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JP2011151182A - Photoelectric conversion apparatus, and method of manufacturing the same - Google Patents

Photoelectric conversion apparatus, and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2011151182A
JP2011151182A JP2010010851A JP2010010851A JP2011151182A JP 2011151182 A JP2011151182 A JP 2011151182A JP 2010010851 A JP2010010851 A JP 2010010851A JP 2010010851 A JP2010010851 A JP 2010010851A JP 2011151182 A JP2011151182 A JP 2011151182A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
layer
conversion device
electrode layer
upper electrode
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JP2010010851A
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Masahito Suzuki
雅人 鈴木
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

【課題】リーク電流の抑制によって出力電力を向上させた光電変換装置ならびに該光電変換装置の製造方法を提供する。
【解決手段】光電変換装置が、下部電極層と、該下部電極層上に設けられた第1半導体層と、該第1半導体層上に設けられた、第1半導体層とは異なる導電型の第2半導体層と、該第2半導体層上に設けられた、酸化インジウム系の素材を含む上部電極層と、第2半導体層と上部電極層との間に設けられた、酸化インジウム系の素材を含み且つ上部電極層よりも電気抵抗率が高い中間導電層と、を備える。
【選択図】図2
A photoelectric conversion device in which output power is improved by suppressing leakage current and a method for manufacturing the photoelectric conversion device are provided.
A photoelectric conversion device includes a lower electrode layer, a first semiconductor layer provided on the lower electrode layer, and a conductivity type different from that of the first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer. A second semiconductor layer; an upper electrode layer including an indium oxide-based material provided on the second semiconductor layer; and an indium oxide-based material provided between the second semiconductor layer and the upper electrode layer. And an intermediate conductive layer having a higher electrical resistivity than the upper electrode layer.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、光電変換装置、および光電変換装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device and a method for manufacturing the photoelectric conversion device.

太陽光発電などに使用される光電変換装置としては、光吸収係数が高いCIGSなどのカルコパイライト系のI-III-VI族化合物半導体によって光吸収層が形成されたものがある(例えば、特許文献1参照)。CIGSは光吸収係数が高く、光電変換装置の薄膜化や大面積化や低コスト化に適しており、これを用いた次世代太陽電池の研究開発が進められている。   As a photoelectric conversion device used for photovoltaic power generation or the like, there is one in which a light absorption layer is formed by a chalcopyrite-based I-III-VI group compound semiconductor such as CIGS having a high light absorption coefficient (for example, Patent Documents). 1). CIGS has a high light absorption coefficient and is suitable for reducing the thickness, area, and cost of photoelectric conversion devices, and research and development of next-generation solar cells using the photoelectric conversion device is being promoted.

このようなカルコパイライト系の光電変換装置は、光電変換セルが、平面的に複数並設された構成を有する。この光電変換セルは、ガラスなどの基板の上に、金属電極などの下部電極と、光吸収層やバッファ層などを含む半導体層である光電変換層と、透明電極や金属電極などの上部電極とが、この順に積層されて構成される。そして、複数の光電変換セルは、隣り合う一方の光電変換セルの上部電極と他方の光電変換セルの下部電極とが、接続導体によって電気的に接続されることで、電気的に直列に接続されている。   Such a chalcopyrite photoelectric conversion device has a configuration in which a plurality of photoelectric conversion cells are arranged in a plane. This photoelectric conversion cell includes a lower electrode such as a metal electrode on a substrate such as glass, a photoelectric conversion layer that is a semiconductor layer including a light absorption layer and a buffer layer, and an upper electrode such as a transparent electrode and a metal electrode. Are stacked in this order. The plurality of photoelectric conversion cells are electrically connected in series by electrically connecting the upper electrode of one adjacent photoelectric conversion cell and the lower electrode of the other photoelectric conversion cell by a connecting conductor. ing.

特開2007−311578号公報JP 2007-311578 A

カルコパイライト系の光電変換装置では、厚みが薄いバッファ層にピンホールなどの欠陥が存在する場合には、透明電極と光吸収層との間でリーク電流が生じ、出力電力の低下が生じる。   In a chalcopyrite photoelectric conversion device, when a thin buffer layer has defects such as pinholes, a leakage current is generated between the transparent electrode and the light absorption layer, resulting in a decrease in output power.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リーク電流の抑制によって出力電力を向上させた光電変換装置ならびに該光電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device in which output power is improved by suppressing leakage current and a method for manufacturing the photoelectric conversion device.

上記課題を解決するために、第1の態様に係る光電変換装置は、下部電極層と、前記下部電極層上に設けられた第1半導体層と、前記第1半導体層上に設けられた、前記第1半導体層とは異なる導電型の第2半導体層と、前記第2半導体層上に設けられた、酸化インジウム系の素材を含む上部電極層と、前記第2半導体層と前記上部電極層との間に設けられた、酸化インジウム系の素材を含み且つ前記上部電極層よりも電気抵抗率が高い中間導電層と、を備える。   In order to solve the above problems, a photoelectric conversion device according to a first aspect includes a lower electrode layer, a first semiconductor layer provided on the lower electrode layer, and a first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer. A second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer; an upper electrode layer including an indium oxide-based material provided on the second semiconductor layer; the second semiconductor layer and the upper electrode layer; And an intermediate conductive layer including an indium oxide-based material and having a higher electrical resistivity than the upper electrode layer.

また、第2の態様に係る光電変換装置の製造方法は、下部電極層上に第1半導体層を形成する第1形成工程と、前記第1半導体層上に、該第1半導体層とは異なる導電型の第2半導体層を形成する第2形成工程と、前記第2半導体層上に、酸化インジウム系の素材を含む中間導電層をスパッタ法によって形成する第3形成工程と、前記第3形成工程が行われた雰囲気の第1酸素分圧よりも低い第2酸素分圧の雰囲気において、前記中間導電層上に、酸化インジウム系の素材を含み且つ前記中間導電層よりも電気抵抗率が低い上部電極層をスパッタ法によって形成する第4形成工程と、を備える。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to the second aspect is different from the first semiconductor layer on the first semiconductor layer and the first formation step of forming the first semiconductor layer on the lower electrode layer. A second forming step of forming a conductive second semiconductor layer; a third forming step of forming an intermediate conductive layer containing an indium oxide-based material on the second semiconductor layer by sputtering; and the third forming step. In an atmosphere having a second oxygen partial pressure lower than the first oxygen partial pressure of the atmosphere in which the process is performed, the intermediate conductive layer includes an indium oxide-based material and has an electrical resistivity lower than that of the intermediate conductive layer. And a fourth forming step of forming the upper electrode layer by a sputtering method.

本発明によれば、光電変換装置におけるリーク電流の発生が抑制される。これにより、光電変換装置における出力電力が向上する。   According to the present invention, generation of leakage current in the photoelectric conversion device is suppressed. Thereby, the output power in the photoelectric conversion device is improved.

光電変換装置の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. スパッタ時の酸素分圧とITOの比抵抗との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the oxygen partial pressure at the time of a sputtering, and the specific resistance of ITO. スパッタ時の酸素分圧とITOのシート抵抗との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the oxygen partial pressure at the time of a sputtering, and the sheet resistance of ITO. 中間導電層が存在する光電変換装置の電圧−電流特性を示す図である。It is a figure which shows the voltage-current characteristic of the photoelectric conversion apparatus in which an intermediate conductive layer exists. 中間導電層が存在しない光電変換装置の電圧−電流特性を示す図である。It is a figure which shows the voltage-current characteristic of the photoelectric conversion apparatus in which an intermediate conductive layer does not exist. 変形例に係る光電変換装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus which concerns on a modification. 変形例に係る光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of the photoelectric conversion apparatus which concerns on a modification. 変形例に係る光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode in the middle of manufacture of the photoelectric conversion apparatus which concerns on a modification. 変形例に係る光電変換装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus which concerns on a modification.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<(1)光電変換装置の概略構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る光電変換装置20の構成を示す上面図である。図2は、図1の切断面線II−IIにおける光電変換装置20の断面図、つまり図1で一点鎖線にて示した位置における光電変換装置20のxz断面図である。
<(1) Schematic configuration of photoelectric conversion device>
FIG. 1 is a top view illustrating a configuration of a photoelectric conversion device 20 according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of the photoelectric conversion device 20 taken along the section line II-II in FIG. 1, that is, an xz cross-sectional view of the photoelectric conversion device 20 at the position indicated by the one-dot chain line in FIG.

光電変換装置20は、基板1の上に複数の光電変換セル10を並設した構成を有する。図1においては、図示の都合上、2つの光電変換セル10のみが示されているが、実際の光電変換装置20においては、図面の左右方向、あるいはさらにこれに垂直な図面の上下方向に、多数の光電変換セル10が平面的に(二次元的に)配設される。また、図1および図1以降の他の図には、光電変換セル10の配列方向(図面視左右方向)をx軸方向とする右手系のxyz座標系が付されている。   The photoelectric conversion device 20 has a configuration in which a plurality of photoelectric conversion cells 10 are arranged in parallel on a substrate 1. In FIG. 1, only two photoelectric conversion cells 10 are shown for convenience of illustration, but in an actual photoelectric conversion device 20, in the horizontal direction of the drawing, or further in the vertical direction of the drawing perpendicular thereto, A large number of photoelectric conversion cells 10 are arranged in a plane (two-dimensionally). 1 and other drawings after FIG. 1 are provided with a right-handed xyz coordinate system in which the arrangement direction of photoelectric conversion cells 10 (the horizontal direction in the drawing) is the x-axis direction.

各光電変換セル10は、下部電極層2と、光吸収層3と、バッファ層4と、中間導電層6と、上部電極層7と、グリッド電極8と、接続部9とを主として備える。光電変換装置20においては、上部電極層7およびグリッド電極8が設けられた側の主面が受光面側となっている。   Each photoelectric conversion cell 10 mainly includes a lower electrode layer 2, a light absorption layer 3, a buffer layer 4, an intermediate conductive layer 6, an upper electrode layer 7, a grid electrode 8, and a connection portion 9. In the photoelectric conversion device 20, the main surface on the side where the upper electrode layer 7 and the grid electrode 8 are provided is the light receiving surface side.

また、光電変換装置20には、第1溝部P1、第2溝部P2、および第3溝部P3という、3種類の溝部が設けられている。   Further, the photoelectric conversion device 20 is provided with three types of groove portions, that is, a first groove portion P1, a second groove portion P2, and a third groove portion P3.

基板1は、複数の光電変換セル10を支持するためのものである。基板1に用いられる材料としては、ガラス、セラミックス、樹脂、および金属などが挙げられる。ここでは、基板1として、厚さ1〜3mm程度の青板ガラス(ソーダライムガラス)が用いられているものとする。   The substrate 1 is for supporting a plurality of photoelectric conversion cells 10. Examples of the material used for the substrate 1 include glass, ceramics, resin, and metal. Here, a blue plate glass (soda lime glass) having a thickness of about 1 to 3 mm is used as the substrate 1.

下部電極層2は、基板1の一主面上に設けられた、Mo(モリブデン)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、またはAu(金)などの金属、あるいはこれらの金属の積層構造体からなる導体層である。下部電極層2は、スパッタ法または蒸着法などの公知の薄膜形成方法を用いて、0.2μm〜1μm程度の厚みに形成される。   The lower electrode layer 2 is a metal such as Mo (molybdenum), Al (aluminum), Ti (titanium), Ta (tantalum), or Au (gold) provided on one main surface of the substrate 1, or these It is a conductor layer made of a metal laminate structure. The lower electrode layer 2 is formed to a thickness of about 0.2 μm to 1 μm using a known thin film forming method such as sputtering or vapor deposition.

光吸収層3は、下部電極層2の上に設けられた、カルコパイライト系(CIS系とも言う)のI-III-VI族化合物からなる、p型の導電型を有する半導体層である。光吸収層3は、1μm〜3μm程度の厚みを有している。   The light absorption layer 3 is a semiconductor layer having a p-type conductivity type and made of a chalcopyrite (also referred to as CIS) I-III-VI group compound provided on the lower electrode layer 2. The light absorption layer 3 has a thickness of about 1 μm to 3 μm.

ここで、I-III-VI族化合物とは、I-B族元素(11族元素とも言う)とIII-B族元素(13族元素とも言う)とVI-B族元素(16族元素とも言う)との化合物である。I-III-VI族化合物としては、例えば、CuInSe2(二セレン化銅インジウム、CISとも言う)、Cu(In,Ga)Se2(二セレン化銅インジウム・ガリウム、CIGSとも言う)、Cu(In,Ga)(Se,S)2(二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム、CIGSSとも言う)が挙げられる。なお、光吸収層3は、薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウムなどの多元化合物半導体薄膜にて構成されていても良い。 Here, the I-III-VI group compound is a group IB element (also referred to as a group 11 element), a group III-B element (also referred to as a group 13 element), and a group VI-B element (also referred to as a group 16 element). ) And a compound. Examples of the I-III-VI group compound include CuInSe 2 (also referred to as copper indium selenide, CIS), Cu (In, Ga) Se 2 (also referred to as copper indium diselenide / gallium, CIGS), Cu ( In, Ga) (Se, S) 2 (also referred to as diselene, copper indium gallium sulfide, gallium, CIGSS). The light absorption layer 3 may be formed of a multi-component compound semiconductor thin film such as copper indium selenide / gallium having a thin film of selenite / copper indium sulfide / gallium as a surface layer.

また、光吸収層3は、II-VI族化合物からなる半導体層であっても良い。II-VI族化合物とは、II-B族(12族元素とも言う)とVI-B族元素との化合物半導体である。ただし、光電変換効率を高めるという観点から言えば、カルコパイライト系化合物半導体であるI-III-VI化合物半導体が用いられることが好ましい。   The light absorption layer 3 may be a semiconductor layer made of a II-VI group compound. The II-VI group compound is a compound semiconductor of a group II-B (also referred to as a group 12 element) and a group VI-B element. However, from the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency, it is preferable to use an I-III-VI compound semiconductor which is a chalcopyrite compound semiconductor.

このような光吸収層3については、スパッタ法、蒸着法などのいわゆる真空プロセスによって形成可能であるほか、光吸収層3の構成元素を含む溶液を下部電極層2の上に塗布し、その後、乾燥・熱処理を行う、いわゆる塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによって形成することもできる。ただし、光電変換装置20の製造コストを抑制する観点から言えば、後者のプロセスが用いられる方が好ましい。   Such a light absorption layer 3 can be formed by a so-called vacuum process such as a sputtering method or a vapor deposition method, and a solution containing the constituent elements of the light absorption layer 3 is applied onto the lower electrode layer 2, and then It can also be formed by a so-called coating method or printing method in which drying and heat treatment are performed. However, from the viewpoint of suppressing the manufacturing cost of the photoelectric conversion device 20, the latter process is preferably used.

バッファ層4は、光吸収層3の上に設けられた、該光吸収層3の導電型とは異なるn型の導電型を有する半導体層である。バッファ層4は、光吸収層3がI-III-VI族化合物半導体によって構成される場合に、光吸収層3とヘテロ接合する態様で設けられる。光電変換セル10では、このヘテロ接合を構成する光吸収層3とバッファ層4とにおいて光電変換が生じることから、光吸収層3とバッファ層4とが光電変換層5となっている。なお、光電変換層5の構成はこれに限定されず、異なる導電型の半導体層がホモ接合されたものであっても良い。ここで、導電型が異なる半導体とは、伝導担体(キャリア)が異なる半導体のことである。   The buffer layer 4 is a semiconductor layer provided on the light absorption layer 3 and having an n type conductivity type different from the conductivity type of the light absorption layer 3. The buffer layer 4 is provided in a mode of heterojunction with the light absorption layer 3 when the light absorption layer 3 is composed of an I-III-VI group compound semiconductor. In the photoelectric conversion cell 10, photoelectric conversion occurs in the light absorption layer 3 and the buffer layer 4 constituting the heterojunction, and thus the light absorption layer 3 and the buffer layer 4 are the photoelectric conversion layer 5. In addition, the structure of the photoelectric converting layer 5 is not limited to this, The semiconductor layer of a different conductivity type may be a homojunction. Here, semiconductors having different conductivity types are semiconductors having different conductive carriers.

バッファ層4は、例えば、CdS(硫化カドミウム)、In23(硫化インジウム)、ZnS(硫化亜鉛)、ZnO(酸化亜鉛)、In2Se3(セレン化インジウム)、In(OH,S)、(Zn,In)(Se,OH)、および(Zn,Mg)Oなどの化合物半導体によって構成される。そして、リーク電流の低減という観点から言えば、バッファ層4は1Ω・cm以上の抵抗率を有することが好ましい。 The buffer layer 4 is made of, for example, CdS (cadmium sulfide), In 2 S 3 (indium sulfide), ZnS (zinc sulfide), ZnO (zinc oxide), In 2 Se 3 (indium selenide), In (OH, S). , (Zn, In) (Se, OH), and (Zn, Mg) O. From the viewpoint of reducing leakage current, the buffer layer 4 preferably has a resistivity of 1 Ω · cm or more.

また、バッファ層4は、10nm〜200nmの厚みに、好ましくは100nm〜200nmの厚みに形成されることが好ましい。これにより、高温高湿の条件下における光電変換効率の低下が特に効果的に抑制される。バッファ層4は、例えばケミカルバスデポジション(CBD)法などで形成される。   The buffer layer 4 is preferably formed to a thickness of 10 nm to 200 nm, preferably 100 nm to 200 nm. Thereby, the fall of the photoelectric conversion efficiency in high temperature, high humidity conditions is suppressed especially effectively. The buffer layer 4 is formed by, for example, a chemical bath deposition (CBD) method.

中間導電層6は、バッファ層4の上に設けられた、n型の導電型を有する透明導電膜である。別の観点から言えば、中間導電層6は、バッファ層4と上部電極層7との間に設けられている。そして、中間導電層6は、上部電極層7よりも電気抵抗率(比抵抗)が高い物質によって構成されている。具体的には、中間導電層6は、必要な比抵抗と導電性とを考慮すれば、シート抵抗が1×103Ω/□〜1×107Ω/□であることが好ましい。 The intermediate conductive layer 6 is an n-type transparent conductive film provided on the buffer layer 4. From another viewpoint, the intermediate conductive layer 6 is provided between the buffer layer 4 and the upper electrode layer 7. The intermediate conductive layer 6 is made of a material having an electrical resistivity (specific resistance) higher than that of the upper electrode layer 7. Specifically, the intermediate conductive layer 6 preferably has a sheet resistance of 1 × 10 3 Ω / □ to 1 × 10 7 Ω / □ in consideration of necessary specific resistance and conductivity.

また、中間導電層6は、例えば、錫を含んだ酸化インジウム(ITO:In23−SnO2)および亜鉛を含んだ酸化インジウム(IZO:In23−ZnO)のうちの少なくとも一方を含む酸化インジウム系の素材を主成分とした金属酸化物半導体を用いて構成される。このように、中間導電層6では、酸化インジウム系の素材が用いられることで、高い透明性と高い導電率とがともに実現される。 The intermediate conductive layer 6 includes, for example, at least one of indium oxide containing tin (ITO: In 2 O 3 —SnO 2 ) and indium oxide containing zinc (IZO: In 2 O 3 —ZnO). It is formed using a metal oxide semiconductor containing an indium oxide-based material as a main component. Thus, in the intermediate conductive layer 6, both high transparency and high conductivity are realized by using an indium oxide-based material.

さらに、中間導電層6は、スパッタ法、蒸着法、または化学的気相成長(CVD)法などによって、0.025μm〜0.1μmの厚みに形成される。   Further, the intermediate conductive layer 6 is formed to a thickness of 0.025 μm to 0.1 μm by sputtering, vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or the like.

このような中間導電層6の存在によって、上部電極層7と光吸収層3との間におけるリーク電流の発生が抑制される。   Due to the presence of the intermediate conductive layer 6, the occurrence of leakage current between the upper electrode layer 7 and the light absorption layer 3 is suppressed.

上部電極層7は、中間導電層6の上に設けられた、n型の導電型を有する透明導電膜である。上部電極層7は、光電変換層5において生じた電荷を中間導電層6を介して取り出す電極として設けられている。また、上部電極層7は、バッファ層4および中間導電層6よりも低い抵抗率を有する物質によって構成される。上部電極層7には、いわゆる窓層と呼ばれるものも含まれ、窓層に加えてさらに透明導電膜が設けられる場合には、これらが併せて上部電極層7とみなされる。   The upper electrode layer 7 is a transparent conductive film having an n-type conductivity provided on the intermediate conductive layer 6. The upper electrode layer 7 is provided as an electrode for extracting charges generated in the photoelectric conversion layer 5 through the intermediate conductive layer 6. The upper electrode layer 7 is made of a material having a lower resistivity than the buffer layer 4 and the intermediate conductive layer 6. The upper electrode layer 7 includes what is called a window layer. When a transparent conductive film is further provided in addition to the window layer, these are regarded as the upper electrode layer 7 together.

この上部電極層7は、禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の物質、例えば、錫を含んだ酸化インジウム(ITO)および亜鉛を含んだ酸化インジウム(IZO)のうちの少なくとも一方を含む酸化インジウム系の素材を主成分とした金属酸化物半導体を用いて構成される。このように、上部電極層7では、中間導電層6と同様に、酸化インジウム系の素材が用いられることで、高い透明性と高い導電率とがともに実現される。   The upper electrode layer 7 is made of a transparent and low resistance material having a wide forbidden band, for example, indium oxide containing at least one of indium oxide containing tin (ITO) and indium oxide containing zinc (IZO). It is composed of a metal oxide semiconductor whose main component is a system material. As described above, in the upper electrode layer 7, as in the case of the intermediate conductive layer 6, both high transparency and high conductivity are realized by using an indium oxide-based material.

上部電極層7は、スパッタ法、蒸着法、またはCVD法などによって、0.05μm〜3.0μmの厚みに形成される。特に、中間導電層6と上部電極層7とが、スパッタ法などによって同種の金属酸化物を含む酸化インジウム系の素材によって形成される場合には、スパッタ装置内(例えば、チャンバー内)の雰囲気における酸素分圧が変更されることにより、中間導電層6と上部電極層7との間で、比抵抗を異ならせることができる。具体的には、酸素分圧の増大によって、比抵抗が高められる。   The upper electrode layer 7 is formed to a thickness of 0.05 μm to 3.0 μm by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like. In particular, when the intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer 7 are formed of an indium oxide-based material containing the same kind of metal oxide by sputtering or the like, in an atmosphere in the sputtering apparatus (for example, in a chamber). By changing the oxygen partial pressure, the specific resistance can be made different between the intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer 7. Specifically, the specific resistance is increased by increasing the oxygen partial pressure.

なお、光電変換層5から中間導電層6を介して電荷を良好に取り出すという観点から言えば、上部電極層7は、抵抗率が1Ω・cm未満であり、シート抵抗が50Ω/□以下であることが好ましい。   From the viewpoint of taking out charges from the photoelectric conversion layer 5 through the intermediate conductive layer 6, the upper electrode layer 7 has a resistivity of less than 1 Ω · cm and a sheet resistance of 50 Ω / □ or less. It is preferable.

バッファ層4、中間導電層6、および上部電極層7については、光吸収層3が吸収する光の波長領域に対して光透過性を有する物質によって構成されることが好ましい。これにより、バッファ層4と中間導電層6と上部電極層7とが設けられることによる、光吸収層3における光の吸収効率の低下が抑制される。   The buffer layer 4, the intermediate conductive layer 6, and the upper electrode layer 7 are preferably made of a material that has optical transparency with respect to the wavelength region of light absorbed by the light absorption layer 3. Thereby, a decrease in light absorption efficiency in the light absorption layer 3 due to the provision of the buffer layer 4, the intermediate conductive layer 6, and the upper electrode layer 7 is suppressed.

また、光透過性を高めると同時に、光の反射によるロス(光反射ロス)を防止する効果および光を散乱させる効果(光散乱効果)をそれぞれ高め、さらに光電変換によって生じた電流を良好に伝送するという観点から言えば、上部電極層7は、0.05〜0.5μmの厚さを有することが好ましい。また、上部電極層7と中間導電層6との界面、および中間導電層6とバッファ層4との界面における光反射ロスを防止する観点から言えば、バッファ層4と中間導電層6と上部電極層7の絶対屈折率が略同一であることが好ましい。   In addition to increasing light transmission, it also increases the effect of preventing loss due to light reflection (light reflection loss) and the effect of scattering light (light scattering effect), and further transmits the current generated by photoelectric conversion well. From the viewpoint of doing, the upper electrode layer 7 preferably has a thickness of 0.05 to 0.5 μm. From the viewpoint of preventing light reflection loss at the interface between the upper electrode layer 7 and the intermediate conductive layer 6 and at the interface between the intermediate conductive layer 6 and the buffer layer 4, the buffer layer 4, the intermediate conductive layer 6, and the upper electrode The absolute refractive index of the layer 7 is preferably substantially the same.

グリッド電極8は、y軸方向に離間して設けられ、それぞれがx軸方向に延在する複数の集電部8aと、それぞれの集電部8aが接続されてなるとともにy軸方向に延在する連結部8bとを備える、導電性を有する電極である。グリッド電極8は、例えば、Agなどの金属からなる。   The grid electrodes 8 are provided apart from each other in the y-axis direction, and each of the current collectors 8a extends in the y-axis direction and is connected to each of the current collectors 8a extending in the x-axis direction. It is the electrode which has electroconductivity provided with the connection part 8b to perform. The grid electrode 8 is made of a metal such as Ag, for example.

集電部8aは、光電変換層5において発生して上部電極層7において取り出された電荷を集電する役割を担う。集電部8aが設けられることで、上部電極層7の薄層化が可能となる。上部電極層7については、光吸収層3の上方に設けられるので、光透過性を高めるためには出来るだけ薄く形成される方が望ましいが、薄くなればなるほど抵抗が大きくなるので、電荷の取り出し効率が低下する。そこで、集電部8aが設けられることによって、電荷の取り出し効率が確保され、上部電極層7の光透過性の向上が可能となる。   The current collector 8 a plays a role of collecting charges generated in the photoelectric conversion layer 5 and taken out in the upper electrode layer 7. By providing the current collector 8a, the upper electrode layer 7 can be thinned. Since the upper electrode layer 7 is provided above the light absorption layer 3, it is desirable that the upper electrode layer 7 be formed as thin as possible in order to increase the light transmittance. Efficiency is reduced. Therefore, by providing the current collector 8a, the charge extraction efficiency is ensured, and the light transmittance of the upper electrode layer 7 can be improved.

グリッド電極8および上部電極層7によって集電された電荷は、第2溝部P2に設けられた接続部9を通じて、隣の光電変換セル10に伝達される。接続部9は、上部電極層7の延在部分7aと、その上に形成された連結部8bからの垂下部分8cとによって構成される。これにより、光電変換装置20においては、隣り合う光電変換セル10の一方の下部電極層2と、他方の上部電極層7およびグリッド電極8とが、第2溝部P2に設けられた接続部9が接続導体とされて、電気的に直列接続されている。   The electric charges collected by the grid electrode 8 and the upper electrode layer 7 are transmitted to the adjacent photoelectric conversion cell 10 through the connection part 9 provided in the second groove part P2. The connecting portion 9 is constituted by an extending portion 7a of the upper electrode layer 7 and a hanging portion 8c from the connecting portion 8b formed thereon. Thereby, in the photoelectric conversion apparatus 20, one lower electrode layer 2 of the adjacent photoelectric conversion cell 10 and the other upper electrode layer 7 and the grid electrode 8 are connected to each other by the connection portion 9 provided in the second groove portion P2. The connection conductor is electrically connected in series.

グリッド電極8は、良好な導電性を確保しつつ、光吸収層3への光の入射量を左右する受光面積の低下を最小限にとどめるという観点から言えば、50μm〜400μmの幅を有することが好ましい。   The grid electrode 8 has a width of 50 μm to 400 μm from the viewpoint of minimizing the reduction in the light receiving area that affects the amount of light incident on the light absorption layer 3 while ensuring good conductivity. Is preferred.

なお、グリッド電極8のうちの少なくとも連結部8bの表面は、光吸収層3が吸収する波長領域の光を反射する材質によって形成されることが好ましい。このような構成は、例えば、透光性の樹脂に光反射率の高い銀等の金属粒子を添加したり、あるいは、アルミニウムなどの光反射率の高い金属を連結部8bの表面に蒸着することなどによって形成可能である。この場合、光電変換装置20がモジュール化された際、連結部8bにおいて反射した光を、モジュール内で再び反射させて光吸収層3に再度入射させることが出来るので、光吸収層3に対する光の入射量が増大し、ひいては光電変換装置20における光電変換効率が向上する。   In addition, it is preferable that at least the surface of the connecting portion 8b of the grid electrode 8 is formed of a material that reflects light in a wavelength region that is absorbed by the light absorption layer 3. Such a configuration is, for example, by adding metal particles such as silver having a high light reflectance to a translucent resin, or depositing a metal having a high light reflectance such as aluminum on the surface of the connecting portion 8b. Etc. can be formed. In this case, when the photoelectric conversion device 20 is modularized, the light reflected by the connecting portion 8b can be reflected again in the module and incident again on the light absorption layer 3. Increasing the incident amount leads to an improvement in photoelectric conversion efficiency in the photoelectric conversion device 20.

好ましくは、グリッド電極8のうちの少なくとも集電部8aは、半田を含むことが好ましい。これにより、グリッド電極8について、曲げ応力に対する耐性が高められるとともに、電気抵抗をより低下させることができる。   Preferably, at least the current collector 8a of the grid electrode 8 preferably includes solder. Thereby, about the grid electrode 8, while the tolerance with respect to a bending stress is improved, an electrical resistance can be reduced more.

より好ましくは、グリッド電極8は、融点の異なる金属を2種以上含み、少なくとも1種の金属を溶融させない温度で加熱して、他の少なくとも1種の金属を溶融させた後に冷却によって硬化させることで、形成されることが好ましい。この場合、形成過程において低い融点の金属が溶融するので、グリッド電極8は緻密化され、低抵抗化される。その際、溶融していない高融点の金属によって、溶融した金属の広がりが抑制される。   More preferably, the grid electrode 8 includes two or more kinds of metals having different melting points, is heated at a temperature at which at least one kind of metal is not melted, and is melted at least one other metal and then cured by cooling. And is preferably formed. In this case, since the metal having a low melting point is melted in the formation process, the grid electrode 8 is densified and the resistance is reduced. At that time, the spread of the molten metal is suppressed by the high melting point metal which is not melted.

<(2)光電変換装置の製造プロセス>
次に、上記構成を有する光電変換装置20の製造プロセスについて説明する。以降においては、I-III-VI族化合物半導体からなる光吸収層3が塗布法あるいは印刷法を用いて形成され、さらにバッファ層4が形成される場合を例として説明する。
<(2) Photoelectric conversion device manufacturing process>
Next, a manufacturing process of the photoelectric conversion device 20 having the above configuration will be described. Hereinafter, a case where the light absorption layer 3 made of an I-III-VI group compound semiconductor is formed using a coating method or a printing method, and the buffer layer 4 is further formed will be described as an example.

図3から図9は、光電変換装置20の製造途中の様子を示す断面図である。なお、図3から図9で示される断面図は、図2で示される断面に対応する部分の製造途中の様子を示す。   3 to 9 are cross-sectional views showing a state during the manufacture of the photoelectric conversion device 20. The cross-sectional views shown in FIG. 3 to FIG. 9 show a state in the middle of manufacturing a portion corresponding to the cross-section shown in FIG.

まず、図3で示されるように、洗浄された基板1の略全面に、スパッタ法などが用いられて、Moなどからなる下部電極層2が成膜される。そして、下部電極層2の上面のうちのY方向に沿った直線状の形成対象位置からその直下の基板1の上面にかけて、第1溝部P1が形成される。第1溝部P1は、YAGレーザーその他のレーザー光が走査されつつ形成対象位置に照射されることで溝加工が行われる、スクライブ加工によって形成されることが、好適である。図4は、第1溝部P1が形成された後の状態を示す図である。   First, as shown in FIG. 3, a lower electrode layer 2 made of Mo or the like is formed on substantially the entire surface of the cleaned substrate 1 using a sputtering method or the like. Then, the first groove portion P1 is formed from the linear formation target position along the Y direction on the upper surface of the lower electrode layer 2 to the upper surface of the substrate 1 immediately below the formation position. The first groove portion P1 is preferably formed by scribe processing in which groove processing is performed by irradiating the formation target position while scanning with a YAG laser or other laser light. FIG. 4 is a diagram illustrating a state after the first groove portion P1 is formed.

第1溝部P1が形成された後、下部電極層2の上に、光吸収層3とバッファ層4とが順次に形成される。図5は、光吸収層3およびバッファ層4が形成された後の状態を示す図である。   After the first groove portion P1 is formed, the light absorption layer 3 and the buffer layer 4 are sequentially formed on the lower electrode layer 2. FIG. 5 is a diagram illustrating a state after the light absorption layer 3 and the buffer layer 4 are formed.

光吸収層3については、光吸収層3を形成するための溶液が下部電極層2の表面に塗布され、乾燥によって皮膜が形成された後、該皮膜が熱処理されることで、形成される。光吸収層3を形成するための溶液は、カルコゲン元素含有有機化合物と塩基性有機溶剤とを含む溶媒(単に混合溶媒とも言う)に、I-B族金属およびIII-B族金属を直接溶解することで作製され、I-B族金属およびIII-B族金属の合計濃度が10wt%以上の溶液とされる。なお、この溶液の塗布には、スピンコータ、スクリーン印刷、ディッピング、スプレー、ダイコータなどの種々の方法の適用が可能である。   About the light absorption layer 3, the solution for forming the light absorption layer 3 is apply | coated to the surface of the lower electrode layer 2, and after forming a film | membrane by drying, this film | membrane is formed by heat-processing. The solution for forming the light absorption layer 3 is obtained by directly dissolving the group IB metal and the group III-B metal in a solvent (also simply referred to as a mixed solvent) containing a chalcogen element-containing organic compound and a basic organic solvent. Thus, the total concentration of the group I-B metal and the group III-B metal is 10 wt% or more. For the application of this solution, various methods such as spin coater, screen printing, dipping, spraying, and die coater can be applied.

カルコゲン元素含有有機化合物とは、カルコゲン元素を含む有機化合物である。カルコゲン元素とは、VI-B族元素のうちのS、Se、Teをいう。カルコゲン元素含有有機化合物としては、例えば、チオール、スルフィド、ジスルフィド、セレノール、セレニド、ジセレニド、テルロール、テルリド、ジテルリド等が挙げられる。   The chalcogen element-containing organic compound is an organic compound containing a chalcogen element. The chalcogen element refers to S, Se, or Te among VI-B group elements. Examples of the chalcogen element-containing organic compound include thiol, sulfide, disulfide, selenol, selenide, diselenide, tellurol, telluride, ditelluride and the like.

例えば、ベンゼンセレノールを、ピリジンに対し100mol%となるように溶解させた混合溶媒に、地金の銅、地金のインジウム、地金のガリウム、および地金のセレンを直接溶解させることによって作製された溶液が、ブレード法によって塗布され、乾燥されて皮膜が形成された後、水素ガスの雰囲気下で熱処理が実施される工程が好適である。   For example, it is produced by directly dissolving bullion copper, bullion indium, bullion gallium, and bullion selenium in a mixed solvent in which benzeneselenol is dissolved to 100 mol% with respect to pyridine. A step in which the solution is applied by a blade method and dried to form a film, followed by heat treatment in an atmosphere of hydrogen gas is preferable.

金属を混合溶媒に直接溶解させるというのは、単体金属または合金の地金を、直接、混合溶媒に混入し、溶解させることをいう。乾燥は、還元雰囲気下で行われることが望ましい。乾燥温度は、例えば、50℃〜300℃である。熱処理は、酸化を防止して良好なI-III-VI化合物半導体が得られるように、還元雰囲気で行われることが好ましい。還元雰囲気は、窒素雰囲気、フォーミングガス雰囲気、および水素雰囲気のうちの何れかであることが望ましい。熱処理温度は、例えば、400℃〜600℃とされる。   To directly dissolve a metal in a mixed solvent means to dissolve a single metal or alloy ingot directly into the mixed solvent and dissolve it. Drying is desirably performed in a reducing atmosphere. The drying temperature is, for example, 50 ° C to 300 ° C. The heat treatment is preferably performed in a reducing atmosphere so as to prevent oxidation and obtain a good I-III-VI compound semiconductor. The reducing atmosphere is desirably any of a nitrogen atmosphere, a forming gas atmosphere, and a hydrogen atmosphere. The heat treatment temperature is, for example, 400 ° C to 600 ° C.

バッファ層4は、溶液成長法(CBD法)によって形成される。例えば、酢酸カドミウムとチオ尿素とをアンモニアに溶解させ、これに光吸収層3の形成までが行われた基板1が浸漬されることで、光吸収層3にCdSからなるバッファ層4が形成される工程が好適な一例である。   The buffer layer 4 is formed by a solution growth method (CBD method). For example, cadmium acetate and thiourea are dissolved in ammonia, and the substrate 1 having been subjected to the formation of the light absorption layer 3 is immersed therein, whereby the buffer layer 4 made of CdS is formed in the light absorption layer 3. This process is a suitable example.

光吸収層3およびバッファ層4が形成された後、バッファ層4の上に、例えば、錫を含んだ酸化インジウム(ITO)および亜鉛を含んだ酸化インジウム(IZO)のうちの少なくとも一方を含む酸化インジウム系の素材を主成分とする中間導電層6が形成される。中間導電層6は、スパッタ法、蒸着法、またはCVD法などで形成される。図6は、中間導電層6が形成された後の状態を示す図である。   After the light absorption layer 3 and the buffer layer 4 are formed, an oxide containing at least one of, for example, indium oxide containing tin (ITO) and indium oxide containing zinc (IZO) is formed on the buffer layer 4. An intermediate conductive layer 6 mainly composed of an indium-based material is formed. The intermediate conductive layer 6 is formed by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like. FIG. 6 is a diagram showing a state after the intermediate conductive layer 6 is formed.

中間導電層6が形成された後、中間導電層6の上面のうちのY方向に沿った直線状の形成対象位置からその直下の下部電極層2の上面にかけて、第2溝部P2が形成される。第2溝部P2は、例えば、40μm〜50μm程度のスクライブ幅のスクライブ針を用いたスクライビングを、ピッチをずらしながら連続して数回にわたり行うことによって形成される。また、スクライブ針の先端形状を第2溝部P2の幅に近い程度にまで広げたうえでスクライブすることによって第2溝部P2が形成されても良い。あるいは、2本以上のスクライブ針が相互に当接又は近接した状態で固定され、1回〜数回のスクライブを行うことによって形成されても良い。図7は、第2溝部P2が形成された後の状態を示す図である。第2溝部P2は、第1溝部P1よりも若干X方向にずれた位置に形成される。   After the formation of the intermediate conductive layer 6, the second groove portion P2 is formed from the linear formation target position along the Y direction on the upper surface of the intermediate conductive layer 6 to the upper surface of the lower electrode layer 2 immediately below it. . The second groove portion P2 is formed, for example, by performing scribing using a scribe needle having a scribe width of about 40 μm to 50 μm continuously several times while shifting the pitch. Further, the second groove portion P2 may be formed by scribing after the tip shape of the scribe needle is expanded to an extent close to the width of the second groove portion P2. Alternatively, two or more scribe needles may be fixed in a state where they are in contact with each other or close to each other, and may be formed by performing scribing once to several times. FIG. 7 is a diagram illustrating a state after the second groove portion P2 is formed. The second groove portion P2 is formed at a position slightly shifted in the X direction from the first groove portion P1.

第2溝部P2が形成された後、中間導電層6の上に、例えば、錫を含んだ酸化インジウム(ITO)および亜鉛を含んだ酸化インジウム(IZO)のうちの少なくとも一方を含む酸化インジウム系の素材を主成分とする透明の上部電極層7が形成される。上部電極層7は、スパッタ法、蒸着法、またはCVD法などで形成される。図8は、上部電極層7が形成された後の状態を示す図である。   After the second groove portion P2 is formed, an indium oxide-based material including at least one of indium oxide containing tin (ITO) and indium oxide containing zinc (IZO) is formed on the intermediate conductive layer 6, for example. A transparent upper electrode layer 7 mainly composed of the material is formed. The upper electrode layer 7 is formed by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like. FIG. 8 is a view showing a state after the upper electrode layer 7 is formed.

中間導電層6および上部電極層7の形成については、同じ種類のスパッタ装置においてターゲットとして同一の素材を用いたスパッタ法によって形成されることが好適な一例である。具体的には、スパッタ装置のチャンバー内の雰囲気における酸素分圧が変更されることで、比抵抗が相互に異なる中間導電層6と上部電極層7とが形成される。より具体的には、チャンバー内の雰囲気の酸素分圧が、中間導電層6が形成される際よりも低い状態とされて、中間導電層6の上に、スパッタ法によって上部電極層7が形成される。なお、スパッタ装置のチャンバー内の雰囲気における酸素分圧の変更によって中間導電層6と上部電極層7との間で比抵抗が調整される条件については、後述する。   The intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer 7 are preferably formed by sputtering using the same material as a target in the same type of sputtering apparatus. Specifically, the intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer 7 having different specific resistances are formed by changing the oxygen partial pressure in the atmosphere in the chamber of the sputtering apparatus. More specifically, the oxygen partial pressure of the atmosphere in the chamber is set to a lower state than when the intermediate conductive layer 6 is formed, and the upper electrode layer 7 is formed on the intermediate conductive layer 6 by sputtering. Is done. The condition under which the specific resistance is adjusted between the intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer 7 by changing the oxygen partial pressure in the atmosphere in the chamber of the sputtering apparatus will be described later.

上部電極層7が形成された後、グリッド電極8が形成される。グリッド電極8については、例えば、Agなどの金属粉を樹脂バインダーなどに分散させた導電ペーストをパターン状に印刷し、これを乾燥し、固化することで形成される。なお、固化というのは、導電ペーストに用いるバインダーが熱可塑性樹脂である場合の熔融後の固化状態を含み、バインダーが熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂などの硬化性樹脂である場合の硬化後の状態をも含む。図9は、グリッド電極8が形成された後の状態を示す図である。   After the upper electrode layer 7 is formed, the grid electrode 8 is formed. The grid electrode 8 is formed, for example, by printing a conductive paste in which a metal powder such as Ag is dispersed in a resin binder or the like, and drying and solidifying the pattern. Solidification includes the solidified state after melting when the binder used in the conductive paste is a thermoplastic resin, and after curing when the binder is a curable resin such as a thermosetting resin or a photocurable resin. The state of is also included. FIG. 9 is a diagram illustrating a state after the grid electrode 8 is formed.

グリッド電極8が形成された後、上部電極層7の上面のうちの直線状の形成対象位置からその直下の下部電極層2の上面にかけて、第3溝部P3が形成される。第3溝部P3の幅は、例えば、40μm〜1000μm程度であることが好適である。また、第3溝部P3は、第2溝部P2と同様に、メカニカルスクライビングによって形成されることが好適である。このようにして、第3溝部P3の形成によって、図1および図2で示された光電変換装置20が得られたことになる。   After the grid electrode 8 is formed, the third groove portion P3 is formed from the linear formation target position on the upper surface of the upper electrode layer 7 to the upper surface of the lower electrode layer 2 immediately below it. The width of the third groove portion P3 is preferably about 40 μm to 1000 μm, for example. Further, the third groove portion P3 is preferably formed by mechanical scribing similarly to the second groove portion P2. In this manner, the photoelectric conversion device 20 shown in FIGS. 1 and 2 is obtained by forming the third groove P3.

<(3)スパッタ法における酸素分圧の変更による比抵抗の調整>
次に、スパッタ装置のチャンバー内の酸素分圧が変更されてITOを主成分とする膜が形成されることで、中間導電層6および上部電極層7の比抵抗が相互に異なるように調整される条件について、実験例を示しつつ説明する。
<(3) Adjustment of specific resistance by changing oxygen partial pressure in sputtering method>
Next, by changing the oxygen partial pressure in the chamber of the sputtering apparatus to form a film mainly composed of ITO, the specific resistances of the intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer 7 are adjusted to be different from each other. The conditions will be described with reference to experimental examples.

ここで例示する実験では、スパッタ装置のチャンバー内に、ターゲットとして酸化インジウム(In23)と酸化スズ(SnO2)とが設置される。そして、盤面が50nm四方のガラス基板がチャンバー内のターンテーブル上に設置され、該チャンバー内が真空状態とされた後に、該チャンバー内にアルゴン(Ar)と酸素(O2)の混合気体が導入されつつ、Arをイオン化してターゲットに衝突させる。このとき、弾き飛ばされたターゲットの物質がガラス基板上に付着(物理吸着)することで、ITOの膜(ITO膜)が形成される。 In the experiment illustrated here, indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) are installed as targets in the chamber of the sputtering apparatus. A glass substrate having a square surface of 50 nm is placed on a turntable in the chamber, and after the chamber is evacuated, a mixed gas of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) is introduced into the chamber. Then, Ar is ionized and collides with the target. At this time, the blown-off target material adheres (physical adsorption) onto the glass substrate, thereby forming an ITO film (ITO film).

なお、ITO膜を形成する際におけるスパッタ法の条件としては、下表1で示されるように、ガラス基板の温度(基板温度)が180℃〜200℃に保持されるとともに、チャンバー内の雰囲気の圧力が0.4Paに保持される。さらに、スパッタ装置のターゲットとターンテーブルとの間に電圧および電流を付与する直流電源(DC電源)の電圧、電流、および電力が、それぞれ347V、3.76A、および1.3kWに保持される。   As shown in Table 1 below, the glass substrate temperature (substrate temperature) is maintained at 180 ° C. to 200 ° C. and the atmosphere in the chamber is set as the sputtering method conditions when forming the ITO film. The pressure is maintained at 0.4 Pa. Furthermore, the voltage, current, and power of a direct current power supply (DC power supply) that applies voltage and current between the target of the sputtering apparatus and the turntable are held at 347 V, 3.76 A, and 1.3 kW, respectively.

Figure 2011151182
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そして、チャンバー内に導入される混合気体におけるArの含有量とO2の含有量との比を変更することで得られたITO膜の電気的な特性を測定した。この測定結果を下表2に示す。 Then, the electrical characteristics of the ITO film obtained by changing the ratio of the Ar content and the O 2 content in the mixed gas introduced into the chamber were measured. The measurement results are shown in Table 2 below.

Figure 2011151182
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上表2では、左から順に、ITO膜の形成時にチャンバー内に導入される混合気体におけるArの含有量とO2の含有量との比(ここでは、Arの含有量をO2の含有量で除した値、単に混合比Ar/O2とも言う)と、該混合気体における酸素の含有率(酸素含有率)と、形成されたITO膜の厚さ(膜厚)と、該ITO膜のシート抵抗と、該ITO膜の比抵抗と、膜厚を50nmとした場合の該ITO膜のシート抵抗(50nm厚換算のシート抵抗とも言う)とが示されている。具体的には、混合比Ar/O2が4段階の値(36.5/0.6、36/4、32/8、30/10)に設定されたそれぞれの場合における酸素含有率、膜厚、シート抵抗、比抵抗、および50nm厚換算のシート抵抗が示されている。 In Table 2 above, in order from the left, the ratio of the Ar content to the O 2 content in the mixed gas introduced into the chamber during the formation of the ITO film (here, the Ar content is the O 2 content). Divided by, simply referred to as the mixing ratio Ar / O 2 ), the oxygen content (oxygen content) in the mixed gas, the thickness (film thickness) of the formed ITO film, and the ITO film The sheet resistance, the specific resistance of the ITO film, and the sheet resistance of the ITO film when the film thickness is 50 nm (also referred to as sheet resistance in terms of 50 nm thickness) are shown. Specifically, the oxygen content rate and the film in each case where the mixing ratio Ar / O 2 was set to four levels (36.5 / 0.6, 36/4, 32/8, 30/10) Thickness, sheet resistance, specific resistance, and sheet resistance in terms of 50 nm thickness are shown.

上表2で示されるように、混合比Ar/O2の低下、すなわち混合気体における酸素含有率の上昇とともに、ITO膜のシート抵抗、比抵抗、および50nm厚換算のシート抵抗が増大する。図10は、混合気体の酸素含有率とITO膜の比抵抗との関係を示す折れ線グラフであり、図11は、混合気体の酸素含有率とITO膜の50nm厚換算のシート抵抗との関係を示す折れ線グラフである。図10および図11では、横軸が混合気体の酸素含有率をそれぞれ示し、図10では、縦軸がITO膜の比抵抗を示し、図11では、縦軸がITO膜の50nm厚換算のシート抵抗を示す。 As shown in Table 2 above, as the mixing ratio Ar / O 2 decreases, that is, the oxygen content in the mixed gas increases, the sheet resistance of the ITO film, the specific resistance, and the sheet resistance in terms of 50 nm thickness increase. FIG. 10 is a line graph showing the relationship between the oxygen content of the mixed gas and the specific resistance of the ITO film, and FIG. 11 shows the relationship between the oxygen content of the mixed gas and the sheet resistance in terms of 50 nm thickness of the ITO film. It is a line graph shown. 10 and 11, the horizontal axis indicates the oxygen content of the mixed gas, in FIG. 10, the vertical axis indicates the specific resistance of the ITO film, and in FIG. 11, the vertical axis indicates the 50 nm-thick sheet of the ITO film. Indicates resistance.

図10および図11で示されるように、混合気体の酸素含有率が10%以上では、酸素含有率の上昇とともに、ITO膜の比抵抗および50nm厚換算のシート抵抗の双方ともに急激に増大する。すなわち、スパッタ時にチャンバー内に導入される混合気体の酸素分圧を上昇させることで、ITO膜の比抵抗およびシート抵抗を増大させることができる。   As shown in FIG. 10 and FIG. 11, when the oxygen content of the mixed gas is 10% or more, both the specific resistance of the ITO film and the sheet resistance in terms of 50 nm thickness rapidly increase as the oxygen content increases. That is, the specific resistance and sheet resistance of the ITO film can be increased by increasing the oxygen partial pressure of the mixed gas introduced into the chamber during sputtering.

したがって、例えば、混合気体の酸素含有率を10%以上としたスパッタリングの条件でITO膜を形成することで、中間導電層6を形成することが可能であり、混合気体の酸素含有率を0%に近い条件でITO膜を形成することで、上部電極層7を形成することが可能である。ただし、上述したように、中間導電層6については、必要な比抵抗と導電性とを考慮すれば、シート抵抗が1×103Ω/□〜1×107Ω/□であることが好ましい。このため、中間導電層6が形成される際には、スパッタ時にチャンバー内に導入される混合気体の酸素含有率が、10%〜25%程度に設定されることが好適である。 Therefore, for example, it is possible to form the intermediate conductive layer 6 by forming the ITO film under the sputtering conditions in which the oxygen content of the mixed gas is 10% or more, and the oxygen content of the mixed gas is 0%. The upper electrode layer 7 can be formed by forming the ITO film under a condition close to. However, as described above, the sheet resistance of the intermediate conductive layer 6 is preferably 1 × 10 3 Ω / □ to 1 × 10 7 Ω / □ in consideration of necessary specific resistance and conductivity. . For this reason, when the intermediate conductive layer 6 is formed, it is preferable that the oxygen content of the mixed gas introduced into the chamber at the time of sputtering is set to about 10% to 25%.

上述した実験例では、スパッタ法によってITO膜が形成される際に、基板温度が180℃〜200℃が保持されたが、スパッタ法によって室温(25℃程度)に保持されたガラス基板上にITO膜が形成される方法や、さらにアニールが施されることでITO膜が形成される方法なども考えられる。   In the experimental example described above, when the ITO film is formed by the sputtering method, the substrate temperature is maintained at 180 ° C. to 200 ° C., but the ITO is formed on the glass substrate that is maintained at room temperature (about 25 ° C.) by the sputtering method. A method for forming a film, a method for forming an ITO film by further annealing, and the like are also conceivable.

しかしながら、下表3で示されるように、基板温度が室温に保持された状態でスパッタ法によって形成されたITO膜、および基板温度が室温に保持された状態でスパッタ法によって成膜された後に180℃〜200℃でアニールが施されて形成されたITO膜では、中間導電層6として好ましい電気的な特性(シート抵抗が1×103Ω/□〜1×107Ω/□)が得られない。 However, as shown in Table 3 below, the ITO film formed by the sputtering method with the substrate temperature held at room temperature, and 180 after being formed by the sputtering method with the substrate temperature held at room temperature. In the ITO film formed by annealing at a temperature of 200 ° C. to 200 ° C., preferable electrical characteristics (sheet resistance of 1 × 10 3 Ω / □ to 1 × 10 7 Ω / □) as the intermediate conductive layer 6 are obtained. Absent.

Figure 2011151182
Figure 2011151182

具体的には、室温での成膜ではITO膜が非晶質となって高抵抗となり過ぎ、後でアニールを施す方法(アフターアニール)では、ITO膜の抵抗が低くなり過ぎる。したがって、中間導電層6を形成する際のスパッタ時には、基板温度が180℃〜200℃程度に加熱されることが好ましい。   Specifically, when the film is formed at room temperature, the ITO film becomes amorphous and becomes too high in resistance, and in the method of performing annealing (after annealing), the resistance of the ITO film becomes too low. Therefore, the substrate temperature is preferably heated to about 180 ° C. to 200 ° C. during sputtering when forming the intermediate conductive layer 6.

なお、上表3では、左から順に、ITO膜の形成時にチャンバー内に導入される混合気体の混合比Ar/O2と、該混合気体における酸素含有率と、スパッタ時の基板温度と、形成されたITO膜の膜厚と、該ITO膜のシート抵抗と、該ITO膜の比抵抗とが示されている。 In Table 3, from the left, the mixture ratio Ar / O 2 of the mixed gas introduced into the chamber when forming the ITO film, the oxygen content in the mixed gas, the substrate temperature during sputtering, and the formation The film thickness of the ITO film, the sheet resistance of the ITO film, and the specific resistance of the ITO film are shown.

<(4)中間導電層の存在による特性の向上>
次に、中間導電層6の存在による光電変換装置20の特性の向上について、具体例を示して説明する。
<(4) Improvement of characteristics due to presence of intermediate conductive layer>
Next, improvement in characteristics of the photoelectric conversion device 20 due to the presence of the intermediate conductive layer 6 will be described with reference to specific examples.

図12および図13は、中間導電層6の有無による光電変換装置の特性の相違についての実験結果を例示する図である。図12には、中間導電層6が存在する光電変換装置20の電圧−電流特性が示され、図13には、光電変換装置20から中間導電層6が省かれたもの、すなわち中間導電層6が存在しない光電変換装置の電圧−電流特性が示されている。   FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams illustrating experimental results regarding differences in characteristics of the photoelectric conversion device depending on the presence or absence of the intermediate conductive layer 6. FIG. 12 shows voltage-current characteristics of the photoelectric conversion device 20 in which the intermediate conductive layer 6 exists, and FIG. 13 shows the photoelectric conversion device 20 in which the intermediate conductive layer 6 is omitted, that is, the intermediate conductive layer 6. The voltage-current characteristic of the photoelectric conversion device without the presence of the symbol is shown.

ここでは、中間導電層6が存在する光電変換装置20については、光吸収層3がCIGSで形成され、バッファ層4がZnS(硫化亜鉛)で形成されている。また、中間導電層6が、基板温度が約200℃の条件でスパッタ法によって形成され、そのシート抵抗が1×106Ω/□〜1×107Ω/□であり且つその膜厚が約50nmのITO膜である。さらに、上部電極層7が、基板温度が約200℃の条件でスパッタ法によって形成され、そのシート抵抗が1×101Ω/□〜1×102Ω/□であり且つその膜厚が約170nmのITO膜である。 Here, in the photoelectric conversion device 20 in which the intermediate conductive layer 6 exists, the light absorption layer 3 is formed of CIGS, and the buffer layer 4 is formed of ZnS (zinc sulfide). Further, the intermediate conductive layer 6 is formed by sputtering under the condition that the substrate temperature is about 200 ° C., the sheet resistance is 1 × 10 6 Ω / □ to 1 × 10 7 Ω / □, and the film thickness is about It is a 50 nm ITO film. Further, the upper electrode layer 7 is formed by sputtering under the condition that the substrate temperature is about 200 ° C., the sheet resistance is 1 × 10 1 Ω / □ to 1 × 10 2 Ω / □, and the film thickness is about It is a 170 nm ITO film.

一方、中間導電層6が存在しない光電変換装置は、中間導電層6が存在する光電変換装置20と比較して、中間導電層6が形成されず、バッファ層4上に上部電極層が直接形成された構成を有する。そして、該上部電極層は、基板温度が約200℃の条件でスパッタ法によって形成され、そのシート抵抗が1×101Ω/□〜1×102Ω/□であり且つその膜厚が約220nm(=170nm+50nm)のITO膜である。つまり、該上部電極層の膜厚が、中間導電層6が存在する光電変換装置20における中間導電層6の膜厚と上部電極層7の膜厚との合算値とほぼ等しい。 On the other hand, in the photoelectric conversion device in which the intermediate conductive layer 6 does not exist, the intermediate conductive layer 6 is not formed and the upper electrode layer is directly formed on the buffer layer 4 as compared with the photoelectric conversion device 20 in which the intermediate conductive layer 6 exists. It has the structure made. The upper electrode layer is formed by sputtering under the condition that the substrate temperature is about 200 ° C., the sheet resistance is 1 × 10 1 Ω / □ to 1 × 10 2 Ω / □, and the film thickness is about The ITO film is 220 nm (= 170 nm + 50 nm). That is, the film thickness of the upper electrode layer is substantially equal to the sum of the film thickness of the intermediate conductive layer 6 and the film thickness of the upper electrode layer 7 in the photoelectric conversion device 20 in which the intermediate conductive layer 6 exists.

また、図12および図13では、横軸が、光電変換装置の両極間の電圧Vを示し、縦軸が、光電変換装置の両極間に流れる電流を有効受光面積で除した値(電流密度)Jを示す。さらに、光が照射された際(光照射時)における光電変換装置の電圧−電流特性が太い実線の曲線で示され、光が照射されていない際(光非照射時)の光電変換装置の電圧−電流特性(すなわち暗電流に係る特性)が太い破線の曲線で示されている。   12 and 13, the horizontal axis indicates the voltage V between the two electrodes of the photoelectric conversion device, and the vertical axis indicates a value obtained by dividing the current flowing between the two electrodes of the photoelectric conversion device by the effective light receiving area (current density). J is shown. Furthermore, the voltage-current characteristic of the photoelectric conversion device when irradiated with light (during light irradiation) is indicated by a thick solid curve, and the voltage of the photoelectric conversion device when light is not irradiated (during no light irradiation) -The current characteristic (that is, the characteristic relating to the dark current) is shown by a thick dashed curve.

図13で示されるように、中間導電層6が存在しない光電変換装置については、リーク電流の発生によって、フィルファクター(FF)および開放電圧が小さく、光電変換装置における出力電力が小さくなっている。   As shown in FIG. 13, in the photoelectric conversion device in which the intermediate conductive layer 6 does not exist, the fill factor (FF) and the open circuit voltage are small due to the occurrence of leakage current, and the output power in the photoelectric conversion device is small.

これに対し、図12で示されるように、中間導電層6が存在する光電変換装置20については、リーク電流の抑制によって、FFおよび開放電圧が大きくなり、光電変換装置20における出力電力が向上している。   On the other hand, as shown in FIG. 12, for the photoelectric conversion device 20 in which the intermediate conductive layer 6 exists, the FF and the open-circuit voltage are increased by suppressing the leakage current, and the output power in the photoelectric conversion device 20 is improved. ing.

すなわち、中間導電層6が存在する光電変換装置20では、中間導電層6が存在しない光電変換装置と比較して、リーク電流の発生が抑えられ、より大きな出力電力が得られる。   That is, in the photoelectric conversion device 20 in which the intermediate conductive layer 6 exists, the generation of leakage current is suppressed and a larger output power can be obtained compared to the photoelectric conversion device in which the intermediate conductive layer 6 does not exist.

以上のように、一実施形態に係る光電変換装置20では、バッファ層4と上部電極層7との間に、上部電極層7と同種の酸化インジウム系の素材を含み且つ上部電極層7よりも電気抵抗率(比抵抗)が高い中間導電層6が設けられることで、リーク電流の発生が抑制される。これにより、光電変換装置20における出力電力の向上が図られる。   As described above, in the photoelectric conversion device 20 according to the embodiment, the buffer layer 4 and the upper electrode layer 7 include an indium oxide-based material of the same type as the upper electrode layer 7 and more than the upper electrode layer 7. By providing the intermediate conductive layer 6 having a high electrical resistivity (specific resistance), the occurrence of leakage current is suppressed. Thereby, the output power in the photoelectric conversion device 20 is improved.

また、中間導電層6と上部電極層7とが、同じ種類のスパッタ装置においてターゲットとして同種の素材を用いたスパッタ法によって形成されることが好ましい。これにより、例えば、異なる種類のスパッタ装置を準備しなくても済むため、光電変換装置の製造設備および製造工程の簡略化が図られる。さらに、例えば、異なる素材を用いたスパッタによってスパッタ装置が汚染されることもなく、中間導電層6と上部電極層7とを形成することも可能となる。   The intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer 7 are preferably formed by sputtering using the same type of material as a target in the same type of sputtering apparatus. Thereby, for example, since it is not necessary to prepare different types of sputtering apparatuses, the manufacturing equipment and manufacturing process of the photoelectric conversion apparatus can be simplified. Furthermore, for example, the intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer 7 can be formed without causing the sputtering apparatus to be contaminated by sputtering using different materials.

<(5)変形例>
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
<(5) Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上記一実施形態では、第2溝部P2の形成後に上部電極層7が形成されたが、これに限られない。例えば、第2溝部P2の形成前に上部電極層が形成され、その後、第2溝部と第3溝部とがメカニカルスクライビングなどによって同時期に形成されたうえで、グリッド電極が形成されるようにしても良い。この場合、例えば、メカニカルスクライビングによって第2溝部を形成する際に発生する削りカスなどで、中間導電層6の表面が汚染されることがないので、中間導電層6の表面の劣化が抑制され、光電変換効率がより高められる。   For example, in the above-described embodiment, the upper electrode layer 7 is formed after the formation of the second groove P2, but the present invention is not limited to this. For example, the upper electrode layer is formed before the formation of the second groove P2, and then the second groove and the third groove are formed at the same time by mechanical scribing or the like, and then the grid electrode is formed. Also good. In this case, for example, the surface of the intermediate conductive layer 6 is not contaminated by scraps or the like generated when the second groove is formed by mechanical scribing, so that deterioration of the surface of the intermediate conductive layer 6 is suppressed, The photoelectric conversion efficiency is further increased.

さらに、この場合、中間導電層6と上部電極層とを連続して形成することが可能となる。このため、同一のスパッタ装置において、該スパッタ装置内(例えば、チャンバー内)の雰囲気の酸素分圧が変更されることで、中間導電層6と上部電極層とが連続的に形成されるようにしても良い。このような構成により、光電変換装置の製造装置および製造工程の簡略化がさらに図られ、光電変換装置の製造コストのさらなる低減も可能となる。   Further, in this case, the intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer can be continuously formed. For this reason, in the same sputtering apparatus, the intermediate conductive layer 6 and the upper electrode layer are continuously formed by changing the oxygen partial pressure of the atmosphere in the sputtering apparatus (for example, in the chamber). May be. With such a configuration, the manufacturing apparatus and manufacturing process of the photoelectric conversion device can be further simplified, and the manufacturing cost of the photoelectric conversion device can be further reduced.

図14は、第2溝部の形成前に上部電極層7Aが形成されることで製作される光電変換装置20Aの構成を示す断面図である。図1で示されるように、光電変換装置20Aを上方から見た構造は、上記一実施形態に係る光電変換装置20を上方から見た構造と同様なものとなる。このため、図14で示される光電変換装置20Aの断面は、図1の切断面線II−IIにおける光電変換装置20Aの断面に相当する。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of a photoelectric conversion device 20A manufactured by forming the upper electrode layer 7A before forming the second groove portion. As shown in FIG. 1, the structure of the photoelectric conversion device 20 </ b> A viewed from above is the same as the structure of the photoelectric conversion device 20 according to the one embodiment viewed from above. For this reason, the cross section of the photoelectric conversion device 20A shown in FIG. 14 corresponds to the cross section of the photoelectric conversion device 20A along the section line II-II in FIG.

光電変換装置20Aは、上記一実施形態に係る光電変換装置20と比較して、第2溝部P2が幅の異なる第2溝部P2Aに置換され、上部電極層7が延在部分7aが省かれた上部電極層7Aに置換され、グリッド電極8が垂下部分8cの構成が異なる垂下部分8cAとされたグリッド電極8Aに置換され、接続部9が構成が異なる垂下部分8cAからなる接続部9Aに置換されたものである。これらの構成の置換に伴って、光電変換セル10が、構成の異なる光電変換セル10Aとされる。   In the photoelectric conversion device 20A, compared to the photoelectric conversion device 20 according to the one embodiment, the second groove portion P2 is replaced with the second groove portion P2A having a different width, and the extending portion 7a is omitted from the upper electrode layer 7. The upper electrode layer 7A is replaced, the grid electrode 8 is replaced with a grid electrode 8A having a hanging part 8c having a different structure, and the connecting part 9 is replaced with a connecting part 9A including a hanging part 8cA having a different structure. It is a thing. With the replacement of these configurations, the photoelectric conversion cell 10 is changed to a photoelectric conversion cell 10A having a different configuration.

図15および図16は、光電変換装置20Aの製造途中の様子を示す断面図である。なお、図15および図16で示される断面は、図14で示される光電変換装置20Aの断面に対応する部分の製造途中の様子を示す。なお、光電変換装置20Aの製造プロセスおよび製造途中の様子のうち、下部電極層2の成膜工程(図3)、第1溝部P1の形成工程(図4)、光吸収層3およびバッファ層4の形成工程(図5)、および中間導電層6の形成工程(図6)については、光電変換装置20の製造プロセスおよび製造途中の様子と同一である。このため、以下では、中間導電層6の形成後における光電変換装置20Aの製造プロセスについて説明する。   15 and 16 are cross-sectional views showing a state in the middle of manufacturing the photoelectric conversion device 20A. Note that the cross sections shown in FIGS. 15 and 16 show a state in the middle of manufacturing a portion corresponding to the cross section of the photoelectric conversion device 20A shown in FIG. In addition, among the manufacturing process of the photoelectric conversion device 20A and a state in the middle of manufacturing, the film forming process of the lower electrode layer 2 (FIG. 3), the process of forming the first groove P1 (FIG. 4), the light absorption layer 3, and the buffer layer 4 The forming step (FIG. 5) and the forming step (FIG. 6) of the intermediate conductive layer 6 are the same as the manufacturing process of the photoelectric conversion device 20 and the state during the manufacturing. For this reason, below, the manufacturing process of 20 A of photoelectric conversion apparatuses after formation of the intermediate conductive layer 6 is demonstrated.

中間導電層6が形成された後、中間導電層6の上に、例えば、錫を含んだ酸化インジウム(ITO)および亜鉛を含んだ酸化インジウム(IZO)のうちの少なくとも一方を含む酸化インジウム系の素材を主成分とする透明の上部電極層7Aが形成される。上部電極層7Aは、上記一実施形態に係る上部電極層7と同様に、スパッタ法、蒸着法、またはCVD法などで形成される。好ましくは、中間導電層6を形成したスパッタ装置において、該スパッタ装置内(例えばチャンバー内)の酸素分圧が低減され、スパッタ法によって上部電極層7Aが形成されれば良い。図15は、上部電極層7Aが形成された後の状態を示す図である。   After the intermediate conductive layer 6 is formed, an indium oxide-based material including at least one of indium oxide containing tin (ITO) and indium oxide containing zinc (IZO) is formed on the intermediate conductive layer 6, for example. A transparent upper electrode layer 7A mainly composed of the material is formed. The upper electrode layer 7A is formed by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like, similar to the upper electrode layer 7 according to the one embodiment. Preferably, in the sputtering apparatus in which the intermediate conductive layer 6 is formed, the oxygen partial pressure in the sputtering apparatus (for example, in the chamber) is reduced, and the upper electrode layer 7A may be formed by sputtering. FIG. 15 is a diagram showing a state after the upper electrode layer 7A is formed.

上部電極層7Aが形成された後、第2溝部P2Aと第3溝部P3とが形成される。第2溝部P2Aは、上部電極層7Aの上面のうちのY方向に沿った直線状の形成対象位置からその直下の下部電極層2の上面にかけて形成される。第3溝部P3は、上部電極層7Aの上面のうちの第2溝部P2Aに係る形成対象位置よりも若干X側の形成対象位置からその直下の下部電極層2の上面にかけて形成される。第2溝部P2Aは、上記一実施形態に係る第2溝部P2と同様な方法によって形成可能であるとともに、第3溝部P3は、上記一実施形態に係る第3溝部P3と同様な方法によって形成可能である。図16は、第2溝部P2Aおよび第3溝部P3が形成された後の状態を示す図である。   After the upper electrode layer 7A is formed, the second groove portion P2A and the third groove portion P3 are formed. The second groove portion P2A is formed from the linear formation target position along the Y direction on the upper surface of the upper electrode layer 7A to the upper surface of the lower electrode layer 2 immediately below it. The third groove portion P3 is formed from the formation target position slightly on the X side to the upper surface of the lower electrode layer 2 immediately below the formation target position related to the second groove portion P2A in the upper surface of the upper electrode layer 7A. The second groove P2A can be formed by the same method as the second groove P2 according to the above-described embodiment, and the third groove P3 can be formed by the same method as the third groove P3 according to the above-described embodiment. It is. FIG. 16 is a diagram illustrating a state after the second groove portion P2A and the third groove portion P3 are formed.

第2溝部P2Aおよび第3溝部P3が形成された後、グリッド電極8Aが形成される。グリッド電極8Aについては、上記一実施形態に係るグリッド電極8と同様な方法によって形成可能である。このようにして、グリッド電極8の形成によって、図14で示される光電変換装置20Aが得られたことになる。   After the second groove portion P2A and the third groove portion P3 are formed, the grid electrode 8A is formed. The grid electrode 8A can be formed by the same method as the grid electrode 8 according to the above-described embodiment. In this manner, the formation of the grid electrode 8 yields the photoelectric conversion device 20A shown in FIG.

また、例えば、第2溝部の形成後に中間導電層と上部電極層とが形成され、その後、第3溝部とグリッド電極とが形成されるようにしても良い。   Further, for example, the intermediate conductive layer and the upper electrode layer may be formed after the formation of the second groove portion, and then the third groove portion and the grid electrode may be formed.

図17は、第2溝部P2Bの形成後に中間導電層6Bと上部電極層7Bとが順次に形成されることで製作される光電変換装置20Bの構成を示す断面図である。図1で示されるように、光電変換装置20Bを上方から見た構造は、上記一実施形態に係る光電変換装置20を上方から見た構造と同様なものとなる。このため、図17で示される光電変換装置20Bの断面は、図1の切断面線II−IIにおける光電変換装置20Bの断面に相当する。   FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectric conversion device 20B manufactured by sequentially forming the intermediate conductive layer 6B and the upper electrode layer 7B after the formation of the second groove portion P2B. As shown in FIG. 1, the structure of the photoelectric conversion device 20 </ b> B viewed from above is the same as the structure of the photoelectric conversion device 20 according to the above embodiment viewed from above. For this reason, the cross section of the photoelectric conversion device 20B shown in FIG. 17 corresponds to the cross section of the photoelectric conversion device 20B along the section line II-II in FIG.

光電変換装置20Bは、上記一実施形態に係る光電変換装置20と比較して、第2溝部P2が、幅の異なる第2溝部P2Bに置換され、中間導電層6が、延在部分6aBを有する中間導電層6Bに置換され、上部電極層7が、延在部分7aが形状の異なる延在部分7aBとされた上部電極層7Bに置換され、グリッド電極8が、垂下部分8cが形状の異なる垂下部分8cBとされたグリッド電極8Bに置換され、接続部9が、中間導電層6Bの延在部分6aBと上部電極層7Bの延在部分7aBとその上に形成された連結部8bからの垂下部分8cBとによって構成されている接続部9Bに置換されたものである。これらの構成の置換に伴って、光電変換セル10が、構成の異なる光電変換セル10Bとされる。   In the photoelectric conversion device 20B, compared to the photoelectric conversion device 20 according to the above-described embodiment, the second groove portion P2 is replaced with a second groove portion P2B having a different width, and the intermediate conductive layer 6 has an extending portion 6aB. Replaced by the intermediate conductive layer 6B, the upper electrode layer 7 is replaced by the upper electrode layer 7B in which the extended portion 7a is an extended portion 7aB having a different shape, and the grid electrode 8 is a suspended portion in which the suspended portion 8c has a different shape. The connecting portion 9 is replaced with the grid electrode 8B which is the portion 8cB, and the connecting portion 9 is a hanging portion from the extending portion 6aB of the intermediate conductive layer 6B, the extending portion 7aB of the upper electrode layer 7B, and the connecting portion 8b formed thereon. It is replaced with a connecting portion 9B constituted by 8cB. With the replacement of these configurations, the photoelectric conversion cell 10 is changed to a photoelectric conversion cell 10B having a different configuration.

このような構成が採用されても、中間導電層6Bと上部電極層7Bとを連続して形成することが可能となる。このため、中間導電層6Bの延在部分6aBが介在することで電気抵抗が多少増大するものの、光電変換装置の製造装置および製造工程の簡略化がさらに図られ、光電変換装置の製造コストのさらなる低減が可能となる。   Even if such a configuration is adopted, the intermediate conductive layer 6B and the upper electrode layer 7B can be continuously formed. For this reason, although the electrical resistance is somewhat increased by the extension portion 6aB of the intermediate conductive layer 6B being interposed, the manufacturing device and manufacturing process of the photoelectric conversion device are further simplified, and the manufacturing cost of the photoelectric conversion device is further increased. Reduction is possible.

1 基板
2 下部電極層
3 光吸収層
4 バッファ層
5 光電変換層
6,6B 中間導電層
6aB,7a,7aB 延在部分
7,7A,7B 上部電極層
8,8A,8B グリッド電極
8a 集電部
8b 連結部
8c,8cA,8cB 垂下部分
9,9A,9B 接続部
10,10A,10B 光電変換セル
20,20A,20B 光電変換装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Lower electrode layer 3 Light absorption layer 4 Buffer layer 5 Photoelectric conversion layer 6, 6B Intermediate conductive layer 6aB, 7a, 7aB Extension part 7, 7A, 7B Upper electrode layer 8, 8A, 8B Grid electrode 8a Current collection part 8b Connecting portion 8c, 8cA, 8cB Hanging portion 9, 9A, 9B Connection portion 10, 10A, 10B Photoelectric conversion cell 20, 20A, 20B Photoelectric conversion device

Claims (5)

下部電極層と、
前記下部電極層上に設けられた第1半導体層と、
前記第1半導体層上に設けられた、前記第1半導体層とは異なる導電型の第2半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられた、酸化インジウム系の素材を含む上部電極層と、
前記第2半導体層と前記上部電極層との間に設けられた、酸化インジウム系の素材を含み且つ前記上部電極層よりも電気抵抗率が高い中間導電層と、
を備えることを特徴とする光電変換装置。
A lower electrode layer;
A first semiconductor layer provided on the lower electrode layer;
A second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer;
An upper electrode layer including an indium oxide-based material provided on the second semiconductor layer;
An intermediate conductive layer that is provided between the second semiconductor layer and the upper electrode layer and includes an indium oxide-based material and has a higher electrical resistivity than the upper electrode layer;
A photoelectric conversion device comprising:
下部電極層上に第1半導体層を形成する第1形成工程と、
前記第1半導体層上に、該第1半導体層とは異なる導電型の第2半導体層を形成する第2形成工程と、
前記第2半導体層上に、酸化インジウム系の素材を含む中間導電層をスパッタ法によって形成する第3形成工程と、
前記第3形成工程が行われた雰囲気の第1酸素分圧よりも低い第2酸素分圧の雰囲気において、前記中間導電層上に、酸化インジウム系の素材を含み且つ前記中間導電層よりも電気抵抗率が低い上部電極層をスパッタ法によって形成する第4形成工程と、
を備えることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
A first forming step of forming a first semiconductor layer on the lower electrode layer;
Forming a second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer on the first semiconductor layer;
A third forming step of forming an intermediate conductive layer containing an indium oxide-based material on the second semiconductor layer by a sputtering method;
In an atmosphere having a second oxygen partial pressure lower than the first oxygen partial pressure of the atmosphere in which the third forming step is performed, the intermediate conductive layer includes an indium oxide-based material and is more electrically than the intermediate conductive layer. A fourth forming step of forming an upper electrode layer having a low resistivity by a sputtering method;
A process for producing a photoelectric conversion device comprising:
請求項2に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第1および第2酸素分圧の雰囲気が、
前記第3および第4形成工程が行われるスパッタ装置内の雰囲気であることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the photoelectric conversion device according to claim 2,
The atmosphere of the first and second oxygen partial pressures is
A method for manufacturing a photoelectric conversion device, comprising: an atmosphere in a sputtering device in which the third and fourth forming steps are performed.
請求項2または請求項3に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第3および第4形成工程が、
同じ種類のスパッタ装置において行われることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the photoelectric conversion device according to claim 2 or 3,
The third and fourth forming steps include
A method for manufacturing a photoelectric conversion device, which is performed in the same type of sputtering apparatus.
請求項2から請求項4の何れか1つの請求項に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第3および第4形成工程が、
同一のスパッタ装置において、該スパッタ装置内の雰囲気における酸素分圧が変更されることで、連続的に行われることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
A method for manufacturing a photoelectric conversion device according to any one of claims 2 to 4,
The third and fourth forming steps include
A method for manufacturing a photoelectric conversion device, which is performed continuously by changing an oxygen partial pressure in an atmosphere in the sputtering device in the same sputtering device.
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