JP2003179241A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体接合部の凹凸構造に起因して短絡電流
が低下するという従来の問題を解消するとともに、光閉
じ込め効率をも高めることができる薄膜太陽電池を提供
する。 【解決段】 透光性基板、第１の透明導電膜、少なくと
もひとつの半導体接合を有する半導体多層膜、第２の透
明導電膜、および金属膜を順次積層するとともに、前記
第２の透明導電膜と金属膜との界面、および前記半導体
多層膜と第２の透明導電膜との界面が凹凸形状になって
いる薄膜太陽電池において、前記第２の透明導電膜と金
属膜との界面の凹凸形状の平均高低差が、前記半導体多
層膜と第２の透明導電膜との界面の凹凸形状の平均高低
差以上であることを特徴とする。
が低下するという従来の問題を解消するとともに、光閉
じ込め効率をも高めることができる薄膜太陽電池を提供
する。 【解決段】 透光性基板、第１の透明導電膜、少なくと
もひとつの半導体接合を有する半導体多層膜、第２の透
明導電膜、および金属膜を順次積層するとともに、前記
第２の透明導電膜と金属膜との界面、および前記半導体
多層膜と第２の透明導電膜との界面が凹凸形状になって
いる薄膜太陽電池において、前記第２の透明導電膜と金
属膜との界面の凹凸形状の平均高低差が、前記半導体多
層膜と第２の透明導電膜との界面の凹凸形状の平均高低
差以上であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池に関し、特
に光活性層に薄膜半導体を用いた薄膜太陽電池に関す
る。
に光活性層に薄膜半導体を用いた薄膜太陽電池に関す
る。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】薄膜Ｓ
ｉ太陽電池に代表される薄膜太陽電池は、次世代太陽電
池として注目されているが、充分な光電流値を得るには
光閉じ込め構造を導入して光利用効率の向上を図ること
が重要である。特に結晶質Ｓｉ材料を光活性層に用いる
薄膜結晶質Ｓｉ太陽電池においては、結晶Ｓｉの光吸収
係数が長波長側で小さいため、数μｍ以下の膜厚で光吸
収を充分に生ぜしめて光電変換をより効率的に行わせる
ためには、入射光が結晶質Ｓｉ膜内を多数回反射往復す
るようにして光をより有効に閉じ込めることが必要不可
欠である。
ｉ太陽電池に代表される薄膜太陽電池は、次世代太陽電
池として注目されているが、充分な光電流値を得るには
光閉じ込め構造を導入して光利用効率の向上を図ること
が重要である。特に結晶質Ｓｉ材料を光活性層に用いる
薄膜結晶質Ｓｉ太陽電池においては、結晶Ｓｉの光吸収
係数が長波長側で小さいため、数μｍ以下の膜厚で光吸
収を充分に生ぜしめて光電変換をより効率的に行わせる
ためには、入射光が結晶質Ｓｉ膜内を多数回反射往復す
るようにして光をより有効に閉じ込めることが必要不可
欠である。
【０００３】図２に、光閉じ込め構造を有する薄膜太陽
電池の代表的従来例として、スーパーストレート・タン
デム型（ａ−Ｓｉ：Ｈ／μｃ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜Ｓｉ太陽
電池の構造を示す。図２中、２１は透光性基板、２２は
第１の透明導電膜、２３は半導体多層膜、２３ａは第１
の半導体接合層、２３ｂは第２の半導体接合層、２４は
第２の透明導電膜、２５ａは第１の取り出し電極となる
金属膜、２５ｂは第２の取り出し電極となる金属膜、２
６は第３の透明導電膜である。
電池の代表的従来例として、スーパーストレート・タン
デム型（ａ−Ｓｉ：Ｈ／μｃ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜Ｓｉ太陽
電池の構造を示す。図２中、２１は透光性基板、２２は
第１の透明導電膜、２３は半導体多層膜、２３ａは第１
の半導体接合層、２３ｂは第２の半導体接合層、２４は
第２の透明導電膜、２５ａは第１の取り出し電極となる
金属膜、２５ｂは第２の取り出し電極となる金属膜、２
６は第３の透明導電膜である。
【０００４】透光性基板２１としてはガラスや樹脂など
が用いられ、第１の透明導電膜２２としてはＳｎＯ2、
ＩＴＯ、ＺｎＯなどの金属酸化物材料が用いられ、第１
の半導体接合層２３ａとしては水素化アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）が用いられ、第２の半導体接合層
２３ｂとしては微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）が用
いられ、第２および第３の透明導電膜２４、２６として
は第１の透明導電膜２２と同様な材料のものが用いら
れ、金属膜２５ａとしてはＡｌ、Ａｇなどが用いられ
る。
が用いられ、第１の透明導電膜２２としてはＳｎＯ2、
ＩＴＯ、ＺｎＯなどの金属酸化物材料が用いられ、第１
の半導体接合層２３ａとしては水素化アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）が用いられ、第２の半導体接合層
２３ｂとしては微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）が用
いられ、第２および第３の透明導電膜２４、２６として
は第１の透明導電膜２２と同様な材料のものが用いら
れ、金属膜２５ａとしてはＡｌ、Ａｇなどが用いられ
る。
【０００５】第１の透明導電膜２２の製膜表面を凹凸形
状にすることにより光閉じ込め構造が実現されている。
この凹凸形状は透明導電膜２２の製膜条件によって自生
的に形成することもできるが、必要であれば適当なエッ
チング処理で所望の凹凸形状に追加工することもでき
る。第２の半導体接合層２３ｂとして微結晶シリコンを
用いているので、例えば（１１０）配向となる製膜条件
で膜形成を行なうと、その表面に自生的な凹凸形状を形
成することができ、光閉じ込め効果をより高めることが
できる。
状にすることにより光閉じ込め構造が実現されている。
この凹凸形状は透明導電膜２２の製膜条件によって自生
的に形成することもできるが、必要であれば適当なエッ
チング処理で所望の凹凸形状に追加工することもでき
る。第２の半導体接合層２３ｂとして微結晶シリコンを
用いているので、例えば（１１０）配向となる製膜条件
で膜形成を行なうと、その表面に自生的な凹凸形状を形
成することができ、光閉じ込め効果をより高めることが
できる。
【０００６】これらの技術は、例えば特許第２７１３８
４７号、特許第２７７１４１４号、特許第２７８４８４
１号、特許第３０２７６６９号、特許第３０２９１６９
号、特開平５−２１８４６９号、特開平６−１９６７３
８号、特開平１０−１１７００６号、特開平１１−２３
３８００号等に述べられており、いずれにおいても光電
流が増大して変換効率が向上する結果が得られている。
４７号、特許第２７７１４１４号、特許第２７８４８４
１号、特許第３０２７６６９号、特許第３０２９１６９
号、特開平５−２１８４６９号、特開平６−１９６７３
８号、特開平１０−１１７００６号、特開平１１−２３
３８００号等に述べられており、いずれにおいても光電
流が増大して変換効率が向上する結果が得られている。
【０００７】しかしながら、上記従来構造では、半導体
膜が製膜される第１の透明導電膜２２の表面が凹凸形状
を有しているため、第１の半導体接合層２３ａのみなら
ず、第２の半導体接合層２３ｂの形成にあたってもその
凹凸形状が影響し、特に第２の半導体接合層２３ｂが結
晶質Ｓｉで構成されている構造では、その凹凸形状の高
低差やピッチの程度によっては第２の半導体接合層２３
ｂの膜品質を大幅に低下させてしまうという問題があっ
た。すなわち、実質的にフラットな面への結晶質薄膜成
長であれば、凹凸構造に起因した不要な核発生サイトが
少ないので結晶の大粒径化がはかりやすく、また、全て
の結晶がフラット面に対して垂直な方向に成長していく
ために成長した結晶粒どうしが衝突して結晶粒界を生じ
させたりすることがなく、また結晶配向も一方向にそろ
いやすく望ましい結晶配向特性に制御しやすいという利
点があるのに対して、凹凸構造面上への結晶質薄膜成長
ではこれらの利点が失われてしまい、膜品質が低下して
しまうという問題があった。
膜が製膜される第１の透明導電膜２２の表面が凹凸形状
を有しているため、第１の半導体接合層２３ａのみなら
ず、第２の半導体接合層２３ｂの形成にあたってもその
凹凸形状が影響し、特に第２の半導体接合層２３ｂが結
晶質Ｓｉで構成されている構造では、その凹凸形状の高
低差やピッチの程度によっては第２の半導体接合層２３
ｂの膜品質を大幅に低下させてしまうという問題があっ
た。すなわち、実質的にフラットな面への結晶質薄膜成
長であれば、凹凸構造に起因した不要な核発生サイトが
少ないので結晶の大粒径化がはかりやすく、また、全て
の結晶がフラット面に対して垂直な方向に成長していく
ために成長した結晶粒どうしが衝突して結晶粒界を生じ
させたりすることがなく、また結晶配向も一方向にそろ
いやすく望ましい結晶配向特性に制御しやすいという利
点があるのに対して、凹凸構造面上への結晶質薄膜成長
ではこれらの利点が失われてしまい、膜品質が低下して
しまうという問題があった。
【０００８】特に太陽電池においては、結晶粒径が小さ
いことによる結晶粒界の増加や、成長結晶粒どうしの衝
突による結晶粒界の生成は、結晶粒界部がリーク電流の
発生経路や光励起キャリアの再結合消滅領域となるた
め、開放電圧特性の低下や曲線因子特性の低下、さらに
は短絡電流密度の低下を招き、致命的なマイナス因子と
なる。
いことによる結晶粒界の増加や、成長結晶粒どうしの衝
突による結晶粒界の生成は、結晶粒界部がリーク電流の
発生経路や光励起キャリアの再結合消滅領域となるた
め、開放電圧特性の低下や曲線因子特性の低下、さらに
は短絡電流密度の低下を招き、致命的なマイナス因子と
なる。
【０００９】なお、上記ではタンデム型を例にとって述
べたものであるが、この型に限らずシングル接合型であ
ってもトリプル接合型であってもそれ以上の多接合型で
あっても、結晶質シリコン膜が凹凸形状面上に製膜され
る条件下ではもちろん同様の問題が発生する。
べたものであるが、この型に限らずシングル接合型であ
ってもトリプル接合型であってもそれ以上の多接合型で
あっても、結晶質シリコン膜が凹凸形状面上に製膜され
る条件下ではもちろん同様の問題が発生する。
【００１０】実際、結晶質薄膜シリコン太陽電池におけ
る凹凸形状と開放電圧との関係については、第６１回秋
期応用物理学会予稿集6a-C-6,p.829(2000)、同6a-C-7,
p.830(2000)、12th International PVSEC(June 11-15/20
01, KOREA)p791等で報告されており、凹凸形状の増大
（凹凸構造を形成する凹凸単位の平均サイズ（特性長）
の増大や、凹凸構造を形成する面の基板水平方向に対す
る傾斜角度の増大）とともに短絡電流密度は増大する
が、開放電圧は低下してしまうことが述べられている。
そしてさらに凹凸形状を激しくすれば、ついには短絡電
流密度の低下を招くことも容易に推察される。
る凹凸形状と開放電圧との関係については、第６１回秋
期応用物理学会予稿集6a-C-6,p.829(2000)、同6a-C-7,
p.830(2000)、12th International PVSEC(June 11-15/20
01, KOREA)p791等で報告されており、凹凸形状の増大
（凹凸構造を形成する凹凸単位の平均サイズ（特性長）
の増大や、凹凸構造を形成する面の基板水平方向に対す
る傾斜角度の増大）とともに短絡電流密度は増大する
が、開放電圧は低下してしまうことが述べられている。
そしてさらに凹凸形状を激しくすれば、ついには短絡電
流密度の低下を招くことも容易に推察される。
【００１１】これに対して、本発明者らは特願２００１
−２０６２３号および特願２００１−１００３８９号で
上記凹凸形状に起因した膜品質の低下を抑制できる素子
構造を既に開示している。このうちスーパーストレート
型についての代表的構造を図３に示す。図３中、３１は
透光性基板、３２は第１の透明導電膜、３３は半導体
層、３４は第２の透明導電膜、３５は金属膜である。こ
の素子構造では、透光性基板３１と第１の透明導電膜３
２との界面が凹凸形状を有していて光閉じ込め効果をも
たらし、一方、第１の透明導電膜３２と半導体層３３と
の界面はほぼ平坦となっているので半導体層３３の電気
特性の低下を最小限に抑えることができる。
−２０６２３号および特願２００１−１００３８９号で
上記凹凸形状に起因した膜品質の低下を抑制できる素子
構造を既に開示している。このうちスーパーストレート
型についての代表的構造を図３に示す。図３中、３１は
透光性基板、３２は第１の透明導電膜、３３は半導体
層、３４は第２の透明導電膜、３５は金属膜である。こ
の素子構造では、透光性基板３１と第１の透明導電膜３
２との界面が凹凸形状を有していて光閉じ込め効果をも
たらし、一方、第１の透明導電膜３２と半導体層３３と
の界面はほぼ平坦となっているので半導体層３３の電気
特性の低下を最小限に抑えることができる。
【００１２】本発明者らの上記素子構造によって結晶質
半導体層の品質低下は抑制されたものの、光閉じ込め効
率としては未だ満足のいくものとはいえず、さらなる効
率向上対策が望まれる。
半導体層の品質低下は抑制されたものの、光閉じ込め効
率としては未だ満足のいくものとはいえず、さらなる効
率向上対策が望まれる。
【００１３】なお、特開平８−３０６９４４には、透光
性基板／表透明導電膜／ｐｉｎ（ｎｉｐ）半導体層／裏
透明導電膜／金属膜の構造において、ｎ（ｐ）層の凹凸
形状をｉ層のそれよりも大きくして光散乱効果を高める
素子構造が開示されているが、これでは必要以上にｎ
（ｐ）層を厚く製膜しなければならず、この部分での光
吸収ロスが増大してしまうという問題がある。また裏透
明導電膜と金属膜界面の凹凸形状増大の概念も示されて
いない。また、特開平７−２０２２３１には、光散乱を
促す乱反射層を有する太陽電池が開示されているが、こ
の乱反射層の上下界面の凹凸化の概念は示されておら
ず、その効果には限界がある。
性基板／表透明導電膜／ｐｉｎ（ｎｉｐ）半導体層／裏
透明導電膜／金属膜の構造において、ｎ（ｐ）層の凹凸
形状をｉ層のそれよりも大きくして光散乱効果を高める
素子構造が開示されているが、これでは必要以上にｎ
（ｐ）層を厚く製膜しなければならず、この部分での光
吸収ロスが増大してしまうという問題がある。また裏透
明導電膜と金属膜界面の凹凸形状増大の概念も示されて
いない。また、特開平７−２０２２３１には、光散乱を
促す乱反射層を有する太陽電池が開示されているが、こ
の乱反射層の上下界面の凹凸化の概念は示されておら
ず、その効果には限界がある。
【００１４】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、半導体接合部の凹凸構造に起
因して短絡電流が低下するという従来の問題を解消する
とともに、光閉じ込め効率をも高めることができる薄膜
太陽電池を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、半導体接合部の凹凸構造に起
因して短絡電流が低下するという従来の問題を解消する
とともに、光閉じ込め効率をも高めることができる薄膜
太陽電池を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る薄膜太陽電池では、透光性基板、第
１の透明導電膜、少なくともひとつの半導体接合を有す
る半導体多層膜、第２の透明導電膜、および金属膜を順
次積層するとともに、前記第２の透明導電膜と金属膜と
の界面、および前記半導体多層膜と第２の透明導電膜と
の界面が凹凸形状になっている薄膜太陽電池において、
前記第２の透明導電膜と金属膜との界面の凹凸形状の平
均高低差が、前記半導体多層膜と第２の透明導電膜との
界面の凹凸形状の平均高低差以上であることを特徴とす
る。
に、請求項１に係る薄膜太陽電池では、透光性基板、第
１の透明導電膜、少なくともひとつの半導体接合を有す
る半導体多層膜、第２の透明導電膜、および金属膜を順
次積層するとともに、前記第２の透明導電膜と金属膜と
の界面、および前記半導体多層膜と第２の透明導電膜と
の界面が凹凸形状になっている薄膜太陽電池において、
前記第２の透明導電膜と金属膜との界面の凹凸形状の平
均高低差が、前記半導体多層膜と第２の透明導電膜との
界面の凹凸形状の平均高低差以上であることを特徴とす
る。
【００１６】上記薄膜太陽電池では、前記第２の透明導
電膜が、金属酸化物材料、シリコン酸化物材料、シリコ
ン炭化物材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素材
料のうちのいずれか一種以上からなることが望ましい。
電膜が、金属酸化物材料、シリコン酸化物材料、シリコ
ン炭化物材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素材
料のうちのいずれか一種以上からなることが望ましい。
【００１７】また、上記薄膜太陽電池では、前記第２の
透明導電膜と金属膜との界面の凹凸形状の基板に対する
水平方向の平均ピッチが１００ｎｍ以上であることが望
ましい。
透明導電膜と金属膜との界面の凹凸形状の基板に対する
水平方向の平均ピッチが１００ｎｍ以上であることが望
ましい。
【００１８】また、上記薄膜太陽電池では、前記第２の
透明導電膜が、基板側から順次積層された第１の透光性
導電膜および第２の透光性導電膜を含む多層膜から構成
されており、前記第１の透光性導電膜は、金属酸化物材
料、シリコン酸化物材料、シリコン炭化物材料、ダイヤ
モンドライクカーボン等の炭素材料のうちの少なくとも
いずれかからなり、前記第２の透光性導電膜は、金属材
料、金属酸化物材料、シリコン酸化物材料、シリコン炭
化物材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素材料、
高分子材料のうちのいずれか一種以上を含む材料からな
ることが望ましい。
透明導電膜が、基板側から順次積層された第１の透光性
導電膜および第２の透光性導電膜を含む多層膜から構成
されており、前記第１の透光性導電膜は、金属酸化物材
料、シリコン酸化物材料、シリコン炭化物材料、ダイヤ
モンドライクカーボン等の炭素材料のうちの少なくとも
いずれかからなり、前記第２の透光性導電膜は、金属材
料、金属酸化物材料、シリコン酸化物材料、シリコン炭
化物材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素材料、
高分子材料のうちのいずれか一種以上を含む材料からな
ることが望ましい。
【００１９】また、上記薄膜太陽電池では、前記第２の
透光性導電膜は屈折率の異なる２種以上の成分の混合物
からなり屈折率の異なる領域が散在分布していることが
望ましい。
透光性導電膜は屈折率の異なる２種以上の成分の混合物
からなり屈折率の異なる領域が散在分布していることが
望ましい。
【００２０】また、上記薄膜太陽電池では、前記成分の
うちの少なくとも１成分は１００ｎｍ以上のサイズの粒
子を含んでいることが望ましい。
うちの少なくとも１成分は１００ｎｍ以上のサイズの粒
子を含んでいることが望ましい。
【００２１】また、上記薄膜太陽電池では、前記成分の
うちの透光性を有する少なくとも１成分は第１の透光性
導電膜に離散的に付着していることが望ましい。
うちの透光性を有する少なくとも１成分は第１の透光性
導電膜に離散的に付着していることが望ましい。
【００２２】また、上記薄膜太陽電池では、前記第１の
透明導電膜と半導体多層膜との界面、および前記透光性
基板と第１の透明導電膜との界面が凹凸形状になってお
り、前記第１の透明導電膜と半導体多層膜との界面の凹
凸形状の平均高低差が、前記透光性基板と第１の透明導
電膜との界面の凹凸形状の平均高低差よりも小さいこと
を特徴とする。
透明導電膜と半導体多層膜との界面、および前記透光性
基板と第１の透明導電膜との界面が凹凸形状になってお
り、前記第１の透明導電膜と半導体多層膜との界面の凹
凸形状の平均高低差が、前記透光性基板と第１の透明導
電膜との界面の凹凸形状の平均高低差よりも小さいこと
を特徴とする。
【００２３】上記薄膜太陽電池では、前記透光性基板と
第１の透明導電膜との界面が凹凸形状になっており、こ
の凹凸形状の前記基板に対する水平方向の平均ピッチが
１００ｎｍ以上であることが望ましい。
第１の透明導電膜との界面が凹凸形状になっており、こ
の凹凸形状の前記基板に対する水平方向の平均ピッチが
１００ｎｍ以上であることが望ましい。
【００２４】上記薄膜太陽電池では、前記透光性基板と
第１の透明導電膜との間に、前記透光性基板とは屈折率
が異なる透光性膜を介在させ、この透光性膜と前記透光
性基板との間の界面が凹凸形状になっており、前記第１
の透明導電膜と半導体多層膜との界面の平均高低差が、
前記透光性膜と前記透光性基板との間の界面の凹凸形状
の平均高低差以下であることが望ましい。
第１の透明導電膜との間に、前記透光性基板とは屈折率
が異なる透光性膜を介在させ、この透光性膜と前記透光
性基板との間の界面が凹凸形状になっており、前記第１
の透明導電膜と半導体多層膜との界面の平均高低差が、
前記透光性膜と前記透光性基板との間の界面の凹凸形状
の平均高低差以下であることが望ましい。
【００２５】上記薄膜太陽電池では、前記透光性膜と前
記透光性基板との間の界面が凹凸形状になっており、そ
の凹凸形状の基板に対する水平方向の平均ピッチが１０
０ｎｍ以上であることが望ましい。
記透光性基板との間の界面が凹凸形状になっており、そ
の凹凸形状の基板に対する水平方向の平均ピッチが１０
０ｎｍ以上であることが望ましい。
【００２６】上記薄膜太陽電池では、前記透光性膜中に
導電性材料からなる集電極が配設されていることが望ま
しい。
導電性材料からなる集電極が配設されていることが望ま
しい。
【００２７】上記薄膜太陽電池では、前記第１の透明導
電膜が、非晶質相を主成分としていることが望ましい。
電膜が、非晶質相を主成分としていることが望ましい。
【００２８】請求項１または請求項８に係る薄膜太陽電
池では、前記半導体多層膜中の少なくともひとつの半導
体接合層の光活性層が、水素化アモルファスシリコン系
膜、結晶質シリコン系膜、カルコパイライト系膜、Ｃｄ
Ｔｅ系膜のうちのいずれか一種以上を含むことが望まし
い。
池では、前記半導体多層膜中の少なくともひとつの半導
体接合層の光活性層が、水素化アモルファスシリコン系
膜、結晶質シリコン系膜、カルコパイライト系膜、Ｃｄ
Ｔｅ系膜のうちのいずれか一種以上を含むことが望まし
い。
【００２９】また、請求項１または請求項８に係る薄膜
太陽電池では、前記半導体多層膜が、ひとつの半導体接
合層からなり、この半導体接合層の光活性層が水素化ア
モルファスシリコン系膜、結晶質シリコン系膜、カルコ
パイライト系膜、ＣｄＴｅ系膜のうちのいずれか一種以
上を含むことが望ましい。
太陽電池では、前記半導体多層膜が、ひとつの半導体接
合層からなり、この半導体接合層の光活性層が水素化ア
モルファスシリコン系膜、結晶質シリコン系膜、カルコ
パイライト系膜、ＣｄＴｅ系膜のうちのいずれか一種以
上を含むことが望ましい。
【００３０】また、請求項１または請求項８に係る薄膜
太陽電池では、前記半導体多層膜が基板側から順次積層
された第１の半導体接合層および第２の半導体接合層か
ら構成されており、第１の半導体接合層の光活性層が水
素化アモルファスシリコン系膜を含み、第２の半導体接
合層の光活性層が結晶質シリコン系膜を含むことが望ま
しい。
太陽電池では、前記半導体多層膜が基板側から順次積層
された第１の半導体接合層および第２の半導体接合層か
ら構成されており、第１の半導体接合層の光活性層が水
素化アモルファスシリコン系膜を含み、第２の半導体接
合層の光活性層が結晶質シリコン系膜を含むことが望ま
しい。
【００３１】また、上記薄膜太陽電池では、前記第１の
半導体接合層と第２の半導体接合層との間に第３の透明
導電膜を介在させ、この第３の透明導電膜と第２の半導
体接合層との界面の凹凸形状の平均高低差が、この第３
の透明導電膜と第１の半導体接合層との界面の凹凸形状
の平均高低差以下であることが望ましい。
半導体接合層と第２の半導体接合層との間に第３の透明
導電膜を介在させ、この第３の透明導電膜と第２の半導
体接合層との界面の凹凸形状の平均高低差が、この第３
の透明導電膜と第１の半導体接合層との界面の凹凸形状
の平均高低差以下であることが望ましい。
【００３２】また、上記薄膜太陽電池では、前記第１の
半導体接合層と第２の半導体接合層との間に第３の透明
導電膜が介在しており、この第３の透明導電膜が非晶質
相を主成分としていることが望ましい。
半導体接合層と第２の半導体接合層との間に第３の透明
導電膜が介在しており、この第３の透明導電膜が非晶質
相を主成分としていることが望ましい。
【００３３】また、請求項１または請求項８に係る薄膜
太陽電池では、前記半導体多層膜が基板側から順次積層
された第１の半導体接合層、第２の半導体接合層、およ
び第３の半導体接合層から構成されており、第１の半導
体接合層の光活性層は水素化アモルファスシリコン系膜
を含み、第３の半導体接合層の光活性層は結晶質シリコ
ン系膜を含むことが望ましい。
太陽電池では、前記半導体多層膜が基板側から順次積層
された第１の半導体接合層、第２の半導体接合層、およ
び第３の半導体接合層から構成されており、第１の半導
体接合層の光活性層は水素化アモルファスシリコン系膜
を含み、第３の半導体接合層の光活性層は結晶質シリコ
ン系膜を含むことが望ましい。
【００３４】また、請求項１または請求項８に係る薄膜
太陽電池では、前記結晶質シリコン系膜が基板に垂直な
方向に（１１０）配向しており、この結晶質シリコン系
膜と前記第２の透明導電膜との界面が凹凸形状を有して
いることが望ましい。
太陽電池では、前記結晶質シリコン系膜が基板に垂直な
方向に（１１０）配向しており、この結晶質シリコン系
膜と前記第２の透明導電膜との界面が凹凸形状を有して
いることが望ましい。
【００３５】また、上記薄膜太陽電池では、前記水素化
アモルファスシリコン系膜中の水素含有量が１０％以下
であることが望ましい。
アモルファスシリコン系膜中の水素含有量が１０％以下
であることが望ましい。
【００３６】また、上記薄膜太陽電池では、前記結晶質
シリコン系膜中の水素含有量が１０％以下であることが
望ましい。
シリコン系膜中の水素含有量が１０％以下であることが
望ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、図１を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１中、１１は透光性基板、１２は
第１の透明導電膜、１３は半導体多層膜、１３ａは第１
の半導体接合層、１３ｂは第２の半導体接合層、１４は
第２の透明導電膜、１４ａは第１の透光性導電膜、１４
ｂは第２の透光性導電膜、１４ｃは光散乱体１、１４ｄ
は光散乱体２、１５ａは第１の取り出し電極となる金属
膜、１５ｂは第２の取り出し電極となる金属膜、１６は
透光性膜、１７は集電極、１８は第３の透明導電膜であ
る。
の形態を説明する。図１中、１１は透光性基板、１２は
第１の透明導電膜、１３は半導体多層膜、１３ａは第１
の半導体接合層、１３ｂは第２の半導体接合層、１４は
第２の透明導電膜、１４ａは第１の透光性導電膜、１４
ｂは第２の透光性導電膜、１４ｃは光散乱体１、１４ｄ
は光散乱体２、１５ａは第１の取り出し電極となる金属
膜、１５ｂは第２の取り出し電極となる金属膜、１６は
透光性膜、１７は集電極、１８は第３の透明導電膜であ
る。
【００３８】まず、透光性基板１１を用意する。透光性
基板１１としては、ガラス、プラスチック、樹脂などを
材料とした板材あるいはフィルム材などを用いることが
できる。このとき素子形成面となる一主面側に凹凸構造
を形成すると入射光の光散乱がより促進されるようにな
り、光閉じ込め効率の向上により好適である。
基板１１としては、ガラス、プラスチック、樹脂などを
材料とした板材あるいはフィルム材などを用いることが
できる。このとき素子形成面となる一主面側に凹凸構造
を形成すると入射光の光散乱がより促進されるようにな
り、光閉じ込め効率の向上により好適である。
【００３９】凹凸構造を形成する方法としては、レプリ
カ法、エッチング法、ブラスト法などがある。レプリカ
法では、予め目的とする凹凸構造のネガ構造を有する金
型等のネガレプリカを用意しておき、これによって基板
１１の表面を適当な温度条件でプレス加工すれば比較的
低コストで容易に実現できる。ここで、ネガレプリカを
作製するためのオリジナル凹凸構造としては、例えば結
晶Ｓｉ基板を所定のウェットエッチング条件やドライエ
ッチング条件でエッチングすることによって形成される
Ｓｉ結晶の面方位を反映した凹凸構造を利用することが
できるし、ＳｎＯ2等の透明導電膜を所定の条件で製膜
することによって得られる自生的な表面凹凸構造などを
利用することもでき、得たい凹凸構造に応じて様々な材
料を利用することができる。
カ法、エッチング法、ブラスト法などがある。レプリカ
法では、予め目的とする凹凸構造のネガ構造を有する金
型等のネガレプリカを用意しておき、これによって基板
１１の表面を適当な温度条件でプレス加工すれば比較的
低コストで容易に実現できる。ここで、ネガレプリカを
作製するためのオリジナル凹凸構造としては、例えば結
晶Ｓｉ基板を所定のウェットエッチング条件やドライエ
ッチング条件でエッチングすることによって形成される
Ｓｉ結晶の面方位を反映した凹凸構造を利用することが
できるし、ＳｎＯ2等の透明導電膜を所定の条件で製膜
することによって得られる自生的な表面凹凸構造などを
利用することもでき、得たい凹凸構造に応じて様々な材
料を利用することができる。
【００４０】ウェットエッチング法やドライエッチング
法でも、酸、アルカリなどの適当な薬液や反応性ガスを
用いることで比較的低コストで容易に凹凸構造を実現で
きる。特にドライエッチング法の一種であるＲＩＥ法を
用いれば、ガス種、ガス圧、プラズマパワー等のエッチ
ング条件によって所望の凹凸形状が得られることが、例
えば特願２０００−３０１４１９号に述べられている。
法でも、酸、アルカリなどの適当な薬液や反応性ガスを
用いることで比較的低コストで容易に凹凸構造を実現で
きる。特にドライエッチング法の一種であるＲＩＥ法を
用いれば、ガス種、ガス圧、プラズマパワー等のエッチ
ング条件によって所望の凹凸形状が得られることが、例
えば特願２０００−３０１４１９号に述べられている。
【００４１】基板１１の凹凸構造の基板に水平方向の平
均ピッチとしては、隣接する任意の凸部の頂点間の平均
距離を１００ｎｍ以上、より好ましくは２００ｎｍ以上
とする。その理由は、長波長光として８００ｎｍの光を
代表にとると、透光性基板１１の屈折率を１．５〜２．
０程度とした場合、その媒質中での光の１／４波長は１
３３〜１００ｎｍとなり、また１／２波長は２６７〜２
００ｎｍとなるからである。すなわち、一般に、光波長
の１／４程度の特性長を有する凹凸構造は光学的にフラ
ットとみなされるので、期待する光散乱効果を有する凹
凸構造とするには、その特性長を少なくとも問題とする
光の波長の１／４以上、望ましくは１／２以上とする必
要がある。
均ピッチとしては、隣接する任意の凸部の頂点間の平均
距離を１００ｎｍ以上、より好ましくは２００ｎｍ以上
とする。その理由は、長波長光として８００ｎｍの光を
代表にとると、透光性基板１１の屈折率を１．５〜２．
０程度とした場合、その媒質中での光の１／４波長は１
３３〜１００ｎｍとなり、また１／２波長は２６７〜２
００ｎｍとなるからである。すなわち、一般に、光波長
の１／４程度の特性長を有する凹凸構造は光学的にフラ
ットとみなされるので、期待する光散乱効果を有する凹
凸構造とするには、その特性長を少なくとも問題とする
光の波長の１／４以上、望ましくは１／２以上とする必
要がある。
【００４２】次に、第１の透明導電膜１２を形成する。
透明導電膜１２の材料としては、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、Ｚ
ｎＯなど公知の材料を用いることができるが、この後の
Ｓｉ膜を形成するときに、ＳｉＨ4とＨ2を使用すること
に起因した水素ガス雰囲気に曝されることになるので、
耐還元性に優れるＺｎＯ膜を少なくとも最終表面として
形成するのが望ましい。製膜方法としては、ＣＶＤ法、
蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法な
ど公知の技術を用いることができる。このとき、膜厚
は、反射防止膜効果を持たせるために６０〜１００ｎ
ｍ、あるいはその倍数の膜厚とする。
透明導電膜１２の材料としては、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、Ｚ
ｎＯなど公知の材料を用いることができるが、この後の
Ｓｉ膜を形成するときに、ＳｉＨ4とＨ2を使用すること
に起因した水素ガス雰囲気に曝されることになるので、
耐還元性に優れるＺｎＯ膜を少なくとも最終表面として
形成するのが望ましい。製膜方法としては、ＣＶＤ法、
蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法な
ど公知の技術を用いることができる。このとき、膜厚
は、反射防止膜効果を持たせるために６０〜１００ｎ
ｍ、あるいはその倍数の膜厚とする。
【００４３】このとき、透明導電膜１２は膜厚の増大と
ともにその結晶構造に起因した凹凸形状が増大していく
傾向があり、これが光閉じ込め効果をもたらすが、従来
技術とその課題のところで述べたように、この凹凸形状
面への半導体膜の製膜は、電気的に高品質な半導体膜を
形成する観点からは決して望ましいものではない。そこ
で半導体膜の電気的特性の低下を最小限に抑え、かつ有
効な光閉じ込めを実現できる素子構造として本発明者ら
が先に提案しているものが、特願２００１−２０６２３
および特願２００１−１００３８９で示された素子構造
である。すなわち、予め透光性基板１１に凹凸構造を形
成しておき、その後、第１の透明導電膜１２を形成すれ
ばよい。
ともにその結晶構造に起因した凹凸形状が増大していく
傾向があり、これが光閉じ込め効果をもたらすが、従来
技術とその課題のところで述べたように、この凹凸形状
面への半導体膜の製膜は、電気的に高品質な半導体膜を
形成する観点からは決して望ましいものではない。そこ
で半導体膜の電気的特性の低下を最小限に抑え、かつ有
効な光閉じ込めを実現できる素子構造として本発明者ら
が先に提案しているものが、特願２００１−２０６２３
および特願２００１−１００３８９で示された素子構造
である。すなわち、予め透光性基板１１に凹凸構造を形
成しておき、その後、第１の透明導電膜１２を形成すれ
ばよい。
【００４４】第１の透明導電膜１２を真空成膜法を用い
て形成する場合は、その製膜後の表面の凹凸形状は、そ
の製膜条件や厚さを調節することによって、ある程度緩
和することができるが、それでは所望の緩和凹凸形状が
得られない場合もある。その場合は、機械的研磨法、各
種エッチング法、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish
ing）法などを用いれば、表面の凹凸形状の緩和度を自
由に調節することができる。また、結晶構造に起因した
不必要な凹凸形状の形成を防ぐためには、第１の透明導
電膜１２を非晶質状態で成膜することも有効である。ま
た必要であれば、その後、熱アニール処理などによって
結晶化させてもよい。
て形成する場合は、その製膜後の表面の凹凸形状は、そ
の製膜条件や厚さを調節することによって、ある程度緩
和することができるが、それでは所望の緩和凹凸形状が
得られない場合もある。その場合は、機械的研磨法、各
種エッチング法、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish
ing）法などを用いれば、表面の凹凸形状の緩和度を自
由に調節することができる。また、結晶構造に起因した
不必要な凹凸形状の形成を防ぐためには、第１の透明導
電膜１２を非晶質状態で成膜することも有効である。ま
た必要であれば、その後、熱アニール処理などによって
結晶化させてもよい。
【００４５】また、ゾルゲル法など液状材料から形成す
る方法で第１の透明導電膜１２を成膜すれば、その成膜
後の表面形状は自ずからほぼフラットにすることができ
る。
る方法で第１の透明導電膜１２を成膜すれば、その成膜
後の表面形状は自ずからほぼフラットにすることができ
る。
【００４６】以上によって、第１の透明導電膜１２と半
導体多層膜１３との界面の凹凸形状の平均高低差が、透
光性基板１１と第１の透明導電膜１２との界面の凹凸形
状の平均高低差以下である構造を実現することができ
る。
導体多層膜１３との界面の凹凸形状の平均高低差が、透
光性基板１１と第１の透明導電膜１２との界面の凹凸形
状の平均高低差以下である構造を実現することができ
る。
【００４７】さらに、上記以外の実現方法としては、透
光性基板１１と第１の透明導電膜１２との間に、基板１
１とは屈折率を異にする透光性膜１６を介在させる方法
がある。すなわち、凹凸構造が形成された基板１１の表
面に異種材料からなる透光性膜１６を形成し、その表面
はほぼフラットな形状として、この上に第１の透明導電
膜１２をその製膜後の表面がほぼフラットになるように
形成すればよい。この透光性膜１６としては、金属酸化
物透明導電材料、ガラス、プラスチックあるいは樹脂な
どの高分子材料などを用いることができる。ガラスを用
いる場合はゾルゲル法などを用いればその成膜後の表面
形状をほぼフラットにすることができる。また、高分子
材料を用いる場合は適当な条件下として流動性のある状
態で基板面上に塗布すれば、やはりその成膜後の表面形
状をほぼフラットにすることができる。流動化処理を塗
布後に行う場合でも同じ効果を得ることができるし、必
要な場合は平坦化加工を追加してもよい。
光性基板１１と第１の透明導電膜１２との間に、基板１
１とは屈折率を異にする透光性膜１６を介在させる方法
がある。すなわち、凹凸構造が形成された基板１１の表
面に異種材料からなる透光性膜１６を形成し、その表面
はほぼフラットな形状として、この上に第１の透明導電
膜１２をその製膜後の表面がほぼフラットになるように
形成すればよい。この透光性膜１６としては、金属酸化
物透明導電材料、ガラス、プラスチックあるいは樹脂な
どの高分子材料などを用いることができる。ガラスを用
いる場合はゾルゲル法などを用いればその成膜後の表面
形状をほぼフラットにすることができる。また、高分子
材料を用いる場合は適当な条件下として流動性のある状
態で基板面上に塗布すれば、やはりその成膜後の表面形
状をほぼフラットにすることができる。流動化処理を塗
布後に行う場合でも同じ効果を得ることができるし、必
要な場合は平坦化加工を追加してもよい。
【００４８】以上によって、第１の透明導電膜１２と半
導体多層膜１３との界面の凹凸形状の平均高低差が、透
光性膜１６と透光性基板１１との間の界面の凹凸形状の
平均高低差以下である構造を実現することができる。
導体多層膜１３との界面の凹凸形状の平均高低差が、透
光性膜１６と透光性基板１１との間の界面の凹凸形状の
平均高低差以下である構造を実現することができる。
【００４９】また、透光性膜１６と透光性基板１１との
界面の凹凸形状の基板に対する水平方向の平均ピッチ
は、透光性基板１１に対する凹凸形状を形成するところ
で述べたのと同じ理由で１００ｎｍ以上とし、望ましく
は２００ｎｍ以上とする。
界面の凹凸形状の基板に対する水平方向の平均ピッチ
は、透光性基板１１に対する凹凸形状を形成するところ
で述べたのと同じ理由で１００ｎｍ以上とし、望ましく
は２００ｎｍ以上とする。
【００５０】なお、このとき透光性膜１６中に金属やグ
ラファイトなどの導電性材料からなる集電極１７を埋め
込むと、太陽電池の直列抵抗成分の低減に有効である。
透光性膜１６が絶縁性である場合は、集電極１７は透光
性膜１６表面に露出されるようにし、第１の透明導電膜
１２と電気的に接続されるようにする。
ラファイトなどの導電性材料からなる集電極１７を埋め
込むと、太陽電池の直列抵抗成分の低減に有効である。
透光性膜１６が絶縁性である場合は、集電極１７は透光
性膜１６表面に露出されるようにし、第１の透明導電膜
１２と電気的に接続されるようにする。
【００５１】次に、半導体多層膜１３を形成する。ここ
では図にならってタンデム型を例にとって説明するが、
タンデム型に限らずシングル接合型、トリプル接合型、
あるいはそれ以上の多接合型素子構造についても本実施
例で述べる内容はもちろん適用可能である。また、半導
体材料としては水素化アモルファスシリコンと結晶質シ
リコン膜を例にとって説明するが、水素化アモルファス
シリコンの代わりに水素化アモルファスシリコンゲルマ
ニウム膜や水素化アモルファスシリコンカーバイド膜等
の水素化アモルファスシリコン系膜を、結晶質シリコン
膜の代わりに結晶質シリコンゲルマニウム膜等の結晶質
シリコン系膜を用いることもできる。さらにはシリコン
系材料に限定することなく、例えばＣｕＩｎＳｅ2、Ｃ
ｕＩｎxＧａ1-xＳｅ2等のカルコパイライト系材料やＣ
ｄＴｅ系材料等の化合物半導体材料を用いることもでき
る。
では図にならってタンデム型を例にとって説明するが、
タンデム型に限らずシングル接合型、トリプル接合型、
あるいはそれ以上の多接合型素子構造についても本実施
例で述べる内容はもちろん適用可能である。また、半導
体材料としては水素化アモルファスシリコンと結晶質シ
リコン膜を例にとって説明するが、水素化アモルファス
シリコンの代わりに水素化アモルファスシリコンゲルマ
ニウム膜や水素化アモルファスシリコンカーバイド膜等
の水素化アモルファスシリコン系膜を、結晶質シリコン
膜の代わりに結晶質シリコンゲルマニウム膜等の結晶質
シリコン系膜を用いることもできる。さらにはシリコン
系材料に限定することなく、例えばＣｕＩｎＳｅ2、Ｃ
ｕＩｎxＧａ1-xＳｅ2等のカルコパイライト系材料やＣ
ｄＴｅ系材料等の化合物半導体材料を用いることもでき
る。
【００５２】まず、水素化アモルファスシリコン膜を光
活性層に含む第１の半導体接合層１３ａを形成する。具
体的にはｐ型層（ｎ型層）／光活性層／ｎ型層（ｐ型
層）とし（不図示）、光活性層はｉ型とするのが望まし
い。製膜方法としては、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）
法や触媒ＣＶＤ（Ｃａｔ−ＣＶＤ）法の他に、本発明者
らが先に特願２０００−１３０８５８、および特願２０
０１−２９３０３１で提案している前記２方法を融合し
た新たな製膜方法であるＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いる
ことができる。特にＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法では高速かつ
高品質の膜形成が可能である。
活性層に含む第１の半導体接合層１３ａを形成する。具
体的にはｐ型層（ｎ型層）／光活性層／ｎ型層（ｐ型
層）とし（不図示）、光活性層はｉ型とするのが望まし
い。製膜方法としては、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）
法や触媒ＣＶＤ（Ｃａｔ−ＣＶＤ）法の他に、本発明者
らが先に特願２０００−１３０８５８、および特願２０
０１−２９３０３１で提案している前記２方法を融合し
た新たな製膜方法であるＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いる
ことができる。特にＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法では高速かつ
高品質の膜形成が可能である。
【００５３】ｐ型層（ｎ型層）については、水素化アモ
ルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シ
リコン膜を用いることができる。膜厚は前記材料に応じ
て２〜１００ｎｍ程度の範囲で調節する。ドーピング元
素濃度については１×１Ｅ１８〜１Ｅ２１／ｃｍ3程度
として、実質的にはｐ+型（ｎ+型）とする。なお製膜時
に用いるＳｉＨ4、Ｈ2、およびドーピング用ガスである
Ｂ2Ｈ6（ＰＨ3）などのガスに加えてＣＨ4などのＣ（炭
素）を含むガスを適量混合すればＳｉxＣ1-x膜が得ら
れ、光吸収ロスの少ない窓層形成に非常に有効であると
ともに、開放電圧向上のための暗電流成分の低減にも有
効である。また、Ｃ以外にもＯ（酸素）を含むガスやＮ
（窒素）を含むガスを適量混合させることでも同様な効
果を得ることができる。
ルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シ
リコン膜を用いることができる。膜厚は前記材料に応じ
て２〜１００ｎｍ程度の範囲で調節する。ドーピング元
素濃度については１×１Ｅ１８〜１Ｅ２１／ｃｍ3程度
として、実質的にはｐ+型（ｎ+型）とする。なお製膜時
に用いるＳｉＨ4、Ｈ2、およびドーピング用ガスである
Ｂ2Ｈ6（ＰＨ3）などのガスに加えてＣＨ4などのＣ（炭
素）を含むガスを適量混合すればＳｉxＣ1-x膜が得ら
れ、光吸収ロスの少ない窓層形成に非常に有効であると
ともに、開放電圧向上のための暗電流成分の低減にも有
効である。また、Ｃ以外にもＯ（酸素）を含むガスやＮ
（窒素）を含むガスを適量混合させることでも同様な効
果を得ることができる。
【００５４】光活性層については水素化アモルファスシ
リコン膜を用い、膜厚は０．１〜０．５μｍ程度の範囲
で調節する。導電型は基本的にはｉ型とするが、内部電
界強度分布の微調整を目的に、ｎ-型（ｐ-型）とする場
合もある（実際にはノンドープ膜であってもわずかにｎ
型特性を示すのが通例である）。なお、水素化アモルフ
ァスシリコン膜の製膜方法としてＣａｔ−ＣＶＤ法ある
いはＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いれば膜中水素濃度が１
０％以下、代表的値としては５％程度以下の膜が得ら
れ、水素化アモルファスシリコン膜が抱える長年の課題
である光劣化の程度を低減することができる。
リコン膜を用い、膜厚は０．１〜０．５μｍ程度の範囲
で調節する。導電型は基本的にはｉ型とするが、内部電
界強度分布の微調整を目的に、ｎ-型（ｐ-型）とする場
合もある（実際にはノンドープ膜であってもわずかにｎ
型特性を示すのが通例である）。なお、水素化アモルフ
ァスシリコン膜の製膜方法としてＣａｔ−ＣＶＤ法ある
いはＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いれば膜中水素濃度が１
０％以下、代表的値としては５％程度以下の膜が得ら
れ、水素化アモルファスシリコン膜が抱える長年の課題
である光劣化の程度を低減することができる。
【００５５】ｎ型層（ｐ型層）については、水素化アモ
ルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シ
リコン膜を用いることができる。膜厚は材料に応じて２
〜１００ｎｍ程度の範囲で調節する。ドーピング元素濃
度については１×１Ｅ１８〜１Ｅ２１／ｃｍ3程度とし
て、実質的にはｎ+型（ｐ+型）とする。なお製膜時に用
いるＳｉＨ4、Ｈ2、およびドーピング用ガスであるＰＨ
3（Ｂ2Ｈ6）などのガスに加えてＣＨ4などのＣ（炭素）
を含むガスを適量混合すればＳｉxＣ1-x膜が得られ、光
吸収ロスの少ない膜形成ができるとともに、開放電圧向
上のための暗電流成分の低減にも有効である。また、Ｃ
以外にもＯ（酸素）を含むガスやＮ（窒素）を含むガス
を適量混合させることでも同様な効果を得ることができ
る。
ルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シ
リコン膜を用いることができる。膜厚は材料に応じて２
〜１００ｎｍ程度の範囲で調節する。ドーピング元素濃
度については１×１Ｅ１８〜１Ｅ２１／ｃｍ3程度とし
て、実質的にはｎ+型（ｐ+型）とする。なお製膜時に用
いるＳｉＨ4、Ｈ2、およびドーピング用ガスであるＰＨ
3（Ｂ2Ｈ6）などのガスに加えてＣＨ4などのＣ（炭素）
を含むガスを適量混合すればＳｉxＣ1-x膜が得られ、光
吸収ロスの少ない膜形成ができるとともに、開放電圧向
上のための暗電流成分の低減にも有効である。また、Ｃ
以外にもＯ（酸素）を含むガスやＮ（窒素）を含むガス
を適量混合させることでも同様な効果を得ることができ
る。
【００５６】なお、接合特性をより改善するために、ｐ
型層（ｎ型層）と光活性層との間や光活性層とｎ型層
（ｐ型層）との間に実質的にｉ型の非単結晶Ｓｉ層を挿
入してもよい。このときの挿入層の厚さは０．５〜５０
ｎｍ程度とする。
型層（ｎ型層）と光活性層との間や光活性層とｎ型層
（ｐ型層）との間に実質的にｉ型の非単結晶Ｓｉ層を挿
入してもよい。このときの挿入層の厚さは０．５〜５０
ｎｍ程度とする。
【００５７】次に、結晶質シリコン膜を光活性層に含む
第２の半導体接合層１３ｂを形成する。具体的にはｐ型
層（ｎ型層）／光活性層／ｎ型層（ｐ型層）とし（不図
示）、光活性層はｉ型とするのが望ましい。製膜方法と
しては、上記したＰＥＣＶＤ法、Ｃａｔ−ＣＶＤ法、お
よびＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いることができる。特に
Ｃａｔ−ＰＥＣＶＤ法では高速かつ高品質の膜形成が可
能である。
第２の半導体接合層１３ｂを形成する。具体的にはｐ型
層（ｎ型層）／光活性層／ｎ型層（ｐ型層）とし（不図
示）、光活性層はｉ型とするのが望ましい。製膜方法と
しては、上記したＰＥＣＶＤ法、Ｃａｔ−ＣＶＤ法、お
よびＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いることができる。特に
Ｃａｔ−ＰＥＣＶＤ法では高速かつ高品質の膜形成が可
能である。
【００５８】ｐ型層（ｎ型層）については、水素化アモ
ルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シ
リコン膜を用いることができる。膜厚は材料に応じて２
〜１００ｎｍ程度の範囲で調節する。ドーピング元素濃
度については１×１Ｅ１８〜１Ｅ２１／ｃｍ3程度とし
て、実質的にはｐ+型（ｎ+型）とする。なお、製膜時に
用いるＳｉＨ4、Ｈ2、およびドーピング用ガスであるＢ
2Ｈ6（ＰＨ3）などのガスに加えてＣＨ4などのＣ（炭
素）を含むガスを適量混合すればＳｉxＣ1-x膜が得ら
れ、光吸収ロスの少ない窓層形成に非常に有効であると
ともに、開放電圧向上のための暗電流成分の低減にも有
効である。また、Ｃ以外にもＯ（酸素）を含むガスやＮ
（窒素）を含むガスを適量混合させることでも同様な効
果を得ることができる。
ルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シ
リコン膜を用いることができる。膜厚は材料に応じて２
〜１００ｎｍ程度の範囲で調節する。ドーピング元素濃
度については１×１Ｅ１８〜１Ｅ２１／ｃｍ3程度とし
て、実質的にはｐ+型（ｎ+型）とする。なお、製膜時に
用いるＳｉＨ4、Ｈ2、およびドーピング用ガスであるＢ
2Ｈ6（ＰＨ3）などのガスに加えてＣＨ4などのＣ（炭
素）を含むガスを適量混合すればＳｉxＣ1-x膜が得ら
れ、光吸収ロスの少ない窓層形成に非常に有効であると
ともに、開放電圧向上のための暗電流成分の低減にも有
効である。また、Ｃ以外にもＯ（酸素）を含むガスやＮ
（窒素）を含むガスを適量混合させることでも同様な効
果を得ることができる。
【００５９】光活性層については微結晶シリコン膜に代
表される結晶質シリコン膜を用い、膜厚は１〜３μｍ程
度の範囲で調節する。導電型は基本的にはｉ型とする
が、内部電界強度分布の微調整を目的に、ｎ-型（ｐ
-型）とする場合もある（実際にはノンドープ膜であっ
てもわずかにｎ型特性を示すのが通例である）。このと
き膜中水素濃度については、１０％以下、より好ましく
は５％以下とする。また膜構造としては、（１１０）配
向の柱状結晶粒の集合体として製膜後の表面形状が光閉
じ込めに適した自生的な凹凸構造となるようにするのが
望ましい。なお、結晶質シリコン膜の製膜方法として特
にＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いれば比較的低い水素希釈
率であっても容易に結晶化が可能となるので高速製膜に
は特に好適である。
表される結晶質シリコン膜を用い、膜厚は１〜３μｍ程
度の範囲で調節する。導電型は基本的にはｉ型とする
が、内部電界強度分布の微調整を目的に、ｎ-型（ｐ
-型）とする場合もある（実際にはノンドープ膜であっ
てもわずかにｎ型特性を示すのが通例である）。このと
き膜中水素濃度については、１０％以下、より好ましく
は５％以下とする。また膜構造としては、（１１０）配
向の柱状結晶粒の集合体として製膜後の表面形状が光閉
じ込めに適した自生的な凹凸構造となるようにするのが
望ましい。なお、結晶質シリコン膜の製膜方法として特
にＣａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いれば比較的低い水素希釈
率であっても容易に結晶化が可能となるので高速製膜に
は特に好適である。
【００６０】ｎ型層（ｐ型層）については、水素化アモ
ルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シ
リコン膜を用いることができる。膜厚は材料に応じて２
〜１００ｎｍ程度の範囲で調節する。ドーピング元素濃
度については１×１Ｅ１８〜１Ｅ２１／ｃｍ3程度とし
て、実質的にはｎ+型（ｐ+型）とする。なお製膜時に用
いるＳｉＨ4、Ｈ2、およびドーピング用ガスであるＰＨ
3（Ｂ2Ｈ6）などのガスに加えてＣＨ4などのＣ（炭素）
を含むガスを適量混合すればＳｉxＣ1-x膜が得られ、光
吸収ロスの少ない膜形成ができるとともに、開放電圧向
上のための暗電流成分の低減にも有効である。また、Ｃ
以外にもＯ（酸素）を含むガスやＮ（窒素）を含むガス
を適量混合させることでも同様な効果を得ることができ
る。
ルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シ
リコン膜を用いることができる。膜厚は材料に応じて２
〜１００ｎｍ程度の範囲で調節する。ドーピング元素濃
度については１×１Ｅ１８〜１Ｅ２１／ｃｍ3程度とし
て、実質的にはｎ+型（ｐ+型）とする。なお製膜時に用
いるＳｉＨ4、Ｈ2、およびドーピング用ガスであるＰＨ
3（Ｂ2Ｈ6）などのガスに加えてＣＨ4などのＣ（炭素）
を含むガスを適量混合すればＳｉxＣ1-x膜が得られ、光
吸収ロスの少ない膜形成ができるとともに、開放電圧向
上のための暗電流成分の低減にも有効である。また、Ｃ
以外にもＯ（酸素）を含むガスやＮ（窒素）を含むガス
を適量混合させることでも同様な効果を得ることができ
る。
【００６１】なお、接合特性をより改善するためにｐ型
層（ｎ型層）と光活性層の間や光活性層とｎ型層（ｐ型
層）の間に実質的にｉ型の非単結晶Ｓｉ層を挿入しても
よい。このときの挿入層の厚さは０．５〜５０ｎｍ程度
とする。
層（ｎ型層）と光活性層の間や光活性層とｎ型層（ｐ型
層）の間に実質的にｉ型の非単結晶Ｓｉ層を挿入しても
よい。このときの挿入層の厚さは０．５〜５０ｎｍ程度
とする。
【００６２】ここで、第１の半導体接合層１３ａと第２
の半導体接合層１３ｂとの間の直列接続特性の改善や、
第１の半導体接合層１３ａと第２の半導体接合層１３ｂ
との間での入射光のエネルギー分配最適化のために、第
１の半導体接合層１３ａと第２の半導体接合層１３ｂと
の間に第３の透明導電膜１８を介在させることもでき
る。この場合、第３の透明導電膜１８に続いて製膜され
る結晶質シリコン膜の電気特性の低下を最小限に抑える
ためには、既に第１の透明導電膜１２の形成のところで
述べたような凹凸形状緩和技術を第３の透明導電膜１８
の形成においても用いればよい。
の半導体接合層１３ｂとの間の直列接続特性の改善や、
第１の半導体接合層１３ａと第２の半導体接合層１３ｂ
との間での入射光のエネルギー分配最適化のために、第
１の半導体接合層１３ａと第２の半導体接合層１３ｂと
の間に第３の透明導電膜１８を介在させることもでき
る。この場合、第３の透明導電膜１８に続いて製膜され
る結晶質シリコン膜の電気特性の低下を最小限に抑える
ためには、既に第１の透明導電膜１２の形成のところで
述べたような凹凸形状緩和技術を第３の透明導電膜１８
の形成においても用いればよい。
【００６３】次に、第２の透明導電膜１４を形成する。
透明導電膜材料としては、金属酸化物材料としてのＳｎ
Ｏ2、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの他に、シリコン酸化物材
料、シリコン炭化物材料、ダイヤモンドライクカーボン
等の炭素材料などを用いることができる。製膜方法とし
ては、ＣＶＤ法、蒸着法、イオンプレーティング法、ス
パッタリング法、およびゾルゲル法など公知の技術を用
いることができる。必要であれば適当なドープ元素を含
んだ材料を製膜時に製膜原料に混ぜることよって導電性
を付与して制御することができる。
透明導電膜材料としては、金属酸化物材料としてのＳｎ
Ｏ2、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの他に、シリコン酸化物材
料、シリコン炭化物材料、ダイヤモンドライクカーボン
等の炭素材料などを用いることができる。製膜方法とし
ては、ＣＶＤ法、蒸着法、イオンプレーティング法、ス
パッタリング法、およびゾルゲル法など公知の技術を用
いることができる。必要であれば適当なドープ元素を含
んだ材料を製膜時に製膜原料に混ぜることよって導電性
を付与して制御することができる。
【００６４】光散乱効果を高めるために、製膜後の凹凸
形状ができるだけ強調されるような製膜条件を選び、第
２の透明導電膜１４と後述する金属膜１５ａとの界面の
凹凸形状の平均高低差が、半導体多層膜１３と第２の透
明導電膜１４との界面の凹凸形状の平均高低差以上とな
るようにする。
形状ができるだけ強調されるような製膜条件を選び、第
２の透明導電膜１４と後述する金属膜１５ａとの界面の
凹凸形状の平均高低差が、半導体多層膜１３と第２の透
明導電膜１４との界面の凹凸形状の平均高低差以上とな
るようにする。
【００６５】また、第２の透明導電膜１４と金属膜１５
ａとの界面の凹凸形状の基板に対する水平方向の平均ピ
ッチについては、第２の透明導電膜１４の形成材料とな
る各種透光性材料の光波長８００ｎｍでの屈折率は透光
性基板１１と同様１．５〜２．０程度であるので、透光
性基板１１に対する凹凸形状の形成のところで述べたの
と同じ理由で１００ｎｍ以上とし、望ましくは２００ｎ
ｍ以上とする。
ａとの界面の凹凸形状の基板に対する水平方向の平均ピ
ッチについては、第２の透明導電膜１４の形成材料とな
る各種透光性材料の光波長８００ｎｍでの屈折率は透光
性基板１１と同様１．５〜２．０程度であるので、透光
性基板１１に対する凹凸形状の形成のところで述べたの
と同じ理由で１００ｎｍ以上とし、望ましくは２００ｎ
ｍ以上とする。
【００６６】なお、第２の透明導電膜１４が単層膜であ
って、上記凹凸形状の形成に困難が伴う場合は、第２の
透明導電膜１４を第１の透光性導電膜１４ａおよび第２
の透光性導電膜１４ｂを少なくとも含む多層膜構造とす
ることで上記凹凸形状をより容易に実現することができ
る。
って、上記凹凸形状の形成に困難が伴う場合は、第２の
透明導電膜１４を第１の透光性導電膜１４ａおよび第２
の透光性導電膜１４ｂを少なくとも含む多層膜構造とす
ることで上記凹凸形状をより容易に実現することができ
る。
【００６７】具体例として２層構造の場合について述べ
ると、まず第１の透光性導電膜１４ａとしては、ＳｎＯ
2、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの金属酸化物材料の他に、シリ
コン酸化物材料、シリコン炭化物材料、ダイヤモンドラ
イクカーボン等の炭素材料などを前記手法で形成するこ
とができる。続いて第２の透光性導電膜１４ｂとして、
金属酸化物材料、シリコン酸化物材料、シリコン炭化物
材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素材料、高分
子材料のうちのいずれか一種以上を含む材料からなり、
その表面が所望の凹凸形状となるような膜を前記手法で
形成すればよい。第２の透光性導電膜１４ｂを高分子材
料で形成する場合は、スクリーン印刷法、スピンコート
法、スプレーコート法などの公知の塗布技術を用いるこ
とができる。このとき高分子材料としては導電性高分子
材料を用いるのが望ましいが、後述する光散乱体１４
ｃ、あるいは光散乱体１４ｄが導電性を有し、なおかつ
適量存在していて、第２の透光性導電膜１４ｂが全体と
して導電性を持つようであればこの限りではない。
ると、まず第１の透光性導電膜１４ａとしては、ＳｎＯ
2、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの金属酸化物材料の他に、シリ
コン酸化物材料、シリコン炭化物材料、ダイヤモンドラ
イクカーボン等の炭素材料などを前記手法で形成するこ
とができる。続いて第２の透光性導電膜１４ｂとして、
金属酸化物材料、シリコン酸化物材料、シリコン炭化物
材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素材料、高分
子材料のうちのいずれか一種以上を含む材料からなり、
その表面が所望の凹凸形状となるような膜を前記手法で
形成すればよい。第２の透光性導電膜１４ｂを高分子材
料で形成する場合は、スクリーン印刷法、スピンコート
法、スプレーコート法などの公知の塗布技術を用いるこ
とができる。このとき高分子材料としては導電性高分子
材料を用いるのが望ましいが、後述する光散乱体１４
ｃ、あるいは光散乱体１４ｄが導電性を有し、なおかつ
適量存在していて、第２の透光性導電膜１４ｂが全体と
して導電性を持つようであればこの限りではない。
【００６８】なお、上記手法を用いて形成した第２の透
光性導電膜１４ｂの表面の凹凸形状は、成膜条件によっ
ても制御可能であるが、必要に応じて先に透光性基板１
１の表面の凹凸化のところで述べた技術でこの第２の透
光性導電膜１４ｂの表面を処理することができる。
光性導電膜１４ｂの表面の凹凸形状は、成膜条件によっ
ても制御可能であるが、必要に応じて先に透光性基板１
１の表面の凹凸化のところで述べた技術でこの第２の透
光性導電膜１４ｂの表面を処理することができる。
【００６９】なお、光散乱効果をさらに高めるために
は、第２の透光性導電膜１４ｂを屈折率の異なる２種以
上の成分の混合物で形成し、屈折率の異なる領域が散在
分布するようにすればよい。具体的には前記成分のうち
少なくとも１成分を、金属材料、金属酸化物材料、高分
子材料のうちのいずれかからなる光散乱体１４ｃとして
機能する微粒子で用意し、これが第２の透光性導電膜１
４ｂを形成するときに第２の透光性導電膜１４ｂを形成
するための材料中に混合されているようにすればよい。
は、第２の透光性導電膜１４ｂを屈折率の異なる２種以
上の成分の混合物で形成し、屈折率の異なる領域が散在
分布するようにすればよい。具体的には前記成分のうち
少なくとも１成分を、金属材料、金属酸化物材料、高分
子材料のうちのいずれかからなる光散乱体１４ｃとして
機能する微粒子で用意し、これが第２の透光性導電膜１
４ｂを形成するときに第２の透光性導電膜１４ｂを形成
するための材料中に混合されているようにすればよい。
【００７０】また、上記成分の少なくとも１成分が１０
０ｎｍ以上のサイズの光散乱体１４ｃとして機能する粒
子を含んでいれば光散乱効果をより高めることができ
る。
０ｎｍ以上のサイズの光散乱体１４ｃとして機能する粒
子を含んでいれば光散乱効果をより高めることができ
る。
【００７１】また、前記成分のうちの透光性を有する少
なくとも１成分を、第２の透光性導電膜１４ｂを形成す
る前に第１の透光性導電膜１４ａの表面に光散乱体１４
ｄとして機能するように離散的に付着形成しておくこと
も光散乱効果を高めるにあたって有効である。この場
合、スプレー法等を用いれば所望の離散的付着構造を実
現することができる。
なくとも１成分を、第２の透光性導電膜１４ｂを形成す
る前に第１の透光性導電膜１４ａの表面に光散乱体１４
ｄとして機能するように離散的に付着形成しておくこと
も光散乱効果を高めるにあたって有効である。この場
合、スプレー法等を用いれば所望の離散的付着構造を実
現することができる。
【００７２】最後に、取り出し電極１および取り出し電
極２となる金属膜１５ａおよび金属膜１５ｂを形成す
る。金属材料としては、導電特性および光反射特性に優
れるＡｌ、Ａｇなどを用いるのが望ましい。製膜方法と
しては、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法、スクリーン印刷法などの公知の技術を使用でき
る。電極パターンについては、マスキング法、リフトオ
フ法などを用いて所望のパターンに形成することができ
る。このとき膜厚は、０．１μｍ程度以上とする。な
お、金属膜１５ａと第２の透明導電膜１４、あるいは金
属膜１５ｂと第１の透明導電膜１２との間の接着強度が
弱い場合は、Ｔｉなどの酸化しやすい金属薄膜を厚さ１
〜１０ｎｍ程度で上記２つの膜の間に介在させるように
するとよい。
極２となる金属膜１５ａおよび金属膜１５ｂを形成す
る。金属材料としては、導電特性および光反射特性に優
れるＡｌ、Ａｇなどを用いるのが望ましい。製膜方法と
しては、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法、スクリーン印刷法などの公知の技術を使用でき
る。電極パターンについては、マスキング法、リフトオ
フ法などを用いて所望のパターンに形成することができ
る。このとき膜厚は、０．１μｍ程度以上とする。な
お、金属膜１５ａと第２の透明導電膜１４、あるいは金
属膜１５ｂと第１の透明導電膜１２との間の接着強度が
弱い場合は、Ｔｉなどの酸化しやすい金属薄膜を厚さ１
〜１０ｎｍ程度で上記２つの膜の間に介在させるように
するとよい。
【００７３】以上によって、半導体多層膜１３の電気特
性の低下を最小限に抑えつつ、これまで以上に高効率な
光閉じ込めが可能な素子構造を実現することができ、高
効率な薄膜太陽電池を製造することができる。
性の低下を最小限に抑えつつ、これまで以上に高効率な
光閉じ込めが可能な素子構造を実現することができ、高
効率な薄膜太陽電池を製造することができる。
【００７４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、透光性
基板、第１の透明導電膜、少なくともひとつの半導体接
合を有する半導体多層膜、第２の透明導電膜、および金
属膜を順次積層するとともに、上記第２の透明導電膜と
金属膜との界面、および上記半導体多層膜と第２の透明
導電膜との界面が凹凸形状になっている薄膜太陽電池に
おいて、上記第２の透明導電膜と金属膜との界面の凹凸
形状の平均高低差が、上記半導体多層膜と第２の透明導
電膜との界面の凹凸形状の平均高低差以上であることか
ら、半導体多層膜の電気特性の低下を最小限に抑えつ
つ、これまで以上に高効率な光閉じ込めが可能な素子構
造を実現することができ、高効率な薄膜太陽電池を製造
することができる。
基板、第１の透明導電膜、少なくともひとつの半導体接
合を有する半導体多層膜、第２の透明導電膜、および金
属膜を順次積層するとともに、上記第２の透明導電膜と
金属膜との界面、および上記半導体多層膜と第２の透明
導電膜との界面が凹凸形状になっている薄膜太陽電池に
おいて、上記第２の透明導電膜と金属膜との界面の凹凸
形状の平均高低差が、上記半導体多層膜と第２の透明導
電膜との界面の凹凸形状の平均高低差以上であることか
ら、半導体多層膜の電気特性の低下を最小限に抑えつ
つ、これまで以上に高効率な光閉じ込めが可能な素子構
造を実現することができ、高効率な薄膜太陽電池を製造
することができる。
【図１】本発明の薄膜太陽電池の一実施形態を示す断面
図である。
図である。
【図２】従来の薄膜太陽電池を示す断面図である。
【図３】従来の他の薄膜太陽電池を示す断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 荒巻 慶輔
滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６
京セラ株式会社滋賀八日市工場内
Ｆターム(参考） 5F045 AA08 AB03 AB04 AB40 AC01
AC19
5F051 AA01 BA13 CA15 CA20 CB12
CB18 DA04 DA17 DA20 FA03
FA04 FA06 FA15 FA19 FA23
GA03 GA05 GA14
Claims (22)
- 【請求項１】 透光性基板、第１の透明導電膜、少なく
ともひとつの半導体接合を有する半導体多層膜、第２の
透明導電膜、および金属膜を順次積層するとともに、前
記第２の透明導電膜と金属膜との界面、および前記半導
体多層膜と第２の透明導電膜との界面が凹凸形状になっ
ている薄膜太陽電池において、前記第２の透明導電膜と
金属膜との界面の凹凸形状の平均高低差が、前記半導体
多層膜と第２の透明導電膜との界面の凹凸形状の平均高
低差以上であることを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項２】 前記第２の透明導電膜が、金属酸化物材
料、シリコン酸化物材料、シリコン炭化物材料、ダイヤ
モンドライクカーボン等の炭素材料のうちのいずれか一
種以上からなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜
太陽電池。 - 【請求項３】 前記第２の透明導電膜と金属膜との界面
の凹凸形状の基板に対する水平方向の平均ピッチが１０
０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の薄
膜太陽電池。 - 【請求項４】 前記第２の透明導電膜が、基板側から順
次積層された第１の透光性導電膜および第２の透光性導
電膜を含む多層膜から構成されており、前記第１の透光
性導電膜は、金属酸化物材料、シリコン酸化物材料、シ
リコン炭化物材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭
素材料のうちの少なくともいずれかからなり、前記第２
の透光性導電膜は、金属材料、金属酸化物材料、シリコ
ン酸化物材料、シリコン炭化物材料、ダイヤモンドライ
クカーボン等の炭素材料、高分子材料のうちのいずれか
一種以上を含む材料からなることを特徴とする請求項１
に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項５】 前記第２の透光性導電膜は屈折率の異な
る２種以上の成分の混合物からなり屈折率の異なる領域
が散在分布していることを特徴とする請求項４に記載の
薄膜太陽電池。 - 【請求項６】 前記成分のうちの少なくとも１成分は１
００ｎｍ以上のサイズの粒子を含んでいることを特徴と
する薄膜太陽電池。 - 【請求項７】 前記成分のうちの透光性を有する少なく
とも１成分は第１の透光性導電膜に離散的に付着してい
ることを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項８】 前記第１の透明導電膜と半導体多層膜と
の界面、および前記透光性基板と第１の透明導電膜との
界面が凹凸形状になっており、前記第１の透明導電膜と
半導体多層膜との界面の凹凸形状の平均高低差が、前記
透光性基板と第１の透明導電膜との界面の凹凸形状の平
均高低差以下であることを特徴とする請求項１に記載の
薄膜太陽電池。 - 【請求項９】 前記透光性基板と第１の透明導電膜との
界面が凹凸形状になっており、この凹凸形状の前記基板
に対する水平方向の平均ピッチが１００ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項８に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１０】 前記透光性基板と第１の透明導電膜と
の間に、前記透光性基板とは屈折率が異なる透光性膜を
介在させ、この透光性膜と前記透光性基板との間の界面
が凹凸形状になっており、前記第１の透明導電膜と半導
体多層膜との界面の平均高低差が、前記透光性膜と前記
透光性基板との間の界面の凹凸形状の平均高低差以下で
あることを特徴とする請求項８に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１１】 前記透光性膜と透光性基板との間の界
面が凹凸形状になっており、この凹凸形状の基板に対す
る水平方向の平均ピッチが１００ｎｍ以上であることを
特徴とする請求項１０に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１２】 前記透光性膜中に導電性材料からなる
集電極が配設されていることを特徴とする請求項１０に
記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１３】 前記第１の透明導電膜が、非晶質相を
主成分としていることを特徴とする請求項１または請求
項８に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１４】 前記半導体多層膜中の少なくともひと
つの半導体接合層の光活性層が、水素化アモルファスシ
リコン系膜、結晶質シリコン系膜、カルコパイライト系
膜、ＣｄＴｅ系膜のうちのいずれか一種以上を含むこと
を特徴とする請求項１または請求項８に記載の薄膜太陽
電池。 - 【請求項１５】 前記半導体多層膜がひとつの半導体接
合層からなり、この半導体接合層の光活性層が水素化ア
モルファスシリコン系膜、結晶質シリコン系膜、カルコ
パイライト系膜、ＣｄＴｅ系膜のうちのいずれか一種以
上を含むことを特徴とする請求項１または請求項８に記
載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１６】 前記半導体多層膜が基板側から順次積
層された第１の半導体接合層および第２の半導体接合層
から構成されており、第１の半導体接合層の光活性層が
水素化アモルファスシリコン系膜を含み、第２の半導体
接合層の光活性層が結晶質シリコン系膜を含むことを特
徴とする請求項１または請求項８に記載の薄膜太陽電
池。 - 【請求項１７】 前記第１の半導体接合層と第２の半導
体接合層との間に第３の透明導電膜を介在させ、この第
３の透明導電膜と第２の半導体接合層との界面の凹凸形
状の平均高低差が、この第３の透明導電膜と第１の半導
体接合層との界面の凹凸形状の平均高低差以下であるこ
とを特徴とする請求項１６に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１８】 前記第１の半導体接合層と第２の半導
体接合層との間に第３の透明導電膜が介在しており、こ
の第３の透明導電膜が非晶質相を主成分としていること
を特徴とする請求項１７に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１９】 前記半導体多層膜が基板側から順次積
層された第１の半導体接合層、第２の半導体接合層、お
よび第３の半導体接合層から構成されており、第１の半
導体接合層の光活性層は水素化アモルファスシリコン系
膜を含み、第３の半導体接合層の光活性層は結晶質シリ
コン系膜を含むことを特徴とする請求項１または請求項
８に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項２０】 前記結晶質シリコン系膜が基板に垂直
な方向に（１１０）配向しており、この結晶質シリコン
系膜と前記第２の透明導電膜との界面が凹凸形状を有し
ていることを特徴とする請求項１または請求項８に記載
の薄膜太陽電池。 - 【請求項２１】 前記水素化アモルファスシリコン系膜
中の水素含有量が１０％以下であることを特徴とする請
求項１４、請求項１５、請求項１６、または請求項１９
のいずれかに記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項２２】 前記結晶質シリコン系膜中の水素含有
量が１０％以下であることを特徴とする請求項１４、請
求項１５、請求項１６、請求項１９、または請求項２０
のいずれかに記載の薄膜太陽電池。
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