JP2002141524A

JP2002141524A - 多接合型薄膜太陽電池

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Publication number: JP2002141524A
Application number: JP2000333713A
Authority: JP
Inventors: Kenji Wada; 健司和田; Yoshiyuki Nasuno; 善之奈須野; Michio Kondo; 道雄近藤; Akihisa Matsuda; 彰久松田
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Sharp Corp
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Sharp Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-17
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP4193961B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光閉込効果の高い、安定した光電変換効率を
有する多接合型薄膜太陽電池を提供する。【解決手段】多接合型薄膜太陽電池２０は、ガラス基
板１１ａ、凹凸表面層１１ｂ、非晶質シリコン光電変換
層１２、中間層１３、結晶質シリコン光電変換層１４、
裏面反射層１５、裏面電極１６が、この順番で積層され
て構成されている。中間層１３の表面の凹凸の高さを示
す二乗平均値は、２５〜６００ｎｍの範囲に設定されて
おり、かつ中間層１３表面の凹凸の平均線に対する凹凸
表面の傾斜角をΘとしたときのｔａｎΘが０．０７〜
０．２０の範囲に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安定かつ高い光電
変換効率を有する多接合型薄膜太陽電池に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】石油等の化石燃料は、将来の需給が懸念
され、かつ地球温暖化現象の原因となる二酸化炭素排出
の問題を有している。近年、この石油等の化石燃料の代
替エネルギー源として太陽電池が注目されている。

【０００３】この太陽電池は光エネルギーを電力に変換
する光電変換層にｐｎ接合を有する半導体を備えてい
る。このｐｎ接合を構成する半導体として一般的にはシ
リコンが最もよく用いられている。光電変換効率の点か
らは、単結晶シリコンを用いることが好ましいが、原料
供給や大面積化、低コスト化の問題を有している。

【０００４】一方、大面積化および低コスト化を実現す
るのに有利な材料として、非晶質のアモルファスシリコ
ンを光電変換層として用いた薄膜太陽電池が実用化され
ている。さらには、単結晶シリコン太陽電池レベルの高
くて安定な光電変換効率と、アモルファスシリコン太陽
電池レベルの大面積化、低コスト化を兼ね備えた太陽電
池を実現するために、結晶質シリコンの光電変換層への
使用が検討されている。特にアモルファスシリコンの場
合と同様の化学的気相成長法（以下、ＣＶＤ法とする）
による薄膜形成技術を用いて、結晶質シリコン薄膜を形
成した薄膜太陽電池（以下、結晶質シリコン薄膜太陽電
池とする）が注目されている。

【０００５】特開平１１−２８９１７３号公報に、アモ
ルファスシリコンを活性層とした光電変換素子と、アモ
ルファスシリコンと比較してエネルギーギャップの小さ
な結晶質シリコンを活性層とした光電変換素子を積層し
て形成した多接合型薄膜太陽電池が、開示されている。
この多接合型薄膜太陽電池は、アモルファスシリコンを
活性層とした光電変換素子側から太陽光を入射する構成
を取ることにより、太陽光エネルギーの利用を単接合型
のものより効率的に行うことができるという利点があ
る。さらに、複数の光電変換素子を直列に接続するので
高い開放電圧を得られることや、活性層としてのアモル
ファスシリコン層を薄くできるのでＳｔａｅｂｌｅｒ−
Ｗｒｏｎｓｋｉ効果に起因する光電変換効率の経時劣化
を抑制できる。さらに、アモルファスシリコン層と結晶
質シリコン層を同一の装置で製造できるといった利点も
あり、高効率化と低コスト化を両立する手段として、盛
んに研究開発が行われている。

【０００６】なお、以下の記載においては、特に注意す
ることがない限り、「結晶質」という用語の意味する状
態として、「単結晶」および「多結晶」といった実質的
に結晶のみからなる状態だけでなく、「微結晶」あるい
は「マイクロクリスタル」と呼ばれる結晶成分と非晶質
成分が混在した状態のものも含んでいる。

【０００７】高い光電変換効率を有する薄膜太陽電池を
実現する上で、重要な要素技術の１つに光閉込がある。
光閉込とは、光電変換層に接する透明導電層あるいは金
属層の表面を凹凸化して、その界面で光を散乱させるこ
とで光路長を延長させ、光電変換層での光吸収量を増大
させるものである。

【０００８】例えば、特許公報である特許第１６８１１
８３号公報または特許第２８６２１７４号公報には、ガ
ラス基板上に形成した透明導電層の粒径や凹凸大きさを
規定した太陽電池用基板の例が開示されている。

【０００９】この光閉込による光電変換効率の向上は、
光電変換層の膜厚を低減する効果をもたらす。これによ
り、先述したように、アモルファスシリコン太陽電池の
場合には光劣化を抑制することになる。

【００１０】さらに、結晶質シリコン薄膜太陽電池は、
光吸収特性のために非晶質のアモルファスシリコンと比
較して、数倍から十数倍となる数μｍオーダーもの厚さ
が必要とされていた。しかし、光閉込効果を利用して光
電変換効率を上げた場合には、結晶質シリコン薄膜太陽
電池であっても、大幅な製膜時間の減少をもたらすこと
ができる。

【００１１】すなわち、光閉込は薄膜太陽電池の実用化
への大きな課題である高効率化、安定化、低コスト化の
全てを解決する手段として必須の技術である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の結晶質シリコン薄膜太陽電池の光電変換効
率は、現在までのところ、精力的な研究開発が行われて
いるにも関わらず、アモルファスシリコン太陽電池の光
電変換効率と比較して同等レベルまでしか達していな
い。

【００１３】Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏｅｔａｌ，ＰＶ
ＳＥＣ−１１，Ｓａｐｐｏｒｏ，Ｊａｐａｎ，１９９９
において、以下のような報告がなされている。

【００１４】ガラス表面上に微視的な表面凹凸を有する
酸化錫を積層したＡｓａｈｉ−Ｕ基板上にプラズマＣＶ
Ｄ法により微結晶シリコンを形成した場合、酸化錫の表
面に垂直な方向にシリコンの結晶粒が優先的に成長す
る。そして、異なる凹凸表面から成長した互いに結晶方
位の異なる結晶粒同士がぶつかることで多量の欠陥が発
生することが報告された。このような欠陥は、キャリア
の再結合中心となるため光電変換効率を著しく劣化させ
るので、極力排除されなければならない。

【００１５】Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏらは、同時に以下の
ような報告も行っている。

【００１６】表面に凹凸を有する酸化錫の上に、さらに
酸化亜鉛を厚く積層することで凹凸の大きさを小さくし
た場合、酸化錫のみの場合と同様に酸化亜鉛の表面に垂
直な方向にシリコン結晶粒が成長する。しかし、異なる
凹凸表面から成長した結晶粒同士はぶつかるがそれらの
方位差が小さいため、発生する欠陥が少なくなる。

【００１７】しかるに、結晶質シリコン薄膜中の欠陥を
低減するためには基板の表面凹凸をできるだけ小さくす
ればよいのは明らかである。しかしながら、上述したよ
うに、光閉込は薄膜太陽電池に必須の技術であり、実用
化を考えた場合、表面凹凸をなくす、あるいは小さくす
ることは回避すべきである。

【００１８】特開平１０−１１７００６号公報、特開平
１０−２９４４８１号公報、特開平１１−２１４７２８
号公報、特開平１１−２６６０２７号公報、特開２００
０−５８８９２号公報には、多接合型太陽電池に関する
公報が開示されている。

【００１９】特に、多接合型太陽電池の場合は、表面を
凹凸化した裏面電極上に結晶質シリコン層からなる光電
変換層を有する下部光電変換素子を形成しており、該結
晶質シリコン層が基板表面に平行な（１１０）の優先結
晶配向面を有する薄膜太陽電池の構造が開示されてい
る。

【００２０】しかし、これらは全て光電変換素子側から
光を入射するサブストレート型の素子構造となってお
り、透明基板を用いて基板側から光を入射するスーパー
ストレート型の素子構造では、結晶質シリコン薄膜中の
欠陥密度低減と光閉込効果とを両立させる好適な凹凸構
造は見出されていない。

【００２１】本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、良好な光閉込効果を有し
つつ、欠陥密度を低減させた結晶質シリコン（半導体）
層を具備した光電変換効率の高い多接合型薄膜太陽電池
を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の多接合型薄膜太
陽電池は、上記の課題を解決するために、基板において
光が入射される方向とは反対側に、複数の光電変換素子
が設けられ、隣り合う光電変換素子の間の少なくとも１
つには、表面が凹凸化された中間層が設けられており、
上記中間層の凹凸の高さは、その二乗平均値が、２５〜
６００ｎｍの範囲に設定されており、かつ中間層表面の
凹凸の平均線に対する凹凸表面の傾斜角をΘとしたとき
のｔａｎΘが０．０７〜０．２０の範囲に設定されてい
ることを特徴としている。

【００２３】上記の発明によれば、隣り合う光電変換素
子間に中間層が設けられている。隣り合う光電変換素子
を直接接合すると、互いに異なる導電型を有する層同士
が接合されることになり、その結果、逆方向の接合形成
で生じた不純物の混合による接合不良等の不具合を招来
する。この不具合を克服するために設けられたものが、
上記中間層である。

【００２４】上記中間層においては、少なくとも基板と
対向する側と反対側の表面が凹凸化されている。中間層
の凹凸化された表面と光電変換層との接する界面では、
光が散乱される。この光の散乱は、光路長を延長させ、
その結果、光電変換層での光吸収量が増大する。このよ
うに、光が閉じこめられることによって、光電変換効率
の向上が可能となる。光電変換効率の向上により、光電
変換層の膜厚は薄くなる。これにより、光電変換層に要
する製膜時間、および製造コストを大幅に減少させるこ
とが可能になる。

【００２５】上記中間層は、上記表面とその裏面の双方
が凹凸化されていることが好ましく、この場合、中間層
を介して隣り合う２つの光電変換素子の光閉込が可能と
なる。その分、光電変換効率が向上する。

【００２６】ところで、上記中間層の凹凸は、結晶方位
が異なると、その高さによっては結晶同士がぶつかり、
これにより欠陥が発生する。このような欠陥は、キャリ
アの再結合の中心となり、光電変換効率を著しく低下さ
せる。また、従来の多接合型薄膜太陽電池は、光電変換
素子が設けられた側から光が入射される素子構造を開示
するのみであり、基板側から光が入射される素子構造の
ものに対して、上記欠陥の低減と光閉込の双方を両立さ
せ得る素子構造を開示するものではない。

【００２７】そこで、本発明によれば、上記凹凸の高さ
は、その二乗平均値が２５〜６００ｎｍの範囲になるよ
うに設定されているとともに、上記凹凸の平均線に対す
る該凹凸表面の傾斜角をΘとしたときのｔａｎΘが０．
０７〜０．２０の範囲に設定されているので、結晶同士
がぶつかることを確実に回避できる。それゆえ、欠陥に
より光電変換効率が劣化することを確実に防止できる。

【００２８】また、上記基板において、光が入射される
側とは反対側の面が凹凸化されていることがより好まし
い。これにより、異なる凹凸が２層存在することで、さ
らに効果的に光閉込効果を高めることができ、光電変換
効率の高い多接合型薄膜太陽電池を得ることができる。

【００２９】また、上記凹凸は、透明導電性の材料から
なるものであることがより好ましい。この場合、光電変
換層との界面において、入射光が散乱するため、光路長
が長くなり、光閉込効果を高めることが可能になる。

【００３０】上記透明導電性の材料からなるものは、主
として酸化亜鉛からなることがより好ましい。これによ
り、透明導電膜に広く用いられている酸化錫、酸化イン
ジウムあるいはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）といった材
料を用いるよりも、安価で、耐プラズマ性が高く変質し
にくいといった利点を有する多接合型薄膜太陽電池を得
ることができる。

【００３１】上記凹凸は、上記透明導電性の材料からな
るものに対して、エッチングが行われることにより形成
されていることがより好ましい。これにより、エッチャ
ントの種類、濃度あるいはエッチング時間等を適宜変更
することにより、透明導電性の材料の表面形状を容易に
制御できるので、所望の凹凸が容易に得られる。

【００３２】本発明の他の多接合型薄膜太陽電池は、上
記の課題を解決するために、基板において光が入射され
る方向とは反対側に、複数の光電変換素子が設けられ、
隣り合う光電変換素子の間の少なくとも１つには、表面
が凹凸化された中間層が設けられており、上記凹凸の一
部である穴は、直径が２００〜２０００ｎｍの範囲であ
る略半球状あるいは円錐状の形状を有していることを特
徴としている。また、上記穴の直径は、４００〜１２０
０ｎｍの範囲であることがより好ましい。

【００３３】この場合、上記凹凸の高さは、その二乗平
均値が２５〜６００ｎｍの範囲になると共に、上記凹凸
の平均線に対する該凹凸表面の傾斜角をΘとしたときの
ｔａｎΘが０．０７〜０．２０の範囲になり、結晶同士
がぶつかることを確実に回避できる。それゆえ、上記欠
陥の低減と光閉込の双方を両立させ得る安定で高光電変
換効率の多接合型薄膜太陽電池（基板側から光が入射さ
れるタイプの多接合型薄膜太陽電池）を確実に提供でき
る。

【００３４】上記中間層の表面に、少なくとも１つの光
電変換素子における活性層は、結晶質シリコンまたはシ
リコン合金からなることがより好ましい。

【００３５】これにより、アモルファスシリコンでは光
電変換に利用できない波長７００ｎｍ以上の長波長光も
光電変換に利用できるので、高い光電変換効率が得られ
るとともに、光劣化が抑制された安定な太陽電池を得る
ことができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】［実施の形態］本発明の多接合型
薄膜太陽電池に関する実施の一形態について図１に基づ
いて説明すれば以下の通りである。

【００３７】本発明の多接合型薄膜太陽電池２０は、図
１に示すように、ガラス基板１１ａ、凹凸表面層１１
ｂ、非晶質シリコン光電変換層１２、中間層１３、結晶
質シリコン光電変換層１４、裏面反射層１５、裏面電極
１６が、この順番で積層されて構成されている。

【００３８】また、多接合型薄膜太陽電池２０は、非晶
質シリコン光電変換層１２、結晶質シリコン光電変換層
１４というタイプの異なる複数の光電変換層を有してお
り、ガラス基板１１ａ側から光が入射するスーパースト
レート型の多接合型薄膜太陽電池である。

【００３９】太陽電池用基板１１は、ガラス基板１１ａ
と凹凸表面層１１ｂとから構成されている。

【００４０】ガラス基板１１ａは、太陽電池用基板１１
を構成する透明基板である。基板の厚さは、特に限定さ
れるものではないが、構造を支持できる適当な強度や重
量を有するように、例えば、０．１〜３０ｍｍ程度であ
ればよい。

【００４１】本実施形態では、この透明基板の材料とし
てガラスを用いたが、あるいはポリイミドやポリビニル
といった２００℃程度の耐熱性を有する樹脂、さらには
それらが積層されたもの等、種々のものが使用できる。
さらには、それらの表面に金属膜、透明導電膜、あるい
は絶縁膜等を被覆したものであってもよい。

【００４２】凹凸表面層１１ｂは、透明導電性の材料か
らなり、透明導電性の材料である酸化亜鉛をエッチング
することで形成される。酸化錫、酸化インジウム、ＩＴ
Ｏ、酸化亜鉛等の透明導電性の材料を用いることで、非
晶質シリコン光電変換層１２と凹凸表面層１１ｂとの界
面において、入射光が散乱して光路長が長くなり、後述
する中間層の凹凸での効果と併せて、光閉込効果を高め
ることが可能になる。また、材料として酸化亜鉛を用い
ることで、安価で、耐プラズマ性が高く変質しにくいと
いった利点を有する太陽電池用基板１１を得ることがで
きる。

【００４３】さらに、多接合型薄膜太陽電池２０に入射
してきた光を電気に変換する非晶質シリコン光電変換層
（光電変換素子）１２は、ｐ型非晶質シリコン層１２
ａ、ｉ型非晶質シリコン層１２ｂ、ｎ型シリコン層１２
ｃにより構成されている。

【００４４】同じく、結晶質シリコン光電変換層（光電
変換素子）１４は、ｐ型結晶質シリコン層１４ａ、ｉ型
結晶質シリコン層１４ｂ、ｎ型シリコン層１４ｃにより
構成されている。

【００４５】中間層１３は、隣り合う光電変換素子の互
いに異なる導電型を有する層（非晶質シリコン光電変換
層１２および結晶質シリコン光電変換層１４）の間に設
けられる層である。この中間層１３は、互いに異なる導
電型を有する層が直接接合する場合の、逆方向の接合形
成で生じる不純物の混合による接合不良等を防止するた
めに設けられている。

【００４６】また、中間層１３は、酸化亜鉛からなる透
明導電性の材料によって形成されている。

【００４７】透明導電性の材料としては、他に、酸化
錫、酸化インジウム、ＩＴＯ等を用いることができる
が、酸化亜鉛を透明導電膜の材料として用いることで、
他の材料を用いるよりも、安価で、耐プラズマ性の高い
安定した多接合型薄膜太陽電池２０を得ることができ
る。

【００４８】また、中間層１３は、これら単一の材料か
らなるものであっても、またはこれらの材料を含む層
を、複数回積層したものであっても構わない。しかし、
中間層１３の両表面、特にガラス基板１１ａに対向しな
い側の表面は透明導電膜からなることが、より好まし
い。これらの透明導電膜は、例えばスパッタリング法、
常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、ゾル
ゲル法、電析法等の公知の方法により作製できる。その
中でも特に、スパッタリング法により作製することは、
透明導電膜の透過率や抵抗率を多接合型薄膜太陽電池２
０に適したものに制御することが容易であるので望まし
い。

【００４９】なお、中間層１３を形成する透明導電膜中
に微量の不純物が添加されていてもよい。例えば、酸化
亜鉛を添加した場合では、５×１０²⁰〜５×１０²¹ｃｍ
^-3程度のガリウムやアルミニウムといった第ＩＩＩＢ族
元素あるいは銅のような第ＩＢ族が含有されることによ
り抵抗率が低減するので、中間層１３として使用するの
に適している。

【００５０】また、これらの透明導電膜の厚さは薄すぎ
ると特性の均一性に問題が生じ、厚すぎると透過率の減
少および直列抵抗の増加による光電変換効率の低下やコ
ストの増大を引き起こすため、１〜５０ｎｍ程度の厚さ
であることが好ましい。

【００５１】本実施形態では、中間層１３の表面の凹凸
を設ける手段として、エッチングによる化学的処理を用
いた。これにより、中間層１３の表面が透明導電膜から
なる場合、エッチャントの種類、濃度あるいはエッチン
グ時間等を適宜変更することにより、透明導電膜の表面
形状を容易に制御できる。

【００５２】エッチャントとして酸またはアルカリ溶液
を用いることは、より安価に製造することができる。こ
の際、使用できる酸溶液としては塩酸、硫酸、硝酸、フ
ッ酸、酢酸、蟻酸、過塩素酸等の１種または２種以上の
混合物が挙げられる。この中でも、塩酸、酢酸を用いる
のが特に好ましい。これらの酸溶液は、例えば０．０５
〜５重量％程度の濃度で使用できるが、特に酢酸のよう
な比較的弱い酸の場合には、０．１〜５重量％程度の濃
度で使用するのがよい。また、アルカリ溶液としては水
酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化
カルシウム、水酸化アルミニウム等の１種または２種以
上の混合物が挙げられるが、この中でも、水酸化ナトリ
ウムを用いるのが特に好ましい。これらのアルカリ溶液
は、１〜１０重量％程度の濃度で使用するのがよい。

【００５３】エッチングの他に、中間層１３の表面に凹
凸を設ける手段としては、例えば、堆積すると同時に表
面に凹凸が形成されるような条件により、中間層１３を
形成してもよい。この際、中間層１３表面の凹凸形状
は、下地となる非晶質シリコン光電変換層１２の凹凸形
状の影響を受けることを考慮して、中間層１３の形成条
件を決定すればよい。また、中間層１３表面に対してサ
ンドブラストのような機械加工を行っても、凹凸形状の
形成は可能である。

【００５４】本実施形態において、エッチング後の中間
層１３の表面は、凹凸が形成されている。ここで、中間
層１３の凹凸高さを示す二乗平均値は、２５〜６００ｎ
ｍの範囲に設定されており、かつ中間層１３表面の凹凸
部の平均線に対する凹凸部表面の傾斜角をΘとしたとき
のｔａｎΘが０．０７〜０．２０の範囲に設定されてい
る。

【００５５】これにより、中間層１３表面の凹凸は、結
晶質シリコン光電変換層１４（ｐ型結晶質シリコン層１
４ａ）と接するように設けられているので、その界面で
光が散乱される。この光の散乱は、光路長を延長させ、
その結果、結晶質シリコン光電変換層１４での光吸収量
が増大する。この光閉込効果により光電変換効率が向上
し、結晶質シリコン光電変換層１４の膜厚を薄くでき、
結晶質シリコン光電変換層１４の形成に要する製膜時
間、および製造コストを大幅に減少させることができ
る。

【００５６】また、本発明によれば、上記凹凸の高さ
は、その二乗平均値が２５〜６００ｎｍの範囲になるよ
うに設定されているとともに、上記凹凸の平均線に対す
る該凹凸表面の傾斜角をΘとしたときのｔａｎΘが０．
０７〜０．２０の範囲に設定されているので、結晶同士
がぶつかることを確実に回避できる。それゆえ、欠陥に
より光電変換効率が劣化することを確実に防止できるこ
とから、安定かつ高い光電変換効率を有する多接合型薄
膜太陽電池２０を得ることができる。

【００５７】なお、本発明の効果をさらに効果的に得る
ために、二乗平均値は、２５〜４００ｎｍの範囲であ
り、かつ、ｔａｎΘは０．０７〜０．１５の範囲であれ
ば、より確実に、光閉込効果が大きく、かつ、欠陥数の
少ない中間層１３を得ることができる。

【００５８】さらに、エッチングによって中間層１３の
表面は、略半球状あるいは円錐状の穴を有している。該
穴の径は２００〜２０００ｎｍの範囲になるようにエッ
チングによって制御されている。

【００５９】これにより、高さの二乗平均値、および傾
斜角をΘとしたときのｔａｎΘについて、上述した光閉
込効果の高い好適な範囲（二乗平均値＝２５〜６００ｎ
ｍ、かつｔａｎΘ＝０．０７〜０．２０）の中間層を再
現性よく形成することができる。さらに、上記穴の直径
は、４００〜１２００ｎｍの範囲にあれば、なお確実に
好適な範囲の凹凸を有する中間層を再現性よく形成する
ことができる。

【００６０】裏面反射層１５は、マグネトロンスパッタ
リング法により形成された、厚さ５０ｎｍの酸化亜鉛か
らなる薄膜である。

【００６１】裏面電極１６は、銀を電子ビーム蒸着法に
より、５００ｎｍの厚さに形成したものである。この裏
面電極１６と凹凸表面層１１ｂとから、電極１７をそれ
ぞれ引き出し、ガラス基板１１ａ側から光を入射するス
ーパーストレート型の多接合型薄膜太陽電池２０が構成
されている。

【００６２】以上の構成により、光電変換率が高く、光
電変換率を高めるために設けられた中間層１３の凹凸表
面上に欠陥の少ない結晶質シリコン光電変換層１４が形
成されてなる多接合型薄膜太陽電池２０を得ることがで
きる。

【００６３】なお、本実施形態では、結晶質シリコン光
電変換層１４は、１つの光電変換素子からなる例につい
て説明した。しかし、結晶質シリコン光電変換層１４
は、複数の光電変換素子から形成されていてもよく、そ
のうち少なくとも１つの光電変換素子における活性層
（Ｉ型層）が、結晶質シリコンまたはシリコン合金で形
成されていればよい。そうすれば、アモルファスシリコ
ンでは光電変換に利用できない波長７００ｎｍ以上の長
波長光を十分に利用することができるため、高い光電変
換効率および光劣化が抑制された安定な多接合型薄膜太
陽電池２０を得ることができる。

【００６４】特に、中間層１３のガラス基板１１ａに対
向しない側の表面に、活性層が結晶質シリコンまたはシ
リコン合金からなる光電変換素子が形成されている場合
には、十分な光閉込効果とともに、欠陥の増大が抑制さ
れた、安定かつ高い光電変換効率を有する多接合型薄膜
太陽電池２０を得ることができるので、好ましい。な
お、上記シリコン合金とは、例えば、シリコンに錫が添
加されたＳｉ_xＳｎ_1-x、およびゲルマニウムが添加さ
れたＳｉ_xＧｅ_1-x等の材料である。

【００６５】また、本実施形態では、表面が平滑で凹凸
層を有する透明導電膜が形成されたガラス基板１１ａを
用い、非晶質シリコン光電変換層１２と結晶質シリコン
光電変換層１４との間に酸化亜鉛からなる中間層１３を
形成した、ガラス基板１１ａ側より光を入射するスーパ
ーストレート型の多接合型薄膜太陽電池２０について説
明した。

【００６６】しかし、本発明は、本実施形態に限定され
るものではなく、例えば、下記のような構成にすれば、
サブストレート型と呼ばれる多接合型薄膜太陽電池にも
適用できる。このサブストレート型の多接合型薄膜太陽
電池は、基板上に裏面反射層、凹凸表面層を積層し、光
電変換層を上下反対にした構成であり、裏面電極側から
光を入射する多接合型薄膜太陽電池である。

【００６７】さらに、本発明の効果を具体的にするため
に、実施例１〜３、比較例を以下に記す。

【００６８】（実施例１）本発明の実施例を、図１を用
いて多接合型薄膜太陽電池２０の作製手順を説明すれ
ば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施
の形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材につい
ては、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

【００６９】図１に示す、表面が平滑なガラス基板１１
ａの１主面上に、マグネトロンスパッタリング法により
基板温度１５０℃で酸化亜鉛を厚さ５００ｎｍとなるよ
うに形成した。この酸化亜鉛には１×１０²¹ｃｍ^-3程度
のガリウムが添加されている。この結果、得られた酸化
亜鉛のシート抵抗は１０Ω／□であり、波長８００ｎｍ
の光に対する透過率は８０％であった。

【００７０】続いて酸化亜鉛表面のエッチングを行っ
た。上記酸化亜鉛が被覆されたガラス基板を液温２５℃
の０．５重量％塩酸水溶液に１５秒浸した後、表面を純
水で十分に洗浄し、凹凸表面層１１ｂを有する太陽電池
用基板１１を得た。

【００７１】こうして得た太陽電池用基板１１上に、１
３．５６ＭＨｚのｐ型非晶質シリコン層１２ａ、ｉ型非
晶質シリコン層１２ｂ、ｎ型シリコン層１２ｃを順に積
層し、非晶質シリコン光電変換層１２を形成した。ｐ型
非晶質シリコン層１２ａは、ＳｉＨ₄ガス１２ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ₂ガス３０ＳＣＣＭ、Ｈ₂ガスにより５０００ｐ
ｐｍに調整されたＢ₂Ｈ₆ガス１ＳＣＣＭ、製膜室圧力
２０Ｐａ、放電電力２５Ｗ、基板温度１８０℃の条件で
製膜し、１５ｎｍの厚さとした。ｉ型非晶質シリコン層
１２ｂは、ＳｉＨ₄ガス３０ＳＣＣＭ、Ｈ₂ガス７０Ｓ
ＣＣＭ、製膜室圧力３０Ｐａ、放電電力３０Ｗ、基板温
度１８０℃の条件で製膜し、３５０ｎｍの厚さとした。
ｎ型シリコン層１２ｃは、ＳｉＨ₄ガス１０ＳＣＣＭ、
Ｈ₂ガスにより１０００ｐｐｍに調整されたＰＨ₃ガス
１００ＳＣＣＭ、製膜室圧力２７Ｐａ、放電電力３０
Ｗ、基板温度１８０℃の条件で製膜し、３０ｎｍの厚さ
とした。

【００７２】プラズマＣＶＤ装置（図示せず）から一旦
取り出し、再度マグネトロンスパッタリング法により中
間層１３として酸化亜鉛を基板作製時と同じ条件で作製
した。ただしエッチングによる膜厚の減少を考慮して、
中間層１３の厚さは２５０ｎｍとした。中間層１３の表
面形状を走査型電子顕微鏡で観察したところ、表面での
直径が５０〜２００ｎｍ程度の略半球状の穴が形成され
ていることが分かった。

【００７３】この中間層１３の表面形状を詳細に調べる
ため、原子間力顕微鏡により表面形状を測定した。上記
穴の深さ方向形状から、上記穴の形状は略半球状あるい
は円錐状であることが分かった。そして、表面形状の特
徴を数値で表現するために、凹凸高さの二乗平均値を凹
凸高さを示す指標とした。さらに、表面形状を表す曲線
をフーリエ変換した際に得られる正弦型曲線の最頻出波
長Ｗを凹凸ピッチの指標とし、表面凹凸の平均線に対す
る凹凸表面の傾きをΘとすると、ｔａｎΘ＝２ＲＭＳ／
（Ｗ／２）＝４ＲＭＳ／Ｗであり、ＲＭＳおよびｔａｎ
Θの値を凹凸形状の指標とした。この時の凹凸高さＲＭ
Ｓは１２ｎｍであり、ｔａｎΘは０．０５であった。

【００７４】その後、液温２５℃の０．５重量％塩酸水
溶液に１５秒浸して中間層１３表面をエッチングした。
表面を純水で十分に洗浄した後、中間層１３表面形状を
走査型電子顕微鏡で観察したところ、表面での直径が４
００〜１２００ｎｍ程度の略半球状の穴が多数形成され
ていた。

【００７５】この中間層１３の表面形状を詳細に調べる
ため、原子間力顕微鏡により表面形状を測定した。本実
施例の凹凸表面層表面に形成された穴の形状は、エッチ
ング前と同様に略半球状あるいは円錐状であったが、本
実施例での凹凸高さＲＭＳは３２ｎｍであり、ｔａｎΘ
は０．１０であった。

【００７６】再び高周波プラズマＣＶＤ法により、中間
層１３上に１３．５６ＭＨｚの高周波を用いたプラズマ
ＣＶＤ法によりｐ型結晶質シリコン層１４ａ、ｉ型結晶
質シリコン層１４ｂ、ｎ型シリコン層１４ｃを順に積層
し、結晶質シリコン光電変換層１４を形成した。ｐ型結
晶質シリコン層１４ａは、ＳｉＨ₄ガス３ＳＣＣＭ、Ｈ
₂ガス６００ＳＣＣＭ、Ｈ₂ガスにより５０００ｐｐｍ
に調整されたＢ₂Ｈ₆ガス１ＳＣＣＭ、製膜室圧力２０
０Ｐａ、放電電力２５Ｗ、基板温度１４０℃の条件で製
膜し、３０ｎｍの厚さとした。ｉ型結晶質シリコン層１
４ｂは、ＳｉＨ ₄ガス１１ＳＣＣＭ、Ｈ₂ガス３５０Ｓ
ＣＣＭ、製膜室圧力２００Ｐａ、放電電力２０Ｗ、基板
温度１４０℃の条件で製膜し、２５００ｎｍの厚さとし
た。ｎ型シリコン層１４ｃは、ＳｉＨ₄ガス１０ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ₂ガスにより１０００ｐｐｍに調整されたＰＨ₃
ガス１００ＳＣＣＭ、製膜室圧力２７Ｐａ、放電電力３
０Ｗ、基板温度１８０℃の条件で製膜し、３０ｎｍの厚
さとした。

【００７７】プラズマＣＶＤ装置（図示せず）から取り
出した後、得られた光電変換層に対してＸ線回折法を行
ったところ、（２２０）Ｘ線回折ピークの積分強度I₂₂₀
と（１１１）Ｘ線回折ピークの積分強度I₁₁₁の比I₂₂₀／
I₁₁₁は２．９であった。ここで、実際に得られたＸ線回
折ピークは結晶質シリコン光電変換層中のｉ型層単体の
情報ではないが、ｉ型層に比べてｐ型層およびｎ型層の
膜厚は非常に薄いので、ｉ型層の結晶配向性を反映して
いるものとして差し支えない。

【００７８】その後、マグネトロンスパッタリング法に
より裏面反射層１５として酸化亜鉛を厚さ５０ｎｍ、電
子ビーム蒸着法により裏面電極１６として銀を厚さ５０
０ｎｍで形成し、ガラス基板１１ａ側から光を入射する
スーパーストレート型の多接合型薄膜太陽電池２０とし
た。なお、セル面積は１ｃｍ²であった。

【００７９】この多接合型薄膜太陽電池２０の、ＡＭ
１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流
−電圧特性を測定したところ、短絡電流は１２．８ｍＡ
／ｃｍ ²、開放電圧は１．２０５Ｖ、形状因子は０．６
９５、光電変換効率は１０．７２％であった。

【００８０】以上の結果から、中間層１３の二乗平均値
＝３２ｎｍ、かつｔａｎΘ＝０．１０という中間層１３
の表面形状は、良好な光電変換率を得るための条件に合
致していることが分かった。また、上記と同様に、本実
施例のように、中間層１３の穴の直径が４００〜１２０
０ｎｍであれば、良好な光電変換率を得るための条件に
合致していることが分かった。

【００８１】（実施例２）本発明の多接合型薄膜太陽電
池の他の実施例について、説明すれば、以下のとおりで
ある。なお、説明の便宜上、上記実施の形態１にて説明
した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号
を付記し、その説明を省略する。

【００８２】本実施例は、中間層１３の表面の凹凸形状
を、下地となる凹凸表面層１１ｂの凹凸の高さを制御す
ることで、中間層１３の表面にエッチングを行わずに制
御した一例を示している。凹凸表面層１１ｂを形成する
酸化亜鉛表面のエッチング時間を４５秒とした以外は、
実施例１と同様にして作製した。これにより、凹凸表面
層１１ｂの凹凸高さは大きくなり、中間層１３表面の凹
凸の高さは、下地となる凹凸表面層１１ｂの凹凸の増大
化の影響を受けることが予想される。

【００８３】太陽電池用基板１１の上に、実施例１と同
様にして非晶質シリコン光電変換層１２、中間層１３を
形成した。この時、中間層１３の表面形状を走査型電子
顕微鏡で観察したところ、表面での直径が２００〜１４
００ｎｍ程度の略半球状の穴が多数形成されていること
が分かった。

【００８４】この中間層１３の表面形状を詳細に調べる
ため、原子間力顕微鏡により表面形状を測定した。本実
施例の中間層１３の表面に形成された凹凸の穴の形状
は、実施例１の場合と同様に略半球状あるいは円錐状で
あったが、本実施例での凹凸高さＲＭＳは２８ｎｍであ
り、ｔａｎΘは０．０８であった。

【００８５】この中間層１３表面のエッチングを行うこ
となく、結晶質シリコン光電変換層１４を形成した後に
Ｘ線回折法を行ったところ、（２２０）Ｘ線回折ピーク
の積分強度I₂₂₀と（１１１）Ｘ線回折ピークの積分強度
I₁₁₁の比I₂₂₀／I₁₁₁は３．０であり、実施例１の場合と
ほぼ同値であった。

【００８６】この結果から、中間層１３にエッチングを
行わなくても、実施例１で得られた凹凸形状とほぼ同等
の光閉込効果を得られる凹凸を中間層１３表面に得るこ
とができることがわかる。

【００８７】この多接合型薄膜太陽電池２０のＡＭ１．
５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電
圧特性を測定したところ、短絡電流は１３．６ｍＡ／ｃ
ｍ²、開放電圧は１．２０４Ｖ、形状因子は０．６９
４、光電変換効率は１１．３６％であった。

【００８８】実施例１の場合と比較すると、開放電圧お
よび形状因子の値はほとんど変化していないが、短絡電
流の値が増加していることが分かる。このことは、太陽
電池用基板１１側に設けられた凹凸表面層１１ｂによる
光閉込効果と併せて、中間層１３表面の構造が好適に設
定されていることにより、結晶質シリコン光電変換層１
４の形成中に多量の欠陥が導入されていない効果が得ら
れたものと考えられる。

【００８９】この結果から、二乗平均値＝２８ｎｍ、か
つｔａｎΘ＝０．０８という中間層１３の形状は、実施
例１の凹凸形状よりも高い光電変換率が得られることが
分かった。また、上記と同様に、本実施例のように、中
間層１３の穴の直径が２００〜１４００ｎｍであれば、
良好な光電変換率を得るための条件に合致していること
が分かった。

【００９０】（実施例３）本発明の多接合型薄膜太陽電
池のさらに他の実施例について、説明すれば、以下のと
おりである。なお、説明の便宜上、上記実施の形態にて
説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ
符号を付記し、その説明を省略する。

【００９１】本実施例は、中間層１３の表面の凹凸形状
を、中間層１３の表面にエッチングを行うことで制御し
た以外は、実施例２と同様に実施した別の一例である。
これにより、実施例１よりも中間層１３の表面の凹凸が
大きくなることが予想される。

【００９２】実施例２と同様にして作製した太陽電池用
基板１１の上に、実施例２と同様にして非晶質シリコン
光電変換層１２、さらに中間層１３を形成した。ただ
し、エッチングによる膜厚の減少を考慮して、中間層１
３の厚さは５０ｎｍとした。その後、液温２５℃の０．
５重量％塩酸水溶液に１５秒浸して中間層１３表面をエ
ッチングした。表面を純水で十分に洗浄した後、中間層
１３表面形状を走査型電子顕微鏡で観察したところ、表
面での直径が４００〜１２００ｎｍ程度の略半球状の穴
が多数形成されていた。

【００９３】この中間層１３の表面形状を詳細に調べる
ため、原子間力顕微鏡により表面形状を測定した。本実
施例の凹凸表面層表面に形成された穴の形状は、実施例
２の場合と同様に略半球状あるいは円錐状であったが、
本実施例での凹凸高さＲＭＳは４０ｎｍであり、ｔａｎ
Θは０．１３であった。

【００９４】さらに、結晶質シリコン光電変換層１４を
形成した後にＸ線回折法を行ったところ、（２２０）Ｘ
線回折ピークの積分強度I₂₂₀と（１１１）Ｘ線回折ピー
クの積分強度I₁₁₁の比I₂₂₀／I₁₁₁は２．８であり、実施
例１の場合とほぼ同値であった。

【００９５】この多接合型薄膜太陽電池２０のＡＭ１．
５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電
圧特性を測定したところ、短絡電流は１４．４ｍＡ／ｃ
ｍ²、開放電圧は１．２０７Ｖ、形状因子は０．６９
３、光電変換効率は１２．０５％であった。

【００９６】実施例２の場合と比較すると、開放電圧お
よび形状因子の値はほとんど変化していないが、短絡電
流の値が増加していることが分かる。中間層１３表面に
エッチングを行うことで、より好適な凹凸形状が得られ
たものと考えられる。

【００９７】この結果から、二乗平均値＝４０ｎｍ、か
つｔａｎΘ＝０．１３という中間層１３の形状により、
実施例２よりもさらに高い光電変換効率が得られること
が分かった。また、上記と同様に、本実施例のように、
中間層１３の穴の直径が４００〜１２００ｎｍであれ
ば、実施例２よりもさらに高い光電変換率が得られるこ
とが分かった。

【００９８】（比較例）本発明の薄膜太陽電池の比較例
について説明すれば、以下のとおりである。

【００９９】本比較例では、中間層の膜厚を５ｎｍとし
てエッチングを行わないこと以外は実施例１と同様にし
て多接合型薄膜太陽電池を作製した。これにより、上記
実施例１〜３と比較して、中間層表面の凹凸高さが小さ
くなることが予想される。

【０１００】中間層の表面形状を走査型電子顕微鏡で観
察したところ、表面での直径が５０〜２００ｎｍ程度の
略半球状の穴が多数形成されていることが分かった。

【０１０１】この中間層の表面形状を詳細に調べるた
め、原子間力顕微鏡により表面形状を測定した。本比較
例の中間層表面に形成された穴の形状は、実施例１の場
合と同様に略半球状あるいは円錐状であったが、本比較
例での凹凸高さＲＭＳは１４ｎｍであり、ｔａｎΘは
０．０５であり、上記実施例１〜３の結果よりも、凹凸
高さが小さくなっていた。

【０１０２】さらに、結晶質シリコン光電変換層を形成
した後にＸ線回折法を行ったところ、（２２０）Ｘ線回
折ピークの積分強度I₂₂₀と（１１１）Ｘ線回折ピークの
積分強度I₁₁₁の比I₂₂₀／I₁₁₁は３．０であり、実施例２
の場合とほぼ同値である。

【０１０３】この多接合型薄膜太陽電池のＡＭ１．５
（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧
特性を測定したところ、短絡電流は１０．７ｍＡ／ｃｍ
²、開放電圧は１．２０５Ｖ、形状因子は０．６９８、
光電変換効率は９．００％であった。実施例１の場合と
比較すると、開放電圧および形状因子の値はほとんど変
化していないが、短絡電流の値が減少していることが分
かる。すなわち、エッチング時間が不十分であるため
に、中間層表面の凹凸の構造が光閉込効果を発するには
不十分なものとなっていると考えられる。

【０１０４】この結果から、中間層の二乗平均値が１４
ｎｍ、かつｔａｎΘが０．０５では、良好な光閉込効果
を有する凹凸表面層を得られないことがわかった。ま
た、凹凸表面層の凹凸の穴の直径が５０〜２００ｎｍで
は、上記と同様に、良好な光閉込効果の得られる中間層
を得られないことがわかった。

【０１０５】以上の実施例１〜３、比較例の各結果か
ら、良好な光閉込効果を利用するためには、凹凸高さの
二乗平均値が２５〜６００ｎｍの範囲であり、かつｔａ
ｎΘが、０．０７〜０．２０の範囲であればよいことが
分かった。

【０１０６】よって、本発明の中間層表面の凹凸層構造
により、結晶質シリコン層の形成中に多量の欠陥が導入
されることなく、高い光電変換効率を有する多接合型薄
膜太陽電池を製造できることが明らかとなった。

【０１０７】なお、基板上に、複数の光電変換素子を積
層してなる光電変換層を有しており、さらに隣り合う光
電変換素子間の少なくとも一つには、中間層が設けられ
ており、該中間層の少なくとも上記基板に対向しない側
の表面は、高さの二乗平均値は、２５〜６００ｎｍの範
囲にあり、かつ傾斜角をΘとしたときのｔａｎΘが、
０．０７〜０．２０の範囲にある凹凸を有している多接
合型薄膜太陽電池であってもよい。

【０１０８】また、上記中間層の少なくとも上記基板に
対向しない側の表面は、透明導電膜からなる面であるこ
とを特徴とする多接合型薄膜太陽電池であってもよい。

【０１０９】また、上記中間層の少なくとも上記基板に
対向しない側の表面凹凸は、透明導電膜が被覆されてな
る面をエッチングすることで作製されていることを特徴
とする多接合型薄膜太陽電池であってもよい。

【０１１０】また、上記凹凸は、略半球状あるいは円錐
状の穴であり、該穴の直径は、２００〜２０００ｎｍの
範囲にあることを特徴とする多接合型薄膜太陽電池であ
ってもよい。

【０１１１】また、上記透明導電膜は、主として酸化亜
鉛からなることを特徴とする多接合型薄膜太陽電池であ
ってもよい。

【０１１２】上記中間層の少なくとも前記基板に対向し
ない側の表面に、活性層が結晶質シリコンまたはシリコ
ン合金からなる光電変換素子が形成されていることを特
徴とする多接合型薄膜太陽電池であってもよい。

【０１１３】中間層表面を、高さの二乗平均値は２５〜
６００ｎｍの範囲にあり、かつ傾斜角をΘとしたときの
ｔａｎΘが０．０７〜０．２０の範囲にある凹凸構造と
することにより、光電変換層中の欠陥を増大させること
なく、光閉込効果による光吸収量を増大させることが可
能になり、安定かつ高い光電変換効率を有する多接合型
薄膜太陽電池を安価に製造できる。

【０１１４】

【発明の効果】本発明の多接合型薄膜太陽電池は、上記
のように、基板において光が入射される方向とは反対側
に、複数の光電変換素子が設けられ、隣り合う光電変換
素子の間の少なくとも１つには、表面が凹凸化された中
間層が設けられており、上記中間層の凹凸の高さを示す
二乗平均値は、２５〜６００ｎｍの範囲に設定されてお
り、かつ中間層表面の凹凸の平均線に対する凹凸表面の
傾斜角をΘとしたときのｔａｎΘが０．０７〜０．２０
の範囲に設定されている構成である。

【０１１５】上記の構成により、隣り合う光電変換素子
間で起きる逆方向の接合形成で生じた不純物の混合によ
る接合不良等の不具合を防止できるとともに、中間層の
凹凸化された表面と光電変換層との接する界面では光が
散乱されて光路長を延長させ、光電変換効率の向上が可
能となるという効果を奏する。光電変換効率の向上によ
り、光電変換層の膜厚は薄くなる。これにより、光電変
換層に要する製膜時間、および製造コストを大幅に減少
させることが可能になる。

【０１１６】さらに、本発明によれば、上記凹凸の高さ
は、その二乗平均値が２５〜６００ｎｍの範囲になるよ
うに設定されているとともに、上記凹凸の平均線に対す
る該凹凸表面の傾斜角をΘとしたときのｔａｎΘが０．
０７〜０．２０の範囲に設定されているので、結晶同士
がぶつかることを確実に回避できる。それゆえ、欠陥に
より光電変換効率が劣化することを確実に防止できる。

【０１１７】また、上記基板において、光が入射される
側とは反対側の面が凹凸化されていることがより好まし
い。これにより、異なる凹凸が２層存在することで、さ
らに効果的に光閉込効果を高めることができ、光電変換
効率の高い多接合型薄膜太陽電池を得ることができると
いう効果を奏する。

【０１１８】また、上記凹凸は、透明導電性の材料から
なるものであることがより好ましく、光電変換層との界
面において、入射光が散乱するため、光路長が長くな
り、光閉込効果を高めることが可能になるという効果を
奏する。

【０１１９】上記透明導電性の材料からなるものは、主
として酸化亜鉛からなることがより好ましく、安価で、
耐プラズマ性が高く変質しにくいといった利点を有する
多接合型薄膜太陽電池を得ることができるという効果を
奏する。

【０１２０】上記凹凸は、上記透明導電性の材料からな
るものに対して、エッチングが行われることにより形成
されていることがより好ましく、エッチャントの種類、
濃度あるいはエッチング時間等を適宜変更することによ
り、透明導電性の材料の表面形状を容易に制御できるの
で、所望の凹凸が容易に得られるという効果を奏する。

【０１２１】本発明の多接合型薄膜太陽電池は、上記の
ように、凹凸の一部である穴は、直径が２００〜２００
０ｎｍの範囲である略半球状あるいは円錐状の形状を有
している構成である。また、上記穴の直径は、４００〜
１２００ｎｍの範囲であることがより好ましい。

【０１２２】上記の構成により、上記凹凸の高さは、そ
の二乗平均値が２５〜６００ｎｍの範囲になると共に、
上記凹凸の平均線に対する該凹凸表面の傾斜角をΘとし
たときのｔａｎΘが０．０７〜０．２０の範囲になり、
結晶同士がぶつかることを確実に回避できる。それゆ
え、上記欠陥の低減と光閉込の双方を両立させ得る安定
で高光電変換効率の多接合型薄膜太陽電池（基板側から
光が入射されるタイプの多接合型薄膜太陽電池）を確実
に提供できるという効果を奏する。

【０１２３】上記中間層の表面に、少なくとも１つの光
電変換素子における活性層は、結晶質シリコンまたはシ
リコン合金からなることがより好ましく、アモルファス
シリコンでは光電変換に利用できない波長７００ｎｍ以
上の長波長光も光電変換に利用できるので、高い光電変
換効率が得られるとともに、光劣化が抑制された安定な
太陽電池を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多接合型薄膜太陽電池構造を示す模式
図である。

【符号の説明】

１１太陽電池用基板１１ａガラス基板１１ｂ凹凸表面層１２非晶質シリコン光電変換層（光電変換素子）１２ａｐ型非晶質シリコン層１２ｂｉ型非晶質シリコン層１２ｃｎ型シリコン層１３中間層１４結晶質シリコン光電変換層（光電変換素子）１４ａｐ型結晶質シリコン層１４ｂｉ型結晶質シリコン層１４ｃｎ型シリコン層１５裏面反射層１６裏面電極１７電極２０多接合型薄膜太陽電池

フロントページの続き (71)出願人 500132649 近藤道雄茨城県つくば市梅園１丁目１番１中央第２独立行政法人産業技術総合研究所内 (74)上記３名の代理人 100080034 弁理士原謙三 (72)発明者和田健司大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者奈須野善之大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者近藤道雄茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者松田彰久茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内Ｆターム(参考） 5F051 AA03 CB21 DA04 DA17 DA20 FA02 FA19 GA14 GA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板において光が入射される方向とは反対
側に、複数の光電変換素子が設けられ、隣り合う光電変
換素子の間の少なくとも１つには、表面が凹凸化された
中間層が設けられており、上記中間層の凹凸の高さは、その二乗平均値が、２５〜
６００ｎｍの範囲に設定されており、かつ中間層表面の
凹凸の平均線に対する凹凸表面の傾斜角をΘとしたとき
のｔａｎΘが０．０７〜０．２０の範囲に設定されてい
る多接合型薄膜太陽電池。
【請求項２】上記基板において、光が入射される側とは
反対側の面が凹凸化されていることを特徴とする請求項
１記載の多接合型薄膜太陽電池。
【請求項３】上記凹凸は、透明導電性の材料からなるも
のであることを特徴とする請求項１または２に記載の多
接合型薄膜太陽電池。
【請求項４】上記透明導電性の材料からなるものは、主
として酸化亜鉛からなることを特徴とする請求項３記載
の多接合型薄膜太陽電池。
【請求項５】上記凹凸は、上記透明導電性の材料からな
るものに対して、エッチングが行われることにより形成
されることを特徴とする請求項３または４に記載の多接
合型薄膜太陽電池。
【請求項６】基板において光が入射される方向とは反対
側に、複数の光電変換素子が設けられ、隣り合う光電変
換素子の間の少なくとも１つには、表面が凹凸化された
中間層が設けられており、上記凹凸の一部である穴は、直径が２００〜２０００ｎ
ｍの範囲である略半球状あるいは円錐状の形状を有して
いることを特徴とする多接合型薄膜太陽電池。
【請求項７】上記穴は、直径が４００〜１２００ｎｍの
範囲である略半球状あるいは円錐状の形状を有している
ことを特徴とする請求項６記載の多接合型薄膜太陽電
池。
【請求項８】上記中間層の表面に、少なくとも１つの光
電変換素子における活性層は、結晶質シリコンまたはシ
リコン合金からなることを特徴とする請求項１〜７のい
ずれか１項に記載の多接合型薄膜太陽電池。