JP2000058892A - Silicon based thin film photoelectric converter - Google Patents
Silicon based thin film photoelectric converterInfo
- Publication number
- JP2000058892A JP2000058892A JP11151847A JP15184799A JP2000058892A JP 2000058892 A JP2000058892 A JP 2000058892A JP 11151847 A JP11151847 A JP 11151847A JP 15184799 A JP15184799 A JP 15184799A JP 2000058892 A JP2000058892 A JP 2000058892A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- silicon
- film
- conversion device
- based thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 81
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 196
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 56
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜光電変換装置に
関し、特に、シリコン系薄膜光電変換装置の低コスト化
と性能改善に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin-film photoelectric conversion device, and more particularly, to cost reduction and performance improvement of a silicon-based thin-film photoelectric conversion device.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、シリコン薄膜、特に多結晶シリコ
ンや微結晶シリコンのような結晶質シリコンを含む薄膜
を利用した光電変換装置の開発が精力的に行なわれてい
る。これらの開発は、安価な基板上に低温プロセスで良
質の結晶質シリコン薄膜を形成することによって光電変
換装置の低コスト化と高性能化を両立させようという試
みであり、太陽電池だけではなくて光センサ等のさまざ
まな光電変換装置への応用が期待されている。なお、本
願明細書において「多結晶」と「微結晶」と「結晶質」
の用語は、薄膜光電変換装置の技術分野において通常用
いられているように、部分的に非晶質を含むものをも意
味するものとする。2. Description of the Related Art In recent years, photoelectric conversion devices using silicon thin films, particularly thin films containing crystalline silicon such as polycrystalline silicon and microcrystalline silicon, have been vigorously developed. These developments are attempts to achieve both low cost and high performance of photoelectric conversion devices by forming high-quality crystalline silicon thin films on low-cost processes on inexpensive substrates. Applications to various photoelectric conversion devices such as optical sensors are expected. In the specification of the present application, “polycrystal”, “microcrystal” and “crystalline”
Is intended to mean an element partially containing an amorphous material, as is generally used in the technical field of a thin film photoelectric conversion device.
【0003】しかし、光電変換層が薄膜である場合、そ
の光吸収係数の小さな長波長領域の光に対して十分な吸
収が生じず、光電変換層における光電変換量がその膜厚
によって制限されることになる。特に結晶質シリコンを
含む光電変換層の場合十分な吸収を生じない。このよう
なことから、光電変換層を含む光電変換ユニットに入射
した光をより有効に利用するために、光反射率の高い金
属層を光電変換ユニットの裏側に設け、この金属層に表
面凹凸(表面テクスチャ)構造を設けることによって光
を光電変換ユニット内へ散乱反射させる工夫がなされて
いる。However, when the photoelectric conversion layer is a thin film, sufficient absorption of light in a long wavelength region having a small light absorption coefficient does not occur, and the amount of photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer is limited by its thickness. Will be. In particular, in the case of a photoelectric conversion layer containing crystalline silicon, sufficient absorption does not occur. For this reason, in order to more effectively use light incident on the photoelectric conversion unit including the photoelectric conversion layer, a metal layer having a high light reflectance is provided on the back side of the photoelectric conversion unit, and the metal layer has surface irregularities ( By providing a surface texture structure, light is scattered and reflected into the photoelectric conversion unit.
【0004】また、光入射側の透明電極にも表面凹凸
(表面テクスチャ)構造を設け、それによって光を光電
変換ユニット内へ散乱させ、さらに金属電極で反射され
た光を乱反射させる工夫もなされている。上記のように
表面テクスチャ構造を有する透明電極を含む光電変換装
置は、たとえば特公平6−12840号公報、特開平7
−283432号公報などに開示されており、光電変換
効率が向上することが記載されている。Also, a surface irregularity (surface texture) structure is provided on the transparent electrode on the light incident side, whereby light is scattered into the photoelectric conversion unit, and light reflected by the metal electrode is irregularly reflected. I have. A photoelectric conversion device including a transparent electrode having a surface texture structure as described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-12840,
For example, it is disclosed in -283432 and the like, and describes that the photoelectric conversion efficiency is improved.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、薄膜多結晶
シリコン太陽電池に代表的に用いられているようなシリ
コン系光電変換ユニットは、シリコン系薄膜からなる光
電変換層と導電型層を含んでいる。不純物がドープされ
た導電型層は、そのドープされた不純物による光吸収に
よって光電変換層への入射光の減少を引き起こす。した
がって、このような光電変換に寄与しない不純物による
光吸収を低減して光電変換層への入射光を増大させるた
めには、導電型層の膜厚を必要最小限まで薄くすること
が望まれる。A silicon-based photoelectric conversion unit typically used for a thin-film polycrystalline silicon solar cell includes a photoelectric conversion layer made of a silicon-based thin film and a conductivity type layer. . The conductivity type layer doped with an impurity causes a reduction in light incident on the photoelectric conversion layer due to light absorption by the doped impurity. Therefore, in order to reduce the light absorption by impurities that do not contribute to the photoelectric conversion and increase the incident light on the photoelectric conversion layer, it is desired to reduce the thickness of the conductive layer to the minimum necessary.
【0006】このような状況下において、本発明者たち
は、光電変換層内における光吸収を増大させるために好
ましい乱反射を生じ得る表面凹凸構造を有する前面透明
電極や裏面電極を用いる場合に、それらに接する光電変
換ユニットにおける薄い導電型層に機械的および電気的
な欠陥が生じやすく、得られる太陽電池の開放端電圧の
低下や短絡による歩留まりの低下を招くという問題があ
ることを見出した。[0006] Under such circumstances, the present inventors have found that when using a front transparent electrode or a rear electrode having a surface irregular structure capable of producing a preferable irregular reflection in order to increase light absorption in the photoelectric conversion layer, the inventors have found that It has been found that mechanical and electrical defects are likely to occur in the thin conductive type layer of the photoelectric conversion unit in contact with the photovoltaic cell, and there is a problem that the resulting open-circuit voltage of the solar cell is reduced and the yield is reduced due to short-circuit.
【0007】本発明者たちによって見出されたこのよう
な先行技術における課題に鑑み、本発明は、安価な基板
が使用可能な低温プロセスのみを用いて形成されるシリ
コン系薄膜光電変換装置において、開放端電圧の低下や
生産歩留まりの低下を招くことなく光閉じ込め効果によ
る光電変換特性の改善を図ることを目的としている。In view of the problems in the prior art found by the present inventors, the present invention relates to a silicon-based thin-film photoelectric conversion device formed using only a low-temperature process capable of using an inexpensive substrate. It is an object of the present invention to improve photoelectric conversion characteristics by an optical confinement effect without causing a decrease in open-circuit voltage and a decrease in production yield.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者たちが見出した
上述の課題を解決すべく検討を重ねた結果、光電変換ユ
ニットに含まれる半導体接合を構成するすべての半導体
層をプラズマCVD法にて低温で形成するシリコン系薄
膜光電変換装置においては、裏面電極または前面透明電
極の光電変換ユニット側の面に形成される表面凹凸構造
における凹凸の高低差とピッチを制御することによっ
て、高い開放端電圧を得ることができかつ光電変換層に
おける光吸収量が増大する高性能の薄膜光電変換装置が
得られることが見出された。As a result of repeated investigations to solve the above-mentioned problems found by the present inventors, all the semiconductor layers constituting the semiconductor junction included in the photoelectric conversion unit are formed by the plasma CVD method. In a silicon-based thin-film photoelectric conversion device formed at a low temperature, a high open-end voltage can be obtained by controlling the height difference and pitch of the unevenness in the surface unevenness structure formed on the surface of the back electrode or the front transparent electrode on the photoelectric conversion unit side. It has been found that a high-performance thin-film photoelectric conversion device can be obtained which can obtain a high performance and can increase the amount of light absorbed in the photoelectric conversion layer.
【0009】すなわち、本発明によるシリコン系薄膜光
電変換装置は、基板、光反射性金属膜を有する裏面電
極、少なくとも1つのシリコン系光電変換ユニット、お
よび前面透明電極を含み、光反射性金属膜および前面透
明電極の少なくとも一方はシリコン系光電変換ユニット
側の面において表面凹凸構造を有し、凹凸の高低差が
0.01〜2μmの範囲内にあるとともに、凹凸のピッ
チが高低差より大きくかつその25倍以下の範囲内にあ
ることを特徴としている。ここで、表面の凹凸の高低差
とは凸部と凹部の高さの差の平均値を表わし、ピッチと
は隣接する凸部と凸部または凹部と凹部の間の平均距離
を表わしている。That is, a silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to the present invention includes a substrate, a back electrode having a light-reflective metal film, at least one silicon-based photoelectric conversion unit, and a front transparent electrode. At least one of the front transparent electrodes has a surface uneven structure on the surface on the silicon-based photoelectric conversion unit side, and the height difference of the unevenness is in the range of 0.01 to 2 μm, and the pitch of the unevenness is larger than the height difference and the It is characterized by being within a range of 25 times or less. Here, the height difference between the surface irregularities represents the average value of the difference between the heights of the convex portions and the concave portions, and the pitch represents the average distance between the adjacent convex portions and the convex portions or the concave portions and the concave portions.
【0010】本発明では光反射性金属膜のシリコン系光
電変換ユニット側の面が表面凹凸構造を有し、凹凸の高
低差が0.01〜2μmの範囲内にあるとともに、凹凸
のピッチが前記高低差より大きくかつその25倍以下の
範囲内にあることを特徴とするシリコン系薄膜光電変換
装置であってよい。In the present invention, the surface of the light-reflective metal film on the silicon-based photoelectric conversion unit side has a surface uneven structure, the height difference of the unevenness is in the range of 0.01 to 2 μm, and the pitch of the unevenness is as described above. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device may be larger than the height difference and not more than 25 times the height difference.
【0011】また、前面透明電極のシリコン系光電変換
ユニット側の面が表面凹凸構造を有し、凹凸の高低差が
0.01〜2μmの範囲内にあるとともに、凹凸のピッ
チが前記高低差より大きくかつその25倍以下の範囲内
にあることを特徴とするシリコン系薄膜光電変換装置で
あってよい。The surface of the front transparent electrode on the side of the silicon-based photoelectric conversion unit has a surface uneven structure, the height difference of the unevenness is in the range of 0.01 to 2 μm, and the pitch of the unevenness is smaller than the height difference. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device may be large and within a range of 25 times or less thereof.
【0012】これらの太陽電池は光反射性金属膜と前面
透明電極の両者のシリコン系光電変換ユニット側の面が
表面凹凸構造を有し、凹凸の高低差が0.01〜2μm
の範囲内にあるとともに、凹凸のピッチが前記高低差よ
り大きくかつその25倍以下の範囲内にあることを特徴
とするシリコン系薄膜光電変換装置であってもよい。In these solar cells, the surfaces of both the light-reflective metal film and the front transparent electrode on the side of the silicon-based photoelectric conversion unit have a surface uneven structure, and the height difference between the unevenness is 0.01 to 2 μm.
The silicon-based thin-film photoelectric conversion device may be characterized in that the uneven pitch is greater than the height difference and is not more than 25 times the height difference.
【0013】光反射性金属膜または前面透明電極のシリ
コン系光電変換ユニット側の面の表面凹凸構造は、実質
的に鋭角的な突起を含まない曲線であることが好まし
い。It is preferable that the surface uneven structure of the surface of the light-reflective metal film or the front transparent electrode on the silicon-based photoelectric conversion unit side has a curve that does not substantially include a sharp projection.
【0014】また、光反射性金属膜または前面透明電極
のシリコン系光電変換ユニット側の面の表面凹凸構造
は、実質的に屈曲点を含まない曲線であることが好まし
い。なお屈曲点とは曲線の傾きが不連続的に変化する点
をいう。Further, it is preferable that the uneven surface structure of the surface of the light-reflective metal film or the front transparent electrode on the silicon-based photoelectric conversion unit side has a curve substantially not including a bending point. The inflection point is a point at which the slope of the curve changes discontinuously.
【0015】ところで、金属層とその上の酸化亜鉛(Z
nO)等の透明導電性酸化物層とを含む裏面電極上にシ
リコン系光電変換ユニットを堆積させた光電変換装置が
近年数多く試みられており、たとえば特開平3−994
77;特開平7−263731;IEEE 1st World Conf.
on Photovoltaic Energy Conversion,p. 405(199
4);Applied Physics Letters, Vol. 70, p. 2975 (1
997)などにおいて報告されている。このように、裏面
電極の金属層とシリコン系光電変換ユニットとの間に透
明導電性酸化物層を介在させることによって、それらの
間の熱膨張係数の相違による熱歪みを緩和し、かつ金属
原子がシリコン系光電変換ユニット内へ拡散して混入す
ることを防止し得る。その結果、得られる光電変換装置
の歩留まりと信頼性が向上するのみならず、光感度が改
善されて光電変換特性も向上することが知られている。
本発明においても、このように光反射性金属膜とシリコ
ン系光電変換ユニットの間に透明導電性酸化膜が含まれ
ていてもよい。By the way, the metal layer and the zinc oxide (Z
In recent years, many photoelectric conversion devices in which a silicon-based photoelectric conversion unit is deposited on a back electrode including a transparent conductive oxide layer such as nO) have been tried.
77; Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 7-263731; IEEE 1st World Conf.
on Photovoltaic Energy Conversion, p. 405 (199
4); Applied Physics Letters, Vol. 70, p. 2975 (1
997). Thus, by interposing the transparent conductive oxide layer between the metal layer of the back electrode and the silicon-based photoelectric conversion unit, thermal distortion due to the difference in thermal expansion coefficient between them can be reduced, and the metal atom can be reduced. Can be prevented from diffusing into the silicon-based photoelectric conversion unit. As a result, it is known that not only the yield and reliability of the obtained photoelectric conversion device are improved, but also the photosensitivity is improved and the photoelectric conversion characteristics are also improved.
Also in the present invention, a transparent conductive oxide film may be included between the light reflective metal film and the silicon-based photoelectric conversion unit.
【0016】本発明において、光電変換ユニットの少な
くとも1つが1導電型層と、結晶質シリコン系光電変換
層と、逆導電型層とを含む場合に本発明の効果が顕著に
発現する。In the present invention, the effect of the present invention is remarkably exhibited when at least one of the photoelectric conversion units includes a layer of one conductivity type, a crystalline silicon-based photoelectric conversion layer, and a layer of opposite conductivity type.
【0017】本発明による光電変換装置において、金属
膜は、500〜1200nmの範囲内の波長の光に対し
て95%以上の高い反射率を有することが好ましい。In the photoelectric conversion device according to the present invention, the metal film preferably has a high reflectance of 95% or more with respect to light having a wavelength in the range of 500 to 1200 nm.
【0018】より具体的には、金属膜は、Ag、Au、
Al、CuおよびPtから選択された1つまたはそれを
含む合金によって形成されていることが好ましい。More specifically, the metal film is made of Ag, Au,
It is preferably formed of one selected from Al, Cu and Pt or an alloy containing the same.
【0019】光反射性金属膜とシリコン系光電変換ユニ
ットの間に透明導電性酸化膜が含まれている場合、金属
膜のうち、透明導電性酸化膜との界面はAg、Au、A
l、CuおよびPtから選択された1つまたはそれを含
む合金によって形成されていることが好ましい。When a transparent conductive oxide film is included between the light-reflective metal film and the silicon-based photoelectric conversion unit, the interface between the metal film and the transparent conductive oxide film is Ag, Au, or A.
It is preferably formed of one selected from l, Cu and Pt, or an alloy containing the same.
【0020】結晶質シリコン系光電変換層を用いる場
合、それは400℃以下の下地温度の下に形成されたも
のであって、80%以上の体積結晶化分率と、1〜30
原子%の範囲内の水素含有量と、0.5〜20μmの範
囲内の厚さと、その膜面に平行な(110)の優先結晶
配向面を有し、そのX線回折における(220)回折ピ
ークに対する(111)回折ピークの強度比が0.2以
下であることが好ましい。When a crystalline silicon-based photoelectric conversion layer is used, it is formed under a base temperature of 400 ° C. or less, and has a volume crystallization fraction of 80% or more,
It has a hydrogen content in the range of atomic%, a thickness in the range of 0.5 to 20 μm, and a preferred crystal orientation plane of (110) parallel to its film plane, and its (220) diffraction in X-ray diffraction The intensity ratio of the (111) diffraction peak to the peak is preferably 0.2 or less.
【0021】また、本発明の光電変換装置は、結晶質シ
リコン系光電変換層を含む光電変換ユニットに加えて、
非晶質シリコン系光電変換層を含む光電変換ユニットの
少なくとも1つが積層されたタンデム型にされていても
よい。Further, the photoelectric conversion device of the present invention includes, in addition to the photoelectric conversion unit including the crystalline silicon-based photoelectric conversion layer,
A tandem type in which at least one of the photoelectric conversion units including the amorphous silicon-based photoelectric conversion layer is stacked may be used.
【0022】本発明によるシリコン系薄膜光電変換装置
では、光反射性金属膜を有する裏面電極、少なくとも1
つのシリコン系光電変換ユニット、および前面透明電極
を基板上にこの順序で積層されていてもよい。In the silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to the present invention, at least one back electrode having a light-reflective metal film is provided.
One silicon-based photoelectric conversion unit and the front transparent electrode may be laminated on the substrate in this order.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】図1の模式的な断面図を参照し
て、本発明の第1の実施の形態によるシリコン系薄膜光
電変換装置が説明される。この光電変換装置の基板1に
は、ステンレス等の金属、有機フィルム、セラミック
ス、または低融点の安価なガラス等が用いられ得る。FIG. 1 is a schematic sectional view of a silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to a first embodiment of the present invention. For the substrate 1 of this photoelectric conversion device, a metal such as stainless steel, an organic film, ceramics, low-melting-point inexpensive glass, or the like can be used.
【0024】基板1上に配置される裏面電極10とし
て、光反射性金属膜102が形成される。裏面電極10
としては光反射性金属膜102と透明導電性酸化膜10
3を含む複合層が好ましい。光反射性金属膜102は、
真空蒸着またはスパッタ等の方法によって基板1上に形
成することができる。反射性金属膜102は、Ag、A
u、Al、CuおよびPtから選択された1つまたはそ
れを含む合金によって形成されることが好ましい。たと
えば、ガラス基板1上に光反射性の高いAg層102を
100〜330℃の範囲内の基板温度、より好ましくは
200〜300℃の基板温度の下に真空蒸着法によって
形成することができる。また、ガラス基板1とAg層1
02との間に20〜50nmの範囲内の厚さを有するT
i層101を挿入することにより、ガラス基板1とAg
層102との間の付着性を向上させることができる。な
お、このようなTi層101も、蒸着またはスパッタに
よって形成することができる。透明導電性酸化膜103
としては酸化亜鉛が好ましい。A light-reflective metal film 102 is formed as a back electrode 10 disposed on the substrate 1. Back electrode 10
The light reflecting metal film 102 and the transparent conductive oxide film 10
A composite layer containing 3 is preferred. The light reflective metal film 102 is
It can be formed on the substrate 1 by a method such as vacuum evaporation or sputtering. The reflective metal film 102 is made of Ag, A
It is preferably formed of one selected from u, Al, Cu and Pt or an alloy containing the same. For example, the Ag layer 102 having high light reflectivity can be formed on the glass substrate 1 by a vacuum evaporation method at a substrate temperature in the range of 100 to 330 ° C, more preferably 200 to 300 ° C. Further, the glass substrate 1 and the Ag layer 1
02 having a thickness in the range of 20 to 50 nm between
By inserting the i-layer 101, the glass substrate 1 and the Ag
Adhesion with the layer 102 can be improved. Note that such a Ti layer 101 can also be formed by vapor deposition or sputtering. Transparent conductive oxide film 103
Is preferably zinc oxide.
【0025】反射性金属膜102の上表面における凹凸
構造は、たとえば、基板1の表面を予めエッチング等に
よって凹凸構造に加工し、その凹凸構造を自分自身の上
表面に伝達し得るような薄い金属膜102を形成するこ
とによって得ることができる。この代わりに、基板1上
に凹凸表面を有する透明導電性酸化物層(図示せず)を
堆積した後に、その凹凸構造を自分自身の上表面に伝達
し得るような薄い金属膜102を形成することによって
も得られる。The uneven structure on the upper surface of the reflective metal film 102 is formed by, for example, processing the surface of the substrate 1 into an uneven structure by etching or the like, and transmitting the uneven structure to the upper surface of itself. It can be obtained by forming the film 102. Instead, after depositing a transparent conductive oxide layer (not shown) having an uneven surface on the substrate 1, a thin metal film 102 capable of transmitting the uneven structure to the upper surface of itself is formed. It can also be obtained by:
【0026】光反射性金属膜102の表面凹凸構造にお
ける凹凸の高低差は0.01〜2μmの範囲内にあると
ともに、凹凸のピッチはその高低差より大きくて25倍
以下である。凹凸の高低差は0.01〜1μがより好ま
しく、0.01〜0.5μがさらに好ましく、0.02
〜0.1μが特に好ましい。凹凸のピッチの具体的範囲
は0.3〜1μにあることが好ましく、0.5〜0.8
μにあることがより好ましい。また、凹凸断面形状は鋭
角的な突起を含まないことが好ましく、実質的に屈曲点
を含まないことがさらに好ましい。なお、このような表
面凹凸構造は、金属膜102の断面のTEM(透過型電
子顕微鏡)写真やAFM(原子間力顕微鏡)による表面
観察によって測定され得る。The height difference of the unevenness in the surface unevenness structure of the light-reflective metal film 102 is in the range of 0.01 to 2 μm, and the pitch of the unevenness is 25 times or less than the height difference. The difference in height of the unevenness is more preferably 0.01 to 1 μm, still more preferably 0.01 to 0.5 μm, and 0.02 μm.
~ 0.1μ is particularly preferred. The specific range of the pitch of the unevenness is preferably in the range of 0.3 to 1 μm,
More preferably, it is at μ. Further, the uneven cross-sectional shape preferably does not include an acute projection, and more preferably does not substantially include a bending point. Note that such a surface uneven structure can be measured by a TEM (transmission electron microscope) photograph of a cross section of the metal film 102 or a surface observation using an AFM (atomic force microscope).
【0027】反射性金属膜102の表面凹凸構造におい
て、凹凸の高低差がピッチに対して大き過ぎれば凹部と
凸部の角度が鋭くなり、その上に堆積されるシリコン系
光電変換ユニット中の半導体接合の形成がうまくいか
ず、最終的に得られる光電変換装置の開放端電圧や製造
歩留まりの低下を招く。すなわち、反射性金属膜102
の表面凹凸構造における凹凸の高低差とピッチに関して
最適値が存在し、凹凸の高低差に対して十分な間隔のピ
ッチを付与して凹部と凸部の角度を緩やかにすることに
よって、高い開放端電圧が得られることが見出された。
このような知見に基づいて、本発明で規定するような高
低差とピッチを含む表面凹凸構造を有する光反射性金属
層102を利用することによって、開放端電圧の低下や
製造歩留まりの低下を伴うことなく、光閉じ込め効果を
改善して高性能の光電変換装置を得ることができる。In the surface uneven structure of the reflective metal film 102, if the height difference between the unevenness and the pitch is too large with respect to the pitch, the angle between the concave portion and the convex portion becomes sharp, and the semiconductor in the silicon-based photoelectric conversion unit deposited thereon is formed. The formation of the junction does not go well, resulting in a decrease in the open-circuit voltage and the manufacturing yield of the finally obtained photoelectric conversion device. That is, the reflective metal film 102
There is an optimum value for the height difference and pitch of the unevenness in the surface uneven structure of the surface, and by giving a sufficient interval pitch to the unevenness of the unevenness to make the angle between the concave portion and the convex portion high, the high open end It has been found that a voltage is obtained.
Based on such knowledge, the use of the light-reflective metal layer 102 having a surface uneven structure including a height difference and a pitch as defined in the present invention causes a reduction in open-end voltage and a reduction in manufacturing yield. Thus, a high-performance photoelectric conversion device can be obtained with an improved light confinement effect.
【0028】光反射性金属膜102上に形成される透明
導電性酸化膜103は、ITO、SnO2、ZnO等か
ら選択された少なくとも1以上の層から形成されること
が好ましく、中でもZnOを主成分とする膜が特に好ま
しい。光電変換ユニット11に隣接して配置される透明
導電性酸化膜103の平均結晶粒径は100nm以上で
あることが好ましく、それを満たすためには100〜4
50℃の範囲内の下地温度の下で透明導電性酸化膜10
3を形成することが望まれる。なお、ZnOを主成分と
する透明導電性酸化膜103の膜厚は50nm〜1μm
の範囲内にあることが好ましく、その比抵抗は1.5×
10-3Ωcm以下であることが好ましい。The transparent conductive oxide film 103 formed on the light reflecting metal film 102 is preferably formed of at least one layer selected from ITO, SnO 2 , ZnO, etc. A membrane as a component is particularly preferred. The average crystal grain size of the transparent conductive oxide film 103 disposed adjacent to the photoelectric conversion unit 11 is preferably 100 nm or more.
The transparent conductive oxide film 10 at a base temperature in the range of 50 ° C.
It is desired to form 3. The thickness of the transparent conductive oxide film 103 containing ZnO as a main component is 50 nm to 1 μm.
It is preferable that the specific resistance is 1.5 ×
It is preferably 10 −3 Ωcm or less.
【0029】裏面電極10上には、シリコン系光電変換
ユニット11が形成される。この光電変換ユニット11
に含まれるすべての半導体層が、400℃以下の下地温
度の条件の下にプラズマCVD法によって堆積される。
プラズマCVD法としては、一般によく知られている平
行平板型のRFプラズマCVDを用い得る他、周波数が
150MHz以下のRF帯からVHF帯までの高周波電
源を利用するプラズマCVDを用いてもよい。On the back electrode 10, a silicon-based photoelectric conversion unit 11 is formed. This photoelectric conversion unit 11
Are deposited by a plasma CVD method under the condition of a base temperature of 400 ° C. or less.
As the plasma CVD method, a generally well-known parallel plate type RF plasma CVD may be used, or a plasma CVD using a high frequency power supply from an RF band having a frequency of 150 MHz or less to a VHF band may be used.
【0030】裏面電極10上には、まず光電変換ユニッ
ト11に含まれる1導電型層111が堆積される。この
1導電型層111としては、たとえば導電型決定不純物
原子であるリンがドープされたn型シリコン系薄膜、ま
たはボロンがドープされたp型シリコン系薄膜などが用
いられ得る。しかし、この1導電型層111についての
これらの条件は限定的なものではなく、不純物原子とし
ては、たとえばn型層においては窒素等でもよい。ま
た、1導電型層111の材料としては、非晶質シリコン
の他に非晶質シリコンカーバイドや非晶質シリコンゲル
マニウム等の合金材料の他に、多結晶もしくは部分的に
非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその合金材料を用
いることもできる。なお、望まれる場合には、堆積され
たこのような1導電型層111にパルスレーザ光を照射
することにより、その結晶化分率や導電型決定不純物原
子によるキャリア濃度を制御することもできる。On the back electrode 10, first, a one conductivity type layer 111 included in the photoelectric conversion unit 11 is deposited. As the one conductivity type layer 111, for example, an n-type silicon-based thin film doped with phosphorus, which is a conductivity type determining impurity atom, or a p-type silicon-based thin film doped with boron can be used. However, these conditions for the one conductivity type layer 111 are not limited, and the impurity atoms may be, for example, nitrogen in the n-type layer. The material of the one conductivity type layer 111 is not only amorphous silicon, but also alloy materials such as amorphous silicon carbide and amorphous silicon germanium, as well as polycrystalline or partially amorphous materials. Crystalline silicon or its alloy material can also be used. If desired, by irradiating the deposited one-conductivity-type layer 111 with pulsed laser light, the crystallization fraction and the carrier concentration due to the conductivity-type-determining impurity atoms can be controlled.
【0031】1導電型層111上には、光電変換層11
2として、非晶質シリコン系薄膜光電変換層または結晶
質シリコン系薄膜光電変換層が堆積される。結晶質シリ
コン系光電変換層112としては、ノンドープの真性半
導体の多結晶シリコン薄膜や体積結晶化分率が80%以
上の微結晶シリコン膜、または微量の不純物を含む弱p
型もしくは弱n型で光電変換機能を十分に備えているシ
リコン系薄膜材料が用いられ得る。しかし、この光電変
換層112はこれらに限定されず、シリコンカーバイド
やシリコンゲルマニウム等の合金材料を用いて形成され
てもよい。On the one conductivity type layer 111, the photoelectric conversion layer 11
As No. 2, an amorphous silicon-based thin film photoelectric conversion layer or a crystalline silicon-based thin film photoelectric conversion layer is deposited. As the crystalline silicon-based photoelectric conversion layer 112, a polycrystalline silicon thin film of a non-doped intrinsic semiconductor, a microcrystalline silicon film having a volume crystallization fraction of 80% or more, or a weak p-type film containing a small amount of impurities.
A silicon-based thin-film material having a sufficient or sufficient n-type photoelectric conversion function can be used. However, the photoelectric conversion layer 112 is not limited thereto, and may be formed using an alloy material such as silicon carbide or silicon germanium.
【0032】このような光電変換層112の厚さは0.
1〜20μmの範囲内にある。非晶質シリコン系薄膜光
電変換層112の場合はその厚さが0.1〜2μmの範
囲にあることが好ましく、0.15〜0.5μmの範囲
にあることが好ましい。他方、結晶質シリコン系薄膜光
電変換層112としての必要かつ十分な膜厚の範囲は
0.5〜20μmである。また、結晶質光電変換層11
2は400℃以下の低温で形成されるので、結晶粒界や
粒内における欠陥を終端または不活性化させる水素原子
を多く含み、その水素含有量は1〜30原子%の範囲内
にある。さらに、結晶質シリコン系薄膜光電変換層11
2に含まれる結晶粒の多くは下地層から上方に柱状に延
びて成長しており、その膜面に平行に(110)の優先
結晶配向面を有し、そのX線回折における(220)回
折ピークに対する(111)回折ピークの強度比は0.
2以下であることが好ましい。The thickness of the photoelectric conversion layer 112 is equal to 0.1.
It is in the range of 1 to 20 μm. In the case of the amorphous silicon-based thin-film photoelectric conversion layer 112, the thickness is preferably in the range of 0.1 to 2 μm, and more preferably in the range of 0.15 to 0.5 μm. On the other hand, the necessary and sufficient range of the thickness of the crystalline silicon-based thin-film photoelectric conversion layer 112 is 0.5 to 20 μm. Also, the crystalline photoelectric conversion layer 11
Since No. 2 is formed at a low temperature of 400 ° C. or less, it contains many hydrogen atoms that terminate or inactivate defects in crystal grain boundaries and grains, and its hydrogen content is in the range of 1 to 30 atomic%. Further, the crystalline silicon-based thin film photoelectric conversion layer 11
Most of the crystal grains included in No. 2 grow in a columnar manner extending upward from the underlayer, have a preferential crystal orientation plane of (110) parallel to the film surface, and have a (220) diffraction in the X-ray diffraction thereof. The intensity ratio of the (111) diffraction peak to the peak is 0.1.
It is preferably 2 or less.
【0033】光電変換層112上には、1導電型層11
1とは逆タイプの逆導電型層113としてのシリコン系
薄膜が堆積される。この逆導電型層113としては、た
とえば導電型決定不純物原子であるボロンがドープされ
たp型シリコン系薄膜、またはリンがドープされたn型
シリコン系薄膜などが用いられ得るが、p型シリコン系
薄膜が好ましい。しかし、この逆導電型層113につい
てのこれらの条件は限定的なものではなく、不純物原子
としては、たとえばp型層においてはアルミニウム等で
もよい。また、逆導電型層113の材料としては、非晶
質シリコンの他に非晶質シリコンカーバイドや非晶質シ
リコンゲルマニウム等の合金材料を用いてもよく、多結
晶もしくは部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまた
はその合金材料を用いることもできる。On the photoelectric conversion layer 112, the one conductivity type layer 11
A silicon-based thin film is deposited as the opposite conductivity type layer 113 of the type opposite to 1. As the opposite conductivity type layer 113, for example, a p-type silicon-based thin film doped with boron, which is a conductivity type determining impurity atom, or an n-type silicon-based thin film doped with phosphorus, may be used. Thin films are preferred. However, these conditions for the opposite conductivity type layer 113 are not limited, and the impurity atoms may be, for example, aluminum in the p-type layer. As the material of the opposite conductivity type layer 113, an alloy material such as amorphous silicon carbide or amorphous silicon germanium may be used in addition to amorphous silicon. Alternatively, microcrystalline silicon or an alloy material thereof can be used.
【0034】ここで、裏面電極10の表面1Aが実質的
に平坦である場合でも、その上に堆積される光電変換ユ
ニット11が結晶質光電変換層である場合には、その上
面1Bには微細な凹凸を含む表面テクスチャ構造が形成
される。また、裏面電極10の上表面1Aが凹凸テクス
チャ構造を有する場合、光電変換ユニット11の上面1
Bのテクスチャ構造における微細な凹凸のピッチは、裏
面電極10の上面1Aのそれに比べて小さくなってい
る。これは、光電変換ユニット11に含まれる結晶質光
電変換層112がその堆積時に自然に凹凸テクスチャ構
造を生じることによるものであり、これによって、光電
変換ユニット11の上面1Bが、広範囲の波長領域の入
射光を散乱させるのに適した微細な表面凹凸テクスチャ
構造になり、光電変換装置における光閉じ込め効果も大
きくなる。Here, even when the front surface 1A of the back electrode 10 is substantially flat, if the photoelectric conversion unit 11 deposited thereon is a crystalline photoelectric conversion layer, a fine A surface texture structure including various irregularities is formed. When the upper surface 1A of the back electrode 10 has an uneven texture structure, the upper surface 1A of the photoelectric conversion unit 11
The pitch of the fine unevenness in the texture structure B is smaller than that of the upper surface 1A of the back electrode 10. This is because the crystalline photoelectric conversion layer 112 included in the photoelectric conversion unit 11 naturally has an uneven texture structure when deposited, whereby the upper surface 1B of the photoelectric conversion unit 11 has a wide wavelength range. A fine surface uneven texture structure suitable for scattering incident light is obtained, and the light confinement effect in the photoelectric conversion device is increased.
【0035】光電変換ユニット11の積層が終了した後
に、ITO、SnO2 およびZnOから選択された1以
上の層を含む透明導電性酸化膜が前面透明電極2として
形成される。光電変換ユニット11が表面凹凸構造を有
する場合、前面透明電極2の光電変換ユニット側の面に
はその表面凹凸構造に従った凹凸構造が形成される。ま
た、前面透明電極2自体も、その製膜時に表面に凹凸構
造を生じる傾向を有している。前面透明電極2の光電変
換ユニット側の面も凹凸の高低差が0.01〜2μmの
範囲内にあるとともに、凹凸のピッチがその高低差より
大きくかつ25倍以下の範囲内にあることが好ましい。After the stacking of the photoelectric conversion units 11 is completed, a transparent conductive oxide film including at least one layer selected from ITO, SnO 2 and ZnO is formed as the front transparent electrode 2. When the photoelectric conversion unit 11 has a surface uneven structure, an uneven structure according to the surface uneven structure is formed on the surface of the front transparent electrode 2 on the photoelectric conversion unit side. Also, the front transparent electrode 2 itself has a tendency to form an uneven structure on the surface during the film formation. It is preferable that the surface of the front transparent electrode 2 on the side of the photoelectric conversion unit also has a height difference of the unevenness in the range of 0.01 to 2 μm, and a pitch of the unevenness is larger than the height difference and in a range of 25 times or less. .
【0036】なお、本発明の第1の実施の形態におい
て、反射性金属膜102または前面透明電極2のいずれ
か一方あるいは双方が前述の凹凸の高低差とピッチを有
していれば本発明の効果が発現する。図1の薄膜光電変
換装置の場合、反射性金属膜102が前述の凹凸の高低
差とピッチを有する場合に本発明の効果はもっとも大き
く発現される。この場合、前面透明電極2は反射性金属
膜102と同様な凹凸の高低差とピッチを有するか、さ
らに微細な凹凸構造を有することが好ましい。In the first embodiment of the present invention, if one or both of the reflective metal film 102 and the front transparent electrode 2 have the above-described height difference and the pitch of the unevenness, the present invention will be described. The effect appears. In the case of the thin-film photoelectric conversion device of FIG. 1, the effect of the present invention is most exerted when the reflective metal film 102 has the above-described unevenness in height and pitch. In this case, it is preferable that the front transparent electrode 2 has the same height difference and pitch as the reflective metal film 102, or has a finer uneven structure.
【0037】さらに、この前面透明電極2上のグリッド
電極3として、Al、Ag、Au、CuおよびPtから
選択された少なくとも1以上の金属またはこれらの合金
の層を含む櫛型状の金属電極が形成されて、光電変換装
置が完成する。このようなシリコン系薄膜光電変換装置
において、光電変換されるべき光4は前面透明電極2側
から照射される。Further, as the grid electrode 3 on the front transparent electrode 2, a comb-shaped metal electrode including at least one metal selected from Al, Ag, Au, Cu and Pt or a layer of an alloy thereof is used. Thus, the photoelectric conversion device is completed. In such a silicon-based thin film photoelectric conversion device, light 4 to be photoelectrically converted is irradiated from the front transparent electrode 2 side.
【0038】図2は、図1の第1の実施の形態に代わり
得る第2の実施の形態によるシリコン系薄膜光電変換装
置を示している。なお、図1と2において、同一の参照
番号は互いに対応する部分を示している。図2の薄膜光
電変換装置では、ガラス等の透明な基板1上に前面透明
電極2が形成される。光電変換されるべき光4は透明な
基板1側から入射される。前面透明電極2の材料として
はITO、SnO2およびZnOから選択される1以上
の層を含む透明導電性酸化膜が用いられうる。これらの
材料のうち、透過率、導電率および化学安定性の観点か
らはSnO2が特に好適であり、加工性、導電率および
透過率の観点からはITOも好適である。透明電極2
は、真空蒸着、熱CVDまたはスパッタなどの方法によ
って基板1上に形成され得る。前面透明電極2上にシリ
コン系薄膜光電変換ユニット11が形成される。光電変
換ユニット11としては、図1に示された光電変換ユニ
ットと同様のものが用いられ得る。光入射側の導電型層
113としてはp型が好ましい。FIG. 2 shows a silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to a second embodiment which can replace the first embodiment of FIG. 1 and 2, the same reference numerals indicate parts corresponding to each other. 2, a front transparent electrode 2 is formed on a transparent substrate 1 such as glass. Light 4 to be photoelectrically converted enters from the transparent substrate 1 side. As a material of the front transparent electrode 2, a transparent conductive oxide film including at least one layer selected from ITO, SnO 2 and ZnO can be used. Among these materials, SnO 2 is particularly suitable from the viewpoint of transmittance, conductivity and chemical stability, and ITO is also suitable from the viewpoint of processability, conductivity and transmittance. Transparent electrode 2
Can be formed on the substrate 1 by a method such as vacuum evaporation, thermal CVD, or sputtering. A silicon-based thin-film photoelectric conversion unit 11 is formed on the front transparent electrode 2. As the photoelectric conversion unit 11, the same one as the photoelectric conversion unit shown in FIG. 1 can be used. The conductive layer 113 on the light incident side is preferably a p-type.
【0039】光電変換ユニット11上に裏面電極10と
して、光反射性金属膜102が形成される。しかし、裏
面電極10としては、光反射性金属膜102と透明導電
性酸化膜103を含む複合膜が好ましい。すなわち、裏
面電極10も、図1に示されたのと同様のものが用いら
れ得る。A light-reflective metal film 102 is formed as a back electrode 10 on the photoelectric conversion unit 11. However, as the back electrode 10, a composite film including the light-reflective metal film 102 and the transparent conductive oxide film 103 is preferable. That is, the back electrode 10 may be the same as that shown in FIG.
【0040】図2の薄膜光電変換装置の場合、前面透明
電極2がシリコン系薄膜光電変換ユニット11側の面に
おいて表面凹凸構造を有し、凹凸の高低差が0.01〜
2μmの範囲内にあるとともに、凹凸のピッチがその高
低差より大きくかつ25倍以下の範囲内にあるときに本
発明の効果が最も大きく発現される。この場合、反射性
金属膜102は前面透明電極2と同様な凹凸の高低差と
ピッチを有するか、さらに微細な凹凸構造を有すること
が好ましい。In the case of the thin-film photoelectric conversion device shown in FIG. 2, the front transparent electrode 2 has a surface uneven structure on the surface on the silicon-based thin-film photoelectric conversion unit 11 side, and the height difference between the unevenness is 0.01 to less.
The effect of the present invention is exhibited most when the pitch of the unevenness is within the range of 2 μm and within the range of 25 times or less of the height difference. In this case, it is preferable that the reflective metal film 102 has the same height difference and pitch of the unevenness as the front transparent electrode 2 or has a finer uneven structure.
【0041】このような前面透明電極の表面凹凸構造
は、基板1の表面にエッチングなどにより凹凸構造を形
成し、その上に薄い透明電極2を形成して、透明電極2
の表面を基板1の凹凸構造に沿った凹凸構造にする方
法、基板1上に急峻な凹凸表面を有する透明電極層を堆
積した後に、還元雰囲気下などでエッチング処理、プラ
ズマ処理、電子線処理、コロナ処理などにより所望の緩
やかな凹凸構造に加工する方法、または急峻な凹凸表面
を有するSnO2からなる下層上にZnO等の他の導電
層からなる層を形成することによって表面を緩やかな凹
凸構造にする方法等によって得られる。The surface irregular structure of the front transparent electrode is formed by forming an irregular structure on the surface of the substrate 1 by etching or the like, forming a thin transparent electrode 2 thereon, and forming the transparent electrode 2 on the surface.
A surface of the substrate 1 having an uneven structure conforming to the uneven structure of the substrate 1, after depositing a transparent electrode layer having a steep uneven surface on the substrate 1, etching treatment, plasma treatment, electron beam treatment under a reducing atmosphere or the like. A method of processing into a desired gently uneven structure by corona treatment or the like, or forming a layer made of another conductive layer such as ZnO on a lower layer made of SnO 2 having a steep uneven surface to form a gently uneven structure. And the like.
【0042】たとえば、まず下地基板1の温度を約35
0℃以上、好ましくは約450〜550℃に設定し、S
nCl4、O2、CH3OH、HF、H2Oなどを原料とし
て常圧熱CVDによりSnO2からなる透明電極2を形
成する。SnO2の場合、たとえば常圧熱CVD時に基
板温度や各原料の導入量を変化させることによって表面
の凹凸構造をある程度調整することができる。また、S
nO2層上にZn層を蒸着した後、HClなどを用いて
エッチングすることにより、所望の緩やかな凹凸構造を
得ることができる。この際、Zn蒸着量を変えてエッチ
ング量を変化させることにより、表面凹凸構造を調整す
ることができる。For example, first, the temperature of the underlying substrate 1 is set to about 35
0 ° C. or higher, preferably about 450-550 ° C.
nCl 4, O 2, CH 3 OH, HF, to form a transparent electrode 2 made of SnO 2 by atmospheric thermal CVD or the like as a raw material H 2 O. In the case of SnO 2 , the uneven structure on the surface can be adjusted to some extent, for example, by changing the substrate temperature and the amount of each raw material introduced during normal pressure thermal CVD. Also, S
After depositing a Zn layer on the nO 2 layer, etching is performed using HCl or the like, whereby a desired gentle uneven structure can be obtained. At this time, the surface unevenness can be adjusted by changing the amount of etching by changing the amount of Zn deposited.
【0043】次に、図3の模式的な断面図を参照して、
本発明の第3の実施の形態によるタンデム型シリコン系
薄膜光電変換装置が説明される。図3のタンデム型光電
変換装置においては、基板1上の複数の層201〜20
3および211〜213が、図1の基板1上の複数の層
101〜103および111〜113に対応して同様に
形成される。Next, referring to the schematic sectional view of FIG.
A tandem silicon-based thin film photoelectric conversion device according to a third embodiment of the present invention will be described. In the tandem photoelectric conversion device shown in FIG.
3 and 211 to 213 are similarly formed corresponding to the plurality of layers 101 to 103 and 111 to 113 on the substrate 1 of FIG.
【0044】しかし、図3のタンデム型光電変換装置に
おいては、後方光電変換ユニットとして結晶質シリコン
系光電変換層を含む第1のユニット21を用い、この上
に前方光電変換ユニットとしての第2のユニット22が
さらに重ねて形成される。第2の光電変換ユニット22
は、プラズマCVD法にて順次堆積された第1導電型の
微結晶または非晶質のシリコン系薄膜221、実質的に
真性半導体である非晶質シリコン系薄膜光電変換層22
2、および逆導電型の微結晶または非晶質のシリコン系
薄膜223を含んでいる。第2の光電変換ユニット22
上には、前面透明電極2および櫛型金属電極3が図1の
場合と同様に形成され、これによって図3に示されてい
るようなタンデム型光電変換装置が完成する。However, in the tandem-type photoelectric conversion device shown in FIG. 3, the first unit 21 including a crystalline silicon-based photoelectric conversion layer is used as the rear photoelectric conversion unit, and the second unit 21 as the front photoelectric conversion unit is further placed thereon. The unit 22 is further formed to overlap. Second photoelectric conversion unit 22
Are a microcrystalline or amorphous silicon-based thin film 221 of the first conductivity type sequentially deposited by a plasma CVD method, and an amorphous silicon-based thin film photoelectric conversion layer 22 which is substantially an intrinsic semiconductor.
2, and a microcrystalline or amorphous silicon-based thin film 223 of the opposite conductivity type. Second photoelectric conversion unit 22
On the top, the front transparent electrode 2 and the comb-shaped metal electrode 3 are formed in the same manner as in FIG. 1, whereby the tandem photoelectric conversion device as shown in FIG. 3 is completed.
【0045】図4は、図3の第3の実施の形態に代わり
得る第4の実施の形態によるタンデム型光電変換装置を
示している。図3と4の光電変換装置の関係は、図1と
2の関係に類似しており、図3と4中の同一の参照番号
は互いに対応する部分を表わしている。FIG. 4 shows a tandem-type photoelectric conversion device according to a fourth embodiment which can be substituted for the third embodiment of FIG. The relationship between the photoelectric conversion devices of FIGS. 3 and 4 is similar to the relationship of FIGS. 1 and 2, and the same reference numerals in FIGS. 3 and 4 indicate corresponding parts.
【0046】以下において、本発明のいくつかの実施例
によるシリコン系薄膜光電変換装置が比較例による光電
変換装置とともに説明される。Hereinafter, a silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to some embodiments of the present invention will be described together with a photoelectric conversion device according to a comparative example.
【0047】(実施例1)図1を参照して説明された第
1の実施の形態に対応して、シリコン系薄膜光電変換装
置が実施例1として作製された。この実施例1において
は、ガラス基板1上に裏面電極10が形成された。裏面
電極10は、順次堆積された厚さ20nmのTi層10
1、厚さ300nmのAg層102、および厚さ100
nmのZnO層103を含んでいる。これらのうち、光
反射性金属膜として働くAg層102は、真空蒸着によ
って堆積された。裏面電極10上には、シリコン系薄膜
光電変換ユニット11に含まれるn型層111、ノンド
ープの結晶質シリコン系光電変換層112、およびp型
層113がプラズマCVD法によって形成された。ま
た、光電変換ユニット11上の前面電極2としては厚さ
80nmの透明導電性ITO膜が形成され、その上に電
流取出し用の櫛型Ag電極3が形成された。(Example 1) A silicon-based thin-film photoelectric conversion device was manufactured as Example 1 corresponding to the first embodiment described with reference to FIG. In Example 1, the back electrode 10 was formed on the glass substrate 1. The back electrode 10 is a Ti layer 10 having a thickness of 20 nm which is sequentially deposited.
1. Ag layer 102 with a thickness of 300 nm and thickness of 100
nm ZnO layer 103 is included. Among these, the Ag layer 102 serving as a light reflective metal film was deposited by vacuum evaporation. On the back electrode 10, an n-type layer 111, a non-doped crystalline silicon-based photoelectric conversion layer 112, and a p-type layer 113 included in the silicon-based thin-film photoelectric conversion unit 11 were formed by a plasma CVD method. Further, a transparent conductive ITO film having a thickness of 80 nm was formed as the front electrode 2 on the photoelectric conversion unit 11, and a comb-shaped Ag electrode 3 for taking out current was formed thereon.
【0048】光電変換ユニット11に含まれるノンドー
プの結晶質シリコン系光電変換層112は300℃の下
地温度の下でRFプラズマCVD法によって堆積され、
その膜厚は1.5μmにされた。この結晶質光電変換層
112において、2次イオン質量分析法によって求めら
れた水素含有量は2.3原子%であり、X線回折におけ
る(220)回折ピークに対する(111)回折ピーク
の強度比は0.084であった。The non-doped crystalline silicon-based photoelectric conversion layer 112 included in the photoelectric conversion unit 11 is deposited by RF plasma CVD under a base temperature of 300 ° C.
The thickness was set to 1.5 μm. In this crystalline photoelectric conversion layer 112, the hydrogen content determined by secondary ion mass spectrometry is 2.3 atomic%, and the intensity ratio of the (111) diffraction peak to the (220) diffraction peak in X-ray diffraction is 0.084.
【0049】このような実施例1による光電変換装置に
入射光4としてAM1.5の光を100mW/cm2の
光量で照射したときの出力特性においては、開放端電圧
が0.550V、短絡電流密度が22.5mA/c
m2、曲線因子が76.8%、そして変換効率が9.5
0%であった。The output characteristics when the photoelectric conversion device according to the first embodiment is irradiated with AM1.5 light as the incident light 4 at a light intensity of 100 mW / cm 2 have an open-end voltage of 0.550 V, a short-circuit current Density is 22.5mA / c
m 2 , fill factor 76.8%, and conversion efficiency 9.5
It was 0%.
【0050】(実施例2〜5および比較例1〜2)実施
例2〜5および比較例1〜2においては、光反射性金属
薄膜であるAg層102を形成する際の下地温度と蒸着
速度を変化させることによってその表面凹凸状態が種々
に変えられたこと以外は、実施例1と同じ方法と条件の
下でシリコン系薄膜光電変換装置が作製された。得られ
たAg層102の表面凹凸構造における凹凸の高低差、
ピッチ、およびピッチ/高低差が、光電変換装置の種々
の光電変換特性とともに表1に示されている。なお、表
1においては、実施例1に関する結果も示されている。(Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 and 2) In Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, the base temperature and the deposition rate when forming the Ag layer 102 as a light-reflective metal thin film The silicon-based thin-film photoelectric conversion device was manufactured under the same method and conditions as in Example 1 except that the surface unevenness was changed in various ways by changing. Height difference of unevenness in the surface unevenness structure of the obtained Ag layer 102,
Table 1 shows the pitch and the pitch / height difference together with various photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion device. Table 1 also shows the results for Example 1.
【0051】[0051]
【表1】 [Table 1]
【0052】図5のグラフでは、実施例1〜3による光
電変換装置における光吸収特性が示されている。すなわ
ち、このグラフにおいて、横軸は光の波長を表わし、縦
軸は光電変換装置の外部量子効率を表わしている。ま
た、実線の曲線A、点線の曲線Bおよび一点鎖線の曲線
Cは、それぞれ実施例1、2および3による光電変換装
置における分光感度特性を表わしている。なお、いずれ
の実施例と比較例においても、結晶質光電変換層112
の厚さが比較的薄い1.5μmに設定されたのは、60
0〜1000nmの長波長領域における光閉じ込め効果
の影響を大きくして確認しやすくするためである。FIG. 5 shows the light absorption characteristics of the photoelectric conversion devices according to Examples 1 to 3. That is, in this graph, the horizontal axis represents the wavelength of light, and the vertical axis represents the external quantum efficiency of the photoelectric conversion device. A solid curve A, a dotted curve B, and a dashed-dotted curve C represent spectral sensitivity characteristics of the photoelectric conversion devices according to the first, second, and third examples, respectively. In each of the examples and the comparative examples, the crystalline photoelectric conversion layer 112 was formed.
Is set to 1.5 μm, which is relatively thin,
This is because the influence of the light confinement effect in the long wavelength region of 0 to 1000 nm is increased to make it easier to confirm.
【0053】表1と図5のグラフから理解されるよう
に、Ag層102の表面凹凸におけるピッチ/高低差の
比率が小さくなるほど、すなわち表面の凹凸が激しくな
るほど600〜1000nmの長波長領域における外部
量子効率が高くなっており、これは光閉じ込め効果が高
まっていることを表わしている。As can be understood from Table 1 and the graph of FIG. 5, as the ratio of the pitch / height difference in the surface unevenness of the Ag layer 102 becomes smaller, that is, as the surface unevenness becomes more severe, the external wavelength in the long wavelength region of 600 to 1000 nm becomes larger. The quantum efficiency is higher, which indicates that the light confinement effect is higher.
【0054】他方、表1に示されている開放端電圧は、
図5に示された分光感度特性の傾向と必ずしも一致して
おらず、Ag層102の表面凹凸におけるピッチ/高低
差の比率が約10〜20の範囲内で比較的高い値を示し
ている。On the other hand, the open-circuit voltage shown in Table 1 is
It does not always coincide with the tendency of the spectral sensitivity characteristic shown in FIG. 5, and the ratio of the pitch / height difference in the surface unevenness of the Ag layer 102 shows a relatively high value in the range of about 10 to 20.
【0055】ところで、比較例1と2では、それぞれ、
Ag層102の表面凹凸におけるピッチ/高低差の比率
が極端に小さな場合と大きい場合が示されている。これ
らの比較例においても、よりなだらかな表面凹凸を含む
比較例2の方が、高い開放端電圧値を示している。ただ
し、図5に示されているのと同様な分光感度特性の測定
結果によれば、比較例2の方が比較例1に比べて光閉じ
込め効果が低くなっていた。また、原因は明らかではな
いが、比較例1のように表面凹凸状態が激し過ぎても、
実施例に比べて却って光閉じ込め効果が低くなるという
結果が得られた。By the way, in Comparative Examples 1 and 2,
The case where the ratio of the pitch / height difference in the surface unevenness of the Ag layer 102 is extremely small and the case where it is large are shown. Also in these comparative examples, the comparative example 2 including a gentler surface unevenness shows a higher open-end voltage value. However, according to the measurement results of the spectral sensitivity characteristics similar to those shown in FIG. 5, the light confinement effect of Comparative Example 2 was lower than that of Comparative Example 1. Although the cause is not clear, even if the surface unevenness is too severe as in Comparative Example 1,
A result was obtained that the light confinement effect was rather lower than in the example.
【0056】以上のように、光を反射する金属薄膜10
2の表面は光電変換ユニット11内に光を閉じ込めるた
めにある程度凹凸構造を有することが望まれるが、その
凹凸の高低差が大き過ぎて凹部と凸部の角度が鋭くなれ
ば、その上に形成される光電変換ユニット11内の半導
体接合の形成がうまくいかず、光電変換装置の開放端電
圧や製造歩留まりの低下を招くことになる。このような
ことから、光反射性金属膜102の表面凹凸状態のパラ
メータには、適切な範囲が存在することがわかる。すな
わち、その表面凹凸状態は、0.01〜2μmの範囲内
の高低差を有し、かつ凹凸のピッチ/高低差の比率が1
倍より大きくて25倍以下であることが好ましく、4〜
20倍の範囲内にあることがより好ましい。As described above, the light reflecting metal thin film 10
The surface of No. 2 is desired to have an uneven structure to some extent in order to confine the light in the photoelectric conversion unit 11. However, if the height difference between the unevenness is too large and the angle between the concave portion and the convex portion becomes sharp, it is formed thereon. The formation of the semiconductor junction in the photoelectric conversion unit 11 does not work well, which leads to a decrease in the open-circuit voltage and the production yield of the photoelectric conversion device. From this, it can be seen that there is an appropriate range for the parameters of the surface unevenness state of the light reflective metal film 102. That is, the surface unevenness has a height difference in the range of 0.01 to 2 μm, and the ratio of the pitch / height difference of the unevenness is 1
It is preferably larger than 25 times and less than 25 times.
More preferably, it is within the range of 20 times.
【0057】(実施例6)図3を参照して説明された本
発明の第3の実施の形態に対応して、実施例6としてタ
ンデム型光電変換装置が作製された。この実施例7のタ
ンデム型光電変換装置においては、ガラス基板1上の要
素201〜203および211〜213が、実施例1の
対応する要素101〜103および111〜113と同
様に形成された。ただし、結晶質シリコン系光電変換層
212の膜厚は、3.0μmの厚さに設定された。後方
光電変換ユニットとしての第1のユニット21上には、
前方光電変換ユニットとしての第2のユニット22がさ
らに積層された。この第2の光電変換ユニット22は、
順次積層されたn型層221、非晶質シリコン系光電変
換層222、およびp型層223を含んでいる。非晶質
光電変換層222の厚さは、300nmに設定された。
第2の光電変換ユニット22上には、実施例1の場合と
同様に、透明前面電極2と櫛型Ag電極3が形成され
た。Example 6 A tandem-type photoelectric conversion device was manufactured as Example 6 corresponding to the third embodiment of the present invention described with reference to FIG. In the tandem photoelectric conversion device of the seventh embodiment, the elements 201 to 203 and 211 to 213 on the glass substrate 1 are formed in the same manner as the corresponding elements 101 to 103 and 111 to 113 of the first embodiment. However, the thickness of the crystalline silicon-based photoelectric conversion layer 212 was set to a thickness of 3.0 μm. On the first unit 21 as the rear photoelectric conversion unit,
A second unit 22 as a front photoelectric conversion unit was further stacked. This second photoelectric conversion unit 22
An n-type layer 221, an amorphous silicon-based photoelectric conversion layer 222, and a p-type layer 223 are sequentially stacked. The thickness of the amorphous photoelectric conversion layer 222 was set to 300 nm.
On the second photoelectric conversion unit 22, the transparent front electrode 2 and the comb-shaped Ag electrode 3 were formed as in the case of the first embodiment.
【0058】このような実施例6による非晶質/結晶質
型のタンデム型シリコン系薄膜光電変換装置に対して入
射光4としてAM1.5の光を100mW/cm2の光
量で照射したときの出力特性としては、開放端電圧が
1.42V、短絡電流密度が13.0mA/cm2、曲
線因子が73.5%、そして変換効率が13.6%であ
った。When the amorphous / crystalline tandem silicon-based thin film photoelectric conversion device according to the sixth embodiment is irradiated with AM1.5 light at a light intensity of 100 mW / cm 2 as incident light 4. As output characteristics, the open-end voltage was 1.42 V, the short-circuit current density was 13.0 mA / cm 2 , the fill factor was 73.5%, and the conversion efficiency was 13.6%.
【0059】以上のように、本発明によれば、高い光閉
じ込め効果と高い開放端電圧を兼ね備えたシリコン系薄
膜光電変換装置を提供することができ、シリコン系薄膜
光電変換装置の低コスト化と高性能化に大きく貢献する
ことができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a silicon-based thin-film photoelectric conversion device having both a high light confinement effect and a high open-circuit voltage, and to reduce the cost of the silicon-based thin-film photoelectric conversion device. It can greatly contribute to high performance.
【図1】本発明の第1の実施の形態によるシリコン系薄
膜光電変換装置を説明するための模式的な断面図であ
る。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態によるシリコン系薄
膜光電変換装置を説明するための模式的な断面図であ
る。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施の形態による非晶質/結晶
質型のタンデム型シリコン系薄膜光電変換装置を説明す
るための模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an amorphous / crystalline tandem silicon-based thin film photoelectric conversion device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施の形態による非晶質/結晶
質型のタンデム型シリコン系薄膜光電変換装置を説明す
るための模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an amorphous / crystalline tandem silicon-based thin film photoelectric conversion device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例によるいくつかの光電変換装置
における外部量子効率の光波長依存性を示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing light wavelength dependence of external quantum efficiency in some photoelectric conversion devices according to an embodiment of the present invention.
1:ガラス等の基板 2:透明導電性酸化膜 3:櫛型金属電極 4:照射光 10、20:裏面電極 11、21:結晶質シリコン系光電変換ユニット 22:非晶質シリコン系光電変換ユニット 101、201:Ti等の金属膜 102、202:Ag等の金属膜 103、203:ZnO等の透明導電性酸化膜 111、211、221:1導電型層 112、212:結晶質シリコン系光電変換層 222:非晶質シリコン系光電変換層 113、213、223:逆導電型層 1A、2A:下地電極の上表面 1B、2B:結晶質シリコン系光電変換ユニットの上表
面1: substrate such as glass 2: transparent conductive oxide film 3: comb-shaped metal electrode 4: irradiation light 10, 20: back electrode 11, 21: crystalline silicon-based photoelectric conversion unit 22: amorphous silicon-based photoelectric conversion unit 101, 201: metal film of Ti or the like 102, 202: metal film of Ag or the like 103, 203: transparent conductive oxide film of ZnO or the like 111, 211, 221: 1 conductivity type layer 112, 212: crystalline silicon-based photoelectric conversion Layer 222: amorphous silicon-based photoelectric conversion layer 113, 213, 223: reverse conductivity type layer 1A, 2A: upper surface of base electrode 1B, 2B: upper surface of crystalline silicon-based photoelectric conversion unit
Claims (14)
極、少なくとも1つのシリコン系光電変換ユニット、お
よび前面透明電極を含み、 前記光反射性金属膜および前記前面透明電極の少なくと
も1つはシリコン系光電変換ユニット側の面において表
面凹凸構造を有し、凹凸の高低差が0.01〜2μmの
範囲内にあるとともに、凹凸のピッチが前記高低差より
大きくかつその25倍以下の範囲内にあることを特徴と
するシリコン系薄膜光電変換装置。1. A substrate, a back electrode having a light-reflective metal film, at least one silicon-based photoelectric conversion unit, and a front transparent electrode, wherein at least one of the light-reflective metal film and the front transparent electrode is silicon. The surface on the side of the system photoelectric conversion unit has a surface uneven structure, the height difference of the unevenness is in the range of 0.01 to 2 μm, and the pitch of the unevenness is larger than the height difference and 25 times or less thereof. A silicon-based thin-film photoelectric conversion device.
換ユニット側の面が表面凹凸構造を有し、凹凸の高低差
が0.01〜2μmの範囲内にあるとともに、凹凸のピ
ッチが前記高低差より大きくかつその25倍以下の範囲
内にあることを特徴とする請求項1に記載のシリコン系
薄膜光電変換装置。2. The surface of the light-reflective metal film on the side of the silicon-based photoelectric conversion unit has a surface uneven structure, the height difference of the unevenness is in the range of 0.01 to 2 μm, and the pitch of the unevenness is the same. 2. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the height difference is larger than 25 times or less.
ユニット側の面が表面凹凸構造を有し、凹凸の高低差が
0.01〜2μmの範囲内にあるとともに、凹凸のピッ
チが前記高低差より大きくかつその25倍以下の範囲内
にあることを特徴とする請求項1に記載のシリコン系薄
膜光電変換装置。3. The surface of the front transparent electrode on the side of the silicon-based photoelectric conversion unit has a surface uneven structure, the height difference of the unevenness is in the range of 0.01 to 2 μm, and the pitch of the unevenness is the height difference. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the silicon-based thin-film photoelectric conversion device is larger and within a range of 25 times or less thereof.
の両者のシリコン系光電変換ユニット側の面が表面凹凸
構造を有し、凹凸の高低差が0.01〜2μmの範囲内
にあるとともに、凹凸のピッチが前記高低差より大きく
かつその25倍以下の範囲内にあることを特徴とする請
求項1に記載のシリコン系薄膜光電変換装置。4. The silicon-based photoelectric conversion unit-side surface of both the light-reflective metal film and the front transparent electrode has a surface uneven structure, and the height difference between the unevenness is in the range of 0.01 to 2 μm. 2. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a pitch of the unevenness is larger than the height difference and is not more than 25 times the pitch. 3.
電極のシリコン系光電変換ユニット側の面の表面凹凸構
造は実質的に鋭角的な突起を含まない曲線であることを
特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のシリコン
系薄膜光電変換装置。5. The surface uneven structure of the light-reflective metal film or the surface of the front transparent electrode on the silicon-based photoelectric conversion unit side is substantially a curved line that does not include a sharp projection. 5. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to any one of 1 to 4.
電極のシリコン系光電変換ユニット側の面の表面凹凸構
造は実質的に屈曲点を含まない曲線であることを特徴と
する請求項1から4のいずれかに記載のシリコン系薄膜
光電変換装置。6. The structure according to claim 1, wherein the uneven surface structure of the surface of the light-reflective metal film or the front transparent electrode on the side of the silicon-based photoelectric conversion unit is a curve substantially not including a bending point. 5. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to any one of 4.
ット側に透明導電性酸化膜を含むことを特徴とする請求
項1から4のいずれかに記載のシリコン系薄膜光電変換
装置。7. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the back electrode includes a transparent conductive oxide film on the silicon-based photoelectric conversion unit side.
は1導電型層と、結晶質シリコン系光電変換層と、逆導
電型層とを含むことを特徴とする請求項1から4のいず
れかに記載のシリコン系薄膜光電変換装置。8. The photoelectric conversion unit according to claim 1, wherein at least one of the photoelectric conversion units includes a one conductivity type layer, a crystalline silicon-based photoelectric conversion layer, and a reverse conductivity type layer. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to the above.
00nmの範囲内の波長の光に対して95%以上の高い
反射率を有することを特徴とする請求項1から4のいず
れかに記載のシリコン系薄膜光電変換装置。9. The metal film in the back electrode has a thickness of 500 to 12
The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the silicon-based thin-film photoelectric conversion device has a high reflectance of 95% or more for light having a wavelength in a range of 00 nm.
u、Al、CuおよびPtから選択された1つまたはそ
れを含む合金によって形成されていることを特徴とする
請求項1から4のいずれかに記載のシリコン系薄膜光電
変換装置。10. The metal film in the back electrode is made of Ag, A
The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the silicon-based thin-film photoelectric conversion device is formed of one selected from u, Al, Cu, and Pt or an alloy containing the same.
透明導電性酸化膜との界面はAg、Au、Al、Cuお
よびPtから選択された1つまたはそれを含む合金によ
って形成されていることを特徴とする請求項7に記載の
シリコン系薄膜光電変換装置。11. An interface between the metal film in the back electrode and the transparent conductive oxide film is formed of one selected from Ag, Au, Al, Cu and Pt or an alloy containing the same. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to claim 7, wherein:
00℃以下の下地温度の下に形成されたものであって、
80%以上の体積結晶化分率と、1〜30原子%の範囲
内の水素含有量と、0.5〜20μmの範囲内の厚さ
と、その膜面に平行な(110)の優先結晶配向面を有
し、そのX線回折における(220)回折ピークに対す
る(111)回折ピークの強度比が0.2以下であるこ
とを特徴とする請求項8に記載のシリコン系薄膜光電変
換装置。12. The crystalline silicon-based photoelectric conversion layer has a thickness of 4
Formed under a base temperature of 00 ° C. or less,
Volume crystallization fraction of 80% or more, hydrogen content in the range of 1 to 30 atomic%, thickness in the range of 0.5 to 20 μm, and preferential crystal orientation of (110) parallel to the film plane 9. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to claim 8, wherein the silicon-based thin-film photoelectric conversion device has a surface, and the intensity ratio of the (111) diffraction peak to the (220) diffraction peak in X-ray diffraction is 0.2 or less.
結晶質シリコン系光電変換層を含む結晶質光電変換ユニ
ットに加えて、非晶質シリコン系光電変換層を含む非晶
質光電変換ユニットの少なくとも1つが積層されたタン
デム型であることを特徴とする請求項8に記載のシリコ
ン系薄膜光電変換装置。13. The silicon-based photoelectric conversion device may include at least an amorphous photoelectric conversion unit including an amorphous silicon-based photoelectric conversion layer in addition to the crystalline photoelectric conversion unit including the crystalline silicon-based photoelectric conversion layer. 9. The silicon-based thin-film photoelectric conversion device according to claim 8, wherein one of them is a stacked tandem type.
なくとも1つのシリコン系光電変換ユニット、および前
面透明電極は基板上にこの順序で積層されることと特徴
とする請求項1から13のいずれかに記載のシリコン系
薄膜光電変換装置。14. The method according to claim 1, wherein the back electrode having the light-reflective metal film, at least one silicon-based photoelectric conversion unit, and the front transparent electrode are laminated on the substrate in this order. Or a silicon-based thin-film photoelectric conversion device described in
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11151847A JP2000058892A (en) | 1998-06-01 | 1999-05-31 | Silicon based thin film photoelectric converter |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10-151049 | 1998-06-01 | ||
JP15104998 | 1998-06-01 | ||
JP11151847A JP2000058892A (en) | 1998-06-01 | 1999-05-31 | Silicon based thin film photoelectric converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000058892A true JP2000058892A (en) | 2000-02-25 |
Family
ID=26480438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11151847A Withdrawn JP2000058892A (en) | 1998-06-01 | 1999-05-31 | Silicon based thin film photoelectric converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000058892A (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001308362A (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Method of manufacturing integrated hybrid thin film solar cell |
JP2002151716A (en) * | 2000-11-08 | 2002-05-24 | Sharp Corp | Multi-junction type thin-film solar cell |
JP2002222975A (en) * | 2001-01-29 | 2002-08-09 | Kyocera Corp | Thin film crystalline Si solar cell and method of manufacturing the same |
US6750394B2 (en) | 2001-01-12 | 2004-06-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film solar cell and its manufacturing method |
JP2004297008A (en) * | 2003-03-28 | 2004-10-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | P-type semiconductor material, manufacturing method thereof, manufacturing apparatus thereof, photoelectric conversion element, light emitting element, and thin film transistor |
JP2006310503A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Stacked photovoltaic device |
JP2008160165A (en) * | 2008-03-24 | 2008-07-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Multi-junction thin film solar cell |
JP2010087539A (en) * | 2000-03-02 | 2010-04-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Photoelectric conversion device |
JP2011151342A (en) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Jusung Engineering Co Ltd | Solar cell and method of manufacturing the same |
JP4814307B2 (en) * | 2005-03-22 | 2011-11-16 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Method for producing photovoltaic cells based on thin film silicon |
JP2012023236A (en) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Fuji Electric Co Ltd | Thin film solar cell |
JP2013041996A (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-28 | Kaneka Corp | Thin-film photoelectric conversion device |
-
1999
- 1999-05-31 JP JP11151847A patent/JP2000058892A/en not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010087539A (en) * | 2000-03-02 | 2010-04-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Photoelectric conversion device |
JP2001308362A (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Method of manufacturing integrated hybrid thin film solar cell |
JP2002151716A (en) * | 2000-11-08 | 2002-05-24 | Sharp Corp | Multi-junction type thin-film solar cell |
US6750394B2 (en) | 2001-01-12 | 2004-06-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film solar cell and its manufacturing method |
JP2002222975A (en) * | 2001-01-29 | 2002-08-09 | Kyocera Corp | Thin film crystalline Si solar cell and method of manufacturing the same |
JP2004297008A (en) * | 2003-03-28 | 2004-10-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | P-type semiconductor material, manufacturing method thereof, manufacturing apparatus thereof, photoelectric conversion element, light emitting element, and thin film transistor |
JP4814307B2 (en) * | 2005-03-22 | 2011-11-16 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Method for producing photovoltaic cells based on thin film silicon |
JP2006310503A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Stacked photovoltaic device |
US8263859B2 (en) | 2005-04-28 | 2012-09-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Stacked photovoltaic device |
JP2008160165A (en) * | 2008-03-24 | 2008-07-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Multi-junction thin film solar cell |
JP2011151342A (en) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Jusung Engineering Co Ltd | Solar cell and method of manufacturing the same |
JP2012023236A (en) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Fuji Electric Co Ltd | Thin film solar cell |
JP2013041996A (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-28 | Kaneka Corp | Thin-film photoelectric conversion device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6388301B1 (en) | Silicon-based thin-film photoelectric device | |
JP2908067B2 (en) | Substrate for solar cell and solar cell | |
JP5093503B2 (en) | Thin film solar cell and surface electrode for thin film solar cell | |
JP5243697B2 (en) | Transparent conductive film for photoelectric conversion device and manufacturing method thereof | |
JP2012195620A (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device and photoelectric conversion device | |
JPH10117006A (en) | Thin-film photoelectric conversion device | |
JP2000252484A (en) | Manufacturing method of amorphous silicon-based thin film photoelectric conversion device | |
JP2000252500A (en) | Silicon thin-film photoelectric conversion device | |
AU2009230536A1 (en) | Photovoltaic device and process for producing same | |
JP2000058892A (en) | Silicon based thin film photoelectric converter | |
JP2000261011A (en) | Silicon-based thin-film photoelectric transducer | |
JP4756820B2 (en) | Solar cell | |
JP5093502B2 (en) | Thin film solar cell and surface electrode for thin film solar cell | |
JPH11145498A (en) | Silicon thin-film photoelectric converting device | |
JP5056651B2 (en) | Thin film solar cell and surface electrode for thin film solar cell | |
JP3762086B2 (en) | Tandem silicon thin film photoelectric conversion device | |
JP2001015780A (en) | Rear surface electrode for silicon-system thin-film photoelectric conversion device and silicon-system thin- film photoelectric conversion device provided therewith | |
JP2000252504A (en) | Silicon thin film optoelectric transducer device and manufacture thereof | |
JP2000252501A (en) | Manufacture of silicon thin film optoelectric transducer device | |
JP2000232234A (en) | Silicon thin film photoelectric conversion device | |
JP3695923B2 (en) | Transparent electrode substrate, method for producing the same, and method for producing photovoltaic element | |
JP2000252499A (en) | Manufacture of thin-film photoelectric conversion device | |
JP2000252503A (en) | Thin film optoelectric transducer device | |
JP2003008036A (en) | Solar battery and its manufacturing method | |
JP2000252497A (en) | Method for manufacturing thin-film photoelectric conversion device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |