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JPH06204541A - Photovoltaic device - Google Patents

Photovoltaic device

Info

Publication number
JPH06204541A
JPH06204541A JP43A JP34745892A JPH06204541A JP H06204541 A JPH06204541 A JP H06204541A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34745892 A JP34745892 A JP 34745892A JP H06204541 A JPH06204541 A JP H06204541A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light
photovoltaic device
substrate
semiconductor layer
Prior art date
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Granted
Application number
JP43A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3078933B2 (en
Inventor
Fukateru Matsuyama
深照 松山
Keishi Saito
恵志 斉藤
Toshimitsu Kariya
俊光 狩谷
Koichi Matsuda
高一 松田
Yuzo Koda
勇蔵 幸田
Naoto Okada
直人 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP04347458A priority Critical patent/JP3078933B2/en
Publication of JPH06204541A publication Critical patent/JPH06204541A/en
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Publication of JP3078933B2 publication Critical patent/JP3078933B2/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To furnish a photovoltaic device of which the photoelectric conversion efficiency is improved. CONSTITUTION:A surface protecting layer 101 is provided in lamination on the light incidence side and at least one light-scattering layer 102 having a refractive index different from the one of the surface protecting layer and having an indented structure is formed in the surface protecting layer 101. When a light cast on a photovoltaic device is scattered by the light-scattering layer 102, according to this constitution, an optical path in a semiconductor layer 104 is prolonged substantially, a short-circuit current of the photovoltaic device is improved and the photoelectric conversion efficiency is improved. Since absorption of the light by the semiconductor layer increases, besides, the semiconductor layer can be made thin, optical deterioration of the photovoltaic device can be suppressed and the cost of manufacture can be reduced.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光起電力装置に係り、
特に入射光の有効利用を図って安定した出力特性の向上
をさせるための光起電力装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic device,
In particular, it relates to a photovoltaic device for improving the stable output characteristics by effectively utilizing incident light.

【0002】[0002]

【従来の技術】光起電力を生じる半導体層と電極を有す
る光起電力装置にあっては、光電変換効率を向上させる
ための手法として、光起電力装置に入射する光を散乱さ
せて半導体層中の光路長を実質的に長くし、もって、半
導体層での吸収光量を増やすことにより短絡電流を増大
させるという手法が知られている。
2. Description of the Related Art In a photovoltaic device having a semiconductor layer for generating a photovoltaic power and an electrode, as a method for improving the photoelectric conversion efficiency, the light incident on the photovoltaic device is scattered to form the semiconductor layer. There is known a method of increasing the short-circuit current by substantially increasing the optical path length in the inside and thereby increasing the amount of light absorbed in the semiconductor layer.

【0003】この場合、光起電力装置に入射する光を散
乱させるための光起電力装置の構成としては、ガラス基
板等の透明基板上に凹凸構造を有する透明電極を形成し
たもの、基板上に凹凸構造を有する光反射層を設けたも
の、さらには半導体基板を用いてその表面に凹凸構造を
形成したもの等が知られている。
In this case, the structure of the photovoltaic device for scattering the light incident on the photovoltaic device is one in which a transparent electrode having an uneven structure is formed on a transparent substrate such as a glass substrate, or on the substrate. Known are those provided with a light-reflecting layer having a concavo-convex structure, and further those having a concavo-convex structure formed on the surface of a semiconductor substrate.

【0004】これらの構成のうち、基板としてガラス基
板と半導体基板を用いたものは、光入射側の表面で光を
散乱させるものであり、光反射層に凹凸を形成するもの
は、光入射の裏面で光を散乱させる構造になっている。
Among these structures, the one using the glass substrate and the semiconductor substrate as the substrate scatters the light on the surface on the light incident side, and the one having the unevenness in the light reflecting layer is the light incident side. It has a structure that scatters light on the back side.

【0005】このうち、光入射側の表面で光を散乱させ
る構成であってガラス基板を用いるものの場合は、半導
体層に対し基板側から光を入射させるので、半導体層の
形成以前に凹凸構造を有する透明電極が形成されてお
り、概ね300℃以上の比較的高い温度で凹凸構造が形
成されている。
Of these, in the case of a structure in which light is scattered on the light incident side surface and a glass substrate is used, since light is incident on the semiconductor layer from the substrate side, a concavo-convex structure is formed before the semiconductor layer is formed. The transparent electrode is formed, and the concavo-convex structure is formed at a relatively high temperature of approximately 300 ° C. or higher.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
層に対して基板とは反対側から光を入射させるタイプの
光起電力装置では、基板上に薄膜半導体層を形成してか
ら、光を散乱させる構造を形成することになるので、基
板温度を半導体層の形成温度以上に上げることができ
ず、ガラス基板の場合のように凹凸構造を有する透明電
極を形成することは困難であった。
However, in the photovoltaic device of the type in which light is incident on the semiconductor layer from the side opposite to the substrate, the thin film semiconductor layer is formed on the substrate and then the light is scattered. Since the structure is formed, the substrate temperature cannot be raised to the formation temperature of the semiconductor layer or more, and it is difficult to form the transparent electrode having the uneven structure as in the case of the glass substrate.

【0007】他方、透明電極に反射防止層としての機能
を兼用させる構成の場合には、広い波長範囲で反射率を
低下させるので、透明電極の光学的膜厚(nd)をλ/
4(λは反射率を極小にする波長)程度にまで薄くする
ことが多い。かかる構成の場合は、透明電極が薄過ぎ
て、光を散乱させるための凹凸構造を形成するには適さ
ない。
On the other hand, in the case of a structure in which the transparent electrode also functions as an antireflection layer, the reflectance is lowered in a wide wavelength range, so that the optical thickness (nd) of the transparent electrode is λ /
It is often made as thin as about 4 (where λ is the wavelength that minimizes the reflectance). In the case of such a configuration, the transparent electrode is too thin and is not suitable for forming an uneven structure for scattering light.

【0008】また、半導体基板を用いて、半導体表面に
光を散乱させるための凹凸構造を形成する構成の場合
は、半導体自体を処理するので、デリケートな取扱いが
必要であり、製造工程が増加して製造コストの大幅な増
大の原因となる。
Further, in the case of a structure in which a semiconductor substrate is used to form a concavo-convex structure for scattering light on the surface of the semiconductor, the semiconductor itself is processed, so delicate handling is required and the number of manufacturing steps increases. This causes a large increase in manufacturing cost.

【0009】このように、ガラス基板を用いて半導体層
に対し基板側から光を入射させるタイプ以外の光起電力
装置では、光入射側の表面で光を散乱させる構成とする
ことは、困難であったり、あるいは製造コストの点で問
題があった。
As described above, in a photovoltaic device other than the type in which light is incident on the semiconductor layer from the substrate side using the glass substrate, it is difficult to have a structure in which light is scattered on the surface on the light incident side. Or there was a problem in terms of manufacturing cost.

【0010】しかるに、一般電力供給を始めとして各種
の用途に使用可能であって低コストの光起電力装置を実
用化するためには、ガラス基板以外のステンレス基板や
合成樹脂フィルム等の低コスト基板を用いる光起電力装
置の光電変換効率を向上させることが望まれており、そ
の結果、ガラス基板以外の低コスト基板を用いた光起電
力装置であっても、光入射側の表面で光を散乱させる構
造を有する構成のものが望まれていた。
However, in order to put into practical use a low-cost photovoltaic device that can be used for various purposes including general power supply, a low-cost substrate such as a stainless substrate or a synthetic resin film other than a glass substrate can be used. It has been desired to improve the photoelectric conversion efficiency of a photovoltaic device that uses, and as a result, even in a photovoltaic device that uses a low-cost substrate other than a glass substrate, light is emitted on the surface on the light incident side. A structure having a scattering structure has been desired.

【0011】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
べくなされたものであり、半導体層に対し基板とは反対
側から光を入射させるタイプの光起電力装置、又は半導
体基板を用いた光起電力装置に適用され、光入射側の表
面で光を散乱させる構造を有し、かつ、光電変換効率を
安定して向上させ得るようにした光起電力装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is a photovoltaic device of the type in which light is incident on the semiconductor layer from the side opposite to the substrate, or an optical device using a semiconductor substrate. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic device which is applied to an electromotive force device, has a structure that scatters light on the surface on the light incident side, and is capable of stably improving photoelectric conversion efficiency.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべ
く、請求項1の発明は、半導体層の光入射側に表面保護
層が積層されて成る光起電力装置において、該表面保護
層中には、屈折率が該表面保護層とは異なり、かつ、凹
凸構造を有する少なくとも1層の光散乱層を形成したこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a photovoltaic device in which a surface protective layer is laminated on a light incident side of a semiconductor layer, in which the surface protective layer is provided. Is characterized by forming at least one light-scattering layer having a refractive index different from that of the surface protective layer and having an uneven structure.

【0013】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して表面側に凹凸
構造を有することを特徴とする。
The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the light-scattering layer has a concavo-convex structure on the surface side with respect to the light incident direction.

【0014】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して裏面側に凹凸
構造を有することを特徴とする。
The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 1, the light-scattering layer has an uneven structure on the back surface side with respect to the light incident direction.

【0015】請求項4の発明は、請求項1の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して表面と裏面の
両側に凹凸構造を有することを特徴とする。
The invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of claim 1, the light-scattering layer has a concavo-convex structure on both the front surface and the back surface in the light incident direction.

【0016】請求項5の発明は、請求項1から請求項4
までの発明において、前記凹凸構造は、表面粗さRma
xの値が0.05μmから100μmの間にあることを
特徴とする。
The invention of claim 5 is from claim 1 to claim 4.
In the inventions up to, the concavo-convex structure has a surface roughness Rma.
It is characterized in that the value of x lies between 0.05 μm and 100 μm.

【0017】請求項6の発明は、請求項1から請求項5
までの発明において、前記表面保護層を形成する物質の
屈折率と前記光散乱層を形成する物質の屈折率との差が
0.1以上であることを特徴とする請求項1に記載の光
起電力装置。
The invention of claim 6 is from claim 1 to claim 5.
2. The light according to claim 1, wherein the difference between the refractive index of the substance forming the surface protective layer and the refractive index of the substance forming the light scattering layer is 0.1 or more. Electromotive force device.

【0018】請求項7の発明は、請求項1から請求項6
までの発明において、前記半導体層に対して光入射方向
と反対側に光散乱用の光反射層が形成されたことを特徴
とする。
The invention of claim 7 is from claim 1 to claim 6.
In the above inventions, a light reflection layer for light scattering is formed on the side opposite to the light incident direction with respect to the semiconductor layer.

【0019】[0019]

【作用】請求項1〜請求項4の発明によれば、光入射側
の表面保護層中に、凹凸構造を有する光散乱層が設けら
れているので、光起電力装置に入射した光が、表面保護
層中で散乱された後に半導体層に入射し、半導体層中で
の光路長が延びて、半導体層による光の吸収が増大して
短絡電流が増大し、光電変換効率を向上させることがで
きる。
According to the inventions of claims 1 to 4, since the light-scattering layer having the concavo-convex structure is provided in the surface protective layer on the light-incident side, the light incident on the photovoltaic device is After being scattered in the surface protective layer, it is incident on the semiconductor layer, the optical path length in the semiconductor layer is extended, the absorption of light by the semiconductor layer is increased, and the short-circuit current is increased, which can improve the photoelectric conversion efficiency. it can.

【0020】この場合、請求項5の発明のように、前記
凹凸構造を有する光散乱層を、該表面保護層中に複数形
成すれば、入射光の散乱がより増大し、さらに半導体層
による光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光起電力
装置の光電変換効率をさらに向上できる。
In this case, when a plurality of the light-scattering layers having the concavo-convex structure are formed in the surface protection layer as in the fifth aspect of the invention, the scattering of incident light is further increased, and the light from the semiconductor layer is further increased. Is increased and the short-circuit current is increased, so that the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device can be further improved.

【0021】また、請求項6の発明にれば、前記光散乱
層を形成する物質の屈折率について、前記表面保護層を
形成する物質の屈折率との差を0.1以上にすることに
より、入射光の散乱が増大するので、半導体層による光
の吸収が増大して短絡電流が増大し、前記光電変換効率
をさらに向上できる。
According to the invention of claim 6, the difference between the refractive index of the substance forming the light scattering layer and the refractive index of the substance forming the surface protective layer is 0.1 or more. Since the scattering of incident light is increased, the absorption of light by the semiconductor layer is increased, the short-circuit current is increased, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0022】さらに、請求項7の発明によれば、光起電
力装置に入射する光が入射側と反射側の両側で散乱さ
れ、半導体層によるより一層の光吸収の増加、これによ
る短絡電流の増大、光電変換効率の向上を実現できる。
Further, according to the invention of claim 7, the light incident on the photovoltaic device is scattered on both the incident side and the reflecting side, and the light absorption by the semiconductor layer is further increased. It is possible to realize an increase and an improvement in photoelectric conversion efficiency.

【0023】図1は、本発明に係る代表的な光起電力装
置の構成を示すものである。同図において、101は表
面保護層、102は光散乱層、103は透明電極、10
4は半導体層、105は集電電極、106は裏面電極、
107は基板、108は裏面保護層である。
FIG. 1 shows the structure of a typical photovoltaic device according to the present invention. In the figure, 101 is a surface protection layer, 102 is a light scattering layer, 103 is a transparent electrode, 10
4 is a semiconductor layer, 105 is a collector electrode, 106 is a back electrode,
Reference numeral 107 is a substrate, and 108 is a back surface protective layer.

【0024】(表面保護層)表面保護層101は、光起
電力装置を外部環境から保護するために形成されたもの
であり、光起電力装置の表面に形成される。材料として
は、合成樹脂等の中から耐候性のある材料を適宜材料を
選択すればよい。ただし、光入射側表面に形成する場合
は、耐候性に加えて、光起電力装置の感度のある波長の
光に対する透過率が好ましくは80%以上、より好まし
くは平均90%以上、最適には平均95%以上であるこ
とが望ましい。また、長期間屋外に放置しても、透過率
の低下が少ないことが望ましい。
(Surface Protective Layer) The surface protective layer 101 is formed to protect the photovoltaic device from the external environment, and is formed on the surface of the photovoltaic device. As a material, a material having weather resistance may be appropriately selected from synthetic resins and the like. However, when it is formed on the light incident side surface, in addition to weather resistance, the transmittance of the photovoltaic device for light of a wavelength having sensitivity is preferably 80% or more, more preferably 90% or more on average, and most preferably. It is desirable that the average is 95% or more. Further, it is desirable that the transmittance does not decrease much even if it is left outdoors for a long time.

【0025】また、表面保護層101は、機能別に上部
透明材と充填材、接着剤に分けられることがある。
The surface protective layer 101 may be divided into an upper transparent material, a filler, and an adhesive, depending on the function.

【0026】表面保護層101の具体的な材料として
は、上部透明材としては、ガラス、アクリル、ポリカー
ボネート、FRP、あるいはPVF(ポリビニルフロラ
イド)等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用い
られ、充填材としては、シリコーン樹脂、PVB(ポリ
ビニルブチラール)、EVA(エチレンビニルアセテー
ト)等が好適に用いられる。
As a concrete material of the surface protective layer 101, as the upper transparent material, a fluororesin such as glass, acrylic, polycarbonate, FRP or PVF (polyvinyl fluoride), a silicone resin or the like is preferably used. As the filler, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral), EVA (ethylene vinyl acetate), etc. are preferably used.

【0027】また、表面保護層101は、通常、フィル
ム状の前記材料を脱気して光起電力素子に貼合わせた
り、材料を加熱して溶融するか溶剤に溶かして塗布する
ことにより形成される。
The surface protective layer 101 is usually formed by degassing the film-shaped material and bonding it to a photovoltaic element, or heating the material to melt it or dissolving it in a solvent to apply it. It

【0028】また、本発明の光起電力装置には、光散乱
層と表面保護層の密着性を向上させるために、シリコー
ン樹脂、PVB(ポリビニルブチラール)、EVA(エ
チレンビニルアセテート)等のように、加熱して溶融す
るか溶剤に溶かして塗布することのできる材料が最適で
ある。
Further, in the photovoltaic device of the present invention, a silicone resin, PVB (polyvinyl butyral), EVA (ethylene vinyl acetate) or the like is used in order to improve the adhesion between the light scattering layer and the surface protective layer. The most suitable material is one that can be heated and melted or dissolved in a solvent and applied.

【0029】また、溶融した表面保護層材料を急冷する
か、あるいは、溶剤に溶かした表面保護層材料の溶剤を
急速に乾燥させることによって、光散乱層近傍の表面保
護層の屈折率を増大させることができる。これは、光散
乱層近傍の表面保護層に応力がかかるためと考えられ
る。
The refractive index of the surface protective layer in the vicinity of the light scattering layer is increased by quenching the molten surface protective layer material or rapidly drying the solvent of the surface protective layer material dissolved in the solvent. be able to. It is considered that this is because stress is applied to the surface protective layer near the light scattering layer.

【0030】(光散乱層)本発明において、光散乱層1
02は、凹凸構造を有し層状を成すものであり、表面保
護層101中に設けられる光散乱層102は、1層でも
複数層でもよい。ここで、前記凹凸構造は、光入射方向
に対し光散乱層の表面側、裏面側のいずれに設けられて
も良く、表面側と裏面側の両面に設けられても良い。
(Light Scattering Layer) In the present invention, the light scattering layer 1
Reference numeral 02 denotes a layered structure having a concavo-convex structure, and the light scattering layer 102 provided in the surface protective layer 101 may be a single layer or a plurality of layers. Here, the uneven structure may be provided on either the front surface side or the back surface side of the light scattering layer with respect to the light incident direction, or may be provided on both the front surface side and the back surface side.

【0031】前記凹凸の大きさは、最大表面粗さRma
xで好ましくは0.1μmから100μm、より好まし
くは0.2μmから50μm、最適には0.5μmから
10μmが望ましい。
The size of the irregularities is the maximum surface roughness Rma.
x is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 0.2 μm to 50 μm, and most preferably 0.5 μm to 10 μm.

【0032】また、光散乱層102は、表面保護層10
1中の層厚方向の、表面近傍から透明電極103の近傍
のいずれの位置に形成されても良い。ただし、透明電極
103の近傍1μm以内には形成しないことが望まし
い。これは反射防止層を兼ねる透明電極103と光散乱
層102を近づけ過ぎると反射防止条件を損なう恐れが
あるからである。
The light scattering layer 102 is the surface protective layer 10
It may be formed at any position in the layer thickness direction in 1 from near the surface to near the transparent electrode 103. However, it is desirable not to form within 1 μm in the vicinity of the transparent electrode 103. This is because if the transparent electrode 103 also serving as an antireflection layer and the light scattering layer 102 are brought too close to each other, the antireflection condition may be impaired.

【0033】さらに、光散乱層102の材料は、その屈
折率が表面保護層101の屈折率と好ましくは0.1以
上、より好ましくは0.2以上、最適には0.3以上で
あることが望ましい。また、光散乱層102の材料につ
いては、波長400nmから1000nmの光の透過率
が、好ましくは平均80%以上、より好ましくは平均9
0%以上、最適には平均95%以上であることが望まし
い。
Further, the material of the light scattering layer 102 has a refractive index which is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, and most preferably 0.3 or more, together with the refractive index of the surface protective layer 101. Is desirable. Regarding the material of the light scattering layer 102, the transmittance of light having a wavelength of 400 nm to 1000 nm is preferably 80% or more on average, and more preferably 9% on average.
It is preferably 0% or more, and optimally 95% or more on average.

【0034】特に、表面保護層101として好適な材料
は、屈折率が約1.5であるものが多いので、光散乱層
102の材料としては、屈折率で1.0から1.4、あ
るいは1.9から2.5であるものが望ましい。この範
囲の屈折率を持つ物質は、波長400nmから1000
nmの光の透過率も前述の値を満たすもが多く好適であ
る。屈折率で2.5を越えるものは光の散乱能は良い
が、波長400nmから1000nmの光の透過率が前
述の値が得られないものが多いので好適ではない。
In particular, since most of the materials suitable for the surface protective layer 101 have a refractive index of about 1.5, the material for the light scattering layer 102 has a refractive index of 1.0 to 1.4, or A value of 1.9 to 2.5 is desirable. Substances with a refractive index in this range are wavelengths from 400 nm to 1000
Since the transmittance of light having a wavelength of nm also satisfies the above-mentioned value, it is preferable. A material having a refractive index of more than 2.5 has a good light-scattering ability, but it is not preferable because the transmittance of light having a wavelength of 400 nm to 1000 nm cannot obtain the above value in many cases.

【0035】さらに、光散乱層102の材料は表面保護
層101の材料との密着性に優れ、化学的に安定であっ
て、表面保護層101の材料と熱膨張係数の近いものが
望ましい。
Further, it is desirable that the material of the light scattering layer 102 has excellent adhesion to the material of the surface protective layer 101, is chemically stable, and has a thermal expansion coefficient close to that of the material of the surface protective layer 101.

【0036】また、光散乱層102の材料の具体例とし
ては、ZnS,TiO2 ,Ta2 5 ,CeO2 ,Zr
2 ,Sb2 3 ,Nd2 3 ,In2 3 ,SiC,
Si 3 4 ,SiO,La2 3 ,SnO2 ,ZnO,
CdO,Cd2 SnO4 ,ThO2 ,MgO,Pb
2 ,Al2 3 ,NdF3 ,LaF3 ,MgF2 ,L
iF,Na3 AlF6 ,NaF,CaF2 等、あるいは
これらの化合物を混合したものが好適である。
As a specific example of the material of the light scattering layer 102,
For ZnS, TiO2, Ta2O Five, CeO2, Zr
O2, Sb2O3, Nd2O3, In2O3, SiC,
Si 3NFour, SiO, La2O3, SnO2, ZnO,
CdO, Cd2SnOFour, ThO2, MgO, Pb
F2, Al2O3, NdF3, LaF3, MgF2, L
iF, Na3AlF6, NaF, CaF2Etc., or
A mixture of these compounds is preferable.

【0037】さらに、これらの光散乱層の材料の中で
も、表面保護層101として好適に用いられる前述の材
料は、屈折率が約1.5であるものが多いことから、Z
nO、ZnS、TiO2 、In2 3 、SnO2 、Mg
2 、CaF2 が特に好適に用いられる。さらに、これ
らの材料と、表面保護層としてシリコーン樹脂、PVB
(ポリビニルブチラール)、EVA(エチレンビニルア
セテート)を組み合わせれば、密着性及び化学的安定性
に優れた特性を示するので、最も好適に用いられる。
Further, among the materials of these light scattering layers, the above-mentioned material which is preferably used as the surface protective layer 101 has a refractive index of about 1.5 in many cases.
nO, ZnS, TiO 2 , In 2 O 3 , SnO 2 , Mg
F 2 and CaF 2 are particularly preferably used. Furthermore, these materials, silicone resin, PVB as a surface protective layer
A combination of (polyvinyl butyral) and EVA (ethylene vinyl acetate) exhibits the characteristics of excellent adhesion and chemical stability, and is therefore most preferably used.

【0038】また、光散乱層102の形成方法として
は、蒸着法、CVD法、スプレー法、スピンオン法、デ
ップ法等が好適に用いられる。これらの形成方法の中で
も、表面保護層101として、シリコーン樹脂、PVB
(ポリビニルブチラール)、EVA(エチレンビニルア
セテート)といった合成樹脂を用いる場合には、表面保
護層の耐熱性が低いため、光散乱層形成時に基板温度を
表面保護層の耐熱温度以上に高くすることができない。
そこで、比較的低い基板温度で光散乱層を形成可能な手
法としては、加熱蒸着法、DCマグネトロンスパッタ、
RFマグネトロンスパッタ、MOCVD、反応性イオン
プレーティング、イオンビームスパッタリング等、ある
いは加熱温度の低いスプレー法が特に好適に用いられ
る。
As a method of forming the light scattering layer 102, a vapor deposition method, a CVD method, a spray method, a spin-on method, a dip method or the like is preferably used. Among these forming methods, as the surface protective layer 101, silicone resin, PVB
When a synthetic resin such as (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) is used, the heat resistance of the surface protective layer is low, and therefore the substrate temperature may be set higher than the heat resistant temperature of the surface protective layer during the formation of the light scattering layer. Can not.
Therefore, as a method capable of forming the light scattering layer at a relatively low substrate temperature, a heating vapor deposition method, a DC magnetron sputtering,
RF magnetron sputtering, MOCVD, reactive ion plating, ion beam sputtering, etc., or a spray method with a low heating temperature is particularly preferably used.

【0039】また、前述の蒸着法における光散乱層の好
適な形成条件としては、基板温度は、好ましくは室温か
ら250℃が望ましく、使用するガスの流量は、好まし
くは0.1sccmから1slmが望ましく、蒸着中の
反応容器内の圧力は、加熱蒸着法においては、好ましく
は10-6Torrから10-2Torrが望ましく、スパ
ッタ法においては、好ましくは1mTorrから1To
rrが望ましい。
Further, as suitable conditions for forming the light scattering layer in the above vapor deposition method, the substrate temperature is preferably room temperature to 250 ° C., and the gas flow rate used is preferably 0.1 sccm to 1 slm. The pressure in the reaction vessel during vapor deposition is preferably 10 −6 Torr to 10 −2 Torr in the heating vapor deposition method, and preferably 1 mTorr to 1 Tor in the sputtering method.
rr is desirable.

【0040】さらに、光散乱層102の凹凸構造を設け
る場合には、前述の形成方法において、表面が凹凸構造
になるような形成条件を適宜選択するか、あるいは、平
坦な層を形成した後、サンドブラスト法、ドライエッチ
ング法、ウェットエッチング法等の方法により表面を凹
凸化することによって得られる。かかる形成の手法以外
には、表面保護層101の表面を上述の方法によって凹
凸化した後、光散乱層102を形成するようにしても良
く、さらには、凹凸構造を有する表面保護層の上に光散
乱層を形成しても良い。
Further, in the case of providing the uneven structure of the light scattering layer 102, in the above-mentioned forming method, the forming condition such that the surface becomes the uneven structure is appropriately selected, or after the flat layer is formed, It can be obtained by making the surface uneven by a method such as a sandblast method, a dry etching method, or a wet etching method. Other than such a forming method, the light scattering layer 102 may be formed after the surface of the surface protective layer 101 is made uneven by the above-mentioned method, and further, on the surface protective layer having an uneven structure. A light scattering layer may be formed.

【0041】なお、前記凹凸構造を光散乱層102の光
入射方向に対し両面側に設ける場合には、前述の両方の
方法を用いれば良い。
When the concavo-convex structure is provided on both sides of the light scattering layer 102 with respect to the light incident direction, both of the above methods may be used.

【0042】また、表面保護層101の中に光散乱層1
02を形成する方法としては、表面保護層101を形成
した後、凹凸構造を有する光散乱層102を形成し、そ
の後もう一度表面保護層101を形成する方法、あるい
は、シート状の表面保護層材料に予め光散乱層102を
形成してから、光起電力素子の形成された基板107に
接着して、表面保護層101を形成する方法などがあ
る。また、シート状の表面保護層材料に予め光散乱層1
02を形成する場合には、光散乱層102を光入射側に
して接着することもできるし、表面保護層材料を光入射
側にして接着することもできる。この接着方向を適宜選
択することによって、凹凸構造を光散乱層102の光入
射方向に対し表面側に設けるか、裏面側に設けるかを選
択することができる。
In addition, the light scattering layer 1 is formed in the surface protective layer 101.
02 is formed by forming the surface protective layer 101, then forming the light-scattering layer 102 having a concavo-convex structure, and then forming the surface protective layer 101 again, or using a sheet-shaped surface protective layer material. There is a method of forming the light scattering layer 102 in advance and then adhering it to the substrate 107 on which the photovoltaic element is formed to form the surface protective layer 101. In addition, the light-scattering layer 1 is previously formed on the sheet-shaped surface protective layer material.
In the case of forming No. 02, the light scattering layer 102 can be adhered on the light incident side, or the surface protective layer material can be adhered on the light incident side. By appropriately selecting the bonding direction, it is possible to select whether the uneven structure is provided on the front surface side or the back surface side with respect to the light incident direction of the light scattering layer 102.

【0043】(透明電極)本発明において、透明電極1
03は光を透過する、光入射側の電極であると共に、そ
の膜厚を最適化することによって反射防止膜としての役
割を兼ねさせることができる。透明電極103は半導体
層の吸収可能な波長領域において高い透過率を有するこ
とと、抵抗率が低いことが要求される。好ましくは、5
50nmにおける透過率が、80%以上、より好ましく
は、85%以上であることが望ましい。
(Transparent Electrode) In the present invention, the transparent electrode 1
Reference numeral 03 denotes an electrode on the light incident side that transmits light, and can also serve as an antireflection film by optimizing the film thickness. The transparent electrode 103 is required to have high transmittance in the wavelength range in which the semiconductor layer can absorb and low resistivity. Preferably 5
The transmittance at 50 nm is 80% or more, more preferably 85% or more.

【0044】また、抵抗率は好ましくは、5×10-3Ω
cm以下、より好ましくは、1×10-3Ωcm以下であ
ることが望ましい。その材料としては、In2 3 、S
nO 2 、ITO(In2 3 +SnO2 )、ZnO、C
dO、Cd2 SnO4 、TiO2 、Ta2 5 、Bi2
3 、MoO3 、Nax WO3 等の導電性酸化物あるい
はこれらを混合したものが好適に用いられる。また、こ
れらの化合物に、導電率を変化させる元素(ドーパン
ト)を添加しても良い。
The resistivity is preferably 5 × 10 5.-3Ω
cm or less, more preferably 1 × 10-3Ωcm or less
Is desirable. As its material, In2O3, S
nO 2, ITO (In2O3+ SnO2), ZnO, C
dO, Cd2SnOFour, TiO2, Ta2OFive, Bi2
O3, MoO3, Nax WO3Conductive oxide such as
A mixture of these is preferably used. Also, this
These compounds are added to the elements that change the conductivity (dope
G) may be added.

【0045】導電率を変化させる元素(ドーパント)と
しては、例えば透明電極103がZnOである場合に
は、Al,In,B,Ga,Si,F等が、また、In
2 3の場合には,Sn,F,Te,Ti,Sb,Pb
等が、またSnO2 の場合には、F,Sb,P,As,
In,Tl,Te,W,Cl,Br,I等が好適に用い
られる。
As the element (dopant) for changing the conductivity, for example, when the transparent electrode 103 is ZnO, Al, In, B, Ga, Si, F, etc., and In
In the case of 2 O 3 , Sn, F, Te, Ti, Sb, Pb
Etc. are SnO 2 , F, Sb, P, As,
In, Tl, Te, W, Cl, Br, I and the like are preferably used.

【0046】また、透明電極103の形成方法として
は、蒸着法、CVD、スプレー法、スピンオン法、デッ
プ法等が好適に用いられる。
As a method of forming the transparent electrode 103, a vapor deposition method, a CVD method, a spray method, a spin-on method, a dip method or the like is preferably used.

【0047】(半導体層)本発明に用いられる半導体層
104は、結晶質のもの、多結晶質のもの、非結晶質の
もの、それらを併用したものに大別され、薄膜あるいは
バルクの形態で用いられる。また、半導体層104の材
料としては、Si,C,Ge等のIV族元素を用いたも
の、あるいはSiGe,SiC,SiSn等のIV族合
金を用いたもの、あるいはGaAs,InSb,Ga
P,GaSb,InP,InAs等のIII−V族元素
を用いたもの、あるいはZnSe,CdTe,ZnS,
ZnTe,CdS,CdSe,CdTe等のII−VI
族元素を用いたもの、あるいはCuInSe2 等のI−
III−VI2 族元素を用いたもの、あるいはそれらを
併用したものが用いられる。
(Semiconductor Layer) The semiconductor layer 104 used in the present invention is roughly classified into a crystalline one, a polycrystalline one, an amorphous one and a combination thereof, and is in the form of a thin film or a bulk. Used. As the material of the semiconductor layer 104, a group IV element such as Si, C, or Ge is used, a group IV alloy such as SiGe, SiC, SiSn, or GaAs, InSb, Ga is used.
Those using III-V group elements such as P, GaSb, InP, InAs, ZnSe, CdTe, ZnS,
II-VI such as ZnTe, CdS, CdSe, CdTe
Those using group elements or I-such as CuInSe 2
Those using III-VI 2 group elements or those using them in combination are used.

【0048】また、以上の半導体材料の中で、本発明の
光起電力装置に特に好適に用いられる半導体材料として
は、a−Si:H(水素化アモルファスシリコン)、a
−Si:F,a−Si:H:F,a−SiGe:H,a
−SiGe:F,a−SiGe:H:F,a−SiC:
H,a−SiC:F,a−SiC:H:F等のIV族及
びIV族合金系非晶質半導体材料あるいは、多結晶質S
i:H、多結晶質Si:F,多結晶質Si:H:F等い
わゆるIV族及びIV族合金系多結晶半導体材料が挙げ
られる。これは、特にIV族及びIV族合金系非晶質半
導体材料を用いて、半導体層を形成する場合、半導体層
の好適な膜厚は、0.1μmから2.0μmの間であ
り、半導体層がこのように2.0μm以下の薄膜である
場合、光閉じこめ効果により、本発明の光散乱層による
光の散乱による、半導体層による光吸収の増大の効果が
顕著になると考えられるからである。
Among the above-mentioned semiconductor materials, as the semiconductor material particularly preferably used in the photovoltaic device of the present invention, a-Si: H (hydrogenated amorphous silicon), a
-Si: F, a-Si: H: F, a-SiGe: H, a
-SiGe: F, a-SiGe: H: F, a-SiC:
Group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor materials such as H, a-SiC: F and a-SiC: H: F, or polycrystalline S
Examples include so-called group IV and group IV alloy-based polycrystalline semiconductor materials such as i: H, polycrystalline Si: F, and polycrystalline Si: H: F. This is because when a semiconductor layer is formed using a group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor material, the preferable thickness of the semiconductor layer is between 0.1 μm and 2.0 μm. This is because, when the thickness is 2.0 μm or less, it is considered that the effect of increasing light absorption by the semiconductor layer due to light scattering by the light scattering layer of the present invention becomes remarkable due to the light confinement effect.

【0049】また、半導体層は価電子制御及び禁制帯幅
制御を行うことができる。具体的には半導体層を形成す
る際に価電子制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を含
む原料化合物を単独で、又は前記堆積膜形成用原料ガス
又は前記希釈ガスに混合して成膜空間内に導入してやれ
ば良い。
Further, the semiconductor layer can perform valence electron control and forbidden band width control. Specifically, a raw material compound containing an element that becomes a valence electron control agent or a band gap control agent when forming a semiconductor layer is used alone or mixed with the deposited film forming raw material gas or the diluent gas to form a film. It should be introduced in the space.

【0050】また、半導体層104は、価電子制御によ
って、少なくともその一部が、p型およびn型にドーピ
ングされ、少なくとも一組のpn接合あるいは少なくと
も一組のpin接合を形成する。つまり、pn接合ある
いはpin接合を複数積層した、いわゆるスタックセル
の構成をとることもできる。
At least a part of the semiconductor layer 104 is p-type and n-type doped by valence electron control to form at least one set of pn junctions or at least one set of pin junctions. That is, a so-called stack cell structure in which a plurality of pn junctions or pin junctions are stacked can be used.

【0051】また、半導体層104の形成方法として
は、マイクロ波プラズマCVD法、RFプラズマCVD
法、光CVD法、熱CVD法、MOCVD法などの各種
CVD法によって、あるいはEB蒸着、MBE、イオン
プレーティング、イオンビーム法等の各種蒸着法、スパ
ッタ法、スプレー法、印刷法などを用いて形成される。
以下、本発明の光起電力装置に特に好適なIV族及びI
V族合金系非晶質半導体材料を用いた半導体層につい
て、さらに詳しく述べる。
As a method of forming the semiconductor layer 104, a microwave plasma CVD method or an RF plasma CVD method is used.
Method, optical CVD method, thermal CVD method, various CVD method such as MOCVD method, or various evaporation methods such as EB evaporation, MBE, ion plating, ion beam method, sputtering method, spray method, printing method, etc. It is formed.
The following are group IV and I which are particularly suitable for the photovoltaic device of the present invention.
The semiconductor layer using the group V alloy-based amorphous semiconductor material will be described in more detail.

【0052】i型層(真性半導体層) 特に、IV族及びIV族合金系非晶質半導体材料を用い
た光起電力素子において、pin接合に用いるi型層は
照射光に対してキャリアを発生輸送する重要な層であ
る。
I-Type Layer (Intrinsic Semiconductor Layer) In particular, in a photovoltaic element using group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor materials, the i-type layer used for the pin junction generates carriers with respect to irradiation light. It is an important layer to transport.

【0053】i型層としては、僅かp型、僅かn型の層
も使用できるものである。
As the i-type layer, only p-type and n-type layers can be used.

【0054】IV族及びIV族合金系非晶質半導体材料
には、上述したように、水素原子(H,D)又はハロゲ
ン原子(X)が含有され、これが重要な働きを持つ。
As described above, the group IV and group IV alloy amorphous semiconductor materials contain hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms (X), and these have an important function.

【0055】i型層に含有される水素原子(H,D)又
はハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償する
働きをし、i型層でのキャリアの移動度と寿命の積を向
上させるものである。またp型層/i型層、n型層/i
型層の各界面の界面準位を補償する働きをし、光起電力
素子の光起電力、光電流そして光応答性を向上させる効
果のあるものである。i型層に含有される水素原子及び
/又はハロゲン原子は1〜40at%が最適な含有量と
して挙げられる。
The hydrogen atom (H, D) or halogen atom (X) contained in the i-type layer serves to compensate dangling bonds in the i-type layer, and the mobility and life of carriers in the i-type layer. To improve the product of P-type layer / i-type layer, n-type layer / i
It has the effect of compensating the interface states of each interface of the mold layer, and has the effect of improving the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic device. The optimum content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to 40 at%.

【0056】特に、p型層/i型層、n型層/i型層の
各界面側で水素原子及び/又はハロゲン原子の含有量が
多く分布しているものが好ましい分布形態として挙げら
れ、該界面近傍での水素原子及び/又はハロゲン原子の
含有量はバルク内の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ま
しい範囲として挙げられる。更にシリコン原子の含有量
に対応して水素原子及び/又はハロゲン原子の含有量が
変化していることが好ましいものである。
In particular, a preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed on the respective interface sides of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is preferably in the range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. Furthermore, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed corresponding to the content of silicon atoms.

【0057】i型層の層厚は、光起電力素子の構造(例
えばシングルセル、ダブルセル、トリプルセル)及びi
型層のバンドギァプに大きく依存するが、0.05〜
1.0μmが最適な層厚として挙げられる。
The layer thickness of the i-type layer depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, double cell, triple cell) and i
Depending on the band gap of the mold layer,
The optimum layer thickness is 1.0 μm.

【0058】さらに具体的には、例えば、本発明の光起
電力装置に好適な、i型の水素化アモルファスシリコン
(a−Si:H)としては、光学的バンドギャップ(E
g)が、1.60eV〜1.85eV、水素原子の含有
量(CH )が、1.0〜25.0%、AM1.5、10
0mW/cm2 の疑似太陽光照射下の光電導度(σp)
が、1.0×10-8S/cm以上、暗電導度(σd)
が、1.0×10-9S/cm以下、コンスタントフォト
メソッド法(CPM)によるアーバックテイルの傾き
が、55meV以下、電子スピン共鳴(ESR)による
未結合手の密度は1017/cm3 以下のものである。
More specifically, for example, an i-type hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) suitable for the photovoltaic device of the present invention has an optical bandgap (E).
g) is 1.60 eV to 1.85 eV, the content of hydrogen atoms (C H ) is 1.0 to 25.0%, AM 1.5, 10
Photoconductivity (σp) under 0 mW / cm 2 simulated sunlight irradiation
, 1.0 × 10 -8 S / cm or more, dark conductivity (σd)
However, 1.0 × 10 −9 S / cm or less, the slope of the Arback tail by the constant photomethod method (CPM) is 55 meV or less, and the density of dangling bonds by electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm 3. It is as follows.

【0059】また、例えば、本発明の光起電力装置に好
適な、i型の水素化アモルファスシリコンゲルマニウム
(a−SiGe:H)としては、光学的バンドギャップ
(Eg)が、1.35eV〜1.70eV、水素原子の
含有量(CH )が、1.0〜20.0%、AM1.5、
100mW/cm2 の疑似太陽光照射下の光電導度(σ
p)が、1.0×10-7S/cm以上、暗電導度(σ
d)が、1.0×10-5S/cm以下、コンスタントフ
ォトメソッド法(CPM)によるアーバックテイルの傾
きが、60meV以下、電子スピン共鳴(ESR)によ
る未結合手の密度は1017/cm3 以下のものである。
For example, i-type hydrogenated amorphous silicon germanium (a-SiGe: H) suitable for the photovoltaic device of the present invention has an optical band gap (Eg) of 1.35 eV to 1. .70 eV, hydrogen atom content (C H ) is 1.0 to 20.0%, AM1.5,
Photoconductivity under the irradiation of 100 mW / cm 2 of pseudo sunlight (σ
p) is 1.0 × 10 −7 S / cm or more, and the dark conductivity (σ
d) is 1.0 × 10 −5 S / cm or less, the gradient of the arback tail by the constant photomethod method (CPM) is 60 meV or less, and the density of dangling bonds by electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm 3 or less.

【0060】例えば、以上のような特性を有するIV族
及びIV族合金系非晶質半導体材料を用いることによっ
て、光キャリアの輸送特性が向上して、長波長光の感度
が向上し、本発明の光散乱層による光の散乱による、半
導体層による光吸収の増大の効果が、相乗効果により強
調され、光起電力装置の特性がさらに向上する。これ
は、前述のような特性を有することにより、半導体層中
のいわゆる局在準位が低減し、光散乱層によって光が散
乱されて、半導体層を通過する光路長が延びた場合に光
キャリアが再結合することなく、有効に収集されること
により、光起電力装置の長波長光の感度の増大効果が顕
著になると考えられる。
For example, by using the group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor materials having the above characteristics, the transport characteristics of photocarriers are improved and the sensitivity of long wavelength light is improved. The effect of increasing the light absorption by the semiconductor layer due to the scattering of light by the light scattering layer is emphasized by the synergistic effect, and the characteristics of the photovoltaic device are further improved. This is because when the so-called localized level in the semiconductor layer is reduced due to the characteristics as described above, light is scattered by the light scattering layer and the optical path length passing through the semiconductor layer is extended, It is considered that the effect of increasing the long-wavelength light sensitivity of the photovoltaic device becomes remarkable by effectively collecting the light without recombination.

【0061】p型層又はn型層 p型層又はn型層も、本発明の光起電力装置の特性を左
右する重要な層である。
P-Type Layer or n-Type Layer The p-type layer or n-type layer is also an important layer that influences the characteristics of the photovoltaic device of the present invention.

【0062】p型層又はn型層の非晶質材料(a―と表
示する)(微結晶材料(μc―と表示する)も非晶質材
料の範ちゅうに入ることは言うまでもない。)として
は、例えばa―Si:H,a―Si:HX,a―Si
C:H,a―SiC:HX,a―SiGe:H,a―S
iGeC:H,a―SiO:H,a―SiN:H,a―
SiON:HX,a―SiOCN:HX,μc―Si:
H,μc―SiC:H,μc―Si:HX,μc―Si
C:HX,μc―SiGe:H,μc―SiO:H,μ
c―SiGeC:H,μc―SiN:H,μc―SiO
N:HX,μc―SiOCN:HX,等にp型の価電子
制御剤(周期率表第III族原子 B,Al,Ga,I
n,Tl)やn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子
P,As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材料が挙
げられ、多結晶材料(poly―と表示する)として
は、例えばpoly―Si:H,poly―Si:H
X,poly―SiC:H,poly―SiC:HX,
poly―SiGe:H,poly―Si,poly―
SiC,poly―SiGe,等にp型の価電子制御剤
(周期率表第III族原子 B,Al,Ga,In,T
l)やn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子 P,
As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材料が挙げられ
る。
As an amorphous material (denoted as a-) (microcrystalline material (denoted as μc-)) of the p-type layer or n-type layer, it goes without saying that it falls into the category of amorphous materials. Is, for example, a-Si: H, a-Si: HX, a-Si
C: H, a-SiC: HX, a-SiGe: H, a-S
iGeC: H, a-SiO: H, a-SiN: H, a-
SiON: HX, a-SiOCN: HX, μc-Si:
H, μc-SiC: H, μc-Si: HX, μc-Si
C: HX, μc-SiGe: H, μc-SiO: H, μ
c-SiGeC: H, μc-SiN: H, μc-SiO
N: HX, μc-SiOCN: HX, etc. and a p-type valence electron control agent (group III atom B, Al, Ga, I of the periodic table)
n, Tl) and n-type valence electron control agents (group V atoms P, As, Sb, Bi in the periodic table) are added at high concentrations, and as a polycrystalline material (indicated as poly-) Is, for example, poly-Si: H, poly-Si: H
X, poly-SiC: H, poly-SiC: HX,
poly-SiGe: H, poly-Si, poly-
A p-type valence electron control agent for SiC, poly-SiGe, etc. (Group III atom B, Al, Ga, In, T
l) and n-type valence electron control agents (group V atom P,
A material containing As, Sb, Bi) added in a high concentration can be used.

【0063】特に、光入射側のp型層又はn型層には、
光吸収の少ない結晶性の半導体層かバンドギャップの広
い非晶質半導体層が適している。
Particularly, in the p-type layer or the n-type layer on the light incident side,
A crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable.

【0064】p型層への周期率表第III族原子の添加
量およびn型層への周期率表第V族原子の添加量は0.
1〜50at%が最適量として挙げられる。
The amount of Group III atoms added to the p-type layer and the amount of Group V atoms added to the n-type layer were 0.
The optimum amount is 1 to 50 at%.

【0065】またp型層又はn型層に含有される水素原
子(H,D)又はハロゲン原子は、p型層又はn型層の
未結合手をを補償する働きをしp型層又はn型層のドー
ピング効率を向上させるものである。p型層又はn型層
へ添加される水素原子又はハロゲン原子は0.1〜40
at%が最適量として挙げられる。特にp型層又はn型
層が結晶性の場合、水素原子又はハロゲン原子は0.1
〜8at%が最適量として挙げられる。更にp型層/i
型層、n型層/i型層の各界面側で水素原子又はハロゲ
ン原子の含有量が多く分布しているものが好ましい分布
形態として挙げられ、該界面近傍での水素原子及び/又
はハロゲン原子の含有量はバルク内の含有量の1.1〜
2倍の範囲が好ましい範囲として挙げられる。このよう
にp型層/i型層、n型層/i型層の各界面近傍での水
素原子又は/ハロゲン原子の含有量を多くすることによ
って該界面近傍の欠陥準位や機械的歪を減少させること
ができ本発明の光起電力素子の光起電力や光電流を増加
させることができる。
Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the p-type layer or the n-type layer serve to compensate dangling bonds in the p-type layer or the n-type layer, and the p-type layer or the n-type layer. It improves the doping efficiency of the mold layer. The hydrogen atom or halogen atom added to the p-type layer or the n-type layer is 0.1 to 40.
At% may be mentioned as the optimum amount. Especially when the p-type layer or the n-type layer is crystalline, the hydrogen atom or halogen atom is 0.1
-8 at% is mentioned as the optimum amount. Further p-type layer / i
The preferred distribution form is one in which the content of hydrogen atoms or halogen atoms is largely distributed on each interface side of the n-type layer and the n-type layer / i-type layer, and hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface are mentioned. Content of 1.1 to the content in the bulk
A preferable range is a double range. In this way, by increasing the content of hydrogen atoms or / halogen atoms in the vicinity of each interface of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, the defect level and mechanical strain near the interface can be reduced. It can be decreased and the photovoltaic power and photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.

【0066】光起電力素子のp型層又はn型層の電気特
性としては、活性化エネルギーが0.2eV以下のもの
が好ましく、0.1eV以下のものが最適である。ま
た、比抵抗としては、100Ωcm以下が好ましく、1
Ωcm以下が最適である。さらには、p型層及びn型層
の層厚は1〜50nmが好ましく、3〜10nmが最適
である。
Regarding the electrical characteristics of the p-type layer or n-type layer of the photovoltaic element, the activation energy is preferably 0.2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and 1
The optimum value is Ωcm or less. Furthermore, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is preferably 1 to 50 nm, and most preferably 3 to 10 nm.

【0067】本発明の光起電力装置の半導体層として、
好適なIV族及びIV族合金系非晶質半導体層を形成す
るために、最も好適な製造方法は、マイクロ波プラズマ
CVD法であり、次に好適な製造方法は、RFプラズマ
CVD法である。
As the semiconductor layer of the photovoltaic device of the present invention,
In order to form a suitable group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor layer, the most preferable manufacturing method is the microwave plasma CVD method, and the next preferable manufacturing method is the RF plasma CVD method.

【0068】マイクロ波プラズマCVD法は、減圧状態
にできる堆積室(真空チャンバー)に原料ガス、希釈ガ
ス等の材料ガスを導入し、真空ポンプによって排気しつ
つ、堆積室の内圧を一定にして、マイクロ波電源によっ
て発振されたマイクロ波を、導波管によって導き、誘電
体窓(アルミナセラミックス等)を介して前記堆積室に
導入して、材料ガスのプラズマを生起させて分解し、堆
積室内に配置された基板上に、所望の堆積膜を形成する
方法であり、広い堆積条件で光起電力装置に適用可能な
堆積膜を形成することができる。
In the microwave plasma CVD method, a material gas such as a raw material gas and a diluent gas is introduced into a deposition chamber (vacuum chamber) which can be depressurized, and the internal pressure of the deposition chamber is kept constant while exhausting with a vacuum pump. A microwave oscillated by a microwave power source is guided by a waveguide and introduced into the deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics, etc.) to cause plasma of material gas to be decomposed and to be deposited in the deposition chamber. This is a method of forming a desired deposited film on the arranged substrate, and the deposited film applicable to the photovoltaic device can be formed under a wide range of deposition conditions.

【0069】本発明の光起電力装置用の半導体層を、マ
イクロ波プラズマCVD法で、堆積する場合、堆積室内
の基板温度は100〜450℃、内圧は0.5〜30m
Torr、マイクロ波パワーは0.01〜1W/c
3 、マイクロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ま
しい範囲として挙げられる。
When the semiconductor layer for the photovoltaic device of the present invention is deposited by the microwave plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 m.
Torr, microwave power 0.01 to 1 W / c
The preferable range of m 3 and microwave frequency is 0.5 to 10 GHz.

【0070】また、RFプラズマCVD法で堆積する場
合、堆積室内の基板温度は、100〜350℃、内圧
は、0.1〜10torr、RFパワーは、0.01〜
5.0W/cm2 、堆積速度は、0.1〜30A/se
cが好適な条件として挙げられる。
When depositing by the RF plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 torr, and the RF power is 0.01 to.
5.0 W / cm 2 , deposition rate is 0.1-30 A / se
c is mentioned as a suitable condition.

【0071】本発明の光起電力装置に好適なIV族及び
IV族合金系非晶質半導体層の堆積に適した原料ガスと
しては、シリコン原子を含有したガス化し得る化合物、
ゲルマニウム原子を含有したガス化し得る化合物、炭素
原子を含有したガス化し得る化合物、窒素原子を含有し
たガス化し得る化合物、酸素原子を含有したガス化し得
る化合物等、及び該化合物の混合ガスを挙げることがで
きる。
As a source gas suitable for depositing the group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor layers suitable for the photovoltaic device of the present invention, a gasifiable compound containing silicon atoms,
Examples of a gasifiable compound containing a germanium atom, a gasifiable compound containing a carbon atom, a gasifiable compound containing a nitrogen atom, a gasifiable compound containing an oxygen atom, and a mixed gas of the compounds. You can

【0072】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としてはSiH4 ,Si 2 6 ,SiF4
SiFH3 ,SiF2 2 ,SiF3 H,Si3 8
SiD4 ,SiHD3 ,SiH2 2 ,SiH3 D,S
iFD3 ,SiF2 2 ,SiD3 H,Si3
3 3 ,等が挙げられる。
Specifically, gasification containing silicon atoms
SiH as the compound to be obtainedFour, Si 2H6, SiFFour
SiFH3, SiF2H2, SiF3H, Si3H8
SiDFour, SiHD3, SiH2D2, SiH3D, S
iFD3, SiF2D2, SiD3H, Si3D
3H3, Etc.

【0073】具体的にゲルマニウム原子を含有するガス
化し得る化合物としてはGeH4 ,GeD4 ,Ge
4 ,GeFH3 ,GeF2 2 ,GeF3 H,GeH
3 ,GeH2 2 ,GeH2 D,Ge2 6 ,GeD
6 等が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , and Ge.
F 4 , GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeH
D 3, GeH 2 D 2, GeH 2 D, Ge 2 H 6, GeD
6 etc. are mentioned.

【0074】具体的に炭素原子を含有するガス化し得る
化合物としてはCH4 ,CD4 ,C n 2 n + 2 (nは
整数)Cn 2 n (nは整数),C2 2 ,C6 6
CO 2 ,CO等が挙げられる。
Can be gasified specifically containing carbon atoms
CH as a compoundFour, CDFour, C nH2 n + 2(N is
Integer) CnH2 n(N is an integer), C2H2, C6H6
CO 2, CO and the like.

【0075】窒素含有ガスとしてはN2 ,NH3 ,ND
3 ,NO,NO2 ,N2 Oが挙げられる。
N 2 , NH 3 , ND are used as the nitrogen-containing gas.
3 , NO, NO 2 , N 2 O can be mentioned.

【0076】酸素含有ガスとしてはO2 ,CO,C
2 ,NO,NO2 ,N2 O,CH3 CH2 OH,CH
3 OH等が挙げられる。
O 2 , CO, C as oxygen-containing gas
O 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH 3 CH 2 OH, CH
3 OH and the like can be mentioned.

【0077】また、価電子制御するためにp型層又はn
型層に導入される物質としては周期率表第III族原及
び第V族原子が挙げられる。
In order to control valence electrons, a p-type layer or n
Materials introduced into the mold layer include Group III atoms and Group V atoms of the Periodic Table.

【0078】第III族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、具体的にはホウソ原子導
入用としては、B2 6 ,B4 10,B5 9 ,B5
11,B6 10,B6 12,B6 14等の水素化ホウ素、
BF3 ,BCl3 ,等のハロゲン化ホウ素等を挙げるこ
とができる。このほかにAlCl3 ,GaCl3 ,In
Cl3 ,TlCl3 等も挙げることができる。特にB2
6 ,BF3 が適している。
The materials effectively used as a starting material for introducing a Group III atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , and B 5 specifically for introducing a boroso atom. H
Borohydrides such as 11 , B 6 H 10 , B 6 H 12 , and B 6 H 14 ,
Examples thereof include boron halides such as BF 3 and BCl 3 . Besides this, AlCl 3 , GaCl 3 , In
Other examples include Cl 3 and TlCl 3 . Especially B 2
H 6 and BF 3 are suitable.

【0079】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、具体的には燐原子導入用としてはPH
3 ,P2 4 等の水素化燐、PH4 I,PF3 ,P
5 ,PCl3 ,PCl5 ,PBr3 ,PBr5 ,PI
3 等のハロゲン化燐が挙げられる。このほかAsH3
AsF3 ,AsCl3 ,AsBr3 ,AsF5 ,SbH
3,SbF3 ,SbF5 ,SbCl3 ,SbCl5 ,B
iH3 ,BiCl3 ,BiBr3 等も挙げることができ
る。特にPH3 ,PF3 が適している。
What is effectively used as a starting material for introducing a group V atom is specifically PH for introducing a phosphorus atom.
3 , Phosphorus hydride such as P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 , P
F 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , PI
Examples thereof include phosphorus halides such as 3 . In addition, AsH 3 ,
AsF 3, AsCl 3, AsBr 3 , AsF 5, SbH
3 , SbF 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , B
iH 3, BiCl 3, BiBr 3, and the like can also be mentioned. Particularly, PH 3 and PF 3 are suitable.

【0080】また、前記ガス化し得る化合物をH2 ,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。
Further, the gasifiable compound is replaced by H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0081】特に、微結晶半導体やa―SiC:H等の
光吸収の少ないかバンドギャップの広い層を堆積する場
合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マイ
クロ波パワー、あるいはRFパワーは比較的高いパワー
を導入するのが好ましいものである。
In particular, when depositing a layer having a small band of light absorption or a wide band gap, such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and microwave power or The RF power is preferably one that introduces a relatively high power.

【0082】(集電電極)本発明において、集電電極1
05は、透明電極103の抵抗率を充分に低くできない
場合に必要に応じて透明電極103上の一部分に形成さ
れ、電極の抵抗率を下げ、光起電力素子の直列抵抗を下
げる働きをする。その材料としては、金、銀、銅、アル
ミニウム、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、タング
ステン、チタン、コバルト、タンタル、ニオブ、ジルコ
ニウム等の金属、又はステンレス等の合金、あるいは粉
末状金属を用いた導電ペーストなとが挙げられる。そし
てその形状は、できるだけ半導体層への入射光を遮らな
いように、例えば図4のように枝状に形成される。
(Collecting Electrode) In the present invention, the collecting electrode 1
05 is formed on a part of the transparent electrode 103 if necessary when the resistivity of the transparent electrode 103 cannot be sufficiently lowered, and serves to reduce the resistivity of the electrode and the series resistance of the photovoltaic element. As the material, metal, such as gold, silver, copper, aluminum, nickel, iron, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, and zirconium, or an alloy such as stainless steel, or powder metal is used as a conductive material. Examples include paste. The shape is formed in a branch shape as shown in FIG. 4, for example, so as not to block the incident light on the semiconductor layer as much as possible.

【0083】また、光起電力装置の全体の面積の中で、
集電電極の占める面積は、好ましくは15%以下、より
好ましくは10%以下、最適には5%以下が望ましい。
In the entire area of the photovoltaic device,
The area occupied by the collector electrode is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, most preferably 5% or less.

【0084】また、集電電極のパターンの形成には、マ
スクを用い、形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、
メッキ法、印刷法などが用いられる。
Further, a mask is used for forming the pattern of the collecting electrode, and the forming method is vapor deposition, sputtering,
A plating method, a printing method or the like is used.

【0085】(裏面電極、光反射層)本発明に用いられ
る裏面電極106は光入射方向に対し半導体層の裏面に
配される電極であり、材料としては、金、銀、銅、アル
ミニウム、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、タング
ステン、チタン、コバルト、タンタル、ニオブ、ジルコ
ニウム等の金属又はステンレス等の合金が挙げられる。
なかでもアルミニウム、銅、銀、金などの反射率の高い
金属が特に好ましい。反射率の高い金属を用いる場合に
は、裏面電極に半導体層で吸収しきれなかった光を再び
半導体層に反射する光反射層の役割を兼ねさせることが
できる。
(Backside Electrode, Light Reflecting Layer) The backside electrode 106 used in the present invention is an electrode arranged on the backside of the semiconductor layer in the light incident direction, and its material is gold, silver, copper, aluminum or nickel. Examples include metals such as iron, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, tantalum, niobium, and zirconium, and alloys such as stainless steel.
Among these, metals with high reflectance such as aluminum, copper, silver and gold are particularly preferable. When a metal having a high reflectance is used, the back electrode can also serve as a light reflection layer that reflects light that could not be absorbed by the semiconductor layer back to the semiconductor layer.

【0086】また、裏面電極の形状は平坦であっても良
いが、光を散乱する凹凸形状を有することがより好まし
い。光を散乱する凹凸形状を有することによって、半導
体層で吸収しきれなかった長波長光を散乱させて半導体
層内での光路長を延ばし、光起電力素子の長波長感度を
向上させて短絡電流を増大させ、光電変換効率を向上さ
せることができる。光を散乱する凹凸形状は、凹凸の山
と谷の高さの差がRmaxで0.2μmから2.0μm
であることが望ましい。
The back electrode may have a flat shape, but it is more preferable that it has an uneven shape for scattering light. By having a concavo-convex shape that scatters light, it scatters long-wavelength light that could not be absorbed by the semiconductor layer and extends the optical path length in the semiconductor layer, improving the long-wavelength sensitivity of the photovoltaic element and increasing the short-circuit current. And the photoelectric conversion efficiency can be improved. The uneven shape that scatters light has a difference in height between peaks and valleys of Rmax of 0.2 μm to 2.0 μm.
Is desirable.

【0087】ただし、基板が裏面電極を兼ねる場合に
は、裏面電極の形成を必要としない場合もある。
However, when the substrate also serves as the back surface electrode, there is a case where the back surface electrode need not be formed.

【0088】また、裏面電極の形成には、蒸着法、スパ
ッタ法、メッキ法、印刷法などが用いられる。また裏面
電極を光を散乱する凹凸形状に形成する場合には、形成
した金属あるいは合金の膜をドライエッチングするかあ
るいはウエットエッチングするかあるいはサンドプラス
トするかあるいは加熱すること等によって形成される。
また基板を加熱しながら前述の金属あるいは合金を蒸着
することにより光を散乱する凹凸形状を形成することも
できる。
Further, a vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, a printing method or the like is used for forming the back surface electrode. Further, when the back electrode is formed in a concavo-convex shape that scatters light, the formed metal or alloy film is formed by dry etching, wet etching, sand plasting, heating, or the like.
It is also possible to form an uneven shape that scatters light by vapor-depositing the above metal or alloy while heating the substrate.

【0089】(基板)本発明に用いられる基板107の
材料としては、導電性材料あるいは絶縁性材料のいずれ
を用いることもできる。導電性材料としては、モリブデ
ン、タングステン、チタン、コバルト、クロム、ニッケ
ル、鉄、銅、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、アルミ
ニウム金属又はそれらの合金での板状体、フィルム体が
挙げられる。なかでもステンレス鋼、ニッケルクロム合
金及びニッケル、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、チ
タン金属及び/又は合金は、耐蝕性の点から特に好まし
い。また、絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリエ
チレン、ポリカーボネート、セルローズアセテート、ポ
リプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又は
シート、あるいはガラス、セラミック、石英等の無機絶
縁性材料の板状体を用いることもできる。また導電性材
料に絶縁性材料をコーティングしたものを用いることも
できる。
(Substrate) As the material of the substrate 107 used in the present invention, either a conductive material or an insulating material can be used. Examples of the conductive material include a plate and a film made of molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, chromium, nickel, iron, copper, tantalum, niobium, zirconium, aluminum metal or alloys thereof. Among them, stainless steel, nickel-chromium alloy and nickel, tantalum, niobium, zirconium, titanium metal and / or alloy are particularly preferable from the viewpoint of corrosion resistance. As the insulating material, polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride,
It is also possible to use a film or sheet of synthetic resin such as polystyrene or polyamide, or a plate-like body of an inorganic insulating material such as glass, ceramic or quartz. Alternatively, a conductive material coated with an insulating material may be used.

【0090】また、例えば結晶質の半導体層を用いる場
合には、結晶半導体そのものを基板として用い、基板1
07を特に必要としない場合もある。
When a crystalline semiconductor layer is used, the crystalline semiconductor itself is used as the substrate, and the substrate 1
In some cases, 07 is not particularly required.

【0091】(裏面保護層)本発明において、裏面保護
層108は光起電力装置の裏面を保護するためにあり、
その材料としては、合成樹脂等の中から耐候性のある材
料を適宜材料を選択すればよい。
(Backside Protective Layer) In the present invention, the backside protective layer 108 is provided to protect the backside of the photovoltaic device.
As the material, a material having weather resistance may be appropriately selected from synthetic resins and the like.

【0092】また、形成方法としては、通常、フィルム
状の前記材料を脱気して光起電力素子に貼合わせたり、
材料を加熱して溶融するか溶剤に溶かして塗布すること
により形成される。
As a forming method, usually, the film-shaped material is degassed and attached to a photovoltaic element,
It is formed by heating and melting the material or dissolving it in a solvent and applying it.

【0093】本発明の光起電力装置の製造手順は以下の
通りである。
The manufacturing procedure of the photovoltaic device of the present invention is as follows.

【0094】光起電力装置を構成する各層の形成方法
は、上述の通りである。また、各層の形成順序は、まず
基板107を洗浄し、その上に裏面電極106を形成
し、続いて、半導体層104、透明電極103、集電電
極105をその順序で形成し、次に不図示の出力の取り
出し電極を形成して、最後に裏面保護層108と光散乱
層102を内部に形成した表面保護層101を形成す
る。
The method for forming each layer constituting the photovoltaic device is as described above. The order of forming each layer is as follows. First, the substrate 107 is washed, the back surface electrode 106 is formed thereon, then the semiconductor layer 104, the transparent electrode 103, and the current collecting electrode 105 are formed in that order, and then the The output extraction electrode shown in the figure is formed, and finally the front surface protection layer 101 having the back surface protection layer 108 and the light scattering layer 102 formed therein is formed.

【0095】ただし、基板107に代えて、半導体層1
04を基板として用いる場合には、前記順序とは異なる
順序で、製造する場合もある。
However, instead of the substrate 107, the semiconductor layer 1
When 04 is used as a substrate, it may be manufactured in an order different from the above order.

【0096】また、複数の基板上に形成された光起電力
装置を直列あるいは並列に接続する場合、又は基板を補
強するために、平板上の支持体の上に集電電極まで形成
された基板を貼り付けた後、表裏に保護層を形成する場
合もある。
Further, when the photovoltaic devices formed on a plurality of substrates are connected in series or in parallel, or in order to reinforce the substrates, a substrate having a collector electrode formed on a support on a flat plate. After attaching, the protective layer may be formed on the front and back.

【0097】[0097]

【実施例】以下、実施例にて本発明を詳述するが、本発
明はこれによって限定されるものではない。
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0098】(実施例1)図2は、本発明の光起電力装
置一例を示す断面図である。図2の光起電力装置は、半
導体層として、アモルファスシリコン(以下a―Siと
略記する。)およびアモルファスシリコンゲルマニウム
(以下a―SiGeと略記する。)を用いたものであ
る。
Example 1 FIG. 2 is a sectional view showing an example of a photovoltaic device of the present invention. The photovoltaic device of FIG. 2 uses amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) and amorphous silicon germanium (hereinafter abbreviated as a-SiGe) as semiconductor layers.

【0099】図2において、201a,201b,20
1cは表面保護層であり、その機能別に上部透明材20
1aと接着層201b,201cに分けられる。また2
02は光散乱層、203は透明電極、204a,204
b,204cは半導体層、205は集電電極、206は
裏面電極、207は基板、208a,208bは接着
層、208cは裏面保護層である。また、209は透明
導電層、210は絶縁層である。本実施例において、透
明導電層209は、裏面電極209が半導体層204に
拡散することを防止して、光起電力装置の製造の歩留ま
りを向上させる働きおよび裏面電極209による光の散
乱を増大させる働きがある。
In FIG. 2, 201a, 201b, 20
1c is a surface protective layer, and the upper transparent material 20 is classified according to its function.
1a and adhesive layers 201b and 201c. Again 2
02 is a light scattering layer, 203 is a transparent electrode, and 204a, 204
Reference numerals b and 204c are semiconductor layers, 205 is a collector electrode, 206 is a back surface electrode, 207 is a substrate, 208a and 208b are adhesive layers, and 208c is a back surface protective layer. 209 is a transparent conductive layer and 210 is an insulating layer. In this embodiment, the transparent conductive layer 209 functions to prevent the back surface electrode 209 from diffusing into the semiconductor layer 204, improve the manufacturing yield of the photovoltaic device, and increase the light scattering by the back surface electrode 209. It has a function.

【0100】以下の工程で、図2に示す構成の光起電力
装置を作製した。
A photovoltaic device having the structure shown in FIG. 2 was manufactured by the following steps.

【0101】まず、基板207として、表面がRmax
で0.1μm以下で、厚さ0.7mmで10cm角のS
US304のステンレス基板を洗浄し、裏面電極206
として公知のRFスパッタ法によってAgを平均0.4
μm形成した。このとき基板を380℃に加熱しながら
スパッタリングを行うことにより、Rmaxで0.6μ
mの光を散乱する凹凸形状を作製した。
First, the surface of the substrate 207 is Rmax.
Is 0.1 μm or less, 0.7 mm thick, and 10 cm square S
A US304 stainless steel substrate is washed and the back electrode 206 is used.
As an average of 0.4 by the RF sputtering method known as
μm formed. At this time, by performing sputtering while heating the substrate to 380 ° C., Rmax is 0.6 μm.
An uneven shape that scatters m light was prepared.

【0102】次に、図3に示したDCマグネトロンスパ
ッタ装置を用いて、酸化亜鉛(ZnO)を0.4μm形
成した。
Next, zinc oxide (ZnO) was formed to 0.4 μm by using the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【0103】図3において、301は真空容器であり、
加熱板303が絶縁性を有する支持部302にて支持さ
れている。加熱板303にはヒーター306と熱電対3
04が埋設され、温度コントローラー305によって所
定の温度に制御される。基板308は基板押さえ309
にて支持される。基板308に対向してターゲット31
0が配されるが、該ターゲット310はターゲット台3
11に設置され裏面にマグネット312を持ちプラズマ
空間320に磁場を形成できるようになっている。スパ
ッタ中加熱されるターゲットを冷却するために冷却水導
入パイプ313より冷却水をターゲットの裏面に導入す
る。導入された水はターゲットを冷却した後、冷却水排
出パイプより排出される。
In FIG. 3, 301 is a vacuum container,
The heating plate 303 is supported by the supporting portion 302 having an insulating property. A heater 306 and a thermocouple 3 are provided on the heating plate 303.
04 is embedded and is controlled to a predetermined temperature by the temperature controller 305. The substrate 308 is a substrate retainer 309.
Supported by. The target 31 facing the substrate 308
0 is arranged, but the target 310 is the target table 3
The magnetic field is formed in the plasma space 320 by being installed in No. 11 and having a magnet 312 on the back surface. Cooling water is introduced from the cooling water introducing pipe 313 to the back surface of the target in order to cool the target heated during sputtering. The introduced water cools the target and then is discharged from the cooling water discharge pipe.

【0104】前記ターゲット310は、酸化亜鉛のパウ
ダーに亜鉛を混合して焼結したものである。また金属亜
鉛からなるターゲットを用いることもできる。
The target 310 is obtained by mixing zinc oxide powder with zinc and sintering it. It is also possible to use a target made of metallic zinc.

【0105】前記ターゲット310にはターゲット台3
11を介してスパッタ電源314よりDC電圧が印加さ
れる。該スパッタ電源から供給されるDC電流は、好ま
しくは0.01A以上、更に好ましくは0.1A以上に
設定される。本発明者の実験によれば、スパッタに供給
する電流は大きい方が作製される酸化亜鉛層による光の
吸収が少なく、光起電力装置の光電変換効率、とりわけ
発生電流が大きくなるようである。このことはRF型ス
パッタ法を用いて該酸化亜鉛層の形成を行なった場合で
も同様であり、RF電力を大きくして作製した光起電力
装置はRF電力がより小さい場合の光起電力装置よりも
発生電流の点で有利であった。
The target base 3 is attached to the target 310.
A DC voltage is applied from the sputter power supply 314 via 11. The DC current supplied from the sputtering power source is preferably set to 0.01 A or more, more preferably 0.1 A or more. According to the experiments conducted by the present inventor, the larger the current supplied to the sputter, the less the absorption of light by the zinc oxide layer to be produced, and the larger the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device, especially the generated current. This also applies to the case where the zinc oxide layer is formed by using the RF type sputtering method, and the photovoltaic device manufactured by increasing the RF power is higher than the photovoltaic device when the RF power is smaller. Was also advantageous in terms of generated current.

【0106】315はRF高周波電源であり、必要に応
じて基板側に高周波を印加して、基板表面を粗面化する
ことなどに用いられる。基板表面の粗面化は、DCスパ
ッタの前に行われ、DCスパッタにより形成する膜の基
板への密着性を向上させることを目的としている。
Reference numeral 315 denotes an RF high frequency power source, which is used to apply a high frequency to the substrate side as necessary to roughen the substrate surface. The roughening of the substrate surface is performed before DC sputtering, and is intended to improve the adhesion of the film formed by DC sputtering to the substrate.

【0107】スパッタガスは、マスフローコントローラ
ー316もしくは317を介してアルゴンガス及び酸素
ガスが各々供給される。もちろん、該スパッタガスに他
のガス、例えばSiF4 やNF3 ガス等を混合すること
によって形成される酸化亜鉛層にフッ素のドーピングを
重ねて行なうことも可能である。該アルゴンガスの流量
は、好ましくは1sccm乃至1slm、該酸素ガスの
流量は、好ましくは0.1sccm乃至100sccm
とされる。
Argon gas and oxygen gas are supplied to the sputtering gas through the mass flow controller 316 or 317, respectively. Of course, it is also possible to dope fluorine with the zinc oxide layer formed by mixing the sputtering gas with another gas such as SiF 4 or NF 3 gas. The flow rate of the argon gas is preferably 1 sccm to 1 slm, and the flow rate of the oxygen gas is preferably 0.1 sccm to 100 sccm.
It is said that

【0108】また、真空容器301に取り付けられた真
空計318にて内部圧力がモニターできる。真空容器3
01全体は、不図示の排気系に接続されたメインバルブ
319を介して真空状態とされる。スパッタを開始する
前のバックグラウンドの内部圧力は、好ましくは10-4
Torr以下、更に好ましくは10-5Torr以下とさ
れ、スパッタ中の内部圧力は、1mTorr以上1To
rr以下とされる。
The internal pressure can be monitored by the vacuum gauge 318 attached to the vacuum container 301. Vacuum container 3
The whole 01 is brought into a vacuum state via a main valve 319 connected to an exhaust system (not shown). The background internal pressure before starting the sputtering is preferably 10 −4.
The internal pressure during sputtering is 1 mTorr or more and 1To or less, more preferably 10 -5 Torr or less.
rr or less.

【0109】また、必要に応じて、高周波電源315に
よって、RF高周波を基板側に印加することができる。
If necessary, an RF high frequency power can be applied to the substrate side by the high frequency power supply 315.

【0110】以上に示した条件を保って酸化亜鉛層の形
成を開始し、該酸化亜鉛層の層厚が所望の値に達した
後、スパッタ電源からの電力の供給、スパッタガスの供
給を適宜停止し、適宜基板を冷却した後、真空容器内を
大気リークして酸化亜鉛層を形成した基板を取り出す。
After the formation of the zinc oxide layer is started under the conditions shown above and the layer thickness of the zinc oxide layer reaches a desired value, the power supply from the sputtering power source and the sputtering gas are appropriately supplied. After stopping and appropriately cooling the substrate, the inside of the vacuum container is leaked to the atmosphere to take out the substrate on which the zinc oxide layer is formed.

【0111】酸化亜鉛(ZnO)は、上記のように構成
されたDCマグネトロンスパッタ装置により形成した。
Zinc oxide (ZnO) was formed by the DC magnetron sputtering apparatus configured as described above.

【0112】この後、13.56MHzのRF高周波を
電極に印加して原料ガスを減圧下でプラズマ状態にして
分解する公知のいわゆるグローディスチャージ法(GD
法)によって、以下の各半導体層を形成した。
Thereafter, a known so-called glow discharge method (GD) in which an RF high frequency of 13.56 MHz is applied to the electrodes to decompose the raw material gas into a plasma state under reduced pressure
Method), the following semiconductor layers were formed.

【0113】まず、基板を300℃に加熱しながら、H
2 で希釈した、モノシラン(SiH 4 )とフォスフィン
(PH3 )を分解して、n型a―Si層204cをZn
Oまで形成された基板の上に20nm形成した。
First, while heating the substrate to 300.degree.
2Diluted with monosilane (SiH Four) And phosphine
(PH3) Is decomposed and the n-type a-Si layer 204c is replaced with Zn.
20 nm was formed on the substrate formed to O.

【0114】次に、基板を250℃に加熱しながら、H
2 を用いて希釈したモノシラン(SiH4 )とゲルマン
(GeH4 )を分解して、真性a―SiGe層204b
をその上に250nm形成した。このとき同じ成膜条件
でガラス基板上に真性a―SiGeを1μm堆積して評
価したところ、光学的バンドギャップ(Eg)が1.5
0eVであった。
Next, while heating the substrate to 250 ° C., H 2
Monosilane (SiH 4 ) and germane (GeH 4 ) diluted with 2 are decomposed to give an intrinsic a-SiGe layer 204b.
Of 250 nm was formed thereon. At this time, when intrinsic a-SiGe was deposited on the glass substrate to a thickness of 1 μm under the same film forming conditions and evaluated, the optical band gap (Eg) was 1.5.
It was 0 eV.

【0115】また、真性a―SiGe層204bはn層
とp層の近傍30nmずつをa―SiGeからa―Si
に連続的に組成の変化する、いわゆるバッファー層を設
けてある。次いで、基板を200℃に加熱しながら、H
2 で希釈した、モノシラン(SiH4 )と3フッ化ボロ
ン(BF3 )を分解して、p型の微結晶シリコン層20
4aを5nm形成した。
In addition, the intrinsic a-SiGe layer 204b is formed from a-SiGe to a-Si 30 nm each in the vicinity of the n-layer and the p-layer.
A so-called buffer layer whose composition changes continuously is provided. Then, while heating the substrate to 200 ° C., H 2
Monosilane (SiH 4 ) and boron trifluoride (BF 3 ) diluted with 2 are decomposed to form a p-type microcrystalline silicon layer 20.
4a was formed to 5 nm.

【0116】次に、抵抗加熱蒸着法により、基板を17
0℃に加熱しながら、ITOを70nm蒸着し、透明電
極203を形成した。
Next, the substrate is made 17 by resistance heating vapor deposition.
While heating to 0 ° C., ITO was vapor-deposited to 70 nm to form the transparent electrode 203.

【0117】次に、電子ビーム蒸着法により、マスクを
用いて、図4のようなパターンに、Alを蒸着して集電
電極205を形成した。
Next, Al was vapor-deposited in a pattern as shown in FIG. 4 by using an electron beam vapor deposition method using a mask to form a collector electrode 205.

【0118】次に、裏面電極の端部と、集電電極の端部
に、不図示の取り出し電極を接続した。
Next, a take-out electrode (not shown) was connected to the end of the back electrode and the end of the collector electrode.

【0119】次に、EVA(エチレンビニルアセテー
ト)を80℃で、ホットメルトさせて、取り出し電極ま
で形成した光起電力装置の表面に塗布し、150℃で1
時間加熱して、硬化させ、表面保護層201cを形成し
た。
Next, EVA (ethylene vinyl acetate) was hot-melted at 80 ° C. and applied on the surface of the photovoltaic device formed up to the extraction electrode, and at 1500 ° C. for 1 hour.
The surface protective layer 201c was formed by heating and curing for a time.

【0120】次に、図3に示した、DCマグネトロンス
パッタ装置により、RF高周波を基板側に印加しつつ、
EVAまで形成された基板を50℃に保持しながら、Z
nOを1.5μm形成した。
Next, while applying RF high frequency to the substrate side by the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
While maintaining the substrate formed up to EVA at 50 ° C, Z
nO was formed to a thickness of 1.5 μm.

【0121】次に、ZnOを水で3%に希釈したシュウ
酸で180秒エッチングして、Rmaxで1μm程度の
凹凸構造を表面に形成し、光散乱層202を形成した。
Next, ZnO was etched with oxalic acid diluted to 3% with water for 180 seconds to form a concavo-convex structure with Rmax of about 1 μm on the surface to form a light scattering layer 202.

【0122】次に、上部透明材201aとして光散乱層
202の表面に厚さ40μmのPVFフィルムをEVA
201bを塗布して接着した。これによって表面保護層
の中に光散乱層202が形成された。
Next, a PVF film having a thickness of 40 μm is formed on the surface of the light scattering layer 202 as an upper transparent material 201a by EVA.
201b was applied and adhered. As a result, the light scattering layer 202 was formed in the surface protective layer.

【0123】次に、基板207の裏面に絶縁層210と
して厚さ50μmのナイロンフィルムを、また裏面保護
層として厚さ40μmのPVFフィルムをそれぞれの間
にEVAを塗布して接着し、図2に示した本発明の光起
電力装置を完成した。
Then, a nylon film having a thickness of 50 μm as an insulating layer 210 and a PVF film having a thickness of 40 μm as a back surface protective layer were applied between the back surface of the substrate 207 and EVA, and adhered to each other. The photovoltaic device of the present invention shown is completed.

【0124】以上の工程で10cm角のいわゆる単層型
a―SiGe光起電力装置を20個作製した。
Through the above steps, 20 so-called single layer type a-SiGe photovoltaic devices of 10 cm square were manufactured.

【0125】その後、並列抵抗が1cm2 あたり1KΩ
以上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、AM1.5、100mw/cm2 の疑似
太陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(J
sc)、フィルファクター(FF)、光電変換効率
(η)等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表1は、光起電力装置特性の結果をまとめたもので
ある。
After that, the parallel resistance is 1 KΩ per cm 2.
The above photovoltaic device was irradiated with pseudo sunlight of AM1.5, 100 mw / cm 2 at 25 ° C. by a solar simulator to open voltage (Voc), short circuit current (J
sc), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η), and other photovoltaic device characteristics were measured, and the average value was obtained. Table 1 summarizes the results of photovoltaic device characteristics.

【0126】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
1の値で規格化してある。
However, the characteristics of the photovoltaic device are standardized with the values of Comparative Example 1 described later.

【0127】また、光起電力装置の分光感度を測定し図
5の実線で示した。図5において、縦軸は、光起電力装
置に入射した光子数に対して、電流として取り出された
割合(量子効率)を示す。
The spectral sensitivity of the photovoltaic device was measured and is shown by the solid line in FIG. In FIG. 5, the vertical axis represents the ratio (quantum efficiency) extracted as a current with respect to the number of photons incident on the photovoltaic device.

【0128】(比較例1)実施例1において、光散乱層
202を形成することなく、それ以外は実施例1と全く
同様の手順で、10cm角のいわゆる単層型a―SiG
e光起電力装置を20個作製した。
(Comparative Example 1) The procedure of Example 1 is the same as that of Example 1 except that the light-scattering layer 202 is not formed.
e 20 photovoltaic devices were produced.

【0129】実施例1と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 1, the characteristics of the photovoltaic device were measured and the average value was obtained.

【0130】また、実施例1と同様に光起電力装置の分
光感度を測定した。図5の鎖線で示す曲線は該比較例に
ついて示すものである。図5及び表1から明らかなよう
に、本発明の、表面保護層中に凹凸構造を有する光散乱
層を形成した光起電力装置によって、実施例1では比較
例1に比べ、長波長領域の分光感度が向上し、短絡電流
(Jsc)が向上して、光電変換効率(η)が向上し
た。
Further, the spectral sensitivity of the photovoltaic device was measured in the same manner as in Example 1. The curve indicated by the chain line in FIG. 5 is for the comparative example. As is clear from FIG. 5 and Table 1, in the photovoltaic device of the present invention in which the light-scattering layer having the concavo-convex structure is formed in the surface protective layer, the photovoltaic device of Example 1 has a longer wavelength region than Comparative Example 1. The spectral sensitivity was improved, the short-circuit current (Jsc) was improved, and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved.

【0131】[0131]

【表1】 (実施例2)以下の工程で、図6に示した本発明の他の
一例の光起電力装置を作製した。
[Table 1] (Example 2) A photovoltaic device of another example of the present invention shown in FIG. 6 was manufactured by the following steps.

【0132】図6は、2組のPIN接合を積層した、ス
タック型の光起電力装置である。
FIG. 6 shows a stack type photovoltaic device in which two sets of PIN junctions are laminated.

【0133】図6において、601a、601b、60
1cは表面保護層であり、その機能別に上部透明材60
1aと接着層601b,601cに分けられる。また、
602は光散乱層、603は透明電極、604a,60
4b,604c,604d,604e,604fは半導
体層、605は集電電極、606は裏面電極、607は
基板、608a,608bは接着層である。また、60
9は透明導電層、610は絶縁層、611は裏面保護層
の役割を兼ねた支持体である。本実施例において、透明
導電層609は、実施例1と同様の働きがある。
In FIG. 6, 601a, 601b and 60
1c is a surface protective layer, and the upper transparent material 60 is classified according to its function.
1a and adhesive layers 601b and 601c. Also,
602 is a light scattering layer, 603 is a transparent electrode, 604a, 60
4b, 604c, 604d, 604e, and 604f are semiconductor layers, 605 is a collector electrode, 606 is a back electrode, 607 is a substrate, and 608a and 608b are adhesive layers. Also, 60
Reference numeral 9 is a transparent conductive layer, 610 is an insulating layer, and 611 is a support which also serves as a back surface protective layer. In this embodiment, the transparent conductive layer 609 has the same function as in the first embodiment.

【0134】図6に示したように、本実施例の光起電力
装置では、光散乱層602の上下に凹凸が設けられてい
る。
As shown in FIG. 6, in the photovoltaic device of this embodiment, the light scattering layer 602 is provided with unevenness on the upper and lower sides.

【0135】まず基板607として、表面がRmaxで
0.1μm以下で、厚さ0.15mmで、幅32cm、
長さ15mの、シート状のステンレス基板を洗浄し、送
り出し用のロールと巻き取り用のロールの間で連続的に
基板を移動させながら処理を行う、いわゆるロールツー
ロール法によって以下の処理を行った。
First, as the substrate 607, the surface has an Rmax of 0.1 μm or less, a thickness of 0.15 mm, and a width of 32 cm.
A sheet-shaped stainless steel substrate having a length of 15 m is washed, and the following treatment is performed by a so-called roll-to-roll method, in which the treatment is performed while continuously moving the substrate between a roll for delivery and a roll for winding. It was

【0136】まず、13.56MHzの高周波を用いた
公知のRFマグネトロンスパッタ装置によって、裏面電
極606としてAgを平均0.4μm形成した。このと
き基板を380℃に加熱しながらスパッタリングを行う
ことにより、Rmaxで0.6μmの光を散乱する凹凸
形状を作製した。
First, Ag was formed as an average of 0.4 μm as the back electrode 606 by a known RF magnetron sputtering device using a high frequency of 13.56 MHz. At this time, by performing sputtering while heating the substrate at 380 ° C., a concavo-convex shape that scatters light of Rmax of 0.6 μm was produced.

【0137】次に、前述のRFスパッタ法により、透明
導電層609として、酸化亜鉛(ZnO)を0.4μm
形成した。
Then, zinc oxide (ZnO) of 0.4 μm is formed as the transparent conductive layer 609 by the RF sputtering method described above.
Formed.

【0138】次に、グローディスチャージ法(GD法)
によって、以下の各半導体層を形成した。
Next, the glow discharge method (GD method)
Then, the following semiconductor layers were formed.

【0139】まず、基板を300℃に加熱しながら、第
1のn型a―Si層604fを20nm形成した。
First, while heating the substrate to 300 ° C., a first n-type a-Si layer 604f was formed to a thickness of 20 nm.

【0140】次に、基板を280℃に加熱しながら、第
1の真性a―SiGe層604eをその上に250nm
形成した。このとき同じ成膜条件でガラス基板上に真性
a―SiGeを1μm堆積して評価したところ、光学的
バンドギャップ(Eg)が1.46eVであった。
Next, while heating the substrate to 280 ° C., the first intrinsic a-SiGe layer 604e is formed thereon with a thickness of 250 nm.
Formed. At this time, when 1 μm of intrinsic a-SiGe was deposited on the glass substrate under the same film forming conditions and evaluated, the optical band gap (Eg) was 1.46 eV.

【0141】また、真性a―SiGe層604eはn層
とp層の近傍30nmずつをa―SiGeからa―Si
に連続的に組成の変化する、いわゆるバッファー層を設
けてある。
In addition, the intrinsic a-SiGe layer 604e is formed from a-SiGe to a-Si 30 nm each in the vicinity of the n-layer and the p-layer.
A so-called buffer layer whose composition changes continuously is provided.

【0142】次に、基板を260℃に加熱しながら、第
1のp型の微結晶シリコン層604dを5nm形成し
た。
Next, while heating the substrate to 260 ° C., a first p-type microcrystalline silicon layer 604d was formed to a thickness of 5 nm.

【0143】次に、基板を240℃に加熱しながら、第
2のn型a―Si層604cを20nm形成した。
Next, while heating the substrate to 240 ° C., a second n-type a-Si layer 604c having a thickness of 20 nm was formed.

【0144】次に、基板を240℃に加熱しながら、第
2の真性a―Si層604bをその上に220nm形成
した。
Next, while heating the substrate to 240 ° C., a second intrinsic a-Si layer 604b was formed thereon to a thickness of 220 nm.

【0145】次に、基板を200℃に加熱しながら、第
2のp型の微結晶シリコン層604aを4nm形成し
た。
Next, while heating the substrate to 200 ° C., a second p-type microcrystalline silicon layer 604a having a thickness of 4 nm was formed.

【0146】次に、図3と同様のDCマグネトロンスパ
ッタ装置により、基板を170℃に加熱しながら、IT
Oを70nm蒸着し、透明電極603を形成した。
Next, using a DC magnetron sputtering apparatus similar to that shown in FIG.
O was vapor-deposited to a thickness of 70 nm to form a transparent electrode 603.

【0147】次に、エッチングにより光起電力装置を1
0cm角に分離し、エッチングラインに沿って基板を切
断した。
Next, the photovoltaic device is set to 1 by etching.
The substrate was cut into 0 cm squares and cut along the etching line.

【0148】次に、電子ビーム蒸着法により、図4のよ
うなパターンで、Alを蒸着して集電電極605を形成
した。
Next, Al was vapor-deposited in the pattern as shown in FIG. 4 by electron beam vapor deposition to form a collector electrode 605.

【0149】次に、裏面電極の端部と、集電電極の端部
に、不図示の取り出し電極を接続した。
Next, an extraction electrode (not shown) was connected to the end of the back electrode and the end of the current collecting electrode.

【0150】次に、裏面にRmaxで3μm程度の凹凸
を設けたステンレス薄板に、EVA(エチレンビニルア
セテート)を80℃で、ホットメルトさせて塗布して
後、冷却してステンレス薄板から剥し、表面にRmax
で2.0μm程度の凹凸を有するEVAのフィルムを形
成した。
Next, EVA (ethylene vinyl acetate) was applied by hot-melting at 80 ° C. to a stainless steel thin plate having an irregularity of Rmax of about 3 μm on the back surface, followed by cooling and peeling from the stainless steel thin plate. To Rmax
To form an EVA film having irregularities of about 2.0 μm.

【0151】次に、不図示のMOCVD装置により、ジ
エチル亜鉛(DEZ)とH2 Oを気化して導入し、前述
の表面に凹凸を有するEVAのフィルム上に、室温でZ
nOを平均0.2μm形成した。この場合、形成された
ZnOの表面にはRmaxで0.5μm程度の凹凸がで
きた。
Next, diethyl zinc (DEZ) and H 2 O were vaporized and introduced by a MOCVD device (not shown), and Z was formed at room temperature on the EVA film having the irregularities on the surface.
An average of 0.2 μm was formed for nO. In this case, the surface of the formed ZnO had irregularities of Rmax of about 0.5 μm.

【0152】次に、支持体611である厚さ0.30m
mの亜鉛メッキ鋼板の上にEVAを80℃でホットメル
トさせて塗布し、その上に絶縁層610である厚さ50
μmのナイロンフィルムを貼り付けて、その上にEVA
を塗布し、その上に集電電極605まで形成した光起電
力装置を貼り付けて、その上に前述の表面にZnOを形
成したEVAフィルムを貼り付けて、さらにその上にE
VAを塗布し、一番上に上部透明材601aとして厚さ
40μmのPVFフィルムを貼り付けて、図6に示した
層構成を形成した。
Next, the support 611 having a thickness of 0.30 m
EVA is hot-melted and applied at 80 ° C. on a galvanized steel sheet having a thickness of 50 mm, which is an insulating layer 610.
Attach a nylon film of μm and EVA on it
Is applied, a photovoltaic device having the collector electrode 605 formed thereon is adhered thereon, and an EVA film having ZnO formed on the above-mentioned surface is adhered thereon, and E is further applied thereon.
VA was applied, and a PVF film having a thickness of 40 μm was attached as the upper transparent material 601a on the top to form the layer structure shown in FIG.

【0153】最後に、全体を150℃で1時間加熱し
て、接着層であるEVAを硬化させ、図6に示した光起
電力装置を完成した。
Finally, the whole was heated at 150 ° C. for 1 hour to cure EVA as the adhesive layer, and the photovoltaic device shown in FIG. 6 was completed.

【0154】以上の工程で10cm角のいわゆるSi/
SiGe2スタック型光起電力装置を100個作製し
た。
Through the above steps, so-called Si /
100 SiGe2 stack type photovoltaic devices were produced.

【0155】また、並列抵抗が1cm2 あたり1kΩ以
上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレータ
ーによって、AM1.5、100mW/cm2 の類似太
陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(Js
c)、フィルファクター(FF)、光電変換効率(η)
等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求めた。
[0155] In addition, the parallel resistance is more than 1kΩ per 1 cm 2 photovoltaic device, at 25 ° C., by a solar simulator, by irradiating similar sunlight AM 1.5, 100 mW / cm 2, the open-circuit voltage (Voc) , Short-circuit current (Js
c), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η)
The characteristics of the photovoltaic device such as the above were measured, and the average value was obtained.

【0156】表2は光起電力装置特性の結果をまとめた
ものである。
Table 2 summarizes the results of photovoltaic device characteristics.

【0157】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
2の値で規格化してある。
However, the characteristics of the photovoltaic device are standardized with the values of Comparative Example 2 described later.

【0158】(比較例2)実施例2において、光散乱層
602を設けずに、それ以外は実施例2と全く同様の手
順で、10cm角のいわゆるSi/SiGeの2層スタ
ック型光起電力装置を100個作製した。
(Comparative Example 2) In Example 2, the light scattering layer 602 was not provided, and otherwise the procedure was the same as that of Example 2, and a 10 cm square so-called two-layer stack type photovoltaic layer of Si / SiGe was used. 100 devices were produced.

【0159】実施例2と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 2, the characteristics of the photovoltaic device were measured and the average value was obtained.

【0160】表2から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、特にSiGeセルの短絡電流(Jsc)
が向上し、それによって全体の短絡電流(Jsc)とフ
ィルファクター(FF)が向上し、光電変換効率(η)
が向上した。
As is clear from Table 2, the short-circuit current (Jsc) of the SiGe cell is particularly improved by the photovoltaic device of the present invention in which the light scattering layer having the uneven structure is formed in the surface protective layer.
, Thereby improving the overall short-circuit current (Jsc) and fill factor (FF), and improving the photoelectric conversion efficiency (η).
Has improved.

【0161】[0161]

【表2】 (実施例3)以下の工程で、図7に示した本発明のさら
に他の一例の光起電力装置を作製した。
[Table 2] (Example 3) In the following steps, a photovoltaic device of another example of the present invention shown in Fig. 7 was manufactured.

【0162】図7は、II―VI族元素の半導体層を用
いた本発明の光起電力装置の一例である。
FIG. 7 shows an example of a photovoltaic device of the present invention using a semiconductor layer of II-VI group element.

【0163】図7において、701a,701b,70
1cは表面保護層であり、その機能別に上部透明材70
1aと接着層701b,701cに分けられる。また7
02は光散乱層、703は透明電極、704aはn型C
dS半導体層、704bはp型CdTe半導体層、70
6a,706bは裏面電極、707は基板であり裏面保
護層を兼ねる。
In FIG. 7, 701a, 701b and 70
1c is a surface protective layer, and the upper transparent material 70 is classified according to its function.
1a and adhesive layers 701b and 701c. Again 7
02 is a light scattering layer, 703 is a transparent electrode, and 704a is n-type C.
dS semiconductor layer, 704b is a p-type CdTe semiconductor layer, 70
Reference numerals 6a and 706b denote back surface electrodes, and 707 denotes a substrate which also serves as a back surface protective layer.

【0164】まず、基板701として、表面がRmax
で0.1μm以下で、厚さ0.18mmで、幅32c
m、長さ10mの、シート状のポリエチレンテレフタラ
ート(PET)フィルムを基板として洗浄し、実施例2
と同様のいわゆるロールツーロール法によって以下の処
理を行った。
First, the surface of the substrate 701 is Rmax.
0.1 μm or less, thickness 0.18 mm, width 32 c
A sheet-like polyethylene terephthalate (PET) film having a length of 10 m and a length of 10 m was used as a substrate for cleaning, and Example 2 was used.
The following treatment was performed by the so-called roll-to-roll method similar to the above.

【0165】まず、図3に示したDCマグネトロンスパ
ッタ装置によって裏面電極706bとしてAlを0.3
μm形成した。次に同様のDCマグネトロンスパッタ装
置によって裏面電極706aとしてAuを20nm形成
した。
First, by using the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
μm formed. Next, 20 nm of Au was formed as the back surface electrode 706a by the same DC magnetron sputtering apparatus.

【0166】そして、以下の工程で図7に示す光起電力
装置の半導体層を作製した。
Then, the semiconductor layer of the photovoltaic device shown in FIG. 7 was manufactured by the following steps.

【0167】まず基板を160℃に加熱しながら、真空
蒸着法により、p型のCdTe層704bを1.5μm
形成した。
First, while heating the substrate at 160 ° C., the p-type CdTe layer 704b was formed to a thickness of 1.5 μm by the vacuum evaporation method.
Formed.

【0168】次に、基板を150℃に加熱しながら、真
空蒸着法により、n型のCdS層704aを0.1μm
形成した。
Next, while heating the substrate at 150 ° C., the n-type CdS layer 704a was formed to a thickness of 0.1 μm by the vacuum evaporation method.
Formed.

【0169】次に、図3と同様のDCマグネトロンスパ
ッタ装置により、基板を170℃に加熱しながら、IT
Oを200nm蒸着し、透明電極703を形成した。
Next, with a DC magnetron sputtering apparatus similar to that shown in FIG.
O was vapor-deposited to a thickness of 200 nm to form a transparent electrode 703.

【0170】その後、N2 雰囲気中で、120℃、1時
間の加熱処理を施した。
After that, heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour in an N 2 atmosphere.

【0171】次に、エッチングにより光起電力装置を1
0cm角に分離し、エッチングラインに沿って基板を切
断した。
Next, the photovoltaic device is set to 1 by etching.
The substrate was cut into 0 cm squares and cut along the etching line.

【0172】次に、透明電極の端部と、集電電極の端部
には不図示の取り出し電極を接続した。
Next, an extraction electrode (not shown) was connected to the end of the transparent electrode and the end of the collector electrode.

【0173】次に、接着層701cとして、ポリビニル
ブチラール(PVB)を塗布した。次に、PVB上に反
応性イオンプレーティング法により、室温でTiO2
2μm形成した。
Next, polyvinyl butyral (PVB) was applied as the adhesive layer 701c. Then, TiO 2 was formed to 2 μm on PVB at room temperature by the reactive ion plating method.

【0174】その後、CF4 とO2 の混合ガスのプラズ
マによって、ドライエッチングすることにより、TiO
2 の表面にRmaxで0.6μmの凹凸を形成し、光散
乱層702を形成した。
After that, dry etching is performed with plasma of a mixed gas of CF 4 and O 2 to obtain TiO 2.
Roughness of 0.6 μm was formed on the surface of No. 2 by Rmax to form a light scattering layer 702.

【0175】次に、TiO2 上に接着層701bとして
シリコーン樹脂を塗布し、上部透明材701aとして厚
さ30μmのPVFフィルムを接着した。
Next, a silicone resin was applied as an adhesive layer 701b on TiO 2 , and a PVF film having a thickness of 30 μm was adhered as an upper transparent material 701a.

【0176】以上の工程で図7の10cm角のいわゆる
CdS/CdTe光起電力装置を200個作製した。
Through the above steps, 200 so-called CdS / CdTe photovoltaic devices of 10 cm square shown in FIG. 7 were produced.

【0177】そして、並列抵抗が1cm2 あたり1kΩ
以上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、AM1.5、100mW/cm2 の疑似
太陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(J
sc)、フィルファクター(FF)、光電変換効率
(η)等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表3は光起電力装置特性の結果をまとめたものであ
る。
The parallel resistance is 1 kΩ per cm 2.
The above photovoltaic device was irradiated with artificial sunlight of AM 1.5 and 100 mW / cm 2 at 25 ° C. by a solar simulator to open voltage (Voc) and short circuit current (J
sc), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η), and other photovoltaic device characteristics were measured, and the average value was obtained. Table 3 summarizes the results of photovoltaic device characteristics.

【0178】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
3の値で規格化してある。
However, the characteristics of the photovoltaic device are standardized with the values of Comparative Example 3 described later.

【0179】(比較例3)実施例3において光散乱層7
02を設けることなく、それ以外は実施例3と全く同様
の手順で、10cm角のいわゆるCdS/CdTe光起
電力装置を200個作製した。
Comparative Example 3 The light scattering layer 7 in Example 3
In the same procedure as in Example 3 except that 02 was not provided, 200 10 cm square so-called CdS / CdTe photovoltaic devices were manufactured.

【0180】実施例3と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 3, the characteristics of the photovoltaic device were measured and the average value was obtained.

【0181】表3から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流(Jsc)が向上し、光電変換
効率(η)が向上した。
As is apparent from Table 3, the photovoltaic device of the present invention in which the light-scattering layer having the uneven structure is formed in the surface protective layer improves the short-circuit current (Jsc) and improves the photoelectric conversion efficiency (η). Has improved.

【0182】[0182]

【表3】 (実施例4)以下の工程で、図8に示した本発明のさら
に他の一例の光起電力装置を作製した。
[Table 3] (Example 4) A photovoltaic device according to still another example of the present invention shown in FIG. 8 was manufactured by the following steps.

【0183】図8は、半導体層として多結晶シリコンを
用いた本発明の光起電力装置の一例である。
FIG. 8 shows an example of the photovoltaic device of the present invention using polycrystalline silicon as the semiconductor layer.

【0184】図8において、801a,801b,80
1c,801d,801e,801fは表面保護層であ
り、その機能別に上部透明材801a,801c,80
1eと充填層801b,801d,801fに分けられ
る。また、802a,802bは光散乱層、803は反
射防止層あるいは反射防止層を兼ねた透明電極、804
a,804bは多結晶シリコン半導体基板であり、80
4aは半導体基板と反対の導電型に転換された部分であ
る。また、806は裏面電極、808は裏面充填層、8
11は裏面保護層を兼ねた支持体、812は半導体基板
の裏面パッシベーション層である。
In FIG. 8, 801a, 801b, 80
Reference numerals 1c, 801d, 801e, and 801f are surface protection layers, and upper transparent materials 801a, 801c, and 80 are classified according to their functions.
1e and filling layers 801b, 801d, and 801f. Further, 802a and 802b are light scattering layers, 803 is an antireflection layer or a transparent electrode also serving as an antireflection layer, 804
a and 804b are polycrystalline silicon semiconductor substrates,
4a is a portion converted to a conductivity type opposite to the semiconductor substrate. Further, 806 is a back surface electrode, 808 is a back surface filling layer, 8
Reference numeral 11 is a support which also serves as a back surface protection layer, and 812 is a back surface passivation layer of the semiconductor substrate.

【0185】まず、キャスティング法によって形成した
厚さ150μmのp型の多結晶シリコン基板を用意し、
基板表面を清浄にした後、イオン注入法によってその表
面804aをn+ 型に転換し、pn接合を形成した。
First, a p-type polycrystalline silicon substrate having a thickness of 150 μm formed by the casting method is prepared,
After cleaning the surface of the substrate, the surface 804a was converted to n + type by an ion implantation method to form a pn junction.

【0186】次に、pn接合を形成した多結晶シリコン
基板の表面に不図示の厚さ5nmのSiO2 のパッシベ
ーション層を形成した。
Next, a passivation layer of SiO 2 (not shown) having a thickness of 5 nm was formed on the surface of the polycrystalline silicon substrate on which the pn junction was formed.

【0187】次に、多結晶シリコン基板の裏面に厚さ2
00nmのSi3 4 のパッシベーション層を形成し
た。
Next, a thickness of 2 is formed on the back surface of the polycrystalline silicon substrate.
A 00 nm Si 3 N 4 passivation layer was formed.

【0188】次に、パッシベーション層を形成した多結
晶シリコン基板の表面および裏面にTiとAgの集電電
極805および裏面電極806を形成した。
Next, a collector electrode 805 and a back electrode 806 of Ti and Ag were formed on the front surface and the back surface of the polycrystalline silicon substrate on which the passivation layer was formed.

【0189】次に、反射防止層を兼ねる透明電極803
として、図3と同様のDCマグネトロンスパッタ装置に
よって、基板温度200℃でTa2 5 を0.2μm形
成した。
Next, the transparent electrode 803 which also functions as an antireflection layer.
As a result, Ta 2 O 5 having a thickness of 0.2 μm was formed at a substrate temperature of 200 ° C. by using a DC magnetron sputtering apparatus similar to that shown in FIG.

【0190】一方、厚さ30μmのポリイミドフィルム
に、図3と同様のDCマグネトロンスパッタ装置によっ
て、基板温度200℃でTa2 5 を3.0μmの厚み
で形成した。
On the other hand, Ta 2 O 5 having a thickness of 3.0 μm was formed on a polyimide film having a thickness of 30 μm at a substrate temperature of 200 ° C. by a DC magnetron sputtering apparatus similar to that shown in FIG.

【0191】その後、Ta2 5 を水で5%に希釈した
酢酸で120秒エッチングして、Rmaxで1.5μm
程度の凹凸構造を表面に形成し、光散乱層を形成した。
Then, Ta 2 O 5 was etched with acetic acid diluted to 5% with water for 120 seconds to obtain Rmax of 1.5 μm.
An uneven structure of a certain degree was formed on the surface to form a light scattering layer.

【0192】次に、厚さ1mmのAl板の支持体811
上に、透明電極まで形成した光起電力装置を、そしてそ
の上に表面に凹凸を有するTa2 5 を形成したポリイ
ミドフィルムを2枚、最上部に上部透明材801aであ
るPVFフィルムをそれぞれの間に充填層として、EV
Aを塗布して貼り付けた。このとき、集電電極805お
よび裏面電極806の端部に不図示の取り出し電極を形
成した。
Next, a support 811 of an Al plate having a thickness of 1 mm
A photovoltaic device having transparent electrodes formed thereon, two polyimide films having Ta 2 O 5 having irregularities on the surface thereof formed thereon, and a PVF film serving as an upper transparent material 801a formed on the top of the photovoltaic device. As a packed bed between the EV
A was applied and attached. At this time, extraction electrodes (not shown) were formed at the ends of the collector electrode 805 and the back surface electrode 806.

【0193】そして、全体を150℃で1時間加熱し
て、EVAを硬化させ、図8に示した本発明の光起電力
装置を完成した。
Then, the whole was heated at 150 ° C. for 1 hour to cure the EVA, and the photovoltaic device of the present invention shown in FIG. 8 was completed.

【0194】以上の工程で図8の10cm角の多結晶シ
リコン光起電力装置を50個作製した。
Through the above steps, fifty 10 cm square polycrystalline silicon photovoltaic devices of FIG. 8 were manufactured.

【0195】そして、並列抵抗が1cm2 あたり1kΩ
以上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、AM1.5、100mw/cm2 の疑似
太陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(J
sc)、フィルファクター(FF)、光電変換効率
(η)等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表4は、光起電力装置特性の結果をまとめたもので
ある。
The parallel resistance is 1 kΩ per cm 2.
The above photovoltaic device was irradiated with pseudo sunlight of AM1.5, 100 mw / cm 2 at 25 ° C. by a solar simulator to open voltage (Voc), short circuit current (J
sc), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η), and other photovoltaic device characteristics were measured, and the average value was obtained. Table 4 summarizes the results of photovoltaic device characteristics.

【0196】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
5の値で規格化してある。
However, the characteristics of the photovoltaic device are standardized with the values of Comparative Example 5 described later.

【0197】(比較例4)実施例4において、光散乱層
802bを設けることなく、光散乱層を一層だけにし
て、それ以外は実施例4と全く同様の手順で、10cm
角の多結晶シリコン光起電力装置を50個作製した。
(Comparative Example 4) In Example 4, the light scattering layer 802b was not provided and only one light scattering layer was provided.
Fifty angled polycrystalline silicon photovoltaic devices were fabricated.

【0198】実施例4と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 4, the characteristics of the photovoltaic device were measured and the average value was obtained.

【0199】(比較例5)実施例4において、光散乱層
802a、802bを設けずに、それ以外は実施例4と
全く同様の手順で、10cm角の多結晶シリコン光起電
力装置を50個作製した。
(Comparative Example 5) In Example 4, the light scattering layers 802a and 802b were not provided, and the procedure was the same as that of Example 4 except that 50 pieces of 10 cm square polycrystalline silicon photovoltaic devices were used. It was made.

【0200】実施例4と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 4, the characteristics of the photovoltaic device were measured and the average value was obtained.

【0201】表4から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流(Jsc)が向上し、光電変換
効率(η)が向上した。また、光散乱層を2層にするこ
とによって、さらに短絡電流(Jsc)が向上し、光電
変換効率(η)が向上した。
As is clear from Table 4, the photovoltaic device of the present invention in which the light-scattering layer having the uneven structure is formed in the surface protective layer improves the short-circuit current (Jsc) and improves the photoelectric conversion efficiency (η). Has improved. Moreover, the short-circuit current (Jsc) was further improved and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved by using two light scattering layers.

【0202】[0202]

【表4】 (実施例5)以下の工程で、本発明のさらに他の一例の
光起電力装置を作製した。
[Table 4] (Example 5) A photovoltaic device according to still another example of the present invention was manufactured by the following steps.

【0203】本実施例は、図8の構成の光起電力装置に
おいて、光散乱層の表裏両面に凹凸を設け、半導体層と
して単結晶GaAsを用いた本発明の光起電力装置の一
例である。
The present embodiment is an example of the photovoltaic device of the present invention in which unevenness is provided on both front and back surfaces of the light scattering layer and single crystal GaAs is used as the semiconductor layer in the photovoltaic device having the configuration of FIG. .

【0204】まず、厚さ200μmのn型のGaAsウ
エハーを用意し、MOCVD法によって、硫黄(S)を
ドーピングしたn型GaAs層を5.0μm形成した。
次に、MOCVD法によって、Znをドーピングしたp
型GaAs層を5.0μm、Znをドーピングしたp型
AlGaAs層を0.15μm、Znをドーピングした
p型GaAs層を0.5μmこの順に形成し、pn接合
を形成した。
First, an n-type GaAs wafer having a thickness of 200 μm was prepared, and an n-type GaAs layer doped with sulfur (S) was formed by 5.0 μm by the MOCVD method.
Next, p doped with Zn by MOCVD method
A p-type GaAs layer was formed in the order of 5.0 μm, a p-type AlGaAs layer doped with Zn was 0.15 μm, and a p-type GaAs layer doped with Zn was 0.5 μm in this order to form a pn junction.

【0205】次に、pn接合を形成したGaAsウエハ
ーの表面に不図示の厚さ75nmのSi3 4 の反射防
止層を形成した。
Next, an antireflection layer of Si 3 N 4 (not shown) having a thickness of 75 nm was formed on the surface of the GaAs wafer on which the pn junction was formed.

【0206】次に、GaAsウエハーの裏面に厚さ20
0nmのSi3 4 のパッシベーション層を形成した。
Next, a GaAs wafer having a thickness of 20 is formed on the back surface thereof.
A 0 nm Si 3 N 4 passivation layer was formed.

【0207】次に、パッシベーション層を形成したGa
Asウエハーの表面および裏面にTiとAgの集電電極
805および裏面電極806を形成した。
Next, Ga with a passivation layer was formed.
A Ti and Ag collector electrode 805 and a back electrode 806 were formed on the front and back surfaces of the As wafer.

【0208】一方、表面にRmaxで5μm程度の凹凸
を設けたステンレス薄板に、PETを、ホットメルトさ
せて塗布した後、冷却してステンレス薄板から剥し、表
面にRmaxで2.0μm程度の凹凸を有するPETフ
ィルムを形成した。
On the other hand, PET was hot-melted and applied on a stainless thin plate having an irregularity of about 5 μm at Rmax on the surface, then cooled and peeled off from the thin stainless plate, and an irregularity of about 2.0 μm at Rmax was formed on the surface. Having a PET film having.

【0209】そして、前述のPETフィルムに、反応性
イオンプレーティングにより、基板温度120℃でMg
2 を2μm形成した。その後、NF3 とO2 の混合ガ
スのプラズマによって、ドライエッチングすることによ
り、MgF2 の表面にRmaxで0.6μmの凹凸を形
成した。これによって、表裏両面に凹凸を有するMgF
2 の光散乱層を形成した。
[0209] Then, the above PET film was subjected to reactive ion plating at a substrate temperature of 120 ° C to obtain Mg.
F 2 was formed to a thickness of 2 μm. After that, dry etching was performed with plasma of a mixed gas of NF 3 and O 2 to form irregularities of 0.6 μm in Rmax on the surface of MgF 2 . As a result, MgF having irregularities on both front and back surfaces
Two light-scattering layers were formed.

【0210】次に、厚さ1mmのAl板の支持体811
上に、集電電極まで形成した光起電力装置を、そしてそ
の上に表面に凹凸を有するMgF2 を形成したPETフ
ィルムを2枚、最上部に上部透明材801aであるPV
Fフィルムをそれぞれの間に充填層として、EVAを塗
布して貼り付けた。このとき、集電電極805および裏
面電極806の端部に不図示の取り出し電極を形成し
た。
Next, a support 811 of an Al plate having a thickness of 1 mm
A photovoltaic device having a collector electrode formed thereon, two PET films having MgF 2 having irregularities on the surface formed thereon, and a PV film having an upper transparent material 801a at the top.
EVA was applied and stuck with the F film as a filling layer between them. At this time, extraction electrodes (not shown) were formed at the ends of the collector electrode 805 and the back surface electrode 806.

【0211】そして、全体を150℃で1時間加熱し
て、EVAを硬化させ、図8に示した本発明の光起電力
装置を完成した。
Then, the whole was heated at 150 ° C. for 1 hour to cure the EVA, and the photovoltaic device of the present invention shown in FIG. 8 was completed.

【0212】以上の工程で、直径3インチのGaAs光
起電力装置を20個作製した。
Through the above steps, 20 GaAs photovoltaic devices each having a diameter of 3 inches were manufactured.

【0213】そして、並列抵抗が1cm2 あたり1kΩ
以上の光起電力装置を、25℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、AM1.5、100mW/cm2 の疑似
太陽光を照射して、開放電圧(Voc)、短絡電流(J
sc)、フィルファクター(FF)、光電変換効率
(η)等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。光電変換効率(η)等の光起電力装置特性を測定
し、平均値を求めた。
The parallel resistance is 1 kΩ per cm 2.
The above photovoltaic device was irradiated with artificial sunlight of AM 1.5 and 100 mW / cm 2 at 25 ° C. by a solar simulator to open voltage (Voc) and short circuit current (J
sc), fill factor (FF), photoelectric conversion efficiency (η), and other photovoltaic device characteristics were measured, and the average value was obtained. Photovoltaic device characteristics such as photoelectric conversion efficiency (η) were measured, and an average value was obtained.

【0214】光起電力装置特性の結果を第5表にまとめ
た。
The results of photovoltaic device characteristics are summarized in Table 5.

【0215】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
7の値で規格化してある。
However, the characteristics of the photovoltaic device are standardized with the values of Comparative Example 7 described later.

【0216】(比較例6)実施例5において、光散乱層
802bを設けることなく、光散乱層を一層だけにし
て、それ以外は実施例5と全く同様の手順で、直径3イ
ンチのGaAs光起電力装置を20個作製した。
(Comparative Example 6) In Example 5, the light scattering layer 802b was not provided, and only one light scattering layer was used. Otherwise, the procedure was exactly the same as that of Example 5, and the GaAs light having a diameter of 3 inches was used. 20 electromotive force devices were produced.

【0217】実施例5と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 5, the characteristics of the photovoltaic device were measured and the average value was obtained.

【0218】(比較例7)実施例5において、光散乱層
802a、802bを設けずに、それ以外は実施例5と
全く同様の手順で、直径3インチのGaAs光起電力装
置を20個作製した。
(Comparative Example 7) In Example 5, 20 GaAs photovoltaic devices each having a diameter of 3 inches were prepared in the same procedure as in Example 5 except that the light scattering layers 802a and 802b were not provided. did.

【0219】実施例5と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。
In the same manner as in Example 5, the characteristics of the photovoltaic device were measured and the average value was obtained.

【0220】表5から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流(Jsc)が向上し、光電変換
効率(η)が向上した。また、光散乱層を2層にするこ
とによって、さらに短絡電流(Jsc)が向上し、光電
変換効率(η)が向上した。
As is clear from Table 5, the photovoltaic device of the present invention in which the light-scattering layer having an uneven structure is formed in the surface protective layer improves the short-circuit current (Jsc) and improves the photoelectric conversion efficiency (η). Has improved. Moreover, the short-circuit current (Jsc) was further improved and the photoelectric conversion efficiency (η) was improved by using two light scattering layers.

【0221】[0221]

【表5】 [Table 5]

【0222】[0222]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜請求項
4の発明によれば、光入射側の表面保護層中に、凹凸構
造を有する光散乱層が設けられているので、光起電力装
置に入射した光が、表面保護層中で散乱された後に半導
体層に入射し、半導体層中での光路長が延びて、半導体
層による光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光電変
換効率を向上させることができる。
As described above, according to the inventions of claims 1 to 4, since the light-scattering layer having the concavo-convex structure is provided in the surface-protecting layer on the light-incident side, the photo-generating layer is formed. Light incident on the power device is incident on the semiconductor layer after being scattered in the surface protective layer, the optical path length in the semiconductor layer is extended, the absorption of light by the semiconductor layer is increased, and the short-circuit current is increased. The photoelectric conversion efficiency can be improved.

【0223】ここで、請求項5の発明によれば、前記凹
凸構造を有する光散乱層を、該表面保護層中に複数形成
すれば、入射光の散乱がより増大し、さらに半導体層に
よる光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光起電力装
置の光電変換効率をさらに向上できる。
According to the fifth aspect of the present invention, if a plurality of light scattering layers having the concavo-convex structure are formed in the surface protective layer, the scattering of incident light is further increased, and the light generated by the semiconductor layer is further increased. Is increased and the short-circuit current is increased, so that the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device can be further improved.

【0224】また、請求項6の発明にれば、前記光散乱
層を形成する物質の屈折率について、前記表面保護層を
形成する物質の屈折率との差を0.1以上にすることに
より、入射光の散乱が増大するので、半導体層による光
の吸収が増大して短絡電流が増大し、前記光電変換効率
をさらに向上できる。
According to the invention of claim 6, the difference between the refractive index of the substance forming the light scattering layer and the refractive index of the substance forming the surface protective layer is set to 0.1 or more. Since the scattering of incident light is increased, the absorption of light by the semiconductor layer is increased, the short-circuit current is increased, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0225】さらに、請求項7の発明によれば、光起電
力装置に入射する光が入射側と反射側の両側で散乱さ
れ、半導体層によるより一層の光吸収の増加、これによ
る短絡電流の増大、光電変換効率の向上を実現できる。
Furthermore, according to the invention of claim 7, the light incident on the photovoltaic device is scattered on both the incident side and the reflecting side, and the light absorption by the semiconductor layer is further increased. It is possible to realize an increase and an improvement in photoelectric conversion efficiency.

【0226】総じて、本発明によれば、半導体層中での
光路長が延びて、半導体層による光の吸収が増大するの
で、半導体層の層厚を薄くできる。それよって、例え
ば、半導体層として、アモルファス半導体を用いる場合
には、半導体層内の光誘起欠陥の生成が抑制され、光照
射による光起電力装置の光電変換効率の低下(いわゆる
光劣化)が抑制される。
In general, according to the present invention, the optical path length in the semiconductor layer is extended and the absorption of light by the semiconductor layer is increased, so that the thickness of the semiconductor layer can be reduced. Therefore, for example, when an amorphous semiconductor is used as the semiconductor layer, generation of photo-induced defects in the semiconductor layer is suppressed, and deterioration of photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device due to light irradiation (so-called photo-deterioration) is suppressed. To be done.

【0227】さらに、例えば半導体層として、結晶半導
体を用いる場合には、半導体基板の厚みの薄型化によ
り、光起電力装置の軽量化、また、半導体材料の削減に
よる、製造コストの低減に低減に貢献きる。
Furthermore, for example, when a crystalline semiconductor is used as the semiconductor layer, the thickness of the semiconductor substrate can be reduced to reduce the weight of the photovoltaic device, and the reduction of semiconductor materials can reduce the manufacturing cost. I can contribute.

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

【図1】本発明による光起電力装置の概念的模式図であ
る。
FIG. 1 is a conceptual schematic diagram of a photovoltaic device according to the present invention.

【図2】本発明の光起電力装置の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力装置の光散乱層を形成するた
めの製造装置の一例の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a manufacturing apparatus for forming a light scattering layer of the photovoltaic device of the present invention.

【図4】本発明の光起電力装置の一例の概観図である。FIG. 4 is a schematic view of an example of the photovoltaic device of the present invention.

【図5】本発明の光起電力装置の一例の分光感度を示し
たグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the spectral sensitivity of an example of the photovoltaic device of the present invention.

【図6】本発明の光起電力装置の他の一例を示す断面図
である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the photovoltaic device of the present invention.

【図7】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示す
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing still another example of the photovoltaic device of the present invention.

【図8】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示す
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another example of the photovoltaic device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,601,701,801 表面保護
層 102,202,602,702,802 光散乱層 103,203,603,703,803 透明電極 104,204,604,704,804 半導体層 105,205,605,805 集電電極 106,206,606,706,806 裏面電極
(光反射層) 107,207,607,707 基板 108,208,608,808 裏面保護層 209,609 透明導電層 210,610 絶縁層 611 支持体 301 真空容器 302 支持部 303 加熱板 304 熱電対 305 温度コントローラー 306 ヒーター 307 伝熱板 308 基板 309 基板押さえ 310 ターゲット 311 ターゲット台 312 マグネット 313 冷却水導入パイプ 314 スパッタ電源 315 高周波電源 316,317 マスフローコントローラー 318 真空計 319 メインバルブ 320 プラズマ空間 401 光起電力装置の光入射面 402 取り出し電極
101, 201, 601, 701, 801 Surface protective layer 102, 202, 602, 702, 802 Light scattering layer 103, 203, 603, 703, 803 Transparent electrode 104, 204, 604, 704, 804 Semiconductor layer 105, 205, 605, 805 Current collecting electrode 106, 206, 606, 706, 806 Back surface electrode (light reflection layer) 107, 207, 607, 707 Substrate 108, 208, 608, 808 Back surface protection layer 209, 609 Transparent conductive layer 210, 610 Insulation Layer 611 Support 301 Vacuum container 302 Support part 303 Heating plate 304 Thermocouple 305 Temperature controller 306 Heater 307 Heat transfer plate 308 Substrate 309 Substrate retainer 310 Target 311 Target stand 312 Magnet 313 Cooling water introduction pipe 314 Sputtering power source 31 The light incident surface 402 out electrode of the high-frequency power source 316, 317 the mass flow controllers 318 gauge 319 main valve 320 plasma space 401 photovoltaic device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 高一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 幸田 勇蔵 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 岡田 直人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koichi Matsuda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yuzo Koda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (72) Inventor Naoto Okada 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体層の光入射側に表面保護層が積層
されて成る光起電力装置において、該表面保護層中に
は、屈折率が該表面保護層とは異なり、かつ、凹凸構造
を有する少なくとも1層の光散乱層を形成したことを特
徴とする光起電力装置。
1. A photovoltaic device comprising a surface protective layer laminated on a light incident side of a semiconductor layer, wherein the surface protective layer has a refractive index different from that of the surface protective layer and an uneven structure. A photovoltaic device having at least one light-scattering layer.
【請求項2】 前記光散乱層は、光入射方向に対して表
面側に凹凸構造を有することを特徴とする請求項1に記
載の光起電力装置。
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the light scattering layer has a concavo-convex structure on the surface side with respect to the light incident direction.
【請求項3】 前記光散乱層は、光入射方向に対して裏
面側に凹凸構造を有することを特徴とする請求項1に記
載の光起電力装置。
3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the light scattering layer has a concavo-convex structure on the back surface side with respect to the light incident direction.
【請求項4】 前記光散乱層は、光入射方向に対して表
面と裏面の両側に凹凸構造を有することを特徴とする請
求項1に記載の光起電力装置。
4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the light scattering layer has a concavo-convex structure on both the front surface and the back surface with respect to the light incident direction.
【請求項5】 前記凹凸構造は、表面粗さRmaxの値
が0.05μmから100μmの間にあることを特徴と
する請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の
光起電力装置。
5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the uneven structure has a surface roughness Rmax value of 0.05 μm to 100 μm. apparatus.
【請求項6】 前記表面保護層を形成する物質の屈折率
と前記光散乱光層を形成する物質の屈折率との差が0.
1以上であることを特徴とする請求項1から請求項5ま
でのいずれか1項に記載の光起電力装置。
6. The difference between the refractive index of the material forming the surface protective layer and the refractive index of the material forming the light scattering layer is 0.
It is 1 or more, The photovoltaic device of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 前記半導体層に対して光入射光側と反対
側に光散乱用の光反射層が形成されたことを特徴とする
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の光起
電力装置。
7. The light reflection layer for scattering light is formed on the side opposite to the light incident light side with respect to the semiconductor layer, according to any one of claims 1 to 6. Photovoltaic device.
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