JPH03227576A - Manufacture of thin film solar cell - Google Patents

Manufacture of thin film solar cell

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JPH03227576A
JPH03227576A JP2020459A JP2045990A JPH03227576A JP H03227576 A JPH03227576 A JP H03227576A JP 2020459 A JP2020459 A JP 2020459A JP 2045990 A JP2045990 A JP 2045990A JP H03227576 A JPH03227576 A JP H03227576A
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oxide semiconductor
semiconductor layer
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solar cell
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Abstract

PURPOSE:To obtain an oxide semiconductor layer having the stable characteristics over the large area by using metal oxide particles whose average particle diameters is 1,000Angstrom or less as raw material particles constituting the oxide semiconductor layer, and forming the oxide semiconductor layer by a coating application method. CONSTITUTION:On a substrate 101, an oxide semiconductor layer 102, photovoltaic power generation layers 103-105, a transparent conductor layer 106 and a metal oxide electrode 107 are laminated in this order. At this time, as material particles for forming the oxide semiconductor layer 102, metal oxide particles whose average particle diameter is 1,000Angstrom or less are used, and the oxide semiconductor layer 102 is formed by a coating application method. In this way, a thin film solar cell characterized by high photoelectric conversion efficiency, less current leakage and stable characteristics over the large area can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野J 本発明は、主として太陽電池、光センサーなどの機能性
デバイスに用いられる機能性堆積膜の作製方法に関し、
特に、光透過性が良く、電気伝導性が良好な酸化物半導
体膜を有する薄膜太陽電池を作製する作製方法に関する
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application J] The present invention relates to a method for producing a functional deposited film mainly used for functional devices such as solar cells and optical sensors.
In particular, the present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a thin film solar cell having an oxide semiconductor film with good optical transparency and good electrical conductivity.

[従来の技術] 太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子である
太陽電池は、将来、石油エネルギーに代わる手段として
注目されている。
[Background Art] Solar cells, which are photoelectric conversion elements that convert sunlight into electrical energy, are attracting attention as a future alternative to petroleum energy.

太陽電池の実用化を進めるに当たって解決すべき問題点
としては、現在おもに実用化されているシリコン半導体
は単結晶であるため大面積化が困難であり、ボンディン
グして用いなければならないことや、単結晶であるがた
めに高価であり、単位発電量に対する製造コストが石油
エネルギーに比べて割高になってしまう等がある。この
ような事情から低コスト化及び大面積化が重要な技術的
課題であり、様々な検討がなされている。とりわけ非晶
質半導体を光起電力発生層に用いた薄膜太陽電池は、車
結晶太陽電池に比して安価でしかも大面積にわたって均
一な特性が得られることで有望視されている。このよう
な薄膜太陽電池の材料としては、非晶質シリコン、非晶
質シリコンゲルマニュウム、非晶質炭化珪素などのテト
ラヘドラル系の非晶質半導体や、CdS、 Cu2Sな
どのII−■族やGaAs、 GaAlAsなどのm−
v族の化合物半導体が用いられる。
Problems that need to be solved in order to advance the practical application of solar cells include the fact that silicon semiconductors, which are currently in practical use, are single-crystalline and therefore difficult to increase in area, and must be used by bonding; Because it is a crystal, it is expensive, and the manufacturing cost per unit power generation is relatively high compared to petroleum energy. Under these circumstances, reducing costs and increasing area are important technical issues, and various studies are being conducted. In particular, thin-film solar cells using amorphous semiconductors in the photovoltaic generation layer are seen as promising because they are cheaper than crystalline solar cells and can provide uniform characteristics over a large area. Materials for such thin-film solar cells include tetrahedral amorphous semiconductors such as amorphous silicon, amorphous silicon germanium, and amorphous silicon carbide, group II-III semiconductors such as CdS and Cu2S, GaAs, m- such as GaAlAs
A V group compound semiconductor is used.

素子構造としては、pin型、MIS型、ペテロ接合型
などが知られているが、最も実用的に作製されている構
成は、pin型であり、より具体的には、例えば、第1
の電極となる金属基板上にn層、i層、p層の順番かま
たはp層、i層、n層の順に光起電力発生層を形成した
後、第2の電極を設ける構成が取られる。基板がガラス
等の絶縁性である場合には、基板上に適当な第1の電極
な形成した後、n層、iN、p層の順番かまたはp層、
iM、n層の順に光起電力発生層を形成し、さらに、第
2の電極を設ければよい。この素子構造に於て金属基板
または、絶縁性基板上の第1の電極と光起電力発生層と
の間に酸化物半導体を積層することにより光電変換効率
が良くなり、ピンホールなどの欠陥による電圧の降下を
防ぎ、信頼性の高い薄膜太陽電池が得られることが知ら
れている。
Device structures such as pin type, MIS type, and Peter junction type are known, but the most practically fabricated configuration is the pin type.More specifically, for example, the first
After forming the photovoltaic generation layer in the order of n layer, i layer, p layer or p layer, i layer, n layer on the metal substrate which will serve as the electrode, the second electrode is provided. . If the substrate is an insulating material such as glass, after forming a suitable first electrode on the substrate, the n-layer, iN, and p-layer are formed in this order, or the p-layer,
The photovoltaic generation layer may be formed in the order of the iM layer and the n layer, and then a second electrode may be provided. In this device structure, by stacking an oxide semiconductor between the first electrode on a metal substrate or an insulating substrate and the photovoltaic generation layer, the photoelectric conversion efficiency is improved, and defects such as pinholes can be avoided. It is known that a highly reliable thin film solar cell can be obtained by preventing voltage drop.

この酸化物半導体の機能は、光起電力発生層で吸収しき
れなかった光を基板表面まで透過させて、基板表面で反
射させた後、この反射光を光起電力発生層でもう一度吸
収させることにより光電変換効率を上昇させる機能と、
光起電力発生層にピンホールが生じた場合に起こる電流
のリークを防止するバリヤー層の機能を持っている。バ
リヤー層としての機能を果たすためには、高い抵抗を持
つことが望ましいが、光電変換によって発生した電流に
対しては、直列抵抗成分となるため適度な電気伝導性を
併せ持つことが必要である。また、第1の電極が非晶質
半導体層に直接接している場合には良く知られているよ
うに界面において第1の電極材料の金属が非晶質材料ヘ
マイグレーションしその結果太陽電池の特性が低下する
が、前記酸化物半導体層を第1の電極と非晶質半導体層
の間に形成することにより前記のような好ましくない現
象を防ぐはたらきもしている。
The function of this oxide semiconductor is to transmit the light that cannot be absorbed by the photovoltaic generation layer to the substrate surface, reflect it on the substrate surface, and then absorb this reflected light once again in the photovoltaic generation layer. The function of increasing photoelectric conversion efficiency by
It functions as a barrier layer to prevent current leakage that occurs when pinholes occur in the photovoltaic generation layer. In order to function as a barrier layer, it is desirable to have high resistance, but since it becomes a series resistance component for the current generated by photoelectric conversion, it is also necessary to have appropriate electrical conductivity. Furthermore, when the first electrode is in direct contact with an amorphous semiconductor layer, as is well known, the metal of the first electrode material migrates into the amorphous material at the interface, resulting in the characteristics of the solar cell. However, forming the oxide semiconductor layer between the first electrode and the amorphous semiconductor layer serves to prevent such undesirable phenomena.

以上に説明したように前記酸化物半導体膜は。As explained above, the oxide semiconductor film is.

光に対する透過性が十分にあり、適度の電気伝導性を有
することが要求されており、具体的には、禁制帯幅Eg
が3eV以上で抵抗率ρが10−4Ωcm程度であるこ
とが望ましい、このような特性を有する材料としては、
酸化スズ釦0.やインジュウムとスズの酸化物の合金で
ある ITOや酸化亜鉛ZnOが好適なものである。と
りわけ、ZnOは、適度な電気伝導性を有し、安価であ
り、光透過性も良好であるため至適な材料として研究が
進められている。
It is required to have sufficient transparency to light and appropriate electrical conductivity, specifically, the forbidden band width Eg
It is desirable that the resistivity ρ is 3 eV or more and the resistivity ρ is about 10-4 Ωcm. Materials with such characteristics include:
Tin oxide button 0. ITO, which is an alloy of oxides of indium and tin, and zinc oxide, ZnO, are suitable. In particular, ZnO has appropriate electrical conductivity, is inexpensive, and has good light transmittance, so research is progressing as an optimal material.

このZnOを形成するための具体的な手段としては、Z
nOの粉末を焼成して得たターゲットを用いて、希ガス
中で平行平板型2極スパツタリング法により作製するの
が一般的である。またZnをターゲットとして10−’
Torr程度の分圧の02ガスとArガスの混合ガス中
で反応性スパッタリングする方法もしばしば用いられる
。更に別の公知の方法は、酸素雰囲気で抵抗加熱法や、
エレクトロンビーム法などによりZnを気化させて基板
上に堆積させる、反応性蒸着法も用いられる。
As a specific means for forming this ZnO, ZnO
It is generally produced by a parallel plate bipolar sputtering method in a rare gas using a target obtained by firing nO powder. In addition, 10-'
A method of reactive sputtering in a mixed gas of O2 gas and Ar gas at a partial pressure of about Torr is also often used. Still other known methods include resistance heating in an oxygen atmosphere;
A reactive vapor deposition method is also used in which Zn is vaporized and deposited on the substrate using an electron beam method or the like.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来例では、基板温度により酸化物
半導体膜の特性は大きく変化するため、広い面積にわた
って基板温度を均一に保つ技術が必要であり、従って、
大面積にわたって均一な特性の薄膜を得るのは困難であ
った。また、これらの成膜方法は本質的に高真空の成膜
室を必要とするため生産装置としては高額となり管理項
目も多く、又成膜速度も遅い、更に、これらの方法は、
バッチ式の成膜方法であり、薄膜太陽電池に求められて
いる大面積化、低コスト化の実現のための方法である、
長尺のシート状基板に連続的に成膜を行なうためには不
向きであり低コスト化、大面積化の障害ともなっている
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional example described above, the characteristics of the oxide semiconductor film vary greatly depending on the substrate temperature, so a technique for keeping the substrate temperature uniform over a wide area is required.
It has been difficult to obtain thin films with uniform properties over a large area. Furthermore, these film-forming methods essentially require a high-vacuum film-forming chamber, making them expensive as production equipment, requiring many management items, and slowing the film-forming speed.
It is a batch-type film formation method, and is a method for realizing the large area and low cost required for thin-film solar cells.
It is not suitable for continuously forming a film on a long sheet-like substrate, and is an obstacle to reducing costs and increasing the area.

このような問題を解決する手段として真空装置を用いず
に成膜する方法が考案されている。このような方法とし
ては、塗布法や、スプレー法等がある。具体的には、例
えば、スプレー法であれば、Znの塩化物を適当な有機
溶媒に溶かし酸素雰囲気で、加熱した基板に噴霧する方
法が考案されている。しかしこれらの方法に於いても、
温度管理は重要な項目であり、大面積にわたって作製す
るには、基板の温度分布を極力少なくしなければならな
い。また、このような作製法は、本来1μm以上の厚み
の膜を形成するには適するが、薄膜太陽電池に於て必要
な光透過性、電気伝導性を達成するのに好適な、1μm
未満の厚みの膜を精度良く均一に作製するには適さない
方法である。
As a means to solve such problems, a method of forming a film without using a vacuum apparatus has been devised. Such methods include a coating method, a spray method, and the like. Specifically, for example, in the case of a spray method, a method has been devised in which Zn chloride is dissolved in a suitable organic solvent and sprayed onto a heated substrate in an oxygen atmosphere. However, even in these methods,
Temperature control is an important item, and in order to manufacture over a large area, the temperature distribution on the substrate must be minimized. In addition, although such a production method is originally suitable for forming a film with a thickness of 1 μm or more, it is preferable to form a film with a thickness of 1 μm or more, which is suitable for achieving the optical transparency and electrical conductivity necessary for thin-film solar cells.
This method is not suitable for producing uniformly and accurately films with a thickness of less than 100 mL.

本発明は上記従来の成膜方法に起因する酸化物半導体膜
の膜特性における問題点を解決する成膜法により優れた
薄膜太陽電池を作製する方法を提供するものである。
The present invention provides a method for producing an excellent thin-film solar cell using a film-forming method that solves the problems in film characteristics of oxide semiconductor films caused by the conventional film-forming methods.

[課題を解決するための手段] 本発明は、基板上に、少なくとも、酸化物半導体層、光
起電力発生層、透明導電層及び金属電極をこの順に積層
することにより薄膜太陽電池を作製する方法であって、
酸化物半導体層を構成する原料粒子として平均粒径10
00Å以下の金属酸化物粒子を用い、塗布法により前記
酸化物半導体層を形成することを特徴とする薄膜太陽電
池作製方法であり、本発明によれば、大面積にわたって
光電変換効率が高く電流のリークの少ない安定した特性
の薄膜太陽電池を得ることができる。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a method for manufacturing a thin film solar cell by laminating at least an oxide semiconductor layer, a photovoltaic generation layer, a transparent conductive layer, and a metal electrode in this order on a substrate. And,
The average particle size of the raw material particles constituting the oxide semiconductor layer is 10.
A thin film solar cell manufacturing method is characterized in that the oxide semiconductor layer is formed by a coating method using metal oxide particles with a size of 00 Å or less, and according to the present invention, the photoelectric conversion efficiency is high over a large area, and the current flow is high. A thin film solar cell with stable characteristics and less leakage can be obtained.

本発明の特徴は、特定の平均粒径とした金属酸化物粒子
を用いて塗布法により酸化物半導体層を形成することで
あり、本発明で用いることのできる前記粒子としては、
ZnO,Snow、 L*、Os、 ITO等が挙げら
れるが、薄膜太陽電池に該酸化物半導体層を用いる場合
は、その光透過性及び電気伝導性等からZnOが好まし
い。
A feature of the present invention is that an oxide semiconductor layer is formed by a coating method using metal oxide particles having a specific average particle size, and the particles that can be used in the present invention include:
Examples include ZnO, Snow, L*, Os, ITO, etc., but when the oxide semiconductor layer is used in a thin film solar cell, ZnO is preferable due to its light transmittance and electrical conductivity.

以下ZnO薄膜を用いる薄膜太陽電池に対して本発明を
実施した場合について、図面を参照して説明するが、本
発明は、以下の具体的説明によって発明の内容が限定さ
れるものではない。
Hereinafter, a case in which the present invention is implemented for a thin film solar cell using a ZnO thin film will be described with reference to the drawings, but the content of the present invention is not limited to the following specific description.

第1図は、本発明の薄膜太陽電池作製法を適用するには
好適な薄膜太陽電池の構成を表わす模式図である。すな
わち、基板101上に酸化物半導体層102、光起電力
発生層103〜105、透明導電層106、金属電極1
07から成っており、該光起電力発生層はnffl10
3.1層104及び1層105より構成されている。も
ちろん、前記光起電力発生層の素子構造は必要により変
えてもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a thin film solar cell suitable for applying the thin film solar cell manufacturing method of the present invention. That is, an oxide semiconductor layer 102, photovoltaic generation layers 103 to 105, a transparent conductive layer 106, and a metal electrode 1 are formed on a substrate 101.
07, and the photovoltaic generation layer consists of nffl10
3. It is composed of a first layer 104 and a first layer 105. Of course, the element structure of the photovoltaic generation layer may be changed as necessary.

101は、基板であり、金属の場合は、例えば、ステン
レス、アルミニウムなどの工業的に安定して供給され、
安価で加工し易い材質が好ましい、また、工業的規模で
連続生産する場合は、前記金属基板は、シート状に形成
された長尺基板であって、ロール状に巻き取ることがで
き、充分に柔軟であることが望ましく、このため基板の
厚みとしては、100μ−からIIIIfflくらいが
好適である。また、絶縁性基板としては、耐熱性、加工
性の点からガラスやセラミックスが好適に用いられ、こ
の場合は、公知の方法により表面に適当な電極を形成し
て用いらればよい、基板表面は、薄膜太陽電池の光吸収
層に於て吸収しきれない、主に、500〜800nm程
度の長波長の光を効率よく反射する機能を果たしていて
、そのため、表面処理は重要な工程であり、所望に応じ
て平滑な面にしたり、粗面にしたりして、必要に応じて
機械的な研磨や電解研磨等の処理をして用いる。
101 is a substrate, and in the case of metal, for example, stainless steel, aluminum, etc., which are industrially stably supplied,
It is preferable to use a material that is inexpensive and easy to process, and in the case of continuous production on an industrial scale, the metal substrate is a long substrate formed in the form of a sheet, which can be wound up into a roll, and is sufficiently It is desirable that the substrate be flexible, and therefore the thickness of the substrate is preferably about 100 μ- to IIIffl. Glass or ceramics are preferably used as the insulating substrate from the viewpoint of heat resistance and workability. In this case, suitable electrodes may be formed on the surface by a known method. , it functions to efficiently reflect mainly long-wavelength light of about 500 to 800 nm that cannot be fully absorbed by the light absorption layer of a thin-film solar cell. Therefore, surface treatment is an important process and can achieve desired results. Depending on the situation, the surface is made smooth or rough, and if necessary, it is processed by mechanical polishing, electrolytic polishing, etc. before use.

102は、酸化物半導体層であるZnOの層であり本発
明に係る薄膜形成の方法により好適に形成されるもので
、該方法は、後で詳しく述べる。
Reference numeral 102 denotes a ZnO layer which is an oxide semiconductor layer, and is suitably formed by the thin film forming method according to the present invention, which will be described in detail later.

103、104.105は光起電力発生層であり、非晶
質シリコン、非晶質シリコンゲルマニュウム、非晶質炭
化珪素などのテトラヘドラル系の非晶質半導体が用いら
れる。さらに詳しく素子構造について一例を挙げて説明
すると、103はn型の導電性を持つ非晶質半導体層で
あり、SiH4ガスとドーピング材用のPH3ガスとを
プラズマで分解して作製する、104は光吸収を行ない
、光によって励起されたキャリアを発生させる非晶質半
導体層であり通常5i)14ガスをプラズマで分解して
作製する。
Reference numerals 103, 104, and 105 are photovoltaic generation layers, and a tetrahedral amorphous semiconductor such as amorphous silicon, amorphous silicon germanium, and amorphous silicon carbide is used. To explain the element structure in more detail by giving an example, 103 is an amorphous semiconductor layer with n-type conductivity, which is produced by decomposing SiH4 gas and PH3 gas as a doping material with plasma. It is an amorphous semiconductor layer that absorbs light and generates carriers excited by the light, and is usually produced by decomposing 5i)14 gas with plasma.

105はp型の導電性を持つ非晶質半導体層であり、一
般的には5t)I4ガスとドーピング材用のBaHaガ
スとをプラズマで分解して作製する。
Reference numeral 105 denotes an amorphous semiconductor layer having p-type conductivity, which is generally produced by decomposing 5t) I4 gas and BaHa gas as a doping material using plasma.

106は光を透過させ、かつ導電性を有する透明導電膜
であり、一般的には、 ITOや5nOxをターゲット
としてスパッタリングで作製される。107は金属電極
であり、一般的には、CrとAgの積層構造が用いられ
抵抗加熱法や、エレクトロンビーム法を用いて作製され
る。また該金属電極107は光の透過性を妨げないよう
に極力面積を少なくするように設計されるのが望ましく
、通常グリッド状に形成される。
106 is a transparent conductive film that transmits light and has electrical conductivity, and is generally produced by sputtering using ITO or 5nOx as a target. Reference numeral 107 denotes a metal electrode, which generally has a laminated structure of Cr and Ag and is manufactured using a resistance heating method or an electron beam method. Further, the metal electrode 107 is desirably designed to have an area as small as possible so as not to impede light transmission, and is usually formed in a grid shape.

各層の層厚は一般に、酸化物半導体層102゜0.1〜
2μn+ % nll 03..50〜500人、1N
104,1000〜800.0人、9層105.50〜
300人、透明導電層106,500〜800人程度で
よい変 形に、本発明に係る102のZnO膜の作製方法につい
て詳しく述べる1本発明ではZnO膜は連続生産に適す
る方法として塗布法を用いる。塗布法としては、スクリ
ーン印刷法、ロールコータ−法、ドクターブレード法な
どの通常知られた方法が適用できる。
The thickness of each layer is generally 102°0.1 to 102° for the oxide semiconductor layer.
2μn+% nll 03. .. 50-500 people, 1N
104,1000~800.0 people, 9th layer 105.50~
In the present invention, a coating method is used for the ZnO film as a method suitable for continuous production. As a coating method, commonly known methods such as a screen printing method, a roll coater method, and a doctor blade method can be applied.

以下にスクリーン印刷法を用いて作成する場合について
説明する。従来から、厚膜技術によって導電体膜、誘電
体膜、絶縁体膜を作製することは一般的に行なわれてい
る。厚膜技術は、一般にスクリーン印刷法と呼ばれ、目
的とする膜の原料となる物質の粉体を適当な溶媒に溶か
しスクリーン印刷により基板上に印刷し、その後適当な
温度で焼成し膜を形成する技術である。従ってZnOの
膜を作製するには、原料となる7口0の粉体なスクリー
ン印刷すればよい。
The case of creating using the screen printing method will be explained below. Conventionally, it has been common practice to produce conductor films, dielectric films, and insulator films using thick film technology. Thick film technology is generally called the screen printing method, and involves dissolving the powder of the substance that will be the raw material for the desired film in an appropriate solvent, printing it on the substrate using screen printing, and then baking it at an appropriate temperature to form the film. It is a technology that Therefore, in order to produce a ZnO film, it is sufficient to screen print a 7-hole powder as a raw material.

ZnOの粉体は、亜鉛華と呼ばれ、従来から工業的に安
定して供給されており応用用途も多く実用化が行なわれ
ている。しかしながら通常商業的に人手可能なZnOの
粉体は、その粒径が比較的太きなものであり、粒度分布
が広く均一な粒径の粉体が入手しにくいため、目的とす
る好適な厚さのZn014に成膜することは困難であり
、不必要に厚い膜となってしまったり気孔が含まれる不
均一な膜となったりして所望の光の透過性や、電気伝導
性が得られない。このために従来、上記塗布法は薄膜形
成技術としては用いられず、又検討されていなかった0
本発明者らは塗布法のもつ上記問題点を解決するため鋭
意研究の結果、特定の粒子を用いることで、塗布法を薄
膜形成に用い、均一性、高速性、連続生産性を達成する
ことができることを見い出した。
ZnO powder is called zinc white, has been stably supplied industrially, and has been put into practical use in many applications. However, commercially available ZnO powder has a relatively large particle size, and it is difficult to obtain powder with a wide and uniform particle size distribution, so it is difficult to obtain the desired thickness. It is difficult to form a film on Zn014, resulting in an unnecessarily thick film or an uneven film containing pores, making it difficult to obtain the desired light transparency and electrical conductivity. do not have. For this reason, the coating method described above has not been used or studied as a thin film forming technique in the past.
The present inventors have conducted intensive research to solve the above-mentioned problems with the coating method, and have found that by using specific particles, the coating method can be used to form a thin film, achieving uniformity, high speed, and continuous productivity. I discovered that it can be done.

以下、ZnO粉体の平均粒径と、薄膜太陽電池の特性と
の関係について1例をあげ説明する。尚粉末作製方法、
具体的塗布方法等は上記関係の実体に影響を及ぼすもの
ではない。
Hereinafter, one example will be given and explained about the relationship between the average particle size of ZnO powder and the characteristics of a thin film solar cell. Furthermore, powder preparation method,
The specific application method etc. do not affect the substance of the above relationship.

ZnO粉体は、一般的にはZnを加熱蒸発させて酸素と
反応させる気相酸化法を用いることで作成できる。また
、液相においても重合法を用いることで作成可能であり
これらの公知の技術を用いることで所望の粒径の粉体が
得られる。しかしながらこれらの方法においては比較的
細かい粒径、例えば1000オングストローム以下の粒
径の粉体を得るのは困難であり、また、粒度分布も広く
制御性が悪い。本発明に於て好適なZnO粉体の粒径を
求めるためにはより小粒径で粒度分布の小さい粉体が必
要であるため、以下に説明する方法でZnO粉体な作成
するとよい。
ZnO powder can generally be created by using a gas phase oxidation method in which Zn is heated and evaporated and reacted with oxygen. In addition, it can also be produced in a liquid phase by using a polymerization method, and by using these known techniques, a powder with a desired particle size can be obtained. However, in these methods, it is difficult to obtain powder with a relatively fine particle size, for example, 1000 angstroms or less, and the particle size distribution is also wide and poorly controllable. In order to find a suitable particle size of ZnO powder in the present invention, a powder with a smaller particle size and narrow particle size distribution is required, so it is preferable to prepare the ZnO powder by the method described below.

第2図はZnO粉体作製装置である0図に於て、201
はマイクロ波発振器、202はマイクロ波を伝送するた
めの導波管、203はマイクロ波の入射パワー及び反射
パワーを測定するためのパワーモニター、204は整合
回路、205はマイクロ波投入窓、206は空洞共振器
、207は直径811IIIの穴が開孔率40%となる
ように開いているパンチングメタルである。208はチ
ャンバー、209は排気ポンプ、210は圧力コントロ
ール装置、211は原料ガスバブリング装置、212は
酸素ボンベ、213は原料ガスバブリング用のN2ガス
ボンベ、214および215はそれぞれ原料ガスおよび
酸素ガスのマスフローコントローラーを示す、216は
原料ガス導入管、217は酸素ガス導入管をそれぞれ示
す。
Figure 2 shows the ZnO powder production apparatus in Figure 0, 201
202 is a microwave oscillator, 202 is a waveguide for transmitting microwaves, 203 is a power monitor for measuring the incident power and reflected power of microwaves, 204 is a matching circuit, 205 is a microwave input window, 206 is a The cavity resonator 207 is a punched metal with holes having a diameter of 811III having an open area ratio of 40%. 208 is a chamber, 209 is an exhaust pump, 210 is a pressure control device, 211 is a source gas bubbling device, 212 is an oxygen cylinder, 213 is an N2 gas cylinder for source gas bubbling, and 214 and 215 are mass flow controllers for source gas and oxygen gas, respectively. 216 represents a raw material gas introduction pipe, and 217 represents an oxygen gas introduction pipe.

まず、排気ポンプ209を運転してチャンバー208内
を10−’Torr以下の真空度に保つ6次に、原料ガ
スのバブリング装置211内にガスボンベ213に充填
されているキャリアーガスのN2ガスを導入する。原料
ガスはキャリアーガスに所定の蒸気圧で含有され、マス
フローコントローラー214にてlO〜50 secm
の流量に調整し空洞共振器206内に導入する。同様に
酸素ガスは、マスフローコントローラー215を介して
lO〜50 sccmの流量で空洞共振器206に導入
した。
First, the exhaust pump 209 is operated to keep the chamber 208 at a vacuum level of 10-'Torr or less.Next, N2 gas, which is a carrier gas filled in the gas cylinder 213, is introduced into the source gas bubbling device 211. . The raw material gas is contained in a carrier gas at a predetermined vapor pressure, and the mass flow controller 214 controls the flow rate from lO to 50 sec.
is introduced into the cavity resonator 206. Similarly, oxygen gas was introduced into cavity resonator 206 via mass flow controller 215 at a flow rate of IO to 50 sccm.

圧力コントローラー210によりチャンバー208内の
圧力を5〜l OOmTorrに調整する。
A pressure controller 210 adjusts the pressure within the chamber 208 to 5-100 mTorr.

圧力が安定したところで、マイクロ波発振器201の電
源を入れて、50〜200Wのパワーのマイクロ波を発
生させる。パワーモニター203に示される反射パワー
を極力少なくなるように、整合回路204を調整する。
When the pressure becomes stable, the microwave oscillator 201 is turned on to generate microwaves with a power of 50 to 200 W. The matching circuit 204 is adjusted so that the reflected power shown on the power monitor 203 is minimized.

空洞共振器206にプラズマが発生し、気相反応により
生成した粉体が、パンチングメタル207を介してチャ
ンバー208に引き出され、粉体が堆積する。反応の所
要時間はlO〜100分程度でよい。ZnOの粉体の粒
径は作成条件により制御することが可能であり、マイク
ロ波投入パワー、チャンバー内圧、ガス流量を選ぶこと
により所望の粒径の粉体が得られる。すなわち内圧を上
げるかあるいはPwを下げると、粒径はより小さくなり
内圧を下げるかあるいはPwを上げるとより大きくなる
Plasma is generated in the cavity resonator 206, and powder generated by a gas phase reaction is drawn into the chamber 208 via the punching metal 207, where the powder is deposited. The time required for the reaction may be about 10 to 100 minutes. The particle size of the ZnO powder can be controlled by the production conditions, and powder with a desired particle size can be obtained by selecting the microwave input power, chamber internal pressure, and gas flow rate. That is, if the internal pressure is increased or Pw is decreased, the particle size becomes smaller, and if the internal pressure is decreased or Pw is increased, the particle size becomes larger.

このようにして得たZnOの粉体粒径は電子顕微鏡にて
観察し測定することができる0次に例として、作製条件
を様々に変えて平均粒径、20.50゜100200、
500.1000.2000オングストロームの粉体を
作製し、これらを用いて得られた膜特性の一例について
説明する。ここで、平均粒径とは、光学顕微鏡や走査電
顕などによる観察において求められるものである。
The particle size of the ZnO powder thus obtained can be observed and measured using an electron microscope.As an example, the average particle size is 20.50°, 100200°, 20.50°, 100200°,
Powders of 500, 1,000, and 2,000 angstroms were prepared, and an example of film characteristics obtained using these powders will be described. Here, the average particle size is determined by observation using an optical microscope, a scanning electron microscope, or the like.

それぞれについてZnO粉体通常10〜100g程度、
本例では50gに対しバインダーとして、ニトロセルロ
ースIgと溶剤としてカルピトールアセテートlogと
を加えて充分に混練しペーストを作製する。混線手段は
公知のものでよい。
For each, ZnO powder is usually about 10 to 100 g,
In this example, nitrocellulose Ig as a binder and carpitol acetate log as a solvent are added to 50 g and sufficiently kneaded to prepare a paste. The crosstalk means may be of any known type.

その後コーニング社製#7059ガラス基板上に、40
0メツシユのスクリーンを用いて印刷を行ない電気炉で
、450℃に加熱焼成を行う。スクリーンのメツシュは
通常100〜300メツシユ程度でよい、焼成温度は、
バインダー及び溶剤として用いられる有機物が完全に気
化し、なおかつZnO粉体が焼結可能な温度であり基板
が充分耐えられる温度であり、通常500〜800℃程
度でよい。1例として、この時どの粉体な用いたサンプ
ルも成膜後の膜厚は5000オングストロームになるよ
うにし、得られたサンプルを可視分光器を用いて可視領
域の光に対する透過性を測定した粒径の変化に対する光
の透過率を測定した。この結果の1例を第3図に示す、
第3図に結果を示したようにZnOの粒径が1000オ
ングストローム以下になると波長700na+の長波長
の光に対する透過率は低下しさらに200オングストロ
ーム以下では透過率がさらに下がり、50オングストロ
ーム以下では著しく透過率が低下することがわかる。
Then, 40
Printing is carried out using a 0 mesh screen and then heated and fired at 450°C in an electric furnace. The mesh size of the screen is usually about 100 to 300 meshes, and the firing temperature is
The temperature is such that the organic substances used as the binder and solvent are completely vaporized, the ZnO powder can be sintered, and the substrate can withstand the temperature sufficiently, and the temperature is usually about 500 to 800°C. As an example, any powder sample used at this time was made to have a film thickness of 5000 angstroms after being formed, and the obtained sample was used as a particle whose transmittance to light in the visible region was measured using a visible spectrometer. The light transmittance with respect to the change in diameter was measured. An example of this result is shown in Figure 3.
As shown in Figure 3, when the particle size of ZnO is less than 1000 angstroms, the transmittance for long wavelength light of 700 na+ decreases, and when the particle size is less than 200 angstroms, the transmittance decreases further, and when the particle size is less than 50 angstroms, the transmittance decreases significantly. It can be seen that the rate decreases.

次に以下のようにして薄膜太陽電池を作製し評価を行な
った1例を示す、第1図に示す構成の薄膜太陽電池を公
知技術に従って作成した。まず、厚み500μmのステ
ンレススチール基板lotを10cmX 10cmの寸
法に切断して表面をアルミナの研磨剤を用いて研磨し表
面粗さRaを500オングストロームとした0次に、前
記の方法により得られた平均粒径20オングストローム
のZnO粉体を原料にして作製したペーストを前記基板
上にスクリーン印刷法により印刷した。その後電気炉に
て450℃の温度で3時間加熱し、Zn0層102を形
成した0次にこの基板を第5図に示す構成を有する成膜
装置の成膜室501内の基板ホルダー502上に設置し
た。排気ポンプ506で成膜室501内を到達真空度1
0−’Torrまで真空排気した。その後基板ホルダー
502を基板ヒーター522によって、250℃に加熱
した。ガスボン’C511に充填されているSiH4ガ
スをマスフローコントローラー515によって2 sc
cmの流量に制御し、ガスボンベ513に充填されてい
る、■2ガスで1%に希釈されたPH,ガスをマスフロ
ーコントローラー517によって2 secmの流量に
制御してガス導入管5】9を介して成膜室50】内に導
入した。
Next, a thin-film solar cell having the configuration shown in FIG. 1, which is an example of a thin-film solar cell fabricated and evaluated as follows, was fabricated according to a known technique. First, a stainless steel substrate lot with a thickness of 500 μm was cut into a size of 10 cm x 10 cm, and the surface was polished using an alumina polishing agent to obtain a surface roughness Ra of 500 angstroms. Next, the average obtained by the above method was A paste prepared using ZnO powder with a particle size of 20 angstroms as a raw material was printed on the substrate by screen printing. Thereafter, the substrate was heated at a temperature of 450° C. for 3 hours in an electric furnace to form a Zn0 layer 102. Next, this substrate was placed on a substrate holder 502 in a film forming chamber 501 of a film forming apparatus having the configuration shown in FIG. installed. The exhaust pump 506 reaches a vacuum level of 1 in the film forming chamber 501.
The vacuum was evacuated to 0-'Torr. Thereafter, the substrate holder 502 was heated to 250° C. by the substrate heater 522. The SiH4 gas filled in the gas cylinder 'C511 is pumped by the mass flow controller 515 for 2 sc.
The PH gas diluted to 1% with 2 gases, which is filled in the gas cylinder 513, is controlled at a flow rate of 2 secm by the mass flow controller 517 and passed through the gas inlet pipe 5]9. was introduced into the film forming chamber 50].

その後内圧を0.7Torrに保ち、ガスの流れと内圧
が安定した後、不図示のマツチング回路によって反射パ
ワーを極力少なくしてRF電源508によりパワーを2
W投入した。この状態で3分間の成膜を行ない0層10
3を形成した。その後放電を止めガスの供給も止めて成
膜室501内を真空度10−’Torrまで真空排気し
た。基板を不図示の搬送手段を用いて基板ホルダー50
3に移動した。
After that, the internal pressure is maintained at 0.7 Torr, and after the gas flow and internal pressure are stabilized, the reflected power is minimized by a matching circuit (not shown), and the power is increased to 2 by the RF power source 508.
I put in a W. In this state, film formation was performed for 3 minutes to form a layer of 0 and 10 layers.
3 was formed. Thereafter, the discharge was stopped, the gas supply was also stopped, and the inside of the film forming chamber 501 was evacuated to a vacuum degree of 10-' Torr. The substrate is transferred to the substrate holder 50 using a transport means (not shown).
Moved to 3.

基板ヒーター523によって、基板温度を250℃とし
た後、ガスボンベ511に充填されている5jH4ガス
をマスフローコントローラー515によって35ccv
aの流量に制御し、ガスボンベ512に充填されている
H3ガスをマスフローコントローラー516によって3
0 secmの流量に制御してガス導入管520を介し
て成膜室502内に導入した。その後内圧を0.4To
rrに保ち、ガスの流れと内圧が安定した後、不図示の
マツチング回路によって反射パワーを極力少なくしてR
F電源509によりパワーを5W投入した。この状態で
60分間の成膜を行ないi Jii l 04を形成し
た。
After the substrate temperature is set to 250° C. by the substrate heater 523, the 5jH4 gas filled in the gas cylinder 511 is heated to 35 ccv by the mass flow controller 515.
The H3 gas filled in the gas cylinder 512 is controlled to a flow rate of 3 by the mass flow controller 516.
The gas was introduced into the film forming chamber 502 through the gas introduction pipe 520 while controlling the flow rate to be 0 seconds. After that, increase the internal pressure to 0.4To
rr, and after the gas flow and internal pressure are stabilized, a matching circuit (not shown) is used to reduce the reflected power as much as possible.
Power was applied at 5W using the F power supply 509. In this state, film formation was performed for 60 minutes to form iJiiI04.

その後放電を止めガスの供給も止めて成膜室503内を
真空度10−’Torrまで真空排気した。基板を不図
示の搬送手段を用いて基板ホルダー504に移動した。
Thereafter, the discharge was stopped, the gas supply was also stopped, and the inside of the film forming chamber 503 was evacuated to a vacuum level of 10-' Torr. The substrate was moved to the substrate holder 504 using a transport means (not shown).

前述と同様にして基板ホルダー504を基板ヒーター5
24によって、250℃に加熱した。ガスボンベ511
に充填されているSiH4ガスをマスフローコントロー
ラー515によって2 secmの流量に制御し、ガス
ボンベ514に充填されているH2ガスで2%に希釈さ
れたBJaガスをマスフローコントローラー518によ
って3 secmの流量に制御してガス導入管521を
介して成膜室501内に導入した。その後内圧を0.5
Torrに保ち、ガスの流れと内圧が安定した後、不図
示のマツチング回路によって反射パワーを極力少なくし
てRF電源510によりパワーを5w投入した。この状
態で1分間の成膜を行ない9層105を形成した。
The substrate holder 504 is attached to the substrate heater 5 in the same manner as described above.
24 to 250°C. gas cylinder 511
The SiH4 gas filled in the gas cylinder 514 is controlled at a flow rate of 2 sec by a mass flow controller 515, and the BJa gas diluted to 2% with H2 gas filled in a gas cylinder 514 is controlled at a flow rate of 3 sec by a mass flow controller 518. The gas was introduced into the film forming chamber 501 via the gas introduction pipe 521. Then reduce the internal pressure to 0.5
Torr was maintained, and after the gas flow and internal pressure were stabilized, a matching circuit (not shown) was used to reduce the reflected power as much as possible, and 5 W of power was applied from the RF power source 510. In this state, film formation was performed for 1 minute to form nine layers 105.

その後放電を止めガスの供給も止めて成膜室501内を
真空度10−’Torrまで真空排気した。基板を室温
になるまで放置したのち成膜室501から取り出した0
次に不図示のスパッタリング装置内に基板をセットし、
中心間の距離が1cmで格子状に配置される有効面積が
1 cm”の円形のサブセルを形成するためのマスクを
9層105の上に設置した後、スパッタリング装置内を
真空度1O−7Torrまで真空排気した。その後スパ
ッタリング装置内を2 X 10−’tTorrとなる
ようにArガスを流しITOのターゲットを50Wのパ
ワーでDCスパッタリングを行ないITOの透明導電層
10E1作製した。
Thereafter, the discharge was stopped, the gas supply was also stopped, and the inside of the film forming chamber 501 was evacuated to a vacuum degree of 10-' Torr. After the substrate was left to reach room temperature, it was taken out from the film forming chamber 501.
Next, set the substrate in a sputtering device (not shown),
After installing a mask on the nine layers 105 to form circular subcells with a center-to-center distance of 1 cm and an effective area of 1 cm" arranged in a lattice pattern, the inside of the sputtering apparatus was heated to a vacuum level of 10-7 Torr. The sputtering apparatus was evacuated. Ar gas was then flowed through the sputtering apparatus at a pressure of 2.times.10-'tTorr, and an ITO target was subjected to DC sputtering with a power of 50 W to produce a transparent conductive layer 10E1 of ITO.

さらに不図示のEBの蒸着装置を用い前記基板上にCr
500オングストロームとAg1000オングストロー
ムとの積層したグリッド状電極107を設けた。
Further, using an EB vapor deposition apparatus (not shown), Cr was deposited on the substrate.
A laminated grid-like electrode 107 of 500 angstroms and 1000 angstroms of Ag was provided.

以上のようにして作製した薄膜太陽電池の透明導電層1
06側を受光面にしテAM−1光(100mW/cm”
lを照射しながら金属基板lotと金属電極107の間
に電圧を印可し一〇、 5Voltから+1.0Vol
tの範囲で掃引して電圧電流特性を測定した。
Transparent conductive layer 1 of thin film solar cell produced as above
AM-1 light (100mW/cm") with the 06 side as the light receiving surface.
Apply a voltage between the metal substrate lot and the metal electrode 107 while irradiating the voltage 10, from 5 Volt to +1.0 Vol.
The voltage-current characteristics were measured by sweeping over a range of t.

印可電圧O近傍における電圧電流曲線の傾きから並列抵
抗を算出した。この並列抵抗はリーク電流に対する抵抗
を示すものであり並列抵抗値は+03Ω/am”以上あ
ることが望ましい。次に、上記と同様にしてZnOの粉
体の平均粒径を、50゜100、200.500.10
00.2000オングストロームと変えて作製したペー
ストを使って薄膜太陽電池を作製し各々のサンプル並列
抵抗値を前記した方法と同様にして評価した。この結果
の1例を第4図に示す。図により粒径が50オングスト
ロ一ム以上になると並列抵抗値(シイント抵抗値)が小
さくなり、ZnO層の電流リークに対するバリヤー性が
不十分となることがわかる。さらに200オングストロ
ーム以上になるとシャント抵抗は小さくなり、1000
オングストロームより大きくなるとシャント抵抗は著し
く小さくなることがわかる。
The parallel resistance was calculated from the slope of the voltage-current curve near the applied voltage O. This parallel resistance indicates the resistance to leakage current, and it is desirable that the parallel resistance value is +03Ω/am or more.Next, in the same way as above, the average particle size of the ZnO powder was .500.10
Thin film solar cells were manufactured using pastes prepared with a thickness of 0.00.2000 angstroms, and the parallel resistance values of each sample were evaluated in the same manner as described above. An example of this result is shown in FIG. The figure shows that when the grain size is 50 angstroms or more, the parallel resistance value (shint resistance value) becomes small, and the barrier property of the ZnO layer against current leakage becomes insufficient. Furthermore, when the thickness exceeds 200 angstroms, the shunt resistance becomes smaller, and
It can be seen that the shunt resistance becomes significantly smaller when the diameter becomes larger than angstrom.

第3図と第4図に示した例からも判るように、スクリー
ン印刷に用いるためのZnOの粉体の平均粒径は、50
オングストロームからtoooオングストロームまでが
好適であり、より好適には200から500オングスト
ロームが望ましい。
As can be seen from the examples shown in Figures 3 and 4, the average particle size of ZnO powder used for screen printing is 50
A range of angstroms to too angstroms is preferred, and a range of 200 to 500 angstroms is more preferred.

尚、上述n層、i層、p層、透明導電層、金属電極等の
作製手段は公知技術に基づいて行なうことができ、前記
、記載の工程に限定されるものではない。
The means for producing the above-mentioned n-layer, i-layer, p-layer, transparent conductive layer, metal electrode, etc. can be performed based on known techniques, and are not limited to the steps described above.

[実施例] 以下に本発明による薄膜太陽電池の作製方法について実
施例を用いて具体的に説明を行なうが、本発、明は、以
下の実施例によって発明の内容が、限定されるものでは
ない。
[Example] The method for producing a thin film solar cell according to the present invention will be specifically explained below using Examples, but the content of the present invention is not limited to the following Examples. do not have.

実施例1 長尺のシート状基板に、第1図に示した層構成と同様の
薄膜太陽電池を前項に述べた方法、条件とほぼ同様にし
て以下のようにして作製した。
Example 1 A thin film solar cell having the same layer structure as shown in FIG. 1 was fabricated on a long sheet-like substrate using the method and conditions described in the previous section as follows.

厚み200μm、幅30cm、長さ100mのステンレ
ス基板lot上に前述の方法で得られた平均粒径300
μmのZnO粉体な原料にして作製したペーストをドク
ターブレード法でコーティングし、その後トンネル炉内
で400℃で加熱焼成して酸化物半導体層102を形成
した1層厚はnmであった。
The average particle size of 300 particles obtained by the above method was placed on a stainless steel substrate lot with a thickness of 200 μm, a width of 30 cm, and a length of 100 m.
The oxide semiconductor layer 102 was formed by coating a paste prepared using μm-sized ZnO powder raw material by a doctor blade method and then heating and baking it in a tunnel furnace at 400° C. The thickness of one layer was nm.

次に第7図に示した連続生産用成膜装置の成膜炉701
内に基板705をロール状に巻いて設置し、n層形成用
電極702.1層形成用電極703.9層形成用電極7
04の中を連続的に搬送しながら、n1i103.1層
104.9層105、の順番で成膜を行ない成膜終了後
の基板706もロール状に巻き取った。各層厚はそれぞ
れ100.3000.100人であった。
Next, a film forming furnace 701 of a continuous production film forming apparatus shown in FIG.
A substrate 705 is wound into a roll and installed inside, and an electrode for forming an n layer 702, an electrode for forming a first layer 703, an electrode for forming a ninth layer 7
While continuously conveying the substrate 706 through the substrate 04, film formation was performed in the order of n1i103.1 layer 104.9 layer 105, and the substrate 706 after the film formation was also wound up into a roll. The thickness of each layer was 100.3000.100 people.

成膜終了後成膜室から基板を取り出し10cm角に切断
した。次に前述した方法と同様に不図示のスパッタリン
グ装置内に基板をセットし、中心間の距離が1cmで格
子状に配置される有効面積が1 cm”の円形のサブセ
ルを形成するためのマスクをpli105の上に設置し
た後、ITOのターゲットでDCスパッタリングを行な
いITOの透明導電層106、層厚700人を作製した
。さらに不図示のEBB着装置によりCrとAgとの積
層した電極107を設けた。以上のようにして作製した
薄膜太陽電池の透明導電層106側を受光面にしてAM
−1光(100mW/cm”)を照射して各サブセルの
電流電圧特性を測定したところ光電変換効率は7.2±
1.5%であった。また並列抵抗値を算出したところ2
.5±0.2XlO”07cm”であった。
After the film formation was completed, the substrate was taken out from the film formation chamber and cut into 10 cm square pieces. Next, in the same way as in the method described above, the substrate was set in a sputtering device (not shown), and a mask was applied to form circular subcells with an effective area of 1 cm'' arranged in a grid pattern with a distance of 1 cm between centers. After installing it on the pli 105, DC sputtering was performed using an ITO target to produce an ITO transparent conductive layer 106 with a layer thickness of 700.Furthermore, an electrode 107 made of a layer of Cr and Ag was provided using an EBB deposition device (not shown). AM
-1 light (100mW/cm") and measured the current-voltage characteristics of each subcell, the photoelectric conversion efficiency was 7.2±
It was 1.5%. Also, when I calculated the parallel resistance value, it was 2
.. It was 5±0.2XlO"07cm".

この結果本発明の方法により、光電変換能力が良く、電
流のリークも少ない良好な特性の薄膜太陽電池が作製で
きることがわかった。
As a result, it was found that by the method of the present invention, a thin film solar cell with good photoelectric conversion ability and good characteristics with little current leakage could be produced.

実施例2 次に第6図に示す層構成の薄膜太陽電池を以下のように
して作製した。厚み500μm、幅10cm、長さlo
cmの寸法のステンレス基板601に不図示のDCスパ
ッタリング装置によりAg層602を1000オングス
トローム堆積した。該Ag層602は光の反射を効率的
に行なうための反射層の機能を有している。この土に実
施例1と同様に粒径300オングストロームのZnO粉
体を原料にして作製したペーストによって酸化物半導体
層603を形成(5000人)した後、1層604.1
層605.9層606の順番で作製した。
Example 2 Next, a thin film solar cell having the layer structure shown in FIG. 6 was produced as follows. Thickness 500μm, width 10cm, length lo
An Ag layer 602 having a thickness of 1000 angstroms was deposited on a stainless steel substrate 601 having a size of cm by a DC sputtering device (not shown). The Ag layer 602 has the function of a reflective layer for efficiently reflecting light. On this soil, an oxide semiconductor layer 603 was formed (by 5000 people) using a paste made from ZnO powder with a particle size of 300 angstroms as a raw material in the same manner as in Example 1, and then one layer 604.1
Layers 605.9 and 606 were fabricated in this order.

次に実施例1と同様ので不図示のスパッタリング装置内
に基板セットし、中心間の距離が1cmで格子状に配置
される有効面積が1 cm”の円形のサブセルを形成す
るためのマスクを9層606の上に設置した後、ITO
のターゲットでDCスパッタリングを行ないITOの透
明導電層607を作製した。さらに不図示のEB蒸蒸製
装置よりC「とAgとの積層した電極608を設けた。
Next, the substrate was set in a sputtering apparatus (not shown) similar to that in Example 1, and a mask was applied to form circular subcells with an effective area of 1 cm" arranged in a grid pattern with a distance of 1 cm between centers. After being placed on top of layer 606, the ITO
A transparent conductive layer 607 of ITO was fabricated by performing DC sputtering using the target. Furthermore, an electrode 608 made of a layer of C and Ag was provided using an EB evaporation device (not shown).

以上のようにして作製した薄膜太陽電池の透明導電層6
07側を受光面にしてAM−1光(lθOmW/cm”
)を照射して各サブセルの電流電圧特性を測定したとこ
ろ光電変換効率は8.4±1.2%であった。また並列
抵抗を算出したところ3.1±0.4×10”07cm
2であった。
Transparent conductive layer 6 of thin film solar cell produced as above
AM-1 light (lθOmW/cm”
) and measured the current-voltage characteristics of each subcell, the photoelectric conversion efficiency was 8.4±1.2%. Also, the parallel resistance was calculated as 3.1±0.4×10”07cm
It was 2.

この結果本発明の方法により、光電変換能力に優れ、電
流のリークも少ない良好な特性の薄膜太陽電池が作製で
きることがわかった。
As a result, it was found that by the method of the present invention, a thin film solar cell with excellent photoelectric conversion ability and good characteristics with little current leakage could be produced.

実施例3 次に第8図に示す層構成の薄膜太陽電池を以下のように
して作製した。厚み800μm、幅10 C111%長
さ10cmのコーニング社製#7059ガラス基板80
1上に不図示のEB蒸着装置を用い、C「とAgとの積
層したグリッド電極802を設けた。その後、粒径30
0人のZnO粉体を原料にして作製したペースト Zn
Oをスクリーン印刷法で印刷して電気炉で400℃にて
加熱焼成し酸化物半導体層803 (1000人厚)金
形成した。
Example 3 Next, a thin film solar cell having the layer structure shown in FIG. 8 was produced as follows. Corning #7059 glass substrate 80 with thickness 800μm, width 10C111% and length 10cm
1, a grid electrode 802 in which C and Ag were laminated was provided using an EB evaporation device (not shown).
Zn paste made from 0 people's ZnO powder as raw material
O was printed using a screen printing method and fired at 400° C. in an electric furnace to form an oxide semiconductor layer 803 (1000 layers thick) of gold.

次に第5図に示した成膜類を用いて実施例1と同様に、
1層804.1層805.9層806、の順番で作製し
た0次に実施例1と同様にで不図示のスパッタリング装
置内に基板セットし、中心間の距離が1ca+で格子状
に配置される有効面積がl cab”の円形のサブセル
を形成するためのマスクを9層806の上に設置した後
、ITOのターゲットでDCスパッタリングを行ないI
TOの透明導電層807を作製した。さらに不図示のE
B蒸着装置によりCrとAgとの積層した電極808を
設けた。
Next, in the same manner as in Example 1 using the film forming method shown in FIG.
1 layer 804, 1 layer 805, and 9 layers 806 were fabricated in the following order: Next, the substrates were set in a sputtering apparatus (not shown) in the same manner as in Example 1, and the substrates were arranged in a grid pattern with a center-to-center distance of 1 ca+. After placing a mask on the 9-layer 806 to form a circular subcell with an effective area of l cab'', DC sputtering is performed using an ITO target.
A transparent conductive layer 807 of TO was produced. Furthermore, E (not shown)
A laminated electrode 808 of Cr and Ag was provided using a B evaporation device.

以上のようにして作製した薄膜太陽電池の透明導電層8
07側を受光面にして^M−1光(100mW/cm、
)を照射して各サブセルの電流電圧特性を測定したとこ
ろ光電変換効率は7.5±1.6%であった。また並列
抵抗を算出したところ1.3±o、8×103Ω/cm
”であった。
Transparent conductive layer 8 of the thin film solar cell produced as above
^M-1 light (100mW/cm,
) and measured the current-voltage characteristics of each subcell, the photoelectric conversion efficiency was 7.5±1.6%. Also, the parallel resistance was calculated as 1.3±o, 8×103Ω/cm
"Met.

この結果本発明の方法により、光電変換能力に優れ、電
流のリークも少ない良好な特性の薄膜太陽電池が作製で
きることがわかった。
As a result, it was found that by the method of the present invention, a thin film solar cell with excellent photoelectric conversion ability and good characteristics with little current leakage could be produced.

比較例1 次に、従来例として、第1図に示す層構成の薄膜太陽電
池を以下のようにして作製した。厚み800μm、幅1
0cm、長さ10cmのステンレス製基板上に、ZnO
をターゲットとして不図示のDCスパッタリング装置に
よりZnO膜(5000人厚)金形製した。さらに、実
施例1と同様な方法及び条件でn層103、i NI 
O4,9層105、の順番で成膜を行ない成膜終了後、
成膜室から基板を取り出し、実施例1と同様に不図示の
スパッタリング装置内に基板をセットし、中心間の距離
が1cmで格子状に配置される有効面積がlcn+1の
円形のサブセルを形成するためのマスクをp!105の
上に設置した後、ITDのターゲットでDCスパッタリ
ングを行ないITOの透明導電層lO6を作製した。さ
らに不図示のEB蒸着装置によりC「とAgとの積層し
た電極107を設けた。
Comparative Example 1 Next, as a conventional example, a thin film solar cell having the layer structure shown in FIG. 1 was manufactured as follows. Thickness 800μm, width 1
ZnO was deposited on a stainless steel substrate with a diameter of 0 cm and a length of 10 cm.
A ZnO film (5000 mm thick) was molded using a DC sputtering device (not shown) using the target as a target. Furthermore, the n layer 103, i NI
Films are formed in the order of O4 and 9 layers 105, and after the film formation is completed,
The substrate is taken out from the film forming chamber, and as in Example 1, the substrate is set in a sputtering device (not shown) to form circular subcells with an effective area of lcn+1 arranged in a grid pattern with a center-to-center distance of 1 cm. P for the mask! 105, DC sputtering was performed using an ITD target to produce an ITO transparent conductive layer lO6. Furthermore, an electrode 107 in which C' and Ag were laminated was provided using an EB evaporation apparatus (not shown).

以上のようにして作製した薄膜太陽電池の透明導電層1
06側を受光面にしてAM−1光(100mW/cm”
)を照射して各サブセルの電流電圧特性を測定したとこ
ろ光電変換効率は7.1±1.4%であった。また並列
抵抗を算出したところ3.5±0.6×103Ω/Cが
であった。
Transparent conductive layer 1 of thin film solar cell produced as above
AM-1 light (100mW/cm") with the 06 side as the light receiving surface.
) and measured the current-voltage characteristics of each subcell, the photoelectric conversion efficiency was 7.1±1.4%. Further, when the parallel resistance was calculated, it was 3.5±0.6×10 3 Ω/C.

この結果本発明の方法を用いて、実施例1から3で作製
した薄膜太陽電池はバッチ式である本比較例(従来例)
と比較して遜色ないことがわかり、本発明の方法によっ
て大面積にわたって安定した、均一な特性の薄膜太陽電
池が連続的に作製できることがわかった。
As a result, using the method of the present invention, the thin film solar cells produced in Examples 1 to 3 are of the batch type in this comparative example (conventional example).
It was found that thin film solar cells with stable and uniform characteristics can be continuously produced over a large area by the method of the present invention.

[発明の効果〕 以上に説明したように、基板上に酸化物半導体層、光起
電力発生層、透明導電層及び金属電極の順番で形成され
る薄膜太陽電池に於て、前記酸化物半導体層の作製方法
が、塗布法であり、さらに該塗布法に用いる塗布材の原
料が、ZnOの粉体であって、又該ZnOの粉体が、5
0オングストロ一ム以上1000オングストローム以下
でありより好適には、200オングストロ一ム以上50
0オングストローム以下とすることにより、大面積にわ
たって安定した特性の酸化物半導体層が得られ、該酸化
物半導体薄膜を用いて作製された薄膜太陽電池は、光電
変換効率が高く電流のリークの少ない安定した特性とな
る。
[Effects of the Invention] As explained above, in a thin film solar cell in which an oxide semiconductor layer, a photovoltaic generation layer, a transparent conductive layer, and a metal electrode are formed on a substrate in this order, the oxide semiconductor layer The manufacturing method is a coating method, and the raw material of the coating material used in the coating method is ZnO powder, and the ZnO powder is
0 angstrom or more and 1000 angstrom or less, more preferably 200 angstrom or more and 50 angstrom
By setting the thickness to 0 angstrom or less, an oxide semiconductor layer with stable characteristics over a large area can be obtained, and a thin film solar cell produced using the oxide semiconductor thin film has a stable structure with high photoelectric conversion efficiency and low current leakage. It has the following characteristics.

又、本発明に係る酸化物半導体膜を均一に、かつ高速で
連続的に作製する方法は、太陽電池に限らず、光センサ
−、表示素子等における透明導電膜等の機能性堆積膜の
作製に好適に適用することのできる実用上非常に有用な
ものである。
Furthermore, the method for manufacturing an oxide semiconductor film uniformly and continuously at high speed according to the present invention is applicable not only to solar cells but also to the manufacturing of functional deposited films such as transparent conductive films in optical sensors, display elements, etc. It is practically very useful and can be suitably applied to.

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

第1図は、本発明を実施するに好適な薄膜太陽電池の素
子構成を表わす構成図、第2図は、本発明のZnO膜を
作製するための原料となるZnOの粉体な作製するため
のマイクロ波プラズマ反応装置の1例を示す構成図、第
3図は本発明で使用されるZnO粉体の粒径と該粉体を
用いて作製したZnO膜の光透過性との関係の1例を表
わす図、第4図は本発明で使用されるZnO粉体の粒径
と該粉体を用いて作製した薄膜太陽電池の並列抵抗(シ
ャント抵抗)との関係の1例を表わす図、第5図は薄膜
太陽電池の起電力発生層を連続で作製するための成膜装
置の構成図、第6図は実施例2で得られた本発明の薄膜
太陽電池作製方法を適用するに好適な第2の素子構成の
薄膜太陽電池の模式図、第7図は、第6図の薄膜太陽電
池の光起電力発生層を連続で作製するのに好適な成膜装
置の構成図、第8図は実施例3で得られた本発明の薄膜
太陽電池作製方法を適用するのに好適な第3の素子構成
の薄膜太陽電池の模式図を示す。 101・・・基板   102・・・酸化物半導体層1
03・・・0層   104・・・1層105・・・p
H106・・・透明導電層107・・・金属を極 201・・・マイクロ波発振器 202・・・導波管 203・・・パワーモニター 204・・・整合器  205−・・マイクロ波投入窓
206・・・空洞共振器 207・・・開孔板  208・・・成膜室209・・
・排気ポンプ 210・・・圧力コントローラー 211・・・原料ガスバブリング装置 212・・・酸素ガスボンベ 213.214・・・マスフローコントローラー215
、216・・・ガス供給管 501・・・成膜室 502、503.504・・・電極 505・・・圧力コントローラー 506・・・排気ポンプ 508、509.510・・・高周波電源511、51
2.513.514・・・ガスボンベ515.516,
517,518−・・マスフローコントローラー519
、520.521・・・ガス供給バイブロ01・・・基
板   602・・・Ag層603・・・酸化物半導体
層 604・・・0層   605・・・1層606・・・
9層   607・・・透明導電層608・・・金属電
極 701・・・成膜室 702、703.704・・・電極 705、706・・・基板 707、708.709・・・基板ヒーター801・・
・ガラス基板 802・・・金属電極 803・・・酸化物半導体層 804・・・0層   805・・・1層806・・・
9層   807・・・透明導電層808・・・金属電
FIG. 1 is a block diagram showing the element configuration of a thin film solar cell suitable for carrying out the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the structure of a ZnO powder used as a raw material for producing the ZnO film of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing an example of a microwave plasma reactor according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the particle size of the ZnO powder used in the present invention and the parallel resistance (shunt resistance) of a thin film solar cell manufactured using the powder, Fig. 5 is a block diagram of a film forming apparatus for continuously producing the electromotive force generating layer of a thin film solar cell, and Fig. 6 is a diagram suitable for applying the method for producing a thin film solar cell of the present invention obtained in Example 2. FIG. 7 is a schematic diagram of a thin film solar cell having the second element configuration, and FIG. The figure shows a schematic diagram of a thin film solar cell obtained in Example 3 and having a third element configuration suitable for applying the thin film solar cell manufacturing method of the present invention. 101...Substrate 102...Oxide semiconductor layer 1
03...0 layer 104...1 layer 105...p
H106...Transparent conductive layer 107...Metal pole 201...Microwave oscillator 202...Waveguide 203...Power monitor 204...Matching device 205-...Microwave input window 206... ...Cavity resonator 207...Perforated plate 208...Deposition chamber 209...
- Exhaust pump 210...Pressure controller 211...Raw material gas bubbling device 212...Oxygen gas cylinder 213.214...Mass flow controller 215
, 216... Gas supply pipe 501... Film forming chamber 502, 503.504... Electrode 505... Pressure controller 506... Exhaust pump 508, 509.510... High frequency power source 511, 51
2.513.514...Gas cylinder 515.516,
517,518--Mass flow controller 519
, 520.521...Gas supply vibro 01...Substrate 602...Ag layer 603...Oxide semiconductor layer 604...0 layer 605...1 layer 606...
9 layers 607...Transparent conductive layer 608...Metal electrode 701...Film forming chamber 702, 703.704...Electrode 705, 706...Substrate 707, 708.709...Substrate heater 801.・
-Glass substrate 802...Metal electrode 803...Oxide semiconductor layer 804...0 layer 805...1 layer 806...
9 layers 807...Transparent conductive layer 808...Metal electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に、少なくとも、酸化物半導体層、光起電
力発生層、透明導電層及び金属電極をこの順に積層する
ことにより薄膜太陽電池を作製する方法であって、 酸化物半導体層を構成する原料粒子として平均粒径10
00Å以下の金属酸化物粒子を用い、塗布法により前記
酸化物半導体層を形成することを特徴とする薄膜太陽電
池作製方法。
(1) A method for manufacturing a thin film solar cell by laminating at least an oxide semiconductor layer, a photovoltaic generation layer, a transparent conductive layer, and a metal electrode in this order on a substrate, the oxide semiconductor layer comprising: The average particle size of the raw material particles is 10
A method for producing a thin film solar cell, characterized in that the oxide semiconductor layer is formed by a coating method using metal oxide particles of 00 Å or less.
(2)前記金属酸化物粒子がZnO粒子である請求項1
に記載の方法。
(2) Claim 1, wherein the metal oxide particles are ZnO particles.
The method described in.
(3)前記ZnO粒子の平均粒径が50Å〜1000Å
の範囲である請求項2に記載の方法。
(3) The average particle diameter of the ZnO particles is 50 Å to 1000 Å
3. The method of claim 2, wherein:
(4)前記平均粒径が200Å〜500Åの範囲である
請求項3に記載の方法。
(4) The method according to claim 3, wherein the average particle size is in the range of 200 Å to 500 Å.
(5)前記塗布法がスクリーン印刷法である請求項1に
記載の方法。
(5) The method according to claim 1, wherein the coating method is a screen printing method.
(6)前記ZnO粒子が、マイクロ波プラズマ処理によ
る気相反応により得られたものである請求項2に記載の
方法。
(6) The method according to claim 2, wherein the ZnO particles are obtained by a gas phase reaction using microwave plasma treatment.
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