichtungs-Filmen wird mittels einer Walze 17 angehoben und wird dann in einem Temper-Ofen 13 getempert.
Im Fall der Bildung dünner Filme, die Zinnoxid als Hauptkomponente enthalten, durch das CVD-Verfahren, schließen Beispiele des Zinn-Materials, das zu verwenden ist, Monobutylzinntrichlorid (MBTC), Zinntetrachlorid, Dimethylzinndichlorid, Dibutylzinndichlorid, Dioctylzinndichlorid, Tetramethylzinn oder dergleichen ein.
Wenn der erste Grundbeschichtungs-Film gebildet wird, wird in passender Weise ein organisches Zinn-Chlorid, wie beispielsweise Monobutylzinntrichlorid (MBTC) oder Dimethylzinndichlorid (DMT), die Chlor in einer Zinn-Verbindung einschließen, oder dergleichen verwendet. Oxidations-Materialien schließen Sauerstoff, Wasserdampf, trockene Luft oder dergleichen ein. Beispiele des Fluor-Materials, das verwendet wird, wenn Fluor dem leitfähigen Film zugesetzt wird, schließen Fluorwasserstoff, Trifluoressigsäure, Bromtrifluormethan, Chlordifluormethan oder dergleichen ein.
Wenn ein Titanoxid, Indiumoxid, Zinkoxid oder dergleichen als Hauptkomponente enthaltender Film als erster Grundbeschichtungs-Film gebildet wird, kann der Film unter Verwendung eines Chlor enthaltenden Materials, wie beispielsweise eines Metallchlorids (beispielsweise Titantetrachlorid oder Zinkdichlorid) durch das CVD-Verfahren, wie es oben beschrieben wurde, gebildet werden.
In dem Fall, in dem ein Siliciumoxid als Hauptkomponente enthaltender dünner Film durch das CVD-Verfahren gebildet wird, schließen Beispiele des Silicium-Materials, das verwendet werden soll, Silan (Monosilan), Disilan, Trisilan, Monochlorsilan, 1,2-Dimethylsilan, 1,1,2-Trimethyldisilan, 1,1,2,2-Tetramethyldisilan, Tetramethylorthosilicat, Tetraethylorthosilicat oder dergleichen ein. In diesem Fall schließen Oxidations-Materialien Sauerstoff, Wasserdampf, trockene Luft, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, Ozon oder dergleichen ein. Wenn ein Material mit extrem hoher Reaktivität, wie beispielsweise Monosilan oder dergleichen, verwendet wird, kann ein ungesättigtes Kohlenwasserstoff-Gas, wie beispielsweise Ethylen, Acetylen, Toluol oder dergleichen, zur Steuerung der Reaktivität zugesetzt werden.
Über das Siliciumoxid hinaus schließen Beispiele des Aluminium-Materials, das zu verwenden ist, wenn ein Aluminiumoxid als Hauptkomponente enthaltender Film, der als zweiter Grundbeschichtungs-Film geeignet ist, durch das CVD-Verfahren gebildet wird, Trimethylaluminium, Aluminiumtriisopropoxid, Diethylaluminiumchlorid, Aluminiumacetylacetonat, Aluminiumchlorid oder dergleichen ein. In diesem Fall können Sauerstoff, Wasserdampf, trockene Luft oder dergleichen als Oxidationsmaterial verwendet werden.
3 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer photoelektrischen Dünnfilm-Umwandlungs-Vorrichtung (eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung mit einem dünnen Film auf Silicium-Basis), die von dem Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht.
In dieser photoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung mit einem dünnen Film auf Silicium-Basis wird auf einem Substrat 50 für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung, auf dem eine erste und eine zweite Grundbeschichtungs-Schicht 51 und 52 und ein leitfähiger Film 53 auf einer Glas-Platte 55 in dieser Reihenfolge gebildet sind, eine photovoltaische bzw. photoelektrische Einheit 57 gebildet, und weiter wird darauf eine rückwärtige Elektrode 59 gebildet. Die photovoltaische Einheit kann aus einer einzigen Schicht gebildet werden, wie dies in der Figur gezeigt ist, jedoch kann sie auch aus einer Mehrzahl von Schichten gebildet werden. Beispiele der Photovoltaic-Einheit schließen eine Einheit ein, in der ein dünner Film auf Basis von amorphem Silicium oder ein dünner Film auf Basis von kristallinem Silicium als photovoltaische bzw. photoelektrische Schicht verwendet wird (nachfolgend werden die jeweiligen Einheiten bezeichnet durch Bezugnahme auf die Art der photovoltaischen bzw. photoelektrischen Schicht, wie beispielsweise „photovoltaische Einheit mit einem dünnen Film auf Basis von amorphem Silicium" und „photovoltaische Einheit mit einem dünnen Film auf Basis von kristallinem Silicium").
Eine photovoltaische Einheit mit einem dünnen Film auf Basis von amorphem Silicium wird gebildet durch Abscheiden von jeweiligen Halbleiter-Schichten des p-Typs, des i-Typs und des n-Typs in dieser Reihenfolge durch ein Plasma-CVD-Verfahren. Speziell kann die Einheit beispielsweise gebildet werden durch Abscheiden einer Schicht auf Basis von mikrokristallinem Silicium des p-Typs, die mit wenigstens 0,01 Atom-% Bor als Verunreinigungs-Atom dotiert ist, das den Typ ihrer Leitfähigkeit bestimmt, einer intrinsischen amorphen Silicium-Schicht, die die photovoltaische bzw. photoelektrische Schicht ist, und einer Schicht auf Basis von mikrokristallinem Silicium des n-Typs, die mit wenigstens 0,01 Atom-% Phosphor als Verunreinigungs-Atom dotiert ist, das den Typ ihrer Leitfähigkeit bestimmt, in dieser Reihenfolge. Jedoch sind diese jeweiligen Schichten nicht auf die vorstehend genannten beschränkt. Beispielsweise kann das Verunreinigungs-Atom in der Schicht auf Basis von mikrokristallinem Silicium des p-Typs Aluminium oder dergleichen sein, und eine Schicht auf Basis von amorphem Silicium kann als Schicht des p-Typs verwendet werden. Als Schicht des p-Tys kann ein Legierungs-Material aus amorphem oder mikrokristallinem Siliciumcarbid, Silicium-Germanium oder dergleichen verwendet werden.
Es ist bevorzugt, daß die Schichten auf Basis von mikrokristallinem Silicium des leitfähigen Typs (p-Typ und n-Typ) eine Dicke im Bereich zwischen 3 nm und 100 nm aufweisen, weiter bevorzugt zwischen 5 nm und 50 nm.
Es ist bevorzugt, daß die intrinsische amorphe Silicium-Schicht durch das Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird, während die Temperatur der Grund-Schicht so eingestellt wird, daß sie 450°C oder darunter ist. Diese Schicht wird gebildet als dünner Film aus im wesentlichen einem intrinsischen Halbleiter, und zwar mit einer Dichte von Verunreinigungs-Atomen, die den Typ ihrer Leitfähigkeit bestimmen, von 1 × 10¹⁸ cm^–3 oder darunter. Es ist bevorzugt, daß die intrinsische amorphe Silicium-Schicht eine Dicke im Bereich zwischen 0,05 μm und 0,5 μm aufweist. Jedoch kann in einer photovoltaischen bzw. photoelektrischen Einheit mit einem dünnen Film auf Basis von amorphem Silicium eine amorphe Siliciumcarbid-Schicht (beispielsweise eine amorphe Siliciumcarbid-Schicht, die aus amorphem Silicium gebildet ist, das 10 Atom-% Kohlenstoff oder weniger enthält) oder einer amorphen Silicium-Germanium-Schicht (beispielsweise einer amorphen Silicium-Germanium-Schicht, die aus amorphem Silicium gebildet ist, das 30 Atom-% Germanium oder weniger enthält) eines Legierungs-Materials anstelle der intrinsischen amorphen Silicium-Schicht gebildet werden.
In ähnlicher Weise kann eine photovoltaische bzw. photoelektrische Einheit mit einem dünnen Film auf Basis von kristallinem Silicium gebildet werden durch Abscheiden jeweiliger Halbleiter-Schichten des p-Typs, des i-Typs und des n-Typs in dieser Reihenfolge durch das Plasma-CVD-Verfahren, wobei man derselben Verfahrensweise folgt wie derjenigen, die für die photovoltaische bzw. photoelektrische Einheit mit einem dünnen Film auf Basis von amorphem Silicium angewendet wurde.
Es ist bevorzugt, daß als rückwärtige Elektrode wenigstens eine Metall-Schicht durch Sputtering oder Abscheidung aus der Dampfphase gebildet wird, die aus wenigstens einem Material gebildet ist, das gewählt ist aus Al, Ag, Au, Cu, Pt und Cr. Darüber hinaus kann eine aus einem leitfähigen Oxid, wie beispielsweise ITO, SnO₂, ZnO oder dergleichen gebildete Schicht zwischen der photovoltaischen bzw. photoelektrischen Einheit und der Metall-Elektrode gebildet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird ein Material mit einem kristallinen Anteil im Volumen von wenigstens 50% als Material angenommen, das einem kristallinen Material entspricht, selbst wenn amorphe Bereiche regional enthalten sind. Zusätzlich zu amorphem oder kristallinem Silicium wird ein Halbleiter-Material, das wenigstens 50 Atom-% Silicium enthält, wie beispielsweise amorphes Silicium-Germanium, auch als Material auf „Silicium-Basis" angesehen.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird weiter im einzelnen unter Verwendung von Beispielen wie folgt beschrieben, ist jedoch nicht durch die folgenden Beispiele beschränkt.
In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden dünne Filme übereinander auf einer Glas-Band-Oberfläche unter Verwendung einer Mehrzahl von Beschichtungs-Einrichtungen bzw. Coatern durch das CVD-Verfahren wie oben beschrieben angeordnet. Bei der Abscheidung der Filme wurde eine Gasmischung, die 98 Vol.-% Stickstoff und 2 Vol.-% Wasserstoff enthielt, innerhalb eines Float-Bades zugeführt, so daß der Druck innerhalb des Bades so gehalten wurde, daß er geringfügig höher war als außerhalb des Bades. Ein Kalk-Natron-Glas-Material, das in einem Ofen geschmolzen worden war, wurde in das Float-Bad eingeleitet, das dann zu einem Glas-Band mit einer Dicke von 4 mm ausgebildet wurde. Das Glas-Band, auf dessen oberer Oberfläche vorbestimmte dünne Filme übereinander angeordnet worden waren, wurde in einem Temper-Ofen getempert und wurde danach gewaschen, getrocknet und geschnitten. Ein spezielles Film-Abscheidungs-Verfahren wird nach folgend beschrieben.
Beispiel 1
Die Oberflächentemperatur eines Glas-Bandes, direkt bevor es eine Beschichtungs-Einrichtung (Coater) erreichte, die auf der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet war, wurde so eingestellt, daß sie 750°C betrug. Von der am weitesten auf der stromaufwärts gelegenen Seite angeordneten Beschichtungs-Einrichtung wurde eine Dimethylzinndichlorid (DMT) (in Dampfform), Sauerstoff, Helium und Stickstoff enthaltende Gasmischung zugeführt. Danach wurde von einer Beschichtungs-Einrichtung (Coater) weiter auf der stromabwärts gelegenen Seite eine Monosilan, Ethylen, Sauerstoff und Stickstoff enthaltende Gasmischung zugeführt. Danach wurde von einer weiter auf der stromabwärts gelegenen Seite eine Dimethylzinndichlorid (in Dampfform), Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff und Fluorwasserstoff enthaltende Gasmischung zugeleitet. So wurde ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm, ein Siliciumoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm und ein Fluor enthaltender Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 700 nm übereinander auf der oberen Oberfläche des Glas-Bandes in dieser Reihenfolge abgeschieden, wodurch eine Probe erhalten wurde. Darüber hinaus wurde ein Material-Gas nur von der Beschichtungs-Einrichtung auf der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite zugeführt und so ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm auf der oberen Oberfläche des Glas-Bandes gebildet, wodurch eine weitere Probe erhalten wurde.
Beispiel 2
Proben wurden nach denselben Verfahrensweisen wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, daß die Oberflächentemperatur eines Glas-Bandes direkt vor Erreichen einer Beschichtungs-Einrichtung, die am weitesten auf der stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet war, so eingestellt wurde, daß sie 700°C betrug.
Beispiel 3
Proben wurden nach denselben Verfahrensweisen wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, daß die Oberflächentemperatur eines Glas-Bandes direkt vor Erreichen einer Beschichtungs-Einrichtung, die am weitesten auf der stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet war, so eingestellt wurde, daß sie 650°C betrug.
Beispiel 4
Die Oberflächentemperatur eines Glas-Bandes direkt vor Erreichen einer Beschichtungs-Einrichtung, die am weitesten auf der stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet war, wurde so eingestellt, daß sie 650°C betrug. Von der am weitesten auf der stromaufwärts gelegenen Seite gelegenen Beschichtungs-Einrichtung wurde eine Monobutylzinntrichlorid (MBTC) (in Dampfform), Sauerstoff, Helium und Stickstoff enthaltende Gasmischung zugeführt. Danach wurde von einer Beschichtungs-Einrichtung auf der weiter stromabwärts gelegenen Seite eine Monosilan, Ethylen, Sauerstoff und Stickstoff enthaltende Gasmischung zugeleitet. Danach wurde von einer weiter stromabwärts gelegenen Beschichtungs-Einrichtung eine Monobutylzinntrichlorid (in Dampfform), Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff und Trifluoressigsäure enthaltende Gasmischung zugeleitet. So wurde ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm, ein Siliciumoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm und ein Fluor enthaltender Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 700 nm übereinander auf der oberen Oberfläche des Glas-Bandes in dieser Reihenfolge gebildet, wodurch eine Probe erhalten wurde. Weiter wurde ein Material-Gas nur von der Beschichtungs-Einrichtung auf der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite zugeleitet und so ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm auf der oberen Oberfläche eines Glas-Bandes gebildet, wodurch eine weitere Probe erhalten wurde.
Beispiel 5
Ein Kalk-Natron-Glas in Plattenform mit einer Dicke von 1,1 mm und einer Größe von 100 mm × 100 mm wurde gewaschen und wurde danach getrocknet. Diese Glas-Platte wurde auf 600°C erhitzt. Auf ihrer oberen Oberfläche wurde eine Gasmischung zugeführt, die Monobutylzinntrichlorid (in Dampfform), Sauerstoff und Stickstoff enthielt. Danach wurde eine Monosilan, Sauerstoff und Stickstoff enthaltende Gasmischung zugeleitet. Weiter wurde eine Monobutylzinntrichlorid (in Dampfform), Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff und Trifluoressigsäure enthaltende Gasmischung zugeleitet. So wurde ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm, ein Siliciumoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm und ein Fluor enthaltender Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 700 nm übereinander auf der oberen Oberfläche der Glas-Platte in dieser Reihenfolge gebildet, wodurch eine Probe erhalten wurde. Darüber hinaus wurde eine weitere Probe erhalten, in der nur ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 300 nm gebildet worden war.
Beispiel 6
Die Oberflächentemperatur eines Glas-Bandes unmittelbar vor Erreichen einer Beschichtungs-Einrichtung, die auf der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet war, wurde so eingestellt, daß sie 700°C betrug. Von der Beschichtungs-Einrichtung auf der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite wurde eine Dimethylzinndichlorid (DMT) (in Dampfform), Sauerstoff, Helium, Stickstoff und Wasserdampf enthaltende Gasmischung zugeleitet. Danach wurde von einer weiter auf der stromabwärts gelegenen Seite gelegenen Beschichtungs-Einrichtung eine Monosilan, Ethylen, Sauerstoff und Stickstoff enthaltende Gasmischung zugeleitet. In diesem Fall wurde der Mengenanteil des Ethylen-Gehalts erhöht und so Kohlenstoff in den Film eingeführt. Danach wurde von einer weiter auf der stromabwärts gelegenen Seite gelegenen Beschichtungs-Einrichtung eine Monobutylzinntrichlorid (in Dampfform), Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff, Helium und Trifluoressigsäure enthaltende Gasmischung zugeleitet. So wurde ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 45 nm, ein Siliciumoxycarbid-(SiOC-)-Film mit einer Dicke von etwa 15 nm und ein Fluor enthaltender Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 700 nm übereinander auf der oberen Oberfläche des Glas-Bandes in dieser Reihenfolge angeordnet und so eine Probe erhalten. Darüber hinaus wurde ein Material-Gas nur von der am weitesten stromaufwärts gelegenen Beschichtungs-Einrichtung zugeleitet und so ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 45 nm auf der oberen Oberfläche eines Glas-Bandes zugeleitet und so eine weitere Probe erhalten.
Beispiel 7
Die Oberflächentemperatur eines Glas-Bandes unmittelbar vor Erreichen einer Beschichtungs-Einrichtung, die auf der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet war, wurde so eingestellt, daß sie 680°C betrug. Von der auf der am weitesten auf der stromaufwärts gelegenen Seite gelegenen Beschichtungs-Einrichtung wurde eine Monobutylzinntrichlorid (MBTC) (in Dampfform), Sauerstoff, Helium, Stickstoff und Wasserdampf enthaltende Gasmischung zugeleitet. Danach wurde von einer auf der stromabwärts gelegenen Seite angeordneten Beschichtungs-Einrichtung eine Tetraethoxysilan, Sauerstoff, Stickstoff und Monobutylzinntrichlorid (in Dampfform) enthaltende Gasmischung zugeleitet. Im Anschluß daran wurde von einer Beschichtungs-Einrichtung auf der weiter stromabwärts gelegenen Seite eine Dimethylzinndichlorid (in Dampfform), Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff und Trifluoressigsäure enthaltende Gasmischung zugeleitet. So wurde ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 45 nm, ein Silicium-Zinnoxid-Film (SiSnO) mit einer Dicke von etwa 15 nm und ein Fluor enthaltender Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 700 nm übereinander auf der oberen Oberfläche des Glas-Bandes in dieser Reihenfolge angeordnet und so eine Probe erhalten. Darüber hinaus wurde ein Material-Gas nur von der am weitesten auf der stromaufwärts gelegenen Seite angeordneten Beschichtungs- Einrichtung zugeleitet und so ein Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 45 nm auf der oberen Oberfläche eines Glas-Bandes gebildet und so eine weitere Probe erhalten.
Vergleichsbeispiel 1
Die Oberflächentemperatur eines Glas-Bandes unmittelbar vor Erreichen einer Beschichtungs-Einrichtung, die auf der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet war, wurde so eingestellt, daß sie 750°C betrug. Von der Beschichtungs-Einrichtung, von der das Monosilan enthaltende Gas in Beispiel 1 zugeführt worden war, wurde ein Monosilan, Ethylen, Sauerstoff und Stickstoff enthaltendes Gas zugeleitet. Danach wurde von der Beschichtungs-Einrichtung, von der das Dimethylzinndichlorid enthaltende Gas in Beispiel 1 zugeleitet worden war, eine Dimethylzinndichlorid (in Dampfform), Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff und Fluorwasserstoff enthaltende Gasmischung zugeleitet. So wurde ein Siliciumoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm und ein Fluor enthaltender Zinnoxid-Film mit einer Dicke von etwa 700 nm übereinander auf der oberen Oberfläche des Glas-Bandes in dieser Reihenfolge gebildet und so eine Probe erhalten. Darüber hinaus wurde ein Material-Gas nur von der ersten Beschichtungs-Einrichtung (Coater) zugeleitet und so ein Siliciumoxid-Film mit einer Dicke von etwa 30 nm auf der oberen Oberfläche eines Glas-Bandes gebildet und so eine weitere Probe erhalten.
Vergleichsbeispiel 2
Proben wurden nach denselben Verfahrensweisen wie bei Vergleichsbeispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, daß die Oberflächentemperatur eines Glas-Bandes unmittelbar vor Erreichen einer Beschichtungs-Einrichtung, die auf der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet war, so eingestellt wurde, daß sie 650°C betrug.
Vergleichsbeispiel 3
Proben wurden nach denselben Verfahrenweisen wie in Beispiel 5 erhalten, mit der Ausnahme, daß die Heiztemperatur einer Glas-Platte so eingestellt wurde, daß sie 500°C betrug.
Von den gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen, wie sie oben beschrieben wurden, erhaltenen Proben wurden die Proben, bei denen nur ein Zinnoxid-Film oder ein Siliciumoxid-Film auf der Oberfläche eines Glas-Bandes gebildet worden war, unter Verwendung eines Transmissions-Elektronenmikroskops angeschaut und die Zahl von Löchern pro Quadrat-Micron (μm²) (Loch-Dichte) und der mittlere Durchmesser der Löcher gemessen. Trübungs-Verhältnisse der Proben, bei denen ein Fluor enthaltender Zinnoxid-Film auf einem Grundbeschichtungs-Film (einem Zinnoxid-Film, einem Siliciumoxid-Film) gebildet worden war, wurden nach dem Trübungswert-Meßverfahren gemessen (JIS K7105-1981). Die Trübungs-Verhältnisse wurden gemessen im Hinblick auf einfallendes Licht, das von der Seite der Glas-Platte eintrat. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse zusammen mit der Art und den Abscheidungsbedingungen des (ersten) Grundbeschichtungs-Films, der in Kontakt mit der Glas-Platte war.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde in den vorliegenden Beispielen dann, wenn die Zahl der Löcher in einem Zinnoxid-Film 2 bis 6 Löcher pro Quadrat-Micron (μm²) beträgt und der mittlere Durchmesser der Löcher im Bereich zwischen etwa 0,1 bis 0,2 μm liegt, ein besonders hohes Trübungs-Verhältnis erhalten.
Beispiel 8
Auf dem leitfähigen Film der Glas-Platte mit einem leitfähigen Film gemäß Beispiel 2 wurde eine amorphes Silicium umfassende photovoltaische (photoelektrische) Einheit durch das Plasma-CVD-Verfahren gebildet und so eine photoelektrische Dünnfilm-Umwandlungs-Vorrichtung erhalten. In der Pin-Verbindungs-Schicht, die in der photovoltaischen Einheit auf Basis von amorphem Silicium eingeschlossen war, wurde eine Schicht aus amorphem Siliciumcarbid des p-Typs und eine Schicht aus amorphem Silicium des n-Typs verwendet und hatten eine Dicke von 15 nm bzw. 30 nm. Eine intrinsische amorphe Silicium-Schicht (i-Typ) wurde im Rahmen eines RF-Plasma-CVD-Verfahrens gebildet. Als Bedingungen der Film-Abscheidung wurde ein Reaktionsgas aus Silan, Druck innerhalb der Reaktionskammer etwa 40 Pa, eine RF-Energie-Dichte von 15 mW/cm² und eine Film-Abscheide-Temperatur von 150°C angewendet. Ein intrinsischer amorpher Silicium-Film, der direkt auf einem Glas-Substrat unter Erhalt einer Dicke von 300 nm unter denselben Film-Abscheidungs-Bedingungen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, abgeschieden worden war, hatte eine Leitfähigkeit im Dunkeln von 5 × 10^–10 S/cm. Die Dicke der intrinsischen amorphen Silicium-Schicht wurde so eingestellt, daß sie 300 nm betrug. Schließlich wurden als rückseitige Elektrode ein ITO-Film mit einer Dicke von 80 nm und ein Ag-Film mit einer Dicke von 300 nm auf der amorphes Silicium umfassenden photovoltaischen Einheit in dieser Reihenfolge durch Sputtern abgeschieden.
Die charakteristischen Abgabe-Eigenschaften der photoelektrischen Dünnfilm-Umwandlungs-Vorrichtung (mit einer Photovoltaik-Fläche von 1 cm²), die wie vorstehend beschrieben hergestellt worden war, wurden gemessen, während Licht von AM1,5 (100 mW/cm²) als einfallendes Licht eingestrahlt wurde. Die Ergebnisse schlossen eine Spannung bei offener Schaltung von 0,89 V, eine Stromdichte bei Kurzschluß von 16,2 mW/cm² und einen Füll-Faktor von 70,6% sowie eine Umwandlungseffizienz von 10,2% ein. Weiter wurde ein Test zur Bestimmung des optischen Abbaus durchgeführt, indem man Licht von AM1,5 (100 mW/cm²) bei 48°C einstrahlte. Nach 550 h Bestrahlung verschlechterte sich die Umwandlungs-Effizienz auf bis zu 8,4%.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung mit einem höheren Trübungs-Verhältnis als dasjenige in einer herkömmlichen Umwandlungs-Vorrichtung erhalten werden. Dieses Substrat ist mit Rauheit versehen, was zu dem lichteinfangenden Effekt in der photoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung an der Oberfläche des leitfähigen Films ohne Nachbehandlung beitragen kann. Dieses Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung ist für eine industrielle Massenproduktion geeignet.
In jüngerer Zeit besteht deswegen, weil – wie insbesondere bei einer photoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung mit einem dünnen Film auf Basis von amorphem Silicium ersichtlich ist – die Defekt-Werte, die in einer photovoltaischen Schicht durch Lichtbestrahlung gebildet werden und die charakteristischen photoelektrischen Umwandlungs-Eigenschaften verschlechtern, die Neigung dazu, daß die Dicke der photovoltaischen Schicht verringert wird. Daher war bei dem Ziel, die Verringerung der Lichtabsorption zu kompensieren, eine höhere Licht-Einfangwirkung erforderlich. Aus dieser Sicht ist die photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die von dem oben beschriebenen Substrat Gebrauch macht, nützlich zur Verbesserung der charakteristischen photoelektrischen Umwandlungs-Eigenschaften, verglichen mit denjenigen in einer herkömmlichen Vorrichtung.

Claims

Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung, umfassend: eine Glas-Platte (5), die eine alkalische Komponente enthält; und auf der Glas-Platte (5) in dieser Reihenfolge einen ersten Grundbeschichtungs-Film (1), der als Hauptkomponente wenigstens eine Verbindung enthält, die gewählt ist aus Zinnoxid, Titanoxid, Indiumoxid und Zinkoxid; einen zweiten Grundbeschichtungs-Film (2); und einen leitfähigen Film (3); worin ein Loch (7)/Löcher (7) in dem ersten Grundbeschichtungs-Film (1) gebildet ist sind; und worin der zweite Grundbeschichtungs-Film (2) das Loch/die Löcher (7) bedeckt.
Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Grundbeschichtungs-Film (1) wenigstens zwei Löcher (7) pro Quadrat-μm aufweist.
Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der erste Grundbeschichtungs-Film (1) 8 Löcher (7) pro Quadrat-μm oder weniger aufweist.
Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der erste Grundbeschichtungs-Film (1) eine Dicke in einem Bereich zwischen 10 nm und 100 nm aufweist.
Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Glas-Platte (5) eine Floatglas-Platte ist und auf einer oberen Oberfläche der Floatglas-Platte der erste Grundbeschichtungs-Film (1), der zweite Grundbeschichtungs-Film (2) und der leitfähige Film (3) gebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung, umfassend das Bilden eines ersten Grundbeschichtungs-Films (1), eines zweiten Grundbeschichtungs-Films (2) und eines leitfähigen Films (3) in dieser Reihenfolge auf einer Glas-Platte (5), die eine alkalische Komponente enthält, oder auf einem Glas-Band (10) in einem Herstellungsverfahren der Glas-Platte (5), worin der erste Grundbeschichtungs-Film (1), der darin ein Loch (7)/Löcher (7) aufweist, gebildet wird durch eine thermische Zerfalls-Oxidations-Reaktion eines einen Überzugsfilm bildenden Materials, das Chlor enthält, auf der Glas-Platte (5) oder dem Glas-Band (10), die/das eine Temperatur von wenigstens 600°C aufweist, wobei das Loch (7)/die Löcher (7) durch den zweiten Grundbeschichtungs-Film (2) bedeckt wird/werden.
Photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung, umfassend: das Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; wenigstens eine photoelektrische Umwandlungs-Einheit (57); und eine rückseitige Elektrode (59); wobei die wenigstens eine photoelektrische Umwandlungs-Einheit (57) und die rückseitige Elektrode (59) übereinander auf dem leitfähigen Film (53) des Substrats in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung einer photoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung, umfassend: das Verfahren zur Herstellung des Substrats für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung nach Anspruch 6; wenigstens eine photoelektrische Umwandlungs-Einheit (57); und eine rückseitige Elektrode (59); wobei die wenigstens eine photoelektrische Umwandlungs-Einheit (57) und die rückseitige Elektrode (59) übereinander auf dem leitfähigen Film (53) des Substrats in dieser Reihenfolge angeordnet sind.