JP2000232234A

JP2000232234A - シリコン系薄膜光電変換装置

Info

Publication number: JP2000232234A
Application number: JP11034453A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Tawada; 裕子多和田; Kenji Yamamoto; 憲治山本
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】開放端電圧の低下や生産歩留りの低下を招く
ことなく、光閉じ込め効果による光電変換特性が改善さ
れたシリコン系薄膜光電変換装置を提供する。【解決手段】基板（１）上に順次積層された透明電極
（１０）と、一導電型層（１１１）、結晶質シリコン系
光電変換層（１１２）および逆導電型層（１１３）を含
む光電変換ユニット（１１）と、光反射性金属電極（２
０２）とを有するシリコン系薄膜光電変換装置であっ
て、透明電極（１０）は表面凹凸構造をなし、凹凸の高
低差が１０〜１００ｎｍであり、凹凸のピッチが凹凸の
高低差より大きくかつその２５倍以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリコン系薄膜光電
変換装置に関し、特にその低コスト化と性能改善に関す
る。なお、本願明細書において、「結晶質」および「微
結晶」の用語は、部分的に非晶質を含む場合をも意味す
るものとする。

【０００２】

【従来の技術】近年、たとえば多結晶シリコンや微結晶
シリコンのような結晶質シリコンを含む薄膜を利用した
光電変換装置の開発が精力的に行なわれている。これら
の光電変換装置の開発では、安価な基板上に低温プロセ
スで良質の結晶質シリコン薄膜を形成することによる低
コスト化と高性能化の両立が目的となっている。こうし
た光電変換装置は、太陽電池、光センサなど、さまざま
な用途への応用が期待されている。

【０００３】光電変換装置の一例として、基板上に、透
明電極と、一導電型層、結晶質シリコン系光電変換層お
よび逆導電型層を含む光電変換ユニットと、光反射性金
属電極とを順次積層した構造を有するものが知られてい
る。この光電変換装置では、光電変換層が薄いと光吸収
係数が小さい長波長領域の光が十分に吸収されないた
め、光電変換量は本質的に光電変換層の膜厚によって制
約を受ける。そこで、光電変換層を含む光電変換ユニッ
トに入射した光をより有効に利用するために、光入射側
の透明電極に表面凹凸（表面テクスチャ）構造を設けて
光を光電変換ユニット内へ散乱させ、さらに金属電極で
反射した光を乱反射させる工夫がなされている。上記の
ように表面テクスチャ構造をなす透明電極を具備した光
電変換装置は、たとえば特公平６−１２８４０号公報、
特開平７−２８３４３２号公報などに開示されており、
効率が向上することが記載されている。

【０００４】一方、透明電極上に形成される光電変換ユ
ニットは光電変換層と導電型層とを有する。このうち導
電型層はドープされた不純物による光吸収のために光電
変換層への入射光を減少させる。このような光電変換に
寄与しない不純物による光吸収を低減して光電変換層へ
の入射光を増大させるためには、導電型層の膜厚を必要
最小限まで薄くすることが望まれる。

【０００５】本発明者らは、以上のような設計要求に基
づいて表面凹凸構造を有する透明電極上に光電変換ユニ
ットを構成する薄い導電型層を形成した場合、導電型層
に機械的・電気的な欠陥が生じることがあり、最終的に
得られる光電変換装置の開放端電圧の低下や短絡による
歩留りの低下を招く問題があることを見出した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、開放
端電圧の低下や生産歩留りの低下を招くことなく光閉じ
込め効果による光電変換特性が改善されたシリコン系薄
膜光電変換装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、透明電極
の光電変換ユニット側の面に形成される表面凹凸構造に
おける凹凸の高低差とピッチを制御することによって、
光電変換層における光吸収量を増大させ、かつ高い開放
端電圧を有する高性能の薄膜光電変換装置が得られるこ
とを見出した。

【０００８】すなわち、本発明のシリコン系薄膜光電変
換装置は、基板上に順次積層された透明電極と、一導電
型層、結晶質シリコン系光電変換層および逆導電型層を
含む光電変換ユニットと、光反射性金属電極とを具備し
たシリコン系薄膜光電変換装置において、前記透明電極
は表面凹凸構造を有し、前記凹凸の高低差が１０〜１０
０ｎｍであり、前記凹凸のピッチが前記凹凸の高低差よ
り大きくかつその２５倍以下であることを特徴とする。

【０００９】本発明の光電変換装置において、透明電極
は５００〜１２００ｎｍの波長の光に対して８０％以上
の高い透過率を有することが好ましい。

【００１０】ここで、透明電極の表面の凹凸の高低差と
は凸部と凹部の高さの差の平均値であり、ピッチとはお
よそ０．１〜５μｍ周期で現れる、隣接する凸部と凸部
または凹部と凹部の間の距離の平均値を表わしている。
上述したように本発明においては、凹凸の高低差が１０
〜１００ｎｍであり、凹凸のピッチが凹凸の高低差より
大きくかつその２５倍以下である。凹凸のピッチは凹凸
の高低差の４倍以上２０倍以下であることがより好まし
い。具体的には、凹凸のピッチが３００〜１０００ｎｍ
であることが好ましい。また、透明電極表面の凹凸の断
面形状は実質的に鋭角的な突起を含まない曲線であるこ
とが好ましい。

【００１１】光電変換ユニットに含まれる半導体接合を
構成するすべての半導体層（一導電型層、結晶質シリコ
ン系光電変換層および逆導電型層）は、プラズマＣＶＤ
法により、下地温度４００℃以下の低温で形成される。
このうち結晶質シリコン系光電変換層は、８０％以上の
体積結晶化分率と、１〜３０原子％の水素含有量と、
０．５〜２０μｍの厚さと、膜面に平行な（１１０）の
優先結晶配向面を有し、Ｘ線回折における（２２０）回
折ピークに対する（１１１）回折ピークの強度比が０．
２以下であることが好ましい。

【００１２】本発明に係るシリコン系光電変換装置は、
一導電型層、結晶質シリコン系光電変換層および逆導電
型層を含む光電変換ユニットに加えて、一導電型層、非
晶質シリコン系光電変換層および逆導電型層を含む光電
変換ユニットが積層されたタンデム型であってもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳細に説明す
る。

【００１４】図１に示す断面図を参照して、本発明に係
るシリコン系薄膜光電変換装置の一例を説明する。この
シリコン系薄膜光電変換装置は、基板１上に、透明電極
１０と、一導電型層１１１、結晶質シリコン系光電変換
層１１２および逆導電型層１１３を含む光電変換ユニッ
ト１１と、透明導電性酸化膜２０１および光反射性金属
電極２０２を含む複合電極２０とを順次積層した構造を
有する。この光電変換装置に対しては、光電変換される
べき光ｈνは基板１側から入射される。

【００１５】基板１としては、ステンレスなどの金属、
有機フィルム、セラミックス、または低融点の安価なガ
ラスなどを用いることができる。

【００１６】基板１上に配置される透明電極１０の材料
としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂およびＺｎＯから選択され
る１以上の層を含む透明導電性酸化膜が用いられる。こ
れらの材料のうち、透過率、導電率および化学安定性の
観点からはＳｎＯ₂が特に好適であり、加工性、導電率
および透過率の観点からはＩＴＯも好適である。透明電
極は真空蒸着、熱ＣＶＤまたはスパッタなどの方法によ
って基板１上に形成される。

【００１７】ここで、透明電極１０の表面凹凸構造にお
いて、凹凸の高低差が凹凸のピッチに対して大きすぎる
と凹部と凸部との間の角度が鋭くなり、その上に堆積さ
れるシリコン系光電変換ユニットの半導体接合が良好に
形成されず、最終的に得られる光電変換装置の開放端電
圧や製造歩留りの低下を招く。たとえば、特公平６−１
２８４０号公報には透明電極表面の凹凸の高低差が１０
０ｎｍ以上であることが記載されているが、この場合の
ように透明電極の凹凸構造が急峻であると、最終的に得
られる光電変換装置の開放端電圧や製造歩留りはそれほ
ど向上しない。

【００１８】このことから透明電極１０の表面凹凸構造
における凹凸の高低差と凹凸のピッチに最適値が存在す
ることがわかる。すなわち、凹凸の高低差に対して十分
な間隔のピッチを与えて凹部と凸部との間の角度を緩や
かにして、凹凸の断面形状を実質的に鋭角的な突起を含
まない（変曲点をもたない）曲線状にすると、開放端電
圧の低下や製造歩留りの低下を伴うことなく、光閉じ込
め効果を改善して高性能の光電変換装置を得ることがで
きる。

【００１９】本発明においては、透明電極１０表面の凹
凸の高低差は１０〜１００ｎｍが好ましく、さらに２０
〜６０ｎｍがより好ましい。また、凹凸のピッチは凹凸
の高低差より大きくかつその２５倍以下であることが好
ましく、さらに凹凸のピッチは凹凸の高低差の４倍以上
２０倍以下であることがより好ましい。具体的には、凹
凸のピッチは３００〜１０００ｎｍが好ましく、さらに
５５０〜８００ｎｍがより好ましい。上記のような表面
凹凸構造は、透明電極１０の断面ＴＥＭ（透過型電子顕
微鏡）写真の画像処理や、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）に
よる表面観察および表面形状測定によっても決定するこ
とができる。

【００２０】上述した本発明に係る透明電極１０の表面
凹凸構造は、種々の方法により形成することができる。
例えば、基板１の表面にエッチングなどにより凹凸構造
を形成し、その上に薄い透明電極１０を形成して、透明
電極１０の表面を基板１の凹凸構造に沿った凹凸構造に
する方法が挙げられる。

【００２１】また、基板１上に急峻な凹凸表面を有する
透明電極層を堆積した後に、エッチングなどにより所望
の緩やかな凹凸構造に加工する方法を用いてもよい。た
とえば、まず下地基板１の温度を約３５０℃以上、好ま
しくは約４５０〜５５０℃に設定し、ＳｎＣｌ₄、Ｏ₂、
ＣＨ₃ＯＨ、ＨＦ、Ｈ₂Ｏなどを原料として常圧熱ＣＶＤ
によりＳｎＯ₂からなる透明電極１０を形成する。Ｓｎ
Ｏ₂の場合、常圧熱ＣＶＤ時に基板温度や各原料の導入
量を変化させることによっても表面の凹凸構造をある程
度調整することができる。さらに、ＳｎＯ₂上にＺｎを
蒸着した後、ＨＣｌなどを用いてエッチングすることに
より、所望の緩やかな凹凸構造を得ることができる。こ
の際、Ｚｎ蒸着量を変えてエッチング量を変化させるこ
とにより、凹凸構造を調整することができる。

【００２２】さらに、透明電極１０をＳｎＯ₂からなる
下層とＳｎＯ₂またはＺｎＯからなる上層との二層構造
とすることによっても、表面を緩やかな凹凸構造にする
ことができる。なお、結果的に所望の凹凸形状が得られ
るならば、上記方法に制限されるものではない。

【００２３】透明電極１０上にシリコン系光電変換ユニ
ット１１が形成される。この光電変換ユニット１１に含
まれるすべての半導体層は、下地温度を４００℃以下に
設定してプラズマＣＶＤ法によって堆積される。プラズ
マＣＶＤ法としては、一般によく知られている平行平板
型のＲＦプラズマＣＶＤを用いてもよいし、周波数１５
０ＭＨｚ以下のＲＦ帯からＶＨＦ帯までの高周波電源を
利用するプラズマＣＶＤ法を用いてもよい。

【００２４】光電変換ユニット１１には一導電型層１１
１、結晶質シリコン系光電変換層１１２および逆導電型
層１１３が含まれる。一導電型層１１１はｐ型層でもｎ
型層でもよく、これに対応して逆導電型層１１３はｎ型
層またはｐ型層になる。ただし、光電変換装置では通常
は光の入射側にｐ型層が配置されるので、図１の構造で
は一般的に一導電型層１１１はｐ型層、逆導電型層１１
３はｎ型層である。

【００２５】一導電型層１１１は、たとえば導電型決定
不純物原子（キャリア）としてボロンをドープしたｐ型
シリコン系薄膜からなる。ただし、不純物原子は特に限
定されず、ｐ型層の場合にはアルミニウムなどでもよ
い。また、一導電型層１１１の半導体材料としては、非
晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイドや非晶質シリ
コンゲルマニウム等の合金材料、多結晶シリコンもしく
は部分的に非晶質を含む微結晶シリコンまたはその合金
材料を用いることもできる。なお、必要に応じて、堆積
された一導電型層１１１にパルスレーザ光を照射（レー
ザーアニール）することにより、結晶化分率やキャリア
濃度を制御することもできる。

【００２６】一導電型層１１１上に結晶質シリコン系光
電変換層１１２が堆積される。この結晶質シリコン系光
電変換層１１２としては、体積結晶化分率が８０％以上
である、ノンドープ（真正半導体）の多結晶シリコン膜
もしくは微結晶シリコン膜または微量の不純物を含む弱
ｐ型もしくは弱ｎ型で光電変換機能を十分に備えたシリ
コン系薄膜材料を用いることができる。この光電変換層
１１２を構成する半導体材料についても、上記の材料に
限定されず、シリコンカーバイドやシリコンゲルマニウ
ムなどの合金材料を用いることができる。光電変換層１
１２の厚さは、必要かつ十分な光電変換が可能なよう
に、一般的に０．５〜２０μｍの範囲に形成される。こ
の結晶質シリコン系光電変換層１１２は４００℃以下の
低温で形成されるので、結晶粒界や粒内における欠陥を
終端させて不活性化させる水素原子を多く含む。具体的
には、光電変換層１１２の水素含有量は１〜３０原子％
の範囲内にある。さらに、結晶質シリコン系薄膜光電変
換層１１２に含まれる結晶粒の多くは下地層から上方に
柱状に延びて成長しており、その膜面に平行に（１１
０）の優先結晶配向面を有する。そして、Ｘ線回折にお
ける（２２０）回折ピークに対する（１１１）回折ピー
クの強度比は０．２以下である。

【００２７】結晶質シリコン系光電変換層１１２上には
逆導電型層１１３が形成される。この逆導電型層１１３
は、たとえば導電型決定不純物原子（キャリア）として
リンがドープされたｎ型シリコン系薄膜からなる。ただ
し、不純物原子は特に限定されず、ｎ型層では窒素など
でもよい。また、逆導電型層１１３の半導体材料として
は、非晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイドや非晶
質シリコンゲルマニウム等の合金材料、多結晶シリコン
もしくは部分的に非晶質を含む微結晶シリコンまたはそ
の合金材料を用いることもできる。

【００２８】ここで、透明電極１０の表面が実質的に平
坦である場合でも、その上に堆積される光電変換ユニッ
ト１１の表面Ｔ_Bは微細な凹凸を含む表面テクスチャ構
造を示す。また、透明電極１０の表面Ｔ_Aが凹凸を含む
表面テクスチャ構造を有する場合、光電変換ユニット１
１の表面Ｔ_Bは、透明電極１０の表面Ｔ_Aに比べて、テク
スチャ構造における凹凸のピッチが小さくなる。これ
は、光電変換ユニット１１を構成する結晶質シリコン系
光電変換層１１２の堆積時に結晶配向に基づいてテクス
チャ構造が生じることによる。このため光電変換ユニッ
ト１１の表面Ｔ_Bは広範囲の波長領域の光を反射させる
のに適した微細な表面凹凸テクスチャ構造となり、光電
変換装置における光閉じ込め効果も大きくなる。

【００２９】光電変換ユニット１１上には透明導電性酸
化膜２０１と光反射性金属電極２０２とを含む複合電極
２０が形成される。透明導電性酸化膜２０１は、必要に
応じて形成されるが、光電変換ユニット１１と光反射性
金属電極２０２との付着性を高め、光反射性金属電極２
０２の反射効率を高め、光電変換ユニット１１を化学変
化から防止する機能を有する。

【００３０】透明導電性酸化膜２０１は、ＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ₂、ＺｎＯなどから選択される少なくとも１種で形成
することが好ましく、ＺｎＯを主成分とする膜が特に好
ましい。光電変換ユニット１１に隣接する透明導電性酸
化膜２０１の平均結晶粒径は１００ｎｍ以上であること
が好ましい。この条件を満たすためには、下地温度を１
００〜４５０℃に設定して透明導電性酸化膜２０１を形
成することが望ましい。なお、ＺｎＯを主成分とする透
明導電性酸化膜２０１の膜厚は５０ｎｍ〜１μｍである
ことが好ましく、比抵抗は１．５×１０^-3Ωｃｍ以下で
あることが好ましい。

【００３１】光反射性金属電極２０２は真空蒸着または
スパッタなどの方法によって形成することができる。光
反射性金属電極２０２は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕおよ
びＰｔから選択される１種、またはこれらを含む合金で
形成することが好ましい。たとえば、光反射性の高いＡ
ｇを１００〜３３０℃、より好ましくは２００〜３００
℃の温度で真空蒸着によって形成することが好ましい。

【００３２】次に、図２に示す断面図を参照して、本発
明に係るタンデム型シリコン系薄膜光電変換装置を説明
する。このタンデム型シリコン系薄膜光電変換装置は、
基板１上に、透明電極１０と、微結晶または非晶質シリ
コン系の一導電型層３１１、実質的に真正半導体である
非晶質シリコン系光電変換層３１２および微結晶または
非晶質シリコン系の逆導電型層３１３を含む前方光電変
換ユニット３１と、図１の光電変換ユニット１１に対応
する一導電型層３２１、結晶質シリコン系光電変換層３
２２および逆導電型層３２３を含む後方光電変換ユニッ
ト３２と、透明導電性酸化膜２０１および光反射性金属
電極２０２を含む複合電極２０とを順次積層した構造を
有する。前方光電変換ユニット３１および後方光電変換
ユニット３２を構成する各層は、いずれもプラズマＣＶ
Ｄ法により形成される。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００３４】（実施例１）以下のようにして図１に示す
シリコン系薄膜光電変換装置を作製した。まずガラス基
板１上に透明電極１０として厚さ８００ｎｍのＳｎＯ₂
を形成した。このＳｎＯ₂は基板温度を４５０℃に設定
し、ＳｎＣｌ₄の塩酸１０％水溶液を原料として常圧熱
ＣＶＤにより形成した。このＳｎＯ₂の上にＺｎを真空
蒸着した後、希塩酸溶液でエッチングして、表面凹凸テ
クスチャーを調整した。エッチング前の表面凹凸（従来
技術に相当する）を観察したＡＦＭ画像を図３、エッチ
ング後の表面凹凸を観察したＡＦＭ画像を図４にそれぞ
れ示す。図３と図４との比較から、エッチング前よりも
エッチング後の方が、凹凸の高さが低く、かつ凹凸のピ
ッチが広がっていることがわかる。

【００３５】次に、プラズマＣＶＤ法により光電変換ユ
ニット１１を構成する一導電型層（ｐ型層）１１１、ノ
ンドープの結晶質シリコン系光電変換層１１２および逆
導電型層（ｎ型層）１１３を形成した。ノンドープの結
晶質シリコン系光電変換層１１２は下地温度を３００℃
に設定してＲＦプラズマＣＶＤ法により１．５μｍの厚
さに堆積した。この結晶質シリコン系光電変換層１１２
について、２次イオン質量分析法によって求めた水素含
有量は２．３原子％であり、Ｘ線回折における（２２
０）回折ピークに対する（１１１）回折ピークの強度比
は０．０８１であった。

【００３６】次いで、複合電極２０として、ＺｎＯから
なる透明導電性酸化膜２０１およびＡｇからなる光反射
性金属電極２０２を形成した。透明導電性酸化膜２０１
となるＺｎＯはスパッタ法により１００ｎｍの厚さに形
成した。光反射性金属電極２０２となるＡｇは真空蒸着
により３００ｎｍの厚さに形成した。

【００３７】得られた光電変換装置にＡＭ１．５の光を
１００ｍＷ／ｃｍ²の光量で入射して出力特性を測定し
たところ、開放端電圧が０．５４０Ｖ、短絡電流密度が
２４．６ｍＡ／ｃｍ²、曲線因子が７２．５％、変換効
率が９．６３％であった。

【００３８】（実施例２〜５および比較例１〜２）Ｓｎ
Ｏ₂からなる透明電極１０の形成時の下地温度および原
料濃度の変化、膜形成後のエッチングの有無、およびＺ
ｎ蒸着量の変更によるエッチング量の変化などにより、
透明電極１０の表面凹凸構造の形状パラメータを様々に
調整した。これ以外は実施例１と同じ方法および条件を
用いてシリコン系薄膜光電変換装置を作製した。

【００３９】ＳｎＯ₂からなる透明電極１０の表面凹凸
構造における凹凸の高低差、ピッチおよびピッチ／高低
差と、光電変換装置の光電変換特性を表１にまとめて示
す。なお、表１には実施例１の結果も併せて示してい
る。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１からわかるように、ＳｎＯ₂からなる
透明電極１０の表面凹凸におけるピッチ／高低差の比率
が小さい（表面の凹凸が急峻な）と、変換効率が高くな
る傾向があり、光閉じ込め効果が高まっているといえ
る。

【００４２】表１に示されるように、開放端電圧は、透
明電極１０の表面凹凸におけるピッチ／高低差の比率が
約１０以上のときに比較的高い値になっている。

【００４３】比較例１と比較例２には、それぞれ透明電
極１０の表面凹凸におけるピッチ／高低差の比率が極端
に小さな場合と大きい場合を示している。このうち比較
例２は表面凹凸がより緩やかであり、それに対応して高
い開放端電圧値を示している。ただし、表１の変換効率
および分光感度特性の測定結果（図示せず）から、比較
例２の方が比較例１に比べて光閉じ込め効果が低下する
ことが判明している。また、比較例１のように表面凹凸
が非常に急峻な場合にも、実施例よりも光閉じ込め効果
が低くなっている。

【００４４】以上のように、透明電極１０は光電変換ユ
ニット１１内に光を閉じ込めるために表面凹凸構造を有
することが望まれる。しかし、その凹凸の高低差が大き
すぎて凹部と凸部の角度が急峻になると、その上に形成
される光電変換ユニット１１の半導体接合が良好に形成
されず、光電変換装置の開放端電圧や製造歩留りの低下
を招く。したがって、透明電極１０の表面凹凸構造の形
状パラメータには適切な範囲が存在することがわかる。
すなわち、透明電極１０の表面凹凸構造は、凹凸の高低
差が１０〜１００ｎｍであり、凹凸のピッチ／高低差の
比率が１〜２５倍、さらに４〜２０倍であることが好ま
しく、凹凸のピッチが３００〜１０００ｎｍであり、凹
凸の断面形状は実質的に鋭角的な突起を含まない曲線で
あることが好ましい。

【００４５】（実施例６）図２に示すタンデム型シリコ
ン系薄膜光電変換装置を作製した。まずガラス基板１上
にＳｎＯ₂からなる透明電極１０を形成した。この透明
電極１０上に、一導電型層（ｐ型層）３１１、実質的に
真正半導体である非晶質シリコン系光電変換層３１２お
よび逆導電型層（ｎ型層）３１３を含む前方光電変換ユ
ニット３１を形成した。非晶質光電変換層３１２は３０
０ｎｍの厚さに形成した。この前方光電変換ユニット３
１上に、一導電型層（ｐ型層）３２１、結晶質シリコン
系光電変換層３２２および逆導電型層（ｎ型層）３２３
を含む後方光電変換ユニット３２を形成した。結晶質シ
リコン系光電変換層３２２は３．０μｍの厚さに形成し
た。この後方光電変換ユニット３２上に、透明導電性酸
化膜２０１および光反射性金属電極２０２を含む複合電
極２０を形成した。

【００４６】このような非晶質／結晶質型のタンデム型
シリコン系薄膜光電変換装置に対してＡＭ１．５の光を
１００ｍＷ／ｃｍ²の光量で入射して出力特性を測定し
たところ、開放端電圧が１．４１５Ｖ、短絡電流密度が
１２．９ｍＡ／ｃｍ²、曲線因子が７６．４％、変換効
率が１３．９５％であった。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
い光閉じ込め効果と高い開放端電圧を兼ね備えたシリコ
ン系薄膜光電変換装置を提供することができ、シリコン
系薄膜光電変換装置の低コスト化と高性能化に大きく貢
献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る結晶質シリコン系薄膜光電変換装
置の断面図。

【図２】本発明に係る非晶質／結晶質型のタンデム型シ
リコン系薄膜光電変換装置の断面図。

【図３】ディスプレー上に表示されたエッチング前の透
明電極のＡＦＭ画像の写真。

【図４】ディスプレー上に表示されたエッチング後の透
明電極のＡＦＭ画像の写真。

【符号の説明】

１…基板１０…透明電極１１…光電変換ユニット、１１１…一導電型層、１１２
…結晶質シリコン系光電変換層、１１３…逆導電型層２０…複合電極、２０１…透明導電性酸化膜、２０２…
光反射性金属電極３１…前方光電変換ユニット、３１１…一導電型層、３
１２…非晶質シリコン系光電変換層、３１３…逆導電型
層３２…光電変換ユニット、３２１…一導電型層、３２２
…結晶質シリコン系光電変換層、３２３…逆導電型層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F049 MB03 MB04 MB05 QA06 QA07 SE02 SE05 SE11 SE12 SE16 5F051 AA03 AA04 AA05 BA14 CB29 DA17 FA02 FA13 FA15 FA19 FA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に順次積層された透明電極と、一
導電型層、結晶質シリコン系光電変換層および逆導電型
層を含む光電変換ユニットと、光反射性金属電極とを具
備したシリコン系薄膜光電変換装置において、前記透明電極は表面凹凸構造を有し、前記凹凸の高低差
が１０〜１００ｎｍであり、前記凹凸のピッチが前記凹
凸の高低差より大きくかつその２５倍以下であることを
特徴とするシリコン系薄膜光電変換装置。
【請求項２】前記凹凸のピッチが前記凹凸の高低差の
４倍以上２０倍以下であることを特徴とする請求項１記
載のシリコン系薄膜光電変換装置。
【請求項３】前記凹凸のピッチが３００〜１０００ｎ
ｍであることを特徴とする請求項１または２記載のシリ
コン系薄膜光電変換装置。
【請求項４】前記透明電極表面の凹凸の断面形状は実
質的に鋭角的な突起を含まない曲線であることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれか記載のシリコン系薄膜
光電変換装置。
【請求項５】前記結晶質シリコン系光電変換層は、下
地温度を４００℃以下に設定して形成されたものであっ
て、８０％以上の体積結晶化分率と、１〜３０原子％の
水素含有量と、０．５〜２０μｍの厚さと、膜面に平行
な（１１０）の優先結晶配向面を有し、Ｘ線回折におけ
る（２２０）回折ピークに対する（１１１）回折ピーク
の強度比が０．２以下であることを特徴とする請求項１
ないし４のいずれか記載のシリコン系薄膜光電変換装
置。
【請求項６】前記一導電型層、結晶質シリコン系光電
変換層および逆導電型層を含む光電変換ユニットに加え
て、一導電型層、非晶質シリコン系光電変換層および逆
導電型層を含む光電変換ユニットが積層されたタンデム
型であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
記載のシリコン系薄膜光電変換装置。