JPH05167093A - Photovoltaic device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池等の光起電力
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic device such as a solar cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ステンレスなどの基板を使用する
光起電力装置では、その基板が導電性を有するが故に素
子構造面で問題となる場合がある。2. Description of the Related Art Conventionally, in a photovoltaic device using a substrate made of stainless steel or the like, there is a problem in terms of element structure because the substrate has conductivity.
【０００３】図４は、従来の薄膜半導体を光電変換層と
する光起電力装置の素子構造図である。この光起電力装
置は、所謂集積型太陽電池と一般に称されているもの
で、その特徴とするところは、一基板上に多数の太陽電
池部(47)(47)…を平面的に形成しこれら太陽電池部(47)
(47)…を電気的に直列接続することに因り高い電圧を得
ることにある。FIG. 4 is an element structure diagram of a photovoltaic device using a conventional thin film semiconductor as a photoelectric conversion layer. This photovoltaic device is generally called a so-called integrated solar cell, and is characterized in that a large number of solar cell parts (47) (47) are formed in a plane on one substrate. These solar cells (47)
(47) is to obtain a high voltage due to electrically connecting in series.
【０００４】図中の(41)はステンレスや金属基板などの
非透光性導電基板、(42)は非透光性導電基板(41)の表面
に形成された酸化シリコンや窒化シリコンからなる絶縁
膜、(43)(43)…はクロムやアルミニュームからなる第１
電極、(44)(44)…は非晶質シリコン等からなる光電変換
層、(45)(45)…は外部からの光入射を確保しつつ光生成
キャリアの取り出し用電極として機能する酸化錫や酸化
インジューム錫等からなる透明導電膜、(46)(46)…は透
明導電膜(45)(45)…にまで到達した光生成キャリアを効
率的に外部に取り出すため、補助的に用いる集電極で
銀、ニッケル、アルミニュームなどからなる。In the figure, (41) is a non-translucent conductive substrate such as stainless steel or metal substrate, and (42) is an insulation made of silicon oxide or silicon nitride formed on the surface of the non-translucent conductive substrate (41). Membrane, (43) (43) ... is the first made of chromium or aluminum
Electrodes, (44), (44) ... are photoelectric conversion layers made of amorphous silicon, etc., and (45), (45) ... are tin oxides that function as electrodes for extracting photogenerated carriers while securing light incident from the outside. And (46) (46) ... are transparent conductive films made of indium tin oxide or the like, and are used as auxiliary in order to efficiently take out photogenerated carriers reaching the transparent conductive films (45) (45). A collector electrode made of silver, nickel, aluminum, etc.
【０００５】この光起電力装置は、非透光性導電基板(4
1)上に形成された、第１電極(43)と光電変換層(44)と透
明導電膜(45)とから成る太陽電池部(47)が、その表面に
沿って複数個設けられているとともに、各太陽電池部(4
7)(47)…は互いに直列接続となるように相隣接する太陽
電池部(47)(47)…と結合している。This photovoltaic device comprises a non-translucent conductive substrate (4
1) A plurality of solar cell parts (47) formed on the surface of the first electrode (43), the photoelectric conversion layer (44), and the transparent conductive film (45) are provided along the surface thereof. Together with each solar cell section (4
7) (47) ... are connected to the adjacent solar cell parts (47) (47) ... so that they are connected in series.
【０００６】この様な光起電力装置では、太陽電池部(4
7)(47)…をまず電気的に絶縁化させて形成することが必
要であることから、第１電極(43)と非透光性導電基板(4
1)との間に絶縁膜(42)を介在させている。In such a photovoltaic device, the solar cell unit (4
Since it is necessary to form 7) (47) by electrically insulating them first, the first electrode (43) and the non-translucent conductive substrate (4)
The insulating film (42) is interposed between the insulating film (42) and (1).
【０００７】つまり、この絶縁膜(42)を介することなく
太陽電池部(47)(47)…を形成したならば、非透光性導電
基板(41)の導電性によって、太陽電池部(47)(47)…は電
気的に短絡した状態となってしまうからである。That is, if the solar cell parts (47) (47) are formed without interposing the insulating film (42), the solar cell part (47) is formed by the conductivity of the non-translucent conductive substrate (41). This is because (47) ... will be in an electrically short-circuited state.
【０００８】また、通常、光起電力装置では、入射光を
光電変換層(44)(44)…内の一度の通過で、全てを吸収す
ることができず、とりわけエネルギーの小さい長波長光
は吸収されにくく吸収するには長い距離に亘って光電変
換層内を走行させる必要がある。[0008] Usually, in a photovoltaic device, incident light cannot be completely absorbed by one passage through the photoelectric conversion layers (44) (44) ... It is difficult to be absorbed, and in order to absorb it, it is necessary to run in the photoelectric conversion layer for a long distance.
【０００９】従って、この様な第１電極(43)(43)の側に
まで至った光をも積極的に利用することが変換効率を高
める上で重要となる。Therefore, it is important for positively utilizing even such light reaching the first electrodes (43) (43) side in order to improve the conversion efficiency.
【００１０】斯る素子構造に関しては、例えば特開昭５
８−１１５８７２号に詳細に記載されている。Regarding such an element structure, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 8-115872.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、従来例光起
電力装置の如く非透光性導電基板(41)の表面に新たに形
成する絶縁膜(42)は、一般に電極とする金属膜(43)や光
電変換層(44)として使用する薄膜半導体等の形成とは異
なる方法で成膜するものであることから、光起電力装置
の製造工程を複雑化させるとともに、歩留まりの低下を
も引き起こす。However, the insulating film (42) newly formed on the surface of the non-translucent conductive substrate (41) as in the conventional photovoltaic device is generally a metal film (43) used as an electrode. ) Or a photoelectric conversion layer (44) and a thin film semiconductor or the like is formed by a method different from that of the method, which complicates the manufacturing process of the photovoltaic device and causes a decrease in yield.
【００１２】更にまた、一度の光電変換層(44)(44)…内
の通過では吸収できなかった光を利用しようとしても、
従来例光起電力装置では、第１電極(43)(43)…が金属な
どから成るためその表面は通常平坦となり、光は散乱さ
れることなく単に反射されてしまう。このため未だ充分
な光の利用ができないでいた。Furthermore, even if an attempt is made to utilize light that could not be absorbed by passage through the photoelectric conversion layers (44) (44) ...
In the conventional photovoltaic device, since the first electrodes (43) (43) are made of metal or the like, the surface thereof is usually flat, and light is simply reflected without being scattered. For this reason, sufficient light could not be used yet.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明光起電力装置の特
徴とするところは、非透光性導電基板上に、絶縁性の金
属酸化膜と、該金属酸化膜と同じ金属を主成分とし且つ
導電性の金属酸化膜と、光電変換層と、透明電極とをこ
の順序で形成されるとともに、前記導電性の金属酸化膜
を電極としたことにあり、また、その絶縁性の金属酸化
膜と、その導電性の金属酸化膜が結晶粒を含有すること
にあり、更にはその金属酸化膜としては酸化錫、酸化亜
鉛、酸化インジューム、若しくは酸化インジューム錫か
らなり、、特にその絶縁性の金属酸化膜の絶縁耐圧が５
０ｋＶ／ｃｍ以上としたことにある。The photovoltaic device according to the present invention is characterized in that an insulating metal oxide film and the same metal as the metal oxide film are main components on a non-translucent conductive substrate. In addition, the conductive metal oxide film, the photoelectric conversion layer, and the transparent electrode are formed in this order, and the conductive metal oxide film is used as an electrode, and the insulating metal oxide film is also used. And that the conductive metal oxide film contains crystal grains, and the metal oxide film is made of tin oxide, zinc oxide, indium oxide, or indium tin oxide. The withstand voltage of the metal oxide film is 5
It is set to 0 kV / cm or more.
【００１４】[0014]
【作用】本発明光起電力装置では、絶縁性の金属酸化膜
と光電変換層との間に、この絶縁性の金属酸化膜と同じ
金属を主成分とする導電性の金属酸化膜を介在させ、こ
れを電極とする。In the photovoltaic device of the present invention, a conductive metal oxide film containing the same metal as the insulating metal oxide film as a main component is interposed between the insulating metal oxide film and the photoelectric conversion layer. , This is the electrode.
【００１５】これは、絶縁性の金属酸化膜の主成分であ
る金属と酸素との混合比や、結合比、あるいは新たに添
加物を混入する等の制御を行うことにより、この絶縁性
の金属酸化膜を導電性の膜とすることができることか
ら、その導電性を備えた金属酸化膜を光起電力装置の電
極として利用し、結果として光起電力装置自体の製造の
簡略化ができる。This is because the insulating metal oxide film is controlled by controlling the mixing ratio of oxygen and the metal, which is the main component of the insulating metal oxide film, the bonding ratio, and the addition of new additives. Since the oxide film can be a conductive film, the metal oxide film having the conductivity can be used as the electrode of the photovoltaic device, and as a result, the manufacture of the photovoltaic device itself can be simplified.
【００１６】更に、これら金属酸化膜は結晶粒を含有す
るものであることから、形成された膜の表面には凹凸形
状が備えられる。特に第１電極として機能する導電性の
金属酸化膜の下地が、結晶粒を含む絶縁性の金属酸化膜
であることから、この導電性の金属酸化膜の結晶粒は、
その下地に更に影響を受け大きな結晶粒となる。Furthermore, since these metal oxide films contain crystal grains, the surface of the formed film is provided with irregularities. In particular, since the base of the conductive metal oxide film functioning as the first electrode is an insulating metal oxide film containing crystal grains, the crystal grains of the conductive metal oxide film are
Larger crystal grains are further influenced by the base.
【００１７】その結果、この導電性の金属酸化膜の表面
は、光の散乱に適した充分な凹凸形状を備えさせること
が可能となる。As a result, the surface of the conductive metal oxide film can be provided with a sufficient uneven shape suitable for light scattering.
【００１８】[0018]
【実施例】図１は、本発明光起電力装置の第１の実施例
で、所謂集積型太陽電池の素子構造図である。図中の
(1)は、ステンレスやアルミニューム等の非透光性導電
性基板、(2)は酸化錫や酸化インジュウム、あるいは酸
化亜鉛や酸化インジュウム錫等からなる結晶粒を有する
絶縁性金属酸化膜（膜厚１．５μｍ程度、絶縁耐圧７０
ｋＶ／ｃｍ程度）、(3)は第１電極として機能し、絶縁
性金属酸化膜(2)と同じ金属を主成分とする結晶粒を有
する導電性金属酸化膜（膜厚６０００Å程度，シート抵
抗２００Ω／□程度）、(4)は光電変換層で、本例では
非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を母材とするｐｉｎ接合で
構成している。(5)は光の入射側電極となる酸化インジ
ュームなどからなる透明導電膜、(6)はアルミニューム
膜等からなる集電極で、(7)は一組の第１電極(3)と光電
変換層(4)と透明導電膜(5)からなる太陽電池部である。
特に、本装置においては、太陽電池部(7)(7)…が基板
(1)の表面に沿って形成されており、これらは電気的に
直列となるように接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a first embodiment of the photovoltaic device of the present invention, which is an element structure diagram of a so-called integrated solar cell. In the figure
(1) is a non-translucent conductive substrate such as stainless steel or aluminum, and (2) is an insulating metal oxide film (film) having crystal grains made of tin oxide, indium oxide, zinc oxide, indium tin oxide, or the like. About 1.5 μm thick, withstand voltage 70
kV / cm), (3) functions as the first electrode, and is a conductive metal oxide film (thickness of about 6000Å, sheet resistance) having crystal grains whose main component is the same metal as the insulating metal oxide film (2). (200 Ω / □), (4) is a photoelectric conversion layer, and in this example, it is composed of a pin junction using amorphous silicon (a-Si) as a base material. (5) is a transparent conductive film made of indium oxide, etc., which serves as a light incident side electrode, (6) is a collector electrode made of an aluminum film, etc., and (7) is a pair of first electrode (3) and a photoelectric A solar cell part comprising a conversion layer (4) and a transparent conductive film (5).
In particular, in this device, the solar cell parts (7) (7) ...
It is formed along the surface of (1), and these are electrically connected in series.
【００１９】具体的な形成手順としては、ステンレスの
非透光性導電基板(1)上に絶縁性の金属酸化膜(2)として
絶縁性の酸化錫を形成し、次に導電性の金属酸化膜(3)
として同じく導電性の酸化錫を形成する。そして、太陽
電池部(7)(7)…毎の電極に分離するために二酸化第二鉄
の溶液で、この導電性の金属酸化膜(3)のみをパターニ
ングする。そして、光電変換層(4)となる非晶質シリコ
ンを形成した後、この光電変換層(4)をやはり太陽電池
部(7)(7)…毎に分離するためにパターニングする。そし
て、次に光入射側の透明導電膜(5)を成膜した後パター
ニングし、最後に集電極(6)を形成した後パターニング
し素子を完成させる。As a specific forming procedure, insulating tin oxide is formed as an insulating metal oxide film (2) on a stainless non-translucent conductive substrate (1), and then a conductive metal oxide film is formed. Membrane (3)
Similarly, conductive tin oxide is formed. Then, only the conductive metal oxide film (3) is patterned with a solution of ferric dioxide in order to separate the electrodes of the solar cell parts (7) (7). Then, after forming amorphous silicon to be the photoelectric conversion layer (4), the photoelectric conversion layer (4) is patterned so as to be separated into the solar cell parts (7) (7). Then, next, a transparent conductive film (5) on the light incident side is formed and patterned, and finally a collector electrode (6) is formed and then patterned to complete the device.
【００２０】特に実施例では、絶縁性の金属酸化膜(2)
と導電性の金属酸化膜(3)としては、いずれもスパッタ
法により形成できる酸化錫を用いた。このため、スパッ
タ用のターゲット（蒸着源）として、絶縁性金属酸化膜
(2)用のものと導電性金属酸化膜(3)用のものとをスパッ
タ蒸着装置内に夫々設置することによってその絶縁性の
金属酸化膜(2)と導電性金属酸化膜(3)とを順次形成でき
ることとなり、これら金属酸化膜(2)(3)の界面を空気に
さらすことなく連続して形成することができる。In particular, in the embodiment, the insulating metal oxide film (2)
As the conductive metal oxide film (3), tin oxide that can be formed by the sputtering method was used. For this reason, the insulating metal oxide film is used as a target (deposition source) for sputtering.
The insulating metal oxide film (2) and the conductive metal oxide film (3) for the conductive metal oxide film (2) and the conductive metal oxide film (3) are installed in the sputter deposition apparatus, respectively. Thus, the metal oxide films (2) and (3) can be continuously formed without exposing the interfaces to the air.
【００２１】これら金属酸化膜(2)(3)の代表的な形成条
件を表１に示す。同表には透明導電膜(5)のスパッタ法
による形成条件も同時に示している。Table 1 shows typical conditions for forming these metal oxide films (2) and (3). The table also shows the conditions for forming the transparent conductive film (5) by the sputtering method.
【００２２】[0022]
【表１】 [Table 1]
【００２３】本例では、導電性の金属酸化膜(3)の形成
としては、その金属酸化膜に導電性を持たせるために、
ターゲットとして１％のＳｂがドーピングされた酸化錫
（ＳｎＯ2）を使用している。In this example, in order to form the conductive metal oxide film (3), in order to make the metal oxide film conductive,
Tin oxide (SnO 2 ) doped with 1% Sb is used as a target.
【００２４】尚、絶縁性の金属酸化膜(2)と導電性の金
属酸化膜(3)以外は従来周知のものである。It should be noted that, except for the insulating metal oxide film (2) and the conductive metal oxide film (3), they are conventionally well known.
【００２５】本発明光起電力装置では、結晶粒を比較的
容易に大きくし得る金属酸化膜を第１電極として使用し
ていることから、その結晶粒に基づく凹凸形状を金属酸
化膜の表面に設けることができる。特に、絶縁性金属酸
化膜(2)の結晶粒を核としてさらに導電性の金属酸化膜
(3)を成長させることとなることから、導電性金属酸化
膜(3)の結晶粒の更なる大型化が成し得る。In the photovoltaic device of the present invention, since the metal oxide film which can make the crystal grains relatively large can be used as the first electrode, the uneven shape based on the crystal grains is formed on the surface of the metal oxide film. Can be provided. In particular, the conductive metal oxide film with the crystal grains of the insulating metal oxide film (2) as a nucleus
Since (3) will be grown, the crystal grain of the conductive metal oxide film (3) can be further enlarged.
【００２６】このことは、従来の光起電力装置で単に電
極として導電性の金属酸化膜のみ、例えば酸化インジュ
ーム錫のみを使用した場合とでは、その膜厚が異なって
くる。即ち、導電性の金属酸化膜のみを使用した場合に
充分な凹凸形状を備えさせようとすると、いきおいその
導電性金属酸化膜の膜厚を大きくすることとなり、形成
面での不都合が生じる。This means that the film thickness of the conventional photovoltaic device is different from that of the case where only a conductive metal oxide film is used as an electrode, for example, only indium tin oxide. That is, if an attempt is made to provide a sufficient concavo-convex shape when only a conductive metal oxide film is used, the film thickness of the conductive metal oxide film will be increased to a large extent, which causes a problem in terms of formation.
【００２７】しかしながら、本発明光起電力装置にあっ
ては、下地の影響を受ける成長機構を利用することから
膜厚を余り大きくすることなく、第１電極(3)表面に凹
凸形状のための結晶粒の大型化を図ることができる。因
みに、絶縁性金属酸化膜(2)の膜厚は、１μｍ程度あれ
ば充分である。However, in the photovoltaic device of the present invention, since the growth mechanism affected by the underlying layer is used, the unevenness on the surface of the first electrode (3) can be achieved without increasing the film thickness too much. It is possible to increase the size of crystal grains. Incidentally, it is sufficient that the film thickness of the insulating metal oxide film (2) is about 1 μm.
【００２８】又、光電変換層(4)として使用した非晶質
シリコンの代表的な形成条件を表２に示す。Table 2 shows typical conditions for forming amorphous silicon used as the photoelectric conversion layer (4).
【００２９】[0029]
【表２】 [Table 2]
【００３０】尚、金属酸化膜のパターニングとしては、
本例のようなウエットエッチングに限られず、プラズマ
やイオンを用いたドライプロセスによるパターニング方
法を使用してもよい。The patterning of the metal oxide film is as follows.
The patterning method is not limited to the wet etching as in this example, and a patterning method by a dry process using plasma or ions may be used.
【００３１】特に、金属酸化膜(2)(3)として用いる酸化
錫は、近赤外光に対する吸収係数について、導電性の酸
化錫(3)の方が、絶縁性のそれ(2)よりも１桁以上を大き
い特性を有することから、レーザ光の波長を選択するこ
とにより、導電性の酸化錫(3)のみを選択的にそのレー
ザ光でパターニングすることができる。従って、酸化錫
を金属酸化膜として使用する場合には、レーザパターニ
ング法を利用でき工程の簡略化が更に成し得る。In particular, regarding tin oxide used as the metal oxide films (2) and (3), the conductive tin oxide (3) has an absorption coefficient with respect to near-infrared light more than that of insulating tin oxide (3). Since it has a large characteristic of one digit or more, only the conductive tin oxide (3) can be selectively patterned by the laser light by selecting the wavelength of the laser light. Therefore, when tin oxide is used as the metal oxide film, the laser patterning method can be used, and the process can be further simplified.
【００３２】表３は、本発明実施例光起電力装置の特性
表であり、同表には、従来の光起電力装置（集積型太陽
電池）も同時に示している。この従来の光起電力装置の
構造は、本発明光起電力装置の構造の内、絶縁性の金属
酸化膜(2)に替えて従来のシリコン酸化膜(ＳｉＯ2）を
塗布したものであって、電極としては第１電極に銀を使
用したものである。Table 3 is a characteristic table of the photovoltaic device of the present invention, and the table also shows a conventional photovoltaic device (integrated solar cell). The structure of this conventional photovoltaic device is a structure in which a conventional silicon oxide film (SiO 2 ) is applied instead of the insulating metal oxide film (2) in the structure of the photovoltaic device of the present invention. As the electrode, silver is used for the first electrode.
【００３３】[0033]
【表３】 [Table 3]
【００３４】同表の例は、いずれも１０ｃｍ角の光起電
力装置で、光照射条件はＡＭ−１．５，１００ｍＷ／ｃ
ｍ2である。The examples in the table are all 10 cm square photovoltaic devices, and the light irradiation conditions are AM-1.5 and 100 mW / c.
m 2 .
【００３５】本発明光起電力装置は、従来例のものと比
較して短絡電流が１１８．８ｍＡから１２１．６ｍＡへ
と増加し、更には曲線因子をも向上したことにより全体
として変換効率の向上が達成できている。In the photovoltaic device of the present invention, the short-circuit current is increased from 118.8 mA to 121.6 mA as compared with the conventional device, and the fill factor is also improved to improve the conversion efficiency as a whole. Has been achieved.
【００３６】特に、短絡電流の向上は、結晶粒を有する
材料を第１電極(3)として用いたことで、その表面が光
の散乱に適した凹凸形状を備えさせることが出来ること
となり光の有効利用が成し得たためである。In particular, the short-circuit current can be improved by using a material having crystal grains as the first electrode (3) because the surface can be provided with an uneven shape suitable for light scattering. This is because effective use could be achieved.
【００３７】次に、本発明で使用する絶縁性の金属酸化
膜(2)に要求される絶縁耐圧について説明する。これ
は、本発明で使用する金属酸化膜は、通常導電性膜とし
て使用されるものであることから、本発明光起電力装置
で絶縁性の金属酸化膜(2)として利用する際の絶縁性が
問題となるためである。Next, the withstand voltage required for the insulating metal oxide film (2) used in the present invention will be described. This is because the metal oxide film used in the present invention is usually used as a conductive film, and therefore the insulating property when used as the insulating metal oxide film (2) in the photovoltaic device of the present invention. Is a problem.
【００３８】図２は、絶縁性の金属酸化膜（酸化錫）の
絶縁耐圧と光起電力装置の歩留まりとの関係を示す特性
図である。絶縁耐圧を変化させる方法としては、使用す
る金属と酸素の混合比を変化させることにより行い、評
価には所謂集積型太陽電池１００サンプルを使用した。
又この金属酸化膜の膜厚は、１．２μｍ一定としてい
る。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the withstand voltage of the insulating metal oxide film (tin oxide) and the yield of the photovoltaic device. A method for changing the withstand voltage was performed by changing the mixing ratio of the metal used and oxygen, and a so-called integrated solar cell 100 sample was used for the evaluation.
The thickness of this metal oxide film is 1.2 μm.
【００３９】本結果によれば、光起電力装置としての出
力特性に大きな変動はなかったが、絶縁耐圧５０ｋＶ／
ｃｍ未満の領域では、著しい歩留まりの低下が見られ、
絶縁耐圧としては５０ｋＶ／ｃｍ以上必要であることが
分かった。一方、導電性金属酸化膜(3)の導電性は、シ
ート抵抗にして５００Ω／□以下であれば実用上問題が
ない。According to this result, the output characteristics of the photovoltaic device did not change significantly, but the dielectric strength was 50 kV /
In the area of less than cm, the yield is remarkably reduced.
It was found that the dielectric strength is required to be 50 kV / cm or more. On the other hand, if the electroconductivity of the electroconductive metal oxide film (3) is a sheet resistance of 500 Ω / □ or less, there is no practical problem.
【００４０】図３は、本発明光起電力装置の第２の実施
例で、１つの太陽電池部のみからなる光起電力装置の素
子構造図である。同図中のうち図１と同じものについて
は同符号を付している。FIG. 3 shows a second embodiment of the photovoltaic device according to the present invention, which is an element structure diagram of the photovoltaic device including only one solar cell portion. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【００４１】斯る構造に第１の実施例と同様の、絶縁性
の金属酸化膜(2)及び導電性の金属酸化膜(3)を使用する
ことで良好な凹凸形状を備えることができる。By using an insulating metal oxide film (2) and a conductive metal oxide film (3) similar to those of the first embodiment in such a structure, it is possible to provide a good uneven shape.
【００４２】この実施例で使用した材料は、第１の実施
例で使用したものと同一の条件で形成している。The material used in this example is formed under the same conditions as those used in the first example.
【００４３】次に、本発明光起電力装置の電気的特性を
説明する。表４は、この光起電力装置に光照射（ＡＭ−
１．５，１００ｍＷ／ｃｍ2）した場合の特性を示して
いる。尚、同表にも比較のために本発明光起電力装置の
構造の内、絶縁性の金属酸化膜(2)に替えて従来のシリ
コン酸化膜（ＳｉＯ2）を塗布したものであって、電極
としては第１電極(3)に銀を使用したものを従来例とし
て示した。Next, the electrical characteristics of the photovoltaic device of the present invention will be described. Table 4 shows light irradiation (AM-
The characteristics are shown for the case of 1.5, 100 mW / cm 2 ). In the same table, for comparison, a conventional silicon oxide film (SiO 2 ) was applied instead of the insulating metal oxide film (2) in the structure of the photovoltaic device of the present invention. As the electrode, the one using silver for the first electrode (3) is shown as a conventional example.
【００４４】[0044]
【表４】 [Table 4]
【００４５】本発明光起電力装置によれば、従来例のも
のと比較して短絡電流が１６．７８ｍＡ／ｃｍ2から１
７．０５ｍＡ／ｃｍ2へと増加し、さらには曲線因子を
も向上したことにより全体として変換効率の向上が達成
できている。According to the photovoltaic device of the present invention, the short-circuit current is 16.78 mA / cm 2 to 1 as compared with the conventional device.
The conversion efficiency was increased to 7.05 mA / cm 2 and the fill factor was also improved, so that the conversion efficiency as a whole was improved.
【００４６】実施例で使用した酸化錫のシート抵抗を制
御する方法としては、フッ素（Ｆ）等のハロゲン元素ま
たはＳｂ等を５×１０19ｃｍ-3以上添加すればよい。ま
た、この他に本発明の金属酸化膜として使用し得る酸化
亜鉛（ＺｎＯ）では、そのシート抵抗を制御する方法と
しては、アルミニューム(Ａｌ）等の第ＩＩＩ属の元素
を５×１０19ｃｍ-3以上添加すれば利用できる。As a method for controlling the sheet resistance of the tin oxide used in the examples, 5 × 10 19 cm -3 or more of a halogen element such as fluorine (F) or Sb may be added. In addition to this, in the case of zinc oxide (ZnO) that can be used as the metal oxide film of the present invention, as a method for controlling the sheet resistance, an element of Group III such as aluminum (Al) is 5 × 10 19 cm 2. -It can be used by adding 3 or more.
【００４７】更に、実施例では、金属酸化膜の形成方法
としては、絶縁性と導電性のそれぞれを同一の形成装置
で成膜したが、不純物の相互拡散を回避するために別個
の真空槽で形成してもよい。Further, in the embodiment, as the method for forming the metal oxide film, the insulating film and the conductive film are formed by the same forming apparatus, but separate vacuum chambers are used to avoid mutual diffusion of impurities. It may be formed.
【００４８】また、酸化錫の他の形成方法としては、Ｓ
ｎ（ＣＨ3）4，ＳｎＣｌ4，Ｏ2，ＣＦ4，Ｆ2などのガス
を組み合わせて熱ＣＶＤ法やＭＯＣＶＤ法などで形成し
てもよい。Another method for forming tin oxide is S
Gases such as n (CH 3 ) 4 , SnCl 4 , O 2 , CF 4 , and F 2 may be combined and formed by a thermal CVD method or a MOCVD method.
【００４９】酸化亜鉛では、Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2，Ｏ2，Ｈ
2Ｏなどのガスを組み合わせて熱ＣＶＤ法やＭＯＣＶＤ
法などの形成法で形成してもよく、又電子ビーム蒸着法
によって形成してもよい。For zinc oxide, Zn (C 2 H 5 ) 2 , O 2 , H
Combining gases such as 2 O with thermal CVD or MOCVD
It may be formed by a forming method such as a method or an electron beam evaporation method.
【００５０】更に、本発明光起電力装置の特徴である導
電性金属酸化膜の形成方法としては、実施例のような成
膜による形成の他に、先だって形成される絶縁性の金属
酸化膜に、イオンインプランテーション法やプラズマド
ーピング法によって、その金属酸化膜の表面にのみ導電
性を帯びさせて使用しても本発明効果を同様に得ること
ができる。Further, as a method of forming a conductive metal oxide film, which is a feature of the photovoltaic device of the present invention, in addition to the formation by film formation as in the embodiment, an insulating metal oxide film formed in advance is used. The effect of the present invention can be obtained similarly even if the surface of the metal oxide film is made conductive by the ion implantation method or the plasma doping method.
【００５１】この他、酸化インジュームや酸化インジュ
ーム錫なども本発明の金属酸化膜として用いることがで
きる。In addition, indium oxide, indium tin oxide and the like can be used as the metal oxide film of the present invention.
【００５２】また、本発明光起電力装置で使用する金属
酸化膜は、比較的透光性の高いものであることから、光
電変換層(5)内で吸収されなかった光が第１電極として
機能する導電性の金属酸化膜を更に通過して生じる光損
失を考慮し、絶縁性の金属酸化膜(2)と非透光性導電基
板(1)との間に高光反射金属膜、例えば銀の薄膜を介在
せしめることは特性向上に有効である。Further, since the metal oxide film used in the photovoltaic device of the present invention has a relatively high translucency, light not absorbed in the photoelectric conversion layer (5) is used as the first electrode. Considering light loss caused by further passing through a functional conductive metal oxide film, a high light reflecting metal film such as silver between the insulating metal oxide film (2) and the non-translucent conductive substrate (1). It is effective to improve the characteristics by interposing the thin film.
【００５３】因みに、銀等の高光反射金属膜は、スパッ
タ法などでも形成できるものであることから絶縁性、導
電性の各金属酸化膜などと連続して形成することも可能
である。その具体的な形成条件としては、スパッタ用タ
ーゲットとして銀を用い、基板温度を４００℃、高周波
電力を５００Ｗとし、スパッタ時の真空度としては０．
００４Ｔｏｒｒ、スパッタ用ガスとしてはアルゴン（ガ
ス流量２０ｓｃｃｍ）を使用すればよい。その代表的な
膜厚としては、３０００Å程度で使用できる。By the way, since the highly light-reflecting metal film of silver or the like can be formed by the sputtering method or the like, it can be formed continuously with the insulating and conductive metal oxide films. As the specific forming conditions, silver was used as a sputtering target, the substrate temperature was 400 ° C., the high frequency power was 500 W, and the degree of vacuum during sputtering was 0.
004 Torr, and argon (gas flow rate 20 sccm) may be used as the sputtering gas. As a typical film thickness, about 3000 Å can be used.
【００５４】[0054]
【発明の効果】本発明光起電力装置では、非透光性導電
基板の絶縁化のために使用する絶縁性金属酸化膜と同じ
金属を主成分とする、導電性金属酸化膜を電極として使
用するものであることから、これら金属酸化膜を連続し
て形成することができ、工程の簡略化と歩留まりの向上
が実現できる。In the photovoltaic device of the present invention, a conductive metal oxide film, which contains the same metal as the insulating metal oxide film used for insulation of the non-translucent conductive substrate as a main component, is used as an electrode. Therefore, these metal oxide films can be continuously formed, and the process can be simplified and the yield can be improved.
【００５５】又、結晶粒を含む絶縁性の金属酸化膜上に
導電性の金属酸化膜を形成することで、この導電性の金
属酸化膜は下地の影響を受け、大きな結晶粒が形成でき
る。このことは、この導電性の金属酸化膜を電極として
使用したならば光の効率的な散乱が可能となり、光起電
力装置としての変換効率を高めることができる。Further, by forming a conductive metal oxide film on an insulating metal oxide film containing crystal grains, the conductive metal oxide film is influenced by the base and large crystal grains can be formed. This means that if this conductive metal oxide film is used as an electrode, light can be efficiently scattered and the conversion efficiency as a photovoltaic device can be increased.
【図１】本発明光起電力装置の第１の実施例の素子構造
断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an element structure of a first embodiment of a photovoltaic device of the present invention.
【図２】本発明で使用する絶縁性の金属酸化膜の絶縁耐
圧と、光起電力装置の歩留まりとの関係を示す特性図で
ある。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the withstand voltage of an insulating metal oxide film used in the present invention and the yield of photovoltaic devices.
【図３】本発明光起電力装置の第２の実施例の素子構造
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an element structure of a second embodiment of the photovoltaic device of the present invention.
【図４】従来の光起電力装置の素子構造断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an element structure of a conventional photovoltaic device.
(1)…非透光性導電基板 (2)…絶縁性
の金属酸化膜 (3)…導電性の金属酸化膜 (4)…光電変
換層 (5)…透明導電膜(1) ... Non-translucent conductive substrate (2) ... Insulating metal oxide film (3) ... Conductive metal oxide film (4) ... Photoelectric conversion layer (5) ... Transparent conductive film
Claims (4)
化膜と、該金属酸化膜と同じ金属を主成分とし且つ導電
性の金属酸化膜と、光電変換層と、透明電極とをこの順
序で形成されるとともに、前記導電性の金属酸化膜を電
極としたことを特徴とする光起電力装置。1. A non-translucent conductive substrate, an insulating metal oxide film, a conductive metal oxide film which contains the same metal as the main component as a main component and is conductive, a photoelectric conversion layer, and a transparent electrode. And a conductive metal oxide film as an electrode.
る絶縁性の金属酸化膜と、該金属酸化膜と同じ金属を主
成分とし且つ結晶粒を含む導電性の金属酸化膜と、光電
変換層と、透明電極とをこの順序で形成されるととも
に、前記導電性の金属酸化膜を電極としたことを特徴と
する光起電力装置。2. An insulating metal oxide film containing crystal grains, and a conductive metal oxide film containing crystal grains as a main component and containing the same metal as the metal oxide film, on a non-translucent conductive substrate. A photovoltaic device, wherein a photoelectric conversion layer and a transparent electrode are formed in this order, and the conductive metal oxide film is used as an electrode.
化膜として酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジューム、若し
くは酸化インジューム錫からなることを特徴とする光起
電力装置。3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the metal oxide film is made of tin oxide, zinc oxide, indium oxide, or indium tin oxide.
の金属酸化膜の絶縁耐圧が５０ｋＶ／ｃｍ以上であるこ
とを特徴とする光起電力装置。4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the insulating metal oxide film has a withstand voltage of 50 kV / cm or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336887A JP2975751B2 (en) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | Photovoltaic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP3336887A JP2975751B2 (en) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | Photovoltaic device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05167093A true JPH05167093A (en) | 1993-07-02 |
| JP2975751B2 JP2975751B2 (en) | 1999-11-10 |
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ID=18303571
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012522403A (en) * | 2009-05-06 | 2012-09-20 | シンシリコン・コーポレーション | Photovoltaic cell and method for enhancing light capture in a semiconductor layer stack |
| JP2013506994A (en) * | 2009-10-01 | 2013-02-28 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Photovoltaic power generation apparatus and manufacturing method thereof |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP3336887A patent/JP2975751B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2013506994A (en) * | 2009-10-01 | 2013-02-28 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Photovoltaic power generation apparatus and manufacturing method thereof |
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