JP2003347571A - 光起電力素子及び光起電力装置 - Google Patents
光起電力素子及び光起電力装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ナトリウム等のアルカリイオンに対する拡散
防止機能を有する光起電力素子及び光起電力装置を提供
する。 【解決手段】 ｎ型のシリコンウェハ１に、ｉ型の水素
化非晶質シリコン層２及びｐ型の水素化非晶質シリコン
層３を積層して．ｐｉｎ接合を構成する。水素化非晶質
シリコン層３上に、透光性導電膜としてのＩＴＯ膜４が
形成されている。ＩＴＯ膜４上に櫛形の集電極５が形成
され、ＩＴＯ膜４及び集電極５上には、ＥＶＡ製の樹脂
膜７を介して、アルカリイオンを含んだカバーガラス８
が設置されている。ＩＴＯ膜４（透光性導電膜）の（２
２２）面の配向度を１．０以上、好ましくは１．２以上
で２．６以下、より好ましくは１．４以上で２．５以下
とする。また、水素化非晶質シリコン層３との界面側に
（３２１）面の配向を有し、残りの部分は（２２２）面
の配向を主とする。
防止機能を有する光起電力素子及び光起電力装置を提供
する。 【解決手段】 ｎ型のシリコンウェハ１に、ｉ型の水素
化非晶質シリコン層２及びｐ型の水素化非晶質シリコン
層３を積層して．ｐｉｎ接合を構成する。水素化非晶質
シリコン層３上に、透光性導電膜としてのＩＴＯ膜４が
形成されている。ＩＴＯ膜４上に櫛形の集電極５が形成
され、ＩＴＯ膜４及び集電極５上には、ＥＶＡ製の樹脂
膜７を介して、アルカリイオンを含んだカバーガラス８
が設置されている。ＩＴＯ膜４（透光性導電膜）の（２
２２）面の配向度を１．０以上、好ましくは１．２以上
で２．６以下、より好ましくは１．４以上で２．５以下
とする。また、水素化非晶質シリコン層３との界面側に
（３２１）面の配向を有し、残りの部分は（２２２）面
の配向を主とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐｉｎ接合のよう
な半導体層に透光性導電膜が堆積された構造を持つ太陽
電池、光センサ等の光起電力素子、及び、該光起電力素
子を用いた光起電力装置に関する。
な半導体層に透光性導電膜が堆積された構造を持つ太陽
電池、光センサ等の光起電力素子、及び、該光起電力素
子を用いた光起電力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、家屋の屋根に設置する太陽光発電
システムの導入が急速に進んでいる。太陽光発電システ
ムに用いられる太陽電池には、例えば、ｎ型の結晶系シ
リコンウェハにｉ型及びｐ型の各非晶質半導体層、及
び、Ｓｎをドープした酸化インジウム膜（以下、ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）膜と呼ぶ）からなる透光性導電膜
を順次積層させ、透光性導電膜上に集電極を形成したＨ
ＩＴ（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer）型
の光起電力素子、または、ガラス，プラスチック若しく
は表面に絶縁膜を形成した金属板等の絶縁性表面を有す
る基板に、裏面電極、ｎ型，ｉ型及びｐ型の各非晶質半
導体層、ＩＴＯ膜からなる透光性導電膜，並びに、集電
極をこの順に形成した光起電力素子などが利用される。
システムの導入が急速に進んでいる。太陽光発電システ
ムに用いられる太陽電池には、例えば、ｎ型の結晶系シ
リコンウェハにｉ型及びｐ型の各非晶質半導体層、及
び、Ｓｎをドープした酸化インジウム膜（以下、ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）膜と呼ぶ）からなる透光性導電膜
を順次積層させ、透光性導電膜上に集電極を形成したＨ
ＩＴ（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer）型
の光起電力素子、または、ガラス，プラスチック若しく
は表面に絶縁膜を形成した金属板等の絶縁性表面を有す
る基板に、裏面電極、ｎ型，ｉ型及びｐ型の各非晶質半
導体層、ＩＴＯ膜からなる透光性導電膜，並びに、集電
極をこの順に形成した光起電力素子などが利用される。
【０００３】このような光起電力素子を用いた太陽電池
モジュールは、一般に屋外に設置されるため、高い耐環
境信頼性が要求されている。そこで、従来では光起電力
素子を製品としてモジュールに組み込む場合、光起電力
素子を保護する目的でカバーガラスが用いられることが
多く、モジュールとして耐環境性の確保がなされてい
る。
モジュールは、一般に屋外に設置されるため、高い耐環
境信頼性が要求されている。そこで、従来では光起電力
素子を製品としてモジュールに組み込む場合、光起電力
素子を保護する目的でカバーガラスが用いられることが
多く、モジュールとして耐環境性の確保がなされてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】カバーガラスとして
は、一般的に、安価なソーダガラスが利用されており、
高湿度等の条件下では、ソーダガラスに含まれるＮａ，
Ｌｉ，Ｋ等のアルカリイオンが透光性導電膜及び非晶質
半導体層の中へ拡散し、これらに対して悪影響を及ぼす
ことがある。透光性導電膜にアルカリイオンが拡散した
場合、導電性の低下、及び屈折率の異常等が起こり、ま
た、非晶質半導体層の中にアルカリイオンが拡散した場
合、拡散電位変動が起こり、光起電力素子の特性を劣化
させるという問題が生じている。
は、一般的に、安価なソーダガラスが利用されており、
高湿度等の条件下では、ソーダガラスに含まれるＮａ，
Ｌｉ，Ｋ等のアルカリイオンが透光性導電膜及び非晶質
半導体層の中へ拡散し、これらに対して悪影響を及ぼす
ことがある。透光性導電膜にアルカリイオンが拡散した
場合、導電性の低下、及び屈折率の異常等が起こり、ま
た、非晶質半導体層の中にアルカリイオンが拡散した場
合、拡散電位変動が起こり、光起電力素子の特性を劣化
させるという問題が生じている。
【０００５】そこで、光起電力素子自体が耐環境性、特
にアルカリイオンに対する耐性に優れたものであること
が望ましく、透光性導電膜の改善が求められている。し
かも、光起電力素子の透光性導電膜には、高効率化のた
めに高い光透過率と低い電気抵抗とが要求されている。
しかしながら、一般的には、高い光透過率と低い電気抵
抗とを実現するためには、透光性導電膜の結晶性を向上
させる必要があるが、多結晶体であるＩＴＯでは結晶粒
が大きくなり、その分結晶粒界の影響も大きくなる。従
って、粒界を経路としたアルカリイオンの拡散が促進さ
れ、耐環境信頼性が低下する虞がある。
にアルカリイオンに対する耐性に優れたものであること
が望ましく、透光性導電膜の改善が求められている。し
かも、光起電力素子の透光性導電膜には、高効率化のた
めに高い光透過率と低い電気抵抗とが要求されている。
しかしながら、一般的には、高い光透過率と低い電気抵
抗とを実現するためには、透光性導電膜の結晶性を向上
させる必要があるが、多結晶体であるＩＴＯでは結晶粒
が大きくなり、その分結晶粒界の影響も大きくなる。従
って、粒界を経路としたアルカリイオンの拡散が促進さ
れ、耐環境信頼性が低下する虞がある。
【０００６】アルカリイオンの拡散を防止する方法とし
て、カバーガラスと透光性導電膜との間に、アルカリイ
オンに対する拡散防止層（例えばＳｉＯ2 層）を設ける
ことも考えられるが、拡散防止層を設ける工程が増え、
コストも余計にかかるという問題がある。
て、カバーガラスと透光性導電膜との間に、アルカリイ
オンに対する拡散防止層（例えばＳｉＯ2 層）を設ける
ことも考えられるが、拡散防止層を設ける工程が増え、
コストも余計にかかるという問題がある。
【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、不純物をドープした酸化インジウム膜からなる
透光性導電膜の（２２２）面の配向度を所定範囲にする
ことにより、エネルギ変換効率を低下させることなく、
アルカリイオンの拡散を防止して、耐環境信頼性を高め
ることができる光起電力素子、及び、該光起電力素子を
用いた光起電力装置を提供することを目的とする。
であり、不純物をドープした酸化インジウム膜からなる
透光性導電膜の（２２２）面の配向度を所定範囲にする
ことにより、エネルギ変換効率を低下させることなく、
アルカリイオンの拡散を防止して、耐環境信頼性を高め
ることができる光起電力素子、及び、該光起電力素子を
用いた光起電力装置を提供することを目的とする。
【０００８】本発明の他の目的は、不純物をドープした
酸化インジウム膜からなる透光性導電膜の表面における
小傾角粒界を含む領域の割合を所定範囲にすることによ
り、エネルギ変換効率を低下させることなく、アルカリ
イオンの拡散を防止して、耐環境信頼性を高めることが
できる光起電力素子、及び、該光起電力素子を用いた光
起電力装置を提供することにある。
酸化インジウム膜からなる透光性導電膜の表面における
小傾角粒界を含む領域の割合を所定範囲にすることによ
り、エネルギ変換効率を低下させることなく、アルカリ
イオンの拡散を防止して、耐環境信頼性を高めることが
できる光起電力素子、及び、該光起電力素子を用いた光
起電力装置を提供することにある。
【０００９】本発明の更に他の目的は、透光性導電膜の
表面粗さを所定範囲にする、または、透光性導電膜の酸
化インジウムの結晶粒界の大きさを所定範囲にすること
により、透光性導電膜と集電極との付着強度を大きくで
きる光起電力素子、及び、該光起電力素子を用いた光起
電力装置を提供することにある。
表面粗さを所定範囲にする、または、透光性導電膜の酸
化インジウムの結晶粒界の大きさを所定範囲にすること
により、透光性導電膜と集電極との付着強度を大きくで
きる光起電力素子、及び、該光起電力素子を用いた光起
電力装置を提供することにある。
【００１０】本発明の更に他の目的は、透光性導電膜の
半導体層との界面側に（３２１）面の配向を有すること
により、エネルギ変換効率を低下させることなく、アル
カリイオンの拡散を防止して、耐環境信頼性を高めるこ
とができる光起電力素子、及び、該光起電力素子を用い
た光起電力装置を提供することにある。
半導体層との界面側に（３２１）面の配向を有すること
により、エネルギ変換効率を低下させることなく、アル
カリイオンの拡散を防止して、耐環境信頼性を高めるこ
とができる光起電力素子、及び、該光起電力素子を用い
た光起電力装置を提供することにある。
【００１１】本発明の更に他の目的は、透光性導電膜の
半導体層との界面側における（２２２）回折強度に対す
る（３２１）回折強度の比を所定範囲にすることによ
り、アルカリイオン拡散に対する高い防止率を得ること
ができる光起電力素子、及び、該光起電力素子を用いた
光起電力装置を提供することにある。
半導体層との界面側における（２２２）回折強度に対す
る（３２１）回折強度の比を所定範囲にすることによ
り、アルカリイオン拡散に対する高い防止率を得ること
ができる光起電力素子、及び、該光起電力素子を用いた
光起電力装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る光起電力
素子は、非晶質半導体または微結晶半導体からなる半導
体層の光入射側に透光性導電膜を設けている光起電力素
子において、前記透光性導電膜は不純物をドープした酸
化インジウム膜であり、前記透光性導電膜の（２２２）
面の配向度が１．０以上であることを特徴とする。
素子は、非晶質半導体または微結晶半導体からなる半導
体層の光入射側に透光性導電膜を設けている光起電力素
子において、前記透光性導電膜は不純物をドープした酸
化インジウム膜であり、前記透光性導電膜の（２２２）
面の配向度が１．０以上であることを特徴とする。
【００１３】第１発明にあっては、ｐｉｎ接合のような
半導体層に、（２２２）面の配向度が１．０以上である
例えばＩＴＯ膜からなる透光性導電膜を設けているた
め、透光性導電膜自体が、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ等のアルカリ
イオンの拡散を防止する機能を有する。従って、特別の
拡散防止層を設ける必要はなく、安価にアルカリイオン
の拡散を防止する。
半導体層に、（２２２）面の配向度が１．０以上である
例えばＩＴＯ膜からなる透光性導電膜を設けているた
め、透光性導電膜自体が、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ等のアルカリ
イオンの拡散を防止する機能を有する。従って、特別の
拡散防止層を設ける必要はなく、安価にアルカリイオン
の拡散を防止する。
【００１４】第２発明に係る光起電力素子は、第１発明
において、前記（２２２）面の配向度が１．２以上、
２．６以下であることを特徴とする。
において、前記（２２２）面の配向度が１．２以上、
２．６以下であることを特徴とする。
【００１５】第２発明にあっては、透光性導電膜の（２
２２）面の配向度を１．２以上、２．６以下とする。よ
って、出力特性に関して９０％以上の高いアルカリ耐性
を有する。
２２）面の配向度を１．２以上、２．６以下とする。よ
って、出力特性に関して９０％以上の高いアルカリ耐性
を有する。
【００１６】第３発明に係る光起電力素子は、第１発明
において、前記（２２２）面の配向度が１．４以上、
２．５以下であることを特徴とする。
において、前記（２２２）面の配向度が１．４以上、
２．５以下であることを特徴とする。
【００１７】第３発明にあっては、透光性導電膜の（２
２２）面の配向度を１．４以上、２．５以下とする。よ
って、出力特性に関して９５％以上の非常に高いアルカ
リ耐性を有する。
２２）面の配向度を１．４以上、２．５以下とする。よ
って、出力特性に関して９５％以上の非常に高いアルカ
リ耐性を有する。
【００１８】第４発明に係る光起電力子は、非晶質半導
体または微結晶半導体からなる半導体層の光入射側に透
光性導電膜を設けている光起電力素子において、前記透
光性導電膜は不純物をドープした酸化インジウム膜であ
り、前記透光性導電膜の表面の４０％以上を、小傾角粒
界を含む領域が占めていることを特徴とする。
体または微結晶半導体からなる半導体層の光入射側に透
光性導電膜を設けている光起電力素子において、前記透
光性導電膜は不純物をドープした酸化インジウム膜であ
り、前記透光性導電膜の表面の４０％以上を、小傾角粒
界を含む領域が占めていることを特徴とする。
【００１９】第４発明にあっては、透光性導電膜（例え
ばＩＴＯ膜）の表面を、小傾角粒界を含む領域が４０％
以上占めている。よって、透光性導電膜自体がＮａ，Ｌ
ｉ，Ｋ等のアルカリイオンに対する拡散防止層となり、
アルカリイオンの拡散は防止される。
ばＩＴＯ膜）の表面を、小傾角粒界を含む領域が４０％
以上占めている。よって、透光性導電膜自体がＮａ，Ｌ
ｉ，Ｋ等のアルカリイオンに対する拡散防止層となり、
アルカリイオンの拡散は防止される。
【００２０】第５発明に係る光起電力素子は、第１〜第
４発明の何れかにおいて、前記透光性導電膜の表面に集
電極を備えており、前記透光性導電膜の表面粗さが１．
１以上、３．０以下であることを特徴とする。
４発明の何れかにおいて、前記透光性導電膜の表面に集
電極を備えており、前記透光性導電膜の表面粗さが１．
１以上、３．０以下であることを特徴とする。
【００２１】第５発明にあっては、透光性導電膜（例え
ばＩＴＯ膜）の表面粗さを１．１以上、３．０以下にし
ている。よって、透光性導電膜に対する集電極の付着強
度が大きくなり、長期信頼性が確保される。
ばＩＴＯ膜）の表面粗さを１．１以上、３．０以下にし
ている。よって、透光性導電膜に対する集電極の付着強
度が大きくなり、長期信頼性が確保される。
【００２２】第６発明に係る光起電力素子は、第５発明
において、前記透光性導電膜に含まれる結晶粒径の大き
さが６ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とす
る。
において、前記透光性導電膜に含まれる結晶粒径の大き
さが６ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とす
る。
【００２３】第６発明にあっては、透光性導電膜（例え
ばＩＴＯ膜）に含まれる結晶粒径の大きさが６〜１００
ｎｍである。よって、透光性導電膜に対する集電極の付
着強度が大きくなり、長期信頼性が確保される。
ばＩＴＯ膜）に含まれる結晶粒径の大きさが６〜１００
ｎｍである。よって、透光性導電膜に対する集電極の付
着強度が大きくなり、長期信頼性が確保される。
【００２４】第７発明に係る光起電力素子は、非晶質半
導体または微結晶半導体からなる半導体層の光入射側に
透光性導電膜を設けている光起電力素子において、前記
透光性導電膜は、不純物をドープした酸化インジウム膜
であり、前記半導体層との界面側に（３２１）面の配向
を有し、前記半導体層との反対側に（２２２）面の配向
を有することを特徴とする。
導体または微結晶半導体からなる半導体層の光入射側に
透光性導電膜を設けている光起電力素子において、前記
透光性導電膜は、不純物をドープした酸化インジウム膜
であり、前記半導体層との界面側に（３２１）面の配向
を有し、前記半導体層との反対側に（２２２）面の配向
を有することを特徴とする。
【００２５】第７発明にあっては、透光性導電膜（例え
ばＩＴＯ膜）が半導体層との界面側に（３２１）面の配
向を有し、他の部分は（２２２）面の配向を主としてい
る。よって、透光性導電膜自体が、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ等の
アルカリイオンに対する拡散防止層となり得る。
ばＩＴＯ膜）が半導体層との界面側に（３２１）面の配
向を有し、他の部分は（２２２）面の配向を主としてい
る。よって、透光性導電膜自体が、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ等の
アルカリイオンに対する拡散防止層となり得る。
【００２６】第８発明に係る光起電力素子は、第７発明
において、前記透光性導電膜の前記半導体層側の厚さ１
０ｎｍの部分にあって、Ｘ線回折により測定した（２２
２）回折強度に対する（３２１）回折強度の比が０．５
以上、２．５以下であることを特徴とする。
において、前記透光性導電膜の前記半導体層側の厚さ１
０ｎｍの部分にあって、Ｘ線回折により測定した（２２
２）回折強度に対する（３２１）回折強度の比が０．５
以上、２．５以下であることを特徴とする。
【００２７】第８発明にあっては、透光性導電膜（例え
ばＩＴＯ膜）の半導体層側の厚さ１０ｎｍの部分におけ
る（２２２）回折強度に対する（３２１）回折強度の比
を０．５以上、２．５以下としている。よって、出力特
性に関して９８％以上のアルカリ耐性を有する。
ばＩＴＯ膜）の半導体層側の厚さ１０ｎｍの部分におけ
る（２２２）回折強度に対する（３２１）回折強度の比
を０．５以上、２．５以下としている。よって、出力特
性に関して９８％以上のアルカリ耐性を有する。
【００２８】第９発明に係る光起電力装置は、請求項１
〜８の何れかに記載の光起電力素子と、前記透光性導電
膜の光入射側に設けられており、アルカリイオンを含む
透光性部材とを備えることを特徴とする。
〜８の何れかに記載の光起電力素子と、前記透光性導電
膜の光入射側に設けられており、アルカリイオンを含む
透光性部材とを備えることを特徴とする。
【００２９】第９発明にあっては、第１〜第８発明の何
れかに記載の光起電力素子と、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ等のアル
カリイオンを含む透光性部材とを備えている。よって、
安価にアルカリイオン拡散防止層が設けられて、しか
も、長期信頼性が確保される。
れかに記載の光起電力素子と、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ等のアル
カリイオンを含む透光性部材とを備えている。よって、
安価にアルカリイオン拡散防止層が設けられて、しか
も、長期信頼性が確保される。
【００３０】第１０発明に係る光起電力装置は、第９発
明において、前記半導体層の光入射側とは反対側に設け
られている樹脂フイルムを更に備えることを特徴とす
る。
明において、前記半導体層の光入射側とは反対側に設け
られている樹脂フイルムを更に備えることを特徴とす
る。
【００３１】第１０発明にあっては、樹脂フイルムを更
に備える。よって、長期信頼性が安価に確保される。
に備える。よって、長期信頼性が安価に確保される。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。図１及び図２
は、本発明の光起電力装置の一例を示す斜視図及び模式
的断面図である。図中１は、単結晶シリコン，多結晶シ
リコン等の結晶系半導体からなるｎ型の結晶系シリコン
ウェハであり、シリコンウェハ１の表面に、ｉ型の水素
化非晶質シリコン層（以下、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層とい
う）２及びｐ型の水素化非晶質シリコン層（以下、ｐ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ層という）３を積層形成して、ｐｉｎ接合
を有する半導体層を構成している。
示す図面に基づいて具体的に説明する。図１及び図２
は、本発明の光起電力装置の一例を示す斜視図及び模式
的断面図である。図中１は、単結晶シリコン，多結晶シ
リコン等の結晶系半導体からなるｎ型の結晶系シリコン
ウェハであり、シリコンウェハ１の表面に、ｉ型の水素
化非晶質シリコン層（以下、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層とい
う）２及びｐ型の水素化非晶質シリコン層（以下、ｐ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ層という）３を積層形成して、ｐｉｎ接合
を有する半導体層を構成している。
【００３３】約１Ω・ｃｍ、厚さ３００μｍのｎ型（１
００）シリコンウェハ１を通常洗浄により不純物を除去
した後、公知のＲＦプラズマＣＶＤ法を用いてｉ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ層２，ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層３を夫々５ｎｍ程度
づづ堆積させ、ｐｉｎ接合を形成する。ｉ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ層２，ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層３を堆積させるときの形成
温度は１００〜３００℃、反応圧力は５〜１００Ｐａ、
ＲＦパワーは１〜５００ｍＷ／ｃｍ2 である。ｐ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ層３を形成する際に用いるｐ型ドーパントとし
ては、１３族元素であるＢ，Ａｌ，ＧａまたはＩｎの何
れかを利用する。ＳｉＨ4 等のソースガスに、これらの
少なくとも１つを含む化合物ガスを混合することによ
り、ｐ型に制御することが可能となる。
００）シリコンウェハ１を通常洗浄により不純物を除去
した後、公知のＲＦプラズマＣＶＤ法を用いてｉ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ層２，ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層３を夫々５ｎｍ程度
づづ堆積させ、ｐｉｎ接合を形成する。ｉ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ層２，ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層３を堆積させるときの形成
温度は１００〜３００℃、反応圧力は５〜１００Ｐａ、
ＲＦパワーは１〜５００ｍＷ／ｃｍ2 である。ｐ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ層３を形成する際に用いるｐ型ドーパントとし
ては、１３族元素であるＢ，Ａｌ，ＧａまたはＩｎの何
れかを利用する。ＳｉＨ4 等のソースガスに、これらの
少なくとも１つを含む化合物ガスを混合することによ
り、ｐ型に制御することが可能となる。
【００３４】ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層２，ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ
層３は、ＲＦプラズマＣＶＤ法以外に、蒸着法，スパッ
タ法，マイクロ波プラズマＣＶＤ法，ＥＣＲ法，熱ＣＶ
Ｄ法，ＬＰＣＶＤ法等、公知手法を用いて形成すること
ができる。なお、半導体層を形成する半導体は、水素，
フッ素の少なくとも一方を含む非晶質または微結晶のＳ
ｉ，ＳｉＧｅ，ＳｉＧｅＣ，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＳｉＧｅ
Ｎ，ＳｉＳｎ，ＳｉＳｎＮ，ＳｉＳｎＯ，ＳｉＯ，Ｇ
ｅ，ＧｅＣ，ＧｅＮの何れかでも良い。
層３は、ＲＦプラズマＣＶＤ法以外に、蒸着法，スパッ
タ法，マイクロ波プラズマＣＶＤ法，ＥＣＲ法，熱ＣＶ
Ｄ法，ＬＰＣＶＤ法等、公知手法を用いて形成すること
ができる。なお、半導体層を形成する半導体は、水素，
フッ素の少なくとも一方を含む非晶質または微結晶のＳ
ｉ，ＳｉＧｅ，ＳｉＧｅＣ，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＳｉＧｅ
Ｎ，ＳｉＳｎ，ＳｉＳｎＮ，ＳｉＳｎＯ，ＳｉＯ，Ｇ
ｅ，ＧｅＣ，ＧｅＮの何れかでも良い。
【００３５】ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層３の表面に透光性導電
膜としてのＩＴＯ膜４がスパッタ法により形成されてい
る。ＳｎＯ2 粉末を５ｗｔ％混入したＩｎ2 Ｏ3 粉末の
焼結体をターゲットとしてカソードに設置する。シリコ
ンウェハ１／ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層２／ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ
層３の積層体をカソードに対して平行に対向配置した
後、チャンバーを真空排気する。加熱ヒータによりこの
積層体の温度（基板温度）が２５〜２５０℃になるよう
に保ち、ＡｒとＯ2 との混合ガス（Ａｒ流量：２００〜
８００ｓｃｃｍ，Ｏ2 流量：０〜３０ｓｃｃｍ）を流し
て圧力を０．４〜１．３Ｐａに保ち、カソードにＤＣ電
力を０．５〜２ｋＷ投入して放電を開始する。積層体を
カソードに対し静止させた状態での成膜速度は約６７ｎ
ｍ／ｍｉｎである。
膜としてのＩＴＯ膜４がスパッタ法により形成されてい
る。ＳｎＯ2 粉末を５ｗｔ％混入したＩｎ2 Ｏ3 粉末の
焼結体をターゲットとしてカソードに設置する。シリコ
ンウェハ１／ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層２／ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ
層３の積層体をカソードに対して平行に対向配置した
後、チャンバーを真空排気する。加熱ヒータによりこの
積層体の温度（基板温度）が２５〜２５０℃になるよう
に保ち、ＡｒとＯ2 との混合ガス（Ａｒ流量：２００〜
８００ｓｃｃｍ，Ｏ2 流量：０〜３０ｓｃｃｍ）を流し
て圧力を０．４〜１．３Ｐａに保ち、カソードにＤＣ電
力を０．５〜２ｋＷ投入して放電を開始する。積層体を
カソードに対し静止させた状態での成膜速度は約６７ｎ
ｍ／ｍｉｎである。
【００３６】ＩＴＯ膜４への雰囲気ガスの取り込み量
は、堆積速度に依存するため、分圧をパラメータとする
よりも、（分圧）／（堆積速度）をパラメータにとる方
が適切である。Ｏ2 については、５×１０-5〜５×１０
-4Ｐａ・ｍｉｎ／ｎｍの範囲が好ましい。５×１０-4Ｐ
ａ・ｍｉｎ／ｎｍ以上では、光吸収は低いが比抵抗が高
くなり、変換効率が低下する。一方、５×１０-5Ｐａ・
ｍｉｎ／ｎｍ以下では、電子濃度が高く、光吸収が高い
膜となり、変換効率が低下する。Ｈ2 Ｏについては、成
膜時に２×１０-4Ｐａ・ｍｉｎ／ｎｍ以下が望ましい。
Ｈ2 Ｏの分圧を２×１０-4Ｐａ・ｍｉｎ／ｎｍ以上にし
た場合、電子濃度が６×１０20ｃｍ-3以上になり、光吸
収が大きく、比抵抗が高くなる。
は、堆積速度に依存するため、分圧をパラメータとする
よりも、（分圧）／（堆積速度）をパラメータにとる方
が適切である。Ｏ2 については、５×１０-5〜５×１０
-4Ｐａ・ｍｉｎ／ｎｍの範囲が好ましい。５×１０-4Ｐ
ａ・ｍｉｎ／ｎｍ以上では、光吸収は低いが比抵抗が高
くなり、変換効率が低下する。一方、５×１０-5Ｐａ・
ｍｉｎ／ｎｍ以下では、電子濃度が高く、光吸収が高い
膜となり、変換効率が低下する。Ｈ2 Ｏについては、成
膜時に２×１０-4Ｐａ・ｍｉｎ／ｎｍ以下が望ましい。
Ｈ2 Ｏの分圧を２×１０-4Ｐａ・ｍｉｎ／ｎｍ以上にし
た場合、電子濃度が６×１０20ｃｍ-3以上になり、光吸
収が大きく、比抵抗が高くなる。
【００３７】Ａｒの他にはＨｅ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ等の
不活性ガスまたはこれらの混合気体を用いることもでき
る。また、気体放電はパルス変調ＤＣ放電、ＲＦ，ＶＨ
Ｆまたはマイクロ波放電でも可能である。混入するＳｎ
Ｏ2 の量を変えることにより、ＩＴＯ膜４に含まれるＳ
ｎ量を変化させることが可能であるが、Ｉｎに対するＳ
ｎの量は１〜１０ａｔ％が好ましく、３〜７ａｔ％が更
に好ましい。ターゲットの焼結密度は９０％以上が好ま
しい。なお、Ｓｎの他に、Ｚｎ，Ａｓ，Ｃａ，Ｃｕ，
Ｆ，Ｇｅ，Ｍｇ，Ｓ，ＳｉまたはＴｅの少なくとも１つ
を酸化インジウムへのドーパントとして用いても良い。
不活性ガスまたはこれらの混合気体を用いることもでき
る。また、気体放電はパルス変調ＤＣ放電、ＲＦ，ＶＨ
Ｆまたはマイクロ波放電でも可能である。混入するＳｎ
Ｏ2 の量を変えることにより、ＩＴＯ膜４に含まれるＳ
ｎ量を変化させることが可能であるが、Ｉｎに対するＳ
ｎの量は１〜１０ａｔ％が好ましく、３〜７ａｔ％が更
に好ましい。ターゲットの焼結密度は９０％以上が好ま
しい。なお、Ｓｎの他に、Ｚｎ，Ａｓ，Ｃａ，Ｃｕ，
Ｆ，Ｇｅ，Ｍｇ，Ｓ，ＳｉまたはＴｅの少なくとも１つ
を酸化インジウムへのドーパントとして用いても良い。
【００３８】ところで、上述したＩＴＯ膜４（透光性導
電膜）の作製工程における各種の条件（基板温度、Ａ
ｒ，Ｏ2 の流量、Ｏ2 分圧、カソード電圧など）を制御
することにより、作製されるＩＴＯ膜４の配向性、特に
ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層３との界面近傍における配向性を制
御できる。本発明の特徴部分であるこの配向性の制御に
関しては、後に詳述する。
電膜）の作製工程における各種の条件（基板温度、Ａ
ｒ，Ｏ2 の流量、Ｏ2 分圧、カソード電圧など）を制御
することにより、作製されるＩＴＯ膜４の配向性、特に
ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層３との界面近傍における配向性を制
御できる。本発明の特徴部分であるこの配向性の制御に
関しては、後に詳述する。
【００３９】また、ＩＴＯ膜４上には、櫛形の集電極５
が形成されている。エポキシ樹脂に銀の微粉末を練り込
んだ銀ペーストをスクリーン印刷法により、高さ１０〜
３０μｍ，幅１００〜５００μｍに形成した後、２００
℃，８０分で焼成硬化することにより、複数の互いに平
行な枝部を有する櫛形の電極と、これらの櫛形の電極に
流れる電流を集めるためのバスバー電極とからなる集電
極５を形成する。
が形成されている。エポキシ樹脂に銀の微粉末を練り込
んだ銀ペーストをスクリーン印刷法により、高さ１０〜
３０μｍ，幅１００〜５００μｍに形成した後、２００
℃，８０分で焼成硬化することにより、複数の互いに平
行な枝部を有する櫛形の電極と、これらの櫛形の電極に
流れる電流を集めるためのバスバー電極とからなる集電
極５を形成する。
【００４０】シリコンウェハ１の裏面には、Ａｇ，Ａｌ
等の金属膜からなる裏面電極６が形成されている。この
裏面電極６は、公知のスパッタリング、抵抗加熱または
エネルギビームによる蒸着処理によって形成する。
等の金属膜からなる裏面電極６が形成されている。この
裏面電極６は、公知のスパッタリング、抵抗加熱または
エネルギビームによる蒸着処理によって形成する。
【００４１】光起電力装置（太陽電池モジュール）は、
上述したような構成部材を有する光起電力素子をモジュ
ールとして組み込んだものである。ＩＴＯ膜４及び集電
極５上には、例えばＥＶＡ（エチレンビニールアセテー
ト）からなる透光性の樹脂膜７が設けられており、更
に、樹脂膜７上には、長期にわたって光起電力素子を保
護する目的で、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ等のアルカリイオンを含
んだカバーガラス８が設置されている。また、裏面電極
６には、例えばＥＶＡ製の樹脂層９を介して、裏面保護
フィルム１０が設けられている。
上述したような構成部材を有する光起電力素子をモジュ
ールとして組み込んだものである。ＩＴＯ膜４及び集電
極５上には、例えばＥＶＡ（エチレンビニールアセテー
ト）からなる透光性の樹脂膜７が設けられており、更
に、樹脂膜７上には、長期にわたって光起電力素子を保
護する目的で、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ等のアルカリイオンを含
んだカバーガラス８が設置されている。また、裏面電極
６には、例えばＥＶＡ製の樹脂層９を介して、裏面保護
フィルム１０が設けられている。
【００４２】以下、本発明者等によるＩＴＯ膜の特性評
価試験の結果に基づいて、本発明におけるＩＴＯ膜（透
光性導電膜）の配向性とナトリウム耐性との関係を述べ
る。まず、配向性及びナトリウム耐性における種々のパ
ラメータについて説明する。
価試験の結果に基づいて、本発明におけるＩＴＯ膜（透
光性導電膜）の配向性とナトリウム耐性との関係を述べ
る。まず、配向性及びナトリウム耐性における種々のパ
ラメータについて説明する。
【００４３】ＩＴＯ膜におけるマクロな配向性は、Ｘ線
回折により評価することが可能である。結晶面（ｐｑ
ｒ）の配向度Ｑ(pqr) は、以下の式で定義される。 Ｑ(pqr) ＝（Ｉ(pqr) ／ΣＩ(hkl) ）／（Ｉ* (pqr) ／
ΣＩ* (hkl) ） ここで、Ｉ(hkl) は、（ｈｋｌ）面によるＸ線回折のピ
ーク強度であり、ΣＩ(hkl) は、すべてのピーク強度に
ついて和を取ることを意味する。また、Ｉ* (hkl) は、
粉末試料に対する（ｈｋｌ）面のピーク強度である。例
えば、（２２２）配向しているとは、配向度が粉末試料
による平均的な値より高いこと、即ち、シリコンウェハ
１の表面に対して（２２２）面が平行になっている結晶
粒の割合がランダムな場合より多いことを意味する。
回折により評価することが可能である。結晶面（ｐｑ
ｒ）の配向度Ｑ(pqr) は、以下の式で定義される。 Ｑ(pqr) ＝（Ｉ(pqr) ／ΣＩ(hkl) ）／（Ｉ* (pqr) ／
ΣＩ* (hkl) ） ここで、Ｉ(hkl) は、（ｈｋｌ）面によるＸ線回折のピ
ーク強度であり、ΣＩ(hkl) は、すべてのピーク強度に
ついて和を取ることを意味する。また、Ｉ* (hkl) は、
粉末試料に対する（ｈｋｌ）面のピーク強度である。例
えば、（２２２）配向しているとは、配向度が粉末試料
による平均的な値より高いこと、即ち、シリコンウェハ
１の表面に対して（２２２）面が平行になっている結晶
粒の割合がランダムな場合より多いことを意味する。
【００４４】また、２種の結晶面夫々についてＸ線回折
による回折線の強度を測定し、測定した２つの面の回折
強度の比を求めることにより、求めた強度比はＩＴＯ膜
における配向性の指標となり得る。
による回折線の強度を測定し、測定した２つの面の回折
強度の比を求めることにより、求めた強度比はＩＴＯ膜
における配向性の指標となり得る。
【００４５】また、ナトリウムイオンに対する耐性の評
価指標となる耐ナトリウム度は、次のように定義する。
耐ナトリウム度は、０．０５％のＮａＨＣＯ3 水溶液
０．１ｇをＩＴＯ膜の表面に塗布し、２００℃で３時間
放置した場合の光起電力素子の出力の変化率である。具
体的には、上記処理後の最大出力の測定値（以下、Ｐma
x ′という）の処理前の最大出力の測定値（以下、Ｐ
max という）に対する割合、言い換えると、上記処理後
におけるＰmax ′をＰmax にて規格化した値、即ち、Ｐ
max ′／Ｐmax を耐ナトリウム度と定義する。
価指標となる耐ナトリウム度は、次のように定義する。
耐ナトリウム度は、０．０５％のＮａＨＣＯ3 水溶液
０．１ｇをＩＴＯ膜の表面に塗布し、２００℃で３時間
放置した場合の光起電力素子の出力の変化率である。具
体的には、上記処理後の最大出力の測定値（以下、Ｐma
x ′という）の処理前の最大出力の測定値（以下、Ｐ
max という）に対する割合、言い換えると、上記処理後
におけるＰmax ′をＰmax にて規格化した値、即ち、Ｐ
max ′／Ｐmax を耐ナトリウム度と定義する。
【００４６】図３は、ＩＴＯ膜表面の２次電子像（以
下、ＳＥＭ像という）を表した写真である。図３（ａ）
は、水素化非晶質シリコン上に形成したＩＴＯ膜の表面
のＳＥＭ像であり、図３（ｂ）は、同一条件でガラス上
に形成したＩＴＯ膜の表面のＳＥＭ像である。図３
（ａ）及び（ｂ）を比較した場合、ＩＴＯ結晶の形状が
全く異なることが分かる。このことからＩＴＯ膜の被堆
積層が水素化非晶質シリコンとガラスとでは、その上に
堆積したＩＴＯ膜の特性が全く異なることが理解され
る。
下、ＳＥＭ像という）を表した写真である。図３（ａ）
は、水素化非晶質シリコン上に形成したＩＴＯ膜の表面
のＳＥＭ像であり、図３（ｂ）は、同一条件でガラス上
に形成したＩＴＯ膜の表面のＳＥＭ像である。図３
（ａ）及び（ｂ）を比較した場合、ＩＴＯ結晶の形状が
全く異なることが分かる。このことからＩＴＯ膜の被堆
積層が水素化非晶質シリコンとガラスとでは、その上に
堆積したＩＴＯ膜の特性が全く異なることが理解され
る。
【００４７】図４〜図６は、ＩＴＯ膜の（２２２）配向
性とナトリウム耐性との関係を示すグラフであり、図４
は（２２２）配向度とＰmax との関係を示すグラフ、図
５は（２２２）配向度とＰmax ′との関係を示すグラ
フ、図６は（２２２）配向度と耐ナトリウム度
（Ｐmax ′／Ｐmax ）との関係を示すグラフである。
性とナトリウム耐性との関係を示すグラフであり、図４
は（２２２）配向度とＰmax との関係を示すグラフ、図
５は（２２２）配向度とＰmax ′との関係を示すグラ
フ、図６は（２２２）配向度と耐ナトリウム度
（Ｐmax ′／Ｐmax ）との関係を示すグラフである。
【００４８】図６の結果から、ＩＴＯ膜が半導体層の表
面に対して（２２２）配向している場合、特に（２２
２）配向度が１．０以上であるときに、ナトリウム耐性
が向上することが分かる。また、（２２２）配向度が
１．２以上、２．６以下である場合に、０．９以上の高
い耐ナトリウム度が得られており、更に、（２２２）配
向度が１．４以上、２．５以下である場合に、０．９５
以上の非常に高い耐ナトリウム度が得られている。この
ようなことから、ＩＴＯ膜の（２２２）配向度を適宜の
値に設定することにより、ＮａＨＣＯ3 水溶液の塗布前
と塗布後とで、殆ど出力が変化せず、ナトリウム拡散に
対して高い抑止効果が得られることが分かる。また、図
５，図６の結果から、（２２２）配向度が１．４以上、
２．５以下の場合には、０．９５以上の非常に高い耐ナ
トリウム度を有し、かつナトリウム耐性試験後の出力が
１．８８Ｗ以上と非常に高い光起電力素子を提供できる
ことが分かる。
面に対して（２２２）配向している場合、特に（２２
２）配向度が１．０以上であるときに、ナトリウム耐性
が向上することが分かる。また、（２２２）配向度が
１．２以上、２．６以下である場合に、０．９以上の高
い耐ナトリウム度が得られており、更に、（２２２）配
向度が１．４以上、２．５以下である場合に、０．９５
以上の非常に高い耐ナトリウム度が得られている。この
ようなことから、ＩＴＯ膜の（２２２）配向度を適宜の
値に設定することにより、ＮａＨＣＯ3 水溶液の塗布前
と塗布後とで、殆ど出力が変化せず、ナトリウム拡散に
対して高い抑止効果が得られることが分かる。また、図
５，図６の結果から、（２２２）配向度が１．４以上、
２．５以下の場合には、０．９５以上の非常に高い耐ナ
トリウム度を有し、かつナトリウム耐性試験後の出力が
１．８８Ｗ以上と非常に高い光起電力素子を提供できる
ことが分かる。
【００４９】図７は、カソード電圧の絶対値と（２２
２）配向度との関係を示すグラフ、図８は、カソード電
圧の絶対値と耐ナトリウム度との関係を示すグラフであ
る。図７の結果から、半導体層（ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層）
上にＩＴＯ膜を堆積させる際のカソード電圧の絶対値を
１００Ｖから４００Ｖとした場合、ＩＴＯ膜の（２２
２）配向度は、１．１〜１．５の狭い範囲で変化するこ
とが分かる。一方、図８の結果から、カソード電圧の絶
対値を１００Ｖから増加させた場合、３００Ｖより大き
い領域でナトリウム耐性が悪くなっていることが分か
る。
２）配向度との関係を示すグラフ、図８は、カソード電
圧の絶対値と耐ナトリウム度との関係を示すグラフであ
る。図７の結果から、半導体層（ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層）
上にＩＴＯ膜を堆積させる際のカソード電圧の絶対値を
１００Ｖから４００Ｖとした場合、ＩＴＯ膜の（２２
２）配向度は、１．１〜１．５の狭い範囲で変化するこ
とが分かる。一方、図８の結果から、カソード電圧の絶
対値を１００Ｖから増加させた場合、３００Ｖより大き
い領域でナトリウム耐性が悪くなっていることが分か
る。
【００５０】そこで、本発明者等は、カソード電圧を変
化させて、ＩＴＯ膜の表面のＳＥＭ像を撮ることによ
り、ＩＴＯ膜のミクロな配向性とナトリウム耐性との関
係について調べた。図９は、カソード電圧を変化させた
場合のＳＥＭ像を表した写真である。図９（ａ）及び
（ｂ）は、夫々、カソード電圧−２８０Ｖ及び−３８０
ＶにおけるＩＴＯ膜表面のＳＥＭ像を示しているが、結
晶粒の形状が大きく異なることが分かる。カソード電圧
が−２８０Ｖである場合、隣り合った結晶粒同士は、そ
の方位が殆ど変わらない小傾角粒界になっており、カソ
ード電圧が−３８０Ｖである場合、隣り合った結晶粒同
士の方位があまり揃っていないことが分かる。ここで、
小傾角粒界とは、図１０の小傾角粒界の模式図に示すよ
うに、結晶の方位が揃った結晶粒からなる表面形状のこ
とであり、表面のＳＥＭ像等により容易に判別すること
が可能である。
化させて、ＩＴＯ膜の表面のＳＥＭ像を撮ることによ
り、ＩＴＯ膜のミクロな配向性とナトリウム耐性との関
係について調べた。図９は、カソード電圧を変化させた
場合のＳＥＭ像を表した写真である。図９（ａ）及び
（ｂ）は、夫々、カソード電圧−２８０Ｖ及び−３８０
ＶにおけるＩＴＯ膜表面のＳＥＭ像を示しているが、結
晶粒の形状が大きく異なることが分かる。カソード電圧
が−２８０Ｖである場合、隣り合った結晶粒同士は、そ
の方位が殆ど変わらない小傾角粒界になっており、カソ
ード電圧が−３８０Ｖである場合、隣り合った結晶粒同
士の方位があまり揃っていないことが分かる。ここで、
小傾角粒界とは、図１０の小傾角粒界の模式図に示すよ
うに、結晶の方位が揃った結晶粒からなる表面形状のこ
とであり、表面のＳＥＭ像等により容易に判別すること
が可能である。
【００５１】図１１は、小傾角粒界が占める割合と耐ナ
トリウム度との関係を示すグラフである。ＩＴＯ膜の表
面に小傾角粒界が占める割合を変化させた場合、小傾角
粒界の割合が４０％に達した付近からナトリウム耐性が
向上し、その割合が５０％を超えると０．９２以上の非
常に高い耐ナトリウム度が得られていることが分かる。
トリウム度との関係を示すグラフである。ＩＴＯ膜の表
面に小傾角粒界が占める割合を変化させた場合、小傾角
粒界の割合が４０％に達した付近からナトリウム耐性が
向上し、その割合が５０％を超えると０．９２以上の非
常に高い耐ナトリウム度が得られていることが分かる。
【００５２】このことから、多結晶のＩＴＯ膜における
ナトリウム拡散には、結晶のマクロな配向性に加えて、
ミクロな配向性が重要であることが判明した。隣り合う
結晶粒の方位が略揃っていて、小傾角粒界となっている
場合、ナトリウムの拡散係数を小さくすることができる
と考えられる。即ち、多結晶のＩＴＯ膜に関し、その表
面が小傾角粒界で分かれた領域が大きい程、ナトリウム
耐性を向上することができる。
ナトリウム拡散には、結晶のマクロな配向性に加えて、
ミクロな配向性が重要であることが判明した。隣り合う
結晶粒の方位が略揃っていて、小傾角粒界となっている
場合、ナトリウムの拡散係数を小さくすることができる
と考えられる。即ち、多結晶のＩＴＯ膜に関し、その表
面が小傾角粒界で分かれた領域が大きい程、ナトリウム
耐性を向上することができる。
【００５３】ＩＴＯ膜と該ＩＴＯ膜上に形成した集電極
との付着強度を調べた。付着強度は、以下の方法で測定
した。半田コートした銅製タブ電極を集電極の上に接触
させた状態で加熱し、タブ電極を集電極に半田付けした
後、タブ電極をＩＴＯ膜の表面に対して垂直になるよう
に曲げ、集電極がＩＴＯ膜から剥がされるまで等速で引
き上げる。そのときの引っ張り強度を付着強度と定義す
る。また、ＩＴＯ膜の表面粗さは、測定領域内のＩＴＯ
膜の表面積と測定面積との比により定義する。ＩＴＯ膜
の表面に凹凸形状がない場合、表面粗さの値は１であ
り、凹凸形状がある場合、表面粗さは１より大きな値と
なる。
との付着強度を調べた。付着強度は、以下の方法で測定
した。半田コートした銅製タブ電極を集電極の上に接触
させた状態で加熱し、タブ電極を集電極に半田付けした
後、タブ電極をＩＴＯ膜の表面に対して垂直になるよう
に曲げ、集電極がＩＴＯ膜から剥がされるまで等速で引
き上げる。そのときの引っ張り強度を付着強度と定義す
る。また、ＩＴＯ膜の表面粗さは、測定領域内のＩＴＯ
膜の表面積と測定面積との比により定義する。ＩＴＯ膜
の表面に凹凸形状がない場合、表面粗さの値は１であ
り、凹凸形状がある場合、表面粗さは１より大きな値と
なる。
【００５４】図１２は、ＩＴＯ膜の表面粗さと付着強度
との関係を示すグラフである。図１２から、表面粗さを
増加させた場合、付着強度が上昇することが分かる。Ｉ
ＴＯ膜の表面粗さが増加した場合、集電極をＩＴＯ膜か
ら剥がすのに要する引っ張り強度が増加する傾向にあ
る。図１２から表面粗さが１．１以上となることが望ま
しい。表面粗さが３．０より大きくなる場合、ＩＴＯ膜
の表面の凹凸形状が深く、かつ狭くなるため、集電極の
形成時に銀ペーストが凹凸形状の底まで入り込めず、結
果としてＩＴＯ膜と集電極との付着強度、及び電気的な
接触が低下してしまう。従って、表面粗さは３．０以下
とする必要がある。
との関係を示すグラフである。図１２から、表面粗さを
増加させた場合、付着強度が上昇することが分かる。Ｉ
ＴＯ膜の表面粗さが増加した場合、集電極をＩＴＯ膜か
ら剥がすのに要する引っ張り強度が増加する傾向にあ
る。図１２から表面粗さが１．１以上となることが望ま
しい。表面粗さが３．０より大きくなる場合、ＩＴＯ膜
の表面の凹凸形状が深く、かつ狭くなるため、集電極の
形成時に銀ペーストが凹凸形状の底まで入り込めず、結
果としてＩＴＯ膜と集電極との付着強度、及び電気的な
接触が低下してしまう。従って、表面粗さは３．０以下
とする必要がある。
【００５５】本実施の形態では、結晶粒径の大きさによ
って表面粗さを制御しているが、この場合の結晶粒径
は、６〜１００ｎｍが好ましく、更に、１０〜８０ｎｍ
がより好ましい。ここで、結晶粒径とは、ＩＴＯ膜の面
方向の結晶粒の最大長さをいう。なお、ＩＴＯ膜を堆積
した後、希塩酸等によりエッチングして表面粗さを制御
することも可能である。
って表面粗さを制御しているが、この場合の結晶粒径
は、６〜１００ｎｍが好ましく、更に、１０〜８０ｎｍ
がより好ましい。ここで、結晶粒径とは、ＩＴＯ膜の面
方向の結晶粒の最大長さをいう。なお、ＩＴＯ膜を堆積
した後、希塩酸等によりエッチングして表面粗さを制御
することも可能である。
【００５６】図１３は、ＩＴＯ膜の形成温度と（３２
１）面及び（２２２）面の回折強度の比との関係を示す
グラフである。横軸には、ＩＴＯ膜形成時の基板温度を
とり、縦軸には、ＩＴＯ膜の界面層（全厚１００ｎｍの
ＩＴＯ膜における半導体層側の厚さ１０ｎｍの部分）に
おける（２２２）面の回折強度に対する（３２１）面の
回折強度の比をとっている。
１）面及び（２２２）面の回折強度の比との関係を示す
グラフである。横軸には、ＩＴＯ膜形成時の基板温度を
とり、縦軸には、ＩＴＯ膜の界面層（全厚１００ｎｍの
ＩＴＯ膜における半導体層側の厚さ１０ｎｍの部分）に
おける（２２２）面の回折強度に対する（３２１）面の
回折強度の比をとっている。
【００５７】界面層の特性評価は次のようにして行っ
た。まず、５ａｔ％のＳｎＯ2 をドープしたＩＴＯター
ゲットを用いて、Ａｒ流量２００ｓｃｃｍ，酸素流量１
２ｓｃｃｍ，圧力０．５Ｐａ，ＤＣ電力１ｋＷの条件
で、基板温度を変化させて半導体層（ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ
層）の表面にＩＴＯ膜を１００ｎｍの厚さで堆積した。
なお、これらの膜の結晶性をＸ線回折により評価したと
ころ、１００℃以下の基板温度で形成したＩＴＯ膜では
アモルファスが多く見られるものの（３２１）面の回折
強度が最も強くなっており、１５０℃以上の基板温度で
形成したＩＴＯ膜では（２２２）面の配向性が強い多結
晶膜になっていることが確認された。
た。まず、５ａｔ％のＳｎＯ2 をドープしたＩＴＯター
ゲットを用いて、Ａｒ流量２００ｓｃｃｍ，酸素流量１
２ｓｃｃｍ，圧力０．５Ｐａ，ＤＣ電力１ｋＷの条件
で、基板温度を変化させて半導体層（ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ
層）の表面にＩＴＯ膜を１００ｎｍの厚さで堆積した。
なお、これらの膜の結晶性をＸ線回折により評価したと
ころ、１００℃以下の基板温度で形成したＩＴＯ膜では
アモルファスが多く見られるものの（３２１）面の回折
強度が最も強くなっており、１５０℃以上の基板温度で
形成したＩＴＯ膜では（２２２）面の配向性が強い多結
晶膜になっていることが確認された。
【００５８】次いで、２００℃の温度で８０分間大気中
で熱処理を施した後に、３５％ＨＣｌ水溶液により５〜
７分間エッチングしてＩＴＯ膜の表面部分を除去するこ
とにより、半導体層の表面に約１０ｎｍの厚さの界面層
を残した。そして、この界面層のＩＴＯ膜についてＸ線
回折により結晶性を評価した。その結果、ＩＴＯ膜形成
時の基板温度が２００℃以上では、界面層は（２２２）
面に強く配向し、２番目に強い回折強度は（４００）面
からの回折線であった。
で熱処理を施した後に、３５％ＨＣｌ水溶液により５〜
７分間エッチングしてＩＴＯ膜の表面部分を除去するこ
とにより、半導体層の表面に約１０ｎｍの厚さの界面層
を残した。そして、この界面層のＩＴＯ膜についてＸ線
回折により結晶性を評価した。その結果、ＩＴＯ膜形成
時の基板温度が２００℃以上では、界面層は（２２２）
面に強く配向し、２番目に強い回折強度は（４００）面
からの回折線であった。
【００５９】しかしながら、基板温度１５０℃以下で形
成したＩＴＯ膜の界面層では、（３２１）面による回折
線が出現し、（２２２）面による回折線の回折強度の次
に強度が強くなり、ＩＴＯ膜を形成する際の基板温度を
低下させるに伴い（３２１）回折強度の（２２２）回折
強度に対する強度比が徐々に大きくなることが分かっ
た。即ち、図１３に示した如く、ＩＴＯ膜を１５０℃で
形成した場合、（３２１）面の回折強度は（２２２）面
の回折強度の略半分になり、ＩＴＯ膜を１００℃で形成
した場合、（３２１）面の回折強度と（２２２）面の回
折強度とは略同じになる。そして、ＩＴＯ膜の形成温度
を１００℃以下にした場合、（３２１）面の回折強度が
（２２２）面の回折強度に勝り、（３２１）面が優先的
に配向していることが分かる。
成したＩＴＯ膜の界面層では、（３２１）面による回折
線が出現し、（２２２）面による回折線の回折強度の次
に強度が強くなり、ＩＴＯ膜を形成する際の基板温度を
低下させるに伴い（３２１）回折強度の（２２２）回折
強度に対する強度比が徐々に大きくなることが分かっ
た。即ち、図１３に示した如く、ＩＴＯ膜を１５０℃で
形成した場合、（３２１）面の回折強度は（２２２）面
の回折強度の略半分になり、ＩＴＯ膜を１００℃で形成
した場合、（３２１）面の回折強度と（２２２）面の回
折強度とは略同じになる。そして、ＩＴＯ膜の形成温度
を１００℃以下にした場合、（３２１）面の回折強度が
（２２２）面の回折強度に勝り、（３２１）面が優先的
に配向していることが分かる。
【００６０】図１４は、ＩＴＯ膜形成時の温度とＩＴＯ
膜の耐ナトリウム度との関係を示すグラフである。図１
４に示した如く、基板温度１５０℃以下ではＰmax とＰ
max′との間の相対的な変化が小さく、特に、１００℃
以下では、極めて良好なナトリウム耐性を確保できてい
ることが明らかである。即ち、（３２１）面の回折線の
出現とナトリウム耐性との間に相関があり、（３２１）
面の回折線が半導体層に接するＩＴＯ膜の界面層に出現
し、その回折強度が１番目または２番目に強くなる条件
にて、良好なナトリウム耐性を実現できることが分か
る。
膜の耐ナトリウム度との関係を示すグラフである。図１
４に示した如く、基板温度１５０℃以下ではＰmax とＰ
max′との間の相対的な変化が小さく、特に、１００℃
以下では、極めて良好なナトリウム耐性を確保できてい
ることが明らかである。即ち、（３２１）面の回折線の
出現とナトリウム耐性との間に相関があり、（３２１）
面の回折線が半導体層に接するＩＴＯ膜の界面層に出現
し、その回折強度が１番目または２番目に強くなる条件
にて、良好なナトリウム耐性を実現できることが分か
る。
【００６１】図１５は、酸素流量を４ｓｃｃｍ，１２ｓ
ｃｃｍにした場合のＩＴＯ膜の形成温度と（３２１）面
及び（２２２）面の回折強度比との関係を示すグラフで
ある。図１５に示した如く、酸素流量が多い場合、（２
２２）回折強度が強くなって逆に（３２１）回折強度が
弱くなるため、（３２１）回折強度と（２２２）回折強
度との強度比は小さくなる。また、高酸素流量条件ほ
ど、（３２１）回折線が出現するＩＴＯ膜の形成時の温
度が低くなる傾向も明らかである。以上の結果から、よ
り低温、低酸素流量の条件にて結晶性を予め低くしてＩ
ＴＯ膜を半導体層の表面に形成し、その後の熱処理によ
りＩＴＯ膜の結晶性を改善することにより、半導体層に
近接するＩＴＯ膜の界面層で（３２１）回折線が出現し
やすいことが明らかである。
ｃｃｍにした場合のＩＴＯ膜の形成温度と（３２１）面
及び（２２２）面の回折強度比との関係を示すグラフで
ある。図１５に示した如く、酸素流量が多い場合、（２
２２）回折強度が強くなって逆に（３２１）回折強度が
弱くなるため、（３２１）回折強度と（２２２）回折強
度との強度比は小さくなる。また、高酸素流量条件ほ
ど、（３２１）回折線が出現するＩＴＯ膜の形成時の温
度が低くなる傾向も明らかである。以上の結果から、よ
り低温、低酸素流量の条件にて結晶性を予め低くしてＩ
ＴＯ膜を半導体層の表面に形成し、その後の熱処理によ
りＩＴＯ膜の結晶性を改善することにより、半導体層に
近接するＩＴＯ膜の界面層で（３２１）回折線が出現し
やすいことが明らかである。
【００６２】図１６は、酸素流量４ｓｃｃｍ，１２ｓｃ
ｃｍにした場合のＩＴＯ膜形成時の温度とＩＴＯ膜の耐
ナトリウム度との関係を示すグラフである。図１６に示
した如く、図１５の（３２１）面及び（２２２）面の回
折強度比の変化と、ナトリウム耐性との間に良い相関関
係があることが確認された。また、ＩＴＯ膜形成時の温
度を１５０℃、酸素流量を４ｓｃｃｍ及び１２ｓｃｃｍ
にした場合の出力を比較した場合、１２ｓｃｃｍの条件
の方がＩＴＯ膜の高光透過率により電流が増加し、出力
にして約２％改善することができた。しかしながら、形
成温度１５０℃、酸素流量１２ｓｃｃｍではナトリウム
耐性試験で１．３％ほど特性が低下した。
ｃｍにした場合のＩＴＯ膜形成時の温度とＩＴＯ膜の耐
ナトリウム度との関係を示すグラフである。図１６に示
した如く、図１５の（３２１）面及び（２２２）面の回
折強度比の変化と、ナトリウム耐性との間に良い相関関
係があることが確認された。また、ＩＴＯ膜形成時の温
度を１５０℃、酸素流量を４ｓｃｃｍ及び１２ｓｃｃｍ
にした場合の出力を比較した場合、１２ｓｃｃｍの条件
の方がＩＴＯ膜の高光透過率により電流が増加し、出力
にして約２％改善することができた。しかしながら、形
成温度１５０℃、酸素流量１２ｓｃｃｍではナトリウム
耐性試験で１．３％ほど特性が低下した。
【００６３】そこで、界面層（厚さ１０ｎｍ）のみを室
温（２５℃），酸素流量１２ｓｃｃｍで形成し、残りの
バルク部分（厚さ９０ｎｍ）を１５０℃，酸素流量１２
ｓｃｃｍで形成した積層構造を検討した。その結果、本
積層構造を用いた場合はナトリウム耐性試験後の特性低
下が見られず、１５０℃，酸素流量１２ｓｃｃｍの条件
下でＩＴＯ膜を形成した場合と同等の出力が得られるこ
とにより、半導体層の表面におけるＩＴＯ膜の界面層の
結晶配向性を制御することが出力とナトリウム耐性との
両立に極めて有効であることが確認された。
温（２５℃），酸素流量１２ｓｃｃｍで形成し、残りの
バルク部分（厚さ９０ｎｍ）を１５０℃，酸素流量１２
ｓｃｃｍで形成した積層構造を検討した。その結果、本
積層構造を用いた場合はナトリウム耐性試験後の特性低
下が見られず、１５０℃，酸素流量１２ｓｃｃｍの条件
下でＩＴＯ膜を形成した場合と同等の出力が得られるこ
とにより、半導体層の表面におけるＩＴＯ膜の界面層の
結晶配向性を制御することが出力とナトリウム耐性との
両立に極めて有効であることが確認された。
【００６４】以上のように、光起電力素子のＩＴＯ膜に
あって、光入射側のＩＴＯ膜のうち、半導体層と接する
側の厚さ１０ｎｍの界面層が（３２１）面の配向を有し
ており、ＩＴＯ膜のうち界面層を除くバルク層が主に
（２２２）面に配向している場合、高光透過率、高効率
であり、しかもナトリウム耐性が高い光起電力素子とな
る。
あって、光入射側のＩＴＯ膜のうち、半導体層と接する
側の厚さ１０ｎｍの界面層が（３２１）面の配向を有し
ており、ＩＴＯ膜のうち界面層を除くバルク層が主に
（２２２）面に配向している場合、高光透過率、高効率
であり、しかもナトリウム耐性が高い光起電力素子とな
る。
【００６５】図１７〜図１９は、ＩＴＯ膜の（２２２）
配向性とナトリウム耐性との関係を示すグラフであり、
図１７は（２２２）配向度とＰmax との関係を示すグラ
フ、図１８は（２２２）配向度とＰmax ′との関係を示
すグラフ、図１９は（２２２）配向度と耐ナトリウム度
（Ｐmax ′／Ｐmax ）との関係を示すグラフである。
配向性とナトリウム耐性との関係を示すグラフであり、
図１７は（２２２）配向度とＰmax との関係を示すグラ
フ、図１８は（２２２）配向度とＰmax ′との関係を示
すグラフ、図１９は（２２２）配向度と耐ナトリウム度
（Ｐmax ′／Ｐmax ）との関係を示すグラフである。
【００６６】図１８，図１９の結果から、（３２１）面
の配向を有する界面層を設けない場合、（２２２）配向
度が小さくなるとナトリウム耐性試験後の出力Ｐmax ′
が下がってナトリウム耐性は悪化しているが、これに対
して、（３２１）面の配向を有する界面層を設ける場合
には、（２２２）配向度が小さくなってもナトリウム耐
性試験後の出力Ｐmax ′は下がらず良好なナトリウム耐
性が得られていることが分かる。
の配向を有する界面層を設けない場合、（２２２）配向
度が小さくなるとナトリウム耐性試験後の出力Ｐmax ′
が下がってナトリウム耐性は悪化しているが、これに対
して、（３２１）面の配向を有する界面層を設ける場合
には、（２２２）配向度が小さくなってもナトリウム耐
性試験後の出力Ｐmax ′は下がらず良好なナトリウム耐
性が得られていることが分かる。
【００６７】図２０〜図２２は、ＩＴＯ膜の界面層にお
ける（３２１）回折強度及び（２２２）回折強度の強度
比とナトリウム耐性との関係を示すグラフであり、図２
０は（３２１）／（２２２）強度比とＰmax との関係を
示すグラフ、図２１は（３２１）／（２２２）強度比と
Ｐmax ′との関係を示すグラフ、図２２は（３２１）／
（２２２）強度比と耐ナトリウム度（Ｐmax ′／
Ｐmax ）との関係を示すグラフである。
ける（３２１）回折強度及び（２２２）回折強度の強度
比とナトリウム耐性との関係を示すグラフであり、図２
０は（３２１）／（２２２）強度比とＰmax との関係を
示すグラフ、図２１は（３２１）／（２２２）強度比と
Ｐmax ′との関係を示すグラフ、図２２は（３２１）／
（２２２）強度比と耐ナトリウム度（Ｐmax ′／
Ｐmax ）との関係を示すグラフである。
【００６８】図２２の結果から、（３２１）／（２２
２）強度比が０．５以上、２．５以下である場合に、
０．９８以上の高い耐ナトリウム度が得られていること
が分かる。更に、図２１，図２２の結果から、（３２
１）／（２２２）強度比が１．０以上、２．５以下の場
合に、０．９８以上の高い耐ナトリウム度を有し、かつ
ナトリウム耐性試験後において１．８８Ｗ以上の高い出
力を有する光起電力素子を提供できることが分かる。
２）強度比が０．５以上、２．５以下である場合に、
０．９８以上の高い耐ナトリウム度が得られていること
が分かる。更に、図２１，図２２の結果から、（３２
１）／（２２２）強度比が１．０以上、２．５以下の場
合に、０．９８以上の高い耐ナトリウム度を有し、かつ
ナトリウム耐性試験後において１．８８Ｗ以上の高い出
力を有する光起電力素子を提供できることが分かる。
【００６９】なお、上述した例では、ナトリウム拡散に
対するナトリウム耐性について説明したが、これ以外の
リチウム拡散，カリウム拡散に対しても、本発明はナト
リウム拡散と同様の効果を奏することは確認されてい
る。
対するナトリウム耐性について説明したが、これ以外の
リチウム拡散，カリウム拡散に対しても、本発明はナト
リウム拡散と同様の効果を奏することは確認されてい
る。
【００７０】また、上述した例では、ｎ型のシリコンウ
ェハにｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層，ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層を積層
してｐｉｎ接合を形成する構成としたが、これとは導電
型を逆タイプにして、ｐ型のシリコンウェハにｉ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ層，ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層を積層してｎｉｐ接合
を構成し、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層上に本発明のＩＴＯ膜
（透光性導電膜）を設けるようにしても同様の効果を奏
することは勿論である。
ェハにｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層，ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層を積層
してｐｉｎ接合を形成する構成としたが、これとは導電
型を逆タイプにして、ｐ型のシリコンウェハにｉ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ層，ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層を積層してｎｉｐ接合
を構成し、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層上に本発明のＩＴＯ膜
（透光性導電膜）を設けるようにしても同様の効果を奏
することは勿論である。
【００７１】本発明を適用できる他の光起電力装置の構
成について説明する。図２３は、本発明の光起電力装置
の他の例を示す模式的断面図である。図中１１は、ガラ
ス板、プラスチック板、または、表面にポリイミド，Ｓ
ｉＯ2 等の絶縁膜を形成したＡｌ，ＳＵＳ等の金属板か
らなる基板である。基板１１上には、Ａｇ，Ａｌ等の金
属膜からなる裏面電極１６が形成されている。裏面電極
１６上に、ｎ型，ｉ型，ｐ型の非晶質水素化シリコン層
を順次積層してなる半導体層１３が形成されている。
成について説明する。図２３は、本発明の光起電力装置
の他の例を示す模式的断面図である。図中１１は、ガラ
ス板、プラスチック板、または、表面にポリイミド，Ｓ
ｉＯ2 等の絶縁膜を形成したＡｌ，ＳＵＳ等の金属板か
らなる基板である。基板１１上には、Ａｇ，Ａｌ等の金
属膜からなる裏面電極１６が形成されている。裏面電極
１６上に、ｎ型，ｉ型，ｐ型の非晶質水素化シリコン層
を順次積層してなる半導体層１３が形成されている。
【００７２】半導体層１３上には、透光性導電膜となる
ＩＴＯ膜１４が形成されている。また、ＩＴＯ膜１４上
には、集電極１５が形成されている。更に、ＩＴＯ膜１
４及び集電極１５上には、例えばＥＶＡ製の透光性の樹
脂膜１７が設けられている。樹脂膜１７上にＮａ，Ｌ
ｉ，Ｋ等のアルカリイオンを含んだカバーガラス１８が
設置されている。
ＩＴＯ膜１４が形成されている。また、ＩＴＯ膜１４上
には、集電極１５が形成されている。更に、ＩＴＯ膜１
４及び集電極１５上には、例えばＥＶＡ製の透光性の樹
脂膜１７が設けられている。樹脂膜１７上にＮａ，Ｌ
ｉ，Ｋ等のアルカリイオンを含んだカバーガラス１８が
設置されている。
【００７３】このような構成の光起電力装置におけるＩ
ＴＯ膜（透光性導電膜）１４についても、前述した光起
電力装置のＩＴＯ膜４と同様のことが適用できる。
ＴＯ膜（透光性導電膜）１４についても、前述した光起
電力装置のＩＴＯ膜４と同様のことが適用できる。
【００７４】また、上述した例では、非晶質半導体層に
ＩＴＯ膜を形成する場合について説明したが、微結晶半
導体層に形成されるＩＴＯ膜についても同様の効果を奏
する。また、本発明のＩＴＯ膜は、基板の反対側から光
を入射する非晶質太陽電池、微結晶太陽電池、及び非晶
質太陽電池と微結晶太陽電池とのハイブリッド構造にお
いても適用することができる。
ＩＴＯ膜を形成する場合について説明したが、微結晶半
導体層に形成されるＩＴＯ膜についても同様の効果を奏
する。また、本発明のＩＴＯ膜は、基板の反対側から光
を入射する非晶質太陽電池、微結晶太陽電池、及び非晶
質太陽電池と微結晶太陽電池とのハイブリッド構造にお
いても適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】以上のように本発明では、非晶質または
微結晶の半導体層に、（２２２）面の配向度が１．０以
上、好ましくは１．２以上で２．６以下、より好ましく
は１．４以上で２．５以下となる透光性導電膜を設ける
ようにしたので、透光性導電膜自体が、カバーガラスか
らのアルカリイオンの拡散を防止する機能を有すること
ができ、特別の拡散防止層を設ける必要はなく、安価に
アルカリイオンの拡散を防止することができる。
微結晶の半導体層に、（２２２）面の配向度が１．０以
上、好ましくは１．２以上で２．６以下、より好ましく
は１．４以上で２．５以下となる透光性導電膜を設ける
ようにしたので、透光性導電膜自体が、カバーガラスか
らのアルカリイオンの拡散を防止する機能を有すること
ができ、特別の拡散防止層を設ける必要はなく、安価に
アルカリイオンの拡散を防止することができる。
【００７６】また本発明では、透光性導電膜の表面の４
０％以上を、小傾角粒界からなる領域が占めるようにし
たので、透光性導電膜自体がアルカリイオンに対する拡
散防止層となり、アルカリイオンの拡散を簡便に防止す
ることができる。
０％以上を、小傾角粒界からなる領域が占めるようにし
たので、透光性導電膜自体がアルカリイオンに対する拡
散防止層となり、アルカリイオンの拡散を簡便に防止す
ることができる。
【００７７】また本発明では、透光性導電膜の表面粗さ
を１．１以上、３．０以下にするようにしたので、透光
性導電膜に対する集電極の付着強度を大きくできて、長
期信頼性を確保することができる。
を１．１以上、３．０以下にするようにしたので、透光
性導電膜に対する集電極の付着強度を大きくできて、長
期信頼性を確保することができる。
【００７８】また本発明では、透光性導電膜に含まれる
結晶粒径の大きさを６〜１００ｎｍにするようにしたの
で、透光性導電膜に対する集電極の付着強度を大きくで
きて、長期信頼性を確保することができる。
結晶粒径の大きさを６〜１００ｎｍにするようにしたの
で、透光性導電膜に対する集電極の付着強度を大きくで
きて、長期信頼性を確保することができる。
【００７９】また本発明では、透光性導電膜の半導体層
との界面側に（３２１）面の配向を有し、それ以外の部
分では（２２２）面の配向を主とするようにしたので、
透光性導電膜自体がアルカリイオンに対する拡散防止層
となり、アルカリイオンの拡散を簡便に防止することが
できる。
との界面側に（３２１）面の配向を有し、それ以外の部
分では（２２２）面の配向を主とするようにしたので、
透光性導電膜自体がアルカリイオンに対する拡散防止層
となり、アルカリイオンの拡散を簡便に防止することが
できる。
【００８０】また本発明では、透光性導電膜の半導体層
側の厚さ１０ｎｍの部分（界面層）における（２２２）
回折強度に対する（３２１）回折強度の比を０．５以
上、２．５以下とするようにしたので、非常に良好なア
ルカリ耐性を呈することができる。
側の厚さ１０ｎｍの部分（界面層）における（２２２）
回折強度に対する（３２１）回折強度の比を０．５以
上、２．５以下とするようにしたので、非常に良好なア
ルカリ耐性を呈することができる。
【図１】本発明の光起電力装置の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明の光起電力装置の一例を示す模式的断面
図である。
図である。
【図３】ＩＴＯ膜表面の２次電子像を表した写真であ
る。
る。
【図４】（２２２）配向度とＰmax との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図５】（２２２）配向度とＰmax ′との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】（２２２）配向度と耐ナトリウム度との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図７】カソード電圧の絶対値と（２２２）配向度との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図８】カソード電圧の絶対値と耐ナトリウム度との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図９】カソード電圧を変化させた場合のＳＥＭ像を表
した写真である。
した写真である。
【図１０】小傾角粒界の模式図である。
【図１１】小傾角粒界が占める割合と耐ナトリウム度と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図１２】ＩＴＯ膜の表面粗さと付着強度との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図１３】ＩＴＯ膜の形成温度と（３２１）／（２２
２）の回折強度比との関係を示すグラフである。
２）の回折強度比との関係を示すグラフである。
【図１４】ＩＴＯ膜の形成温度と耐ナトリウム度との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図１５】酸素流量を４ｓｃｃｍ，１２ｓｃｃｍにした
場合のＩＴＯ膜の形成温度と（３２１）／（２２２）の
回折強度比との関係を示すグラフである。
場合のＩＴＯ膜の形成温度と（３２１）／（２２２）の
回折強度比との関係を示すグラフである。
【図１６】酸素流量を４ｓｃｃｍ，１２ｓｃｃｍにした
場合のＩＴＯ膜の形成温度と耐ナトリウム度との関係を
示すグラフである。
場合のＩＴＯ膜の形成温度と耐ナトリウム度との関係を
示すグラフである。
【図１７】（２２２）配向度とＰmax との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１８】（２２２）配向度とＰmax ′との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図１９】（２２２）配向度と耐ナトリウム度との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図２０】ＩＴＯ膜の界面層における（３２１）／（２
２２）の回折強度比とＰmax との関係を示すグラフであ
る。
２２）の回折強度比とＰmax との関係を示すグラフであ
る。
【図２１】ＩＴＯ膜の界面層における（３２１）／（２
２２）の回折強度比とＰmax ′との関係を示すグラフで
ある。
２２）の回折強度比とＰmax ′との関係を示すグラフで
ある。
【図２２】ＩＴＯ膜の界面層における（３２１）／（２
２２）の回折強度比と耐ナトリウム度との関係を示すグ
ラフである。
２２）の回折強度比と耐ナトリウム度との関係を示すグ
ラフである。
【図２３】本発明の光起電力装置の他の例を示す模式的
断面図である。
断面図である。
１ ｎ型シリコンウェハ
２ ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層
３ ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層
４，１４ ＩＴＯ膜（透光性導電膜）
５，１５ 集電極
６，１６ 裏面電極
７，１７ 樹脂膜
８，１８ カバーガラス
９ 樹脂層
１０ 裏面保護フィルム
１１ 基板
１３ 半導体層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F051 AA04 AA05 BA03 BA18 CA15
CB15 CB29 DA04 EA09 EA15
EA18 EA20 FA04 FA10 FA14
FA15 FA19 FA21 GA04
Claims (10)
- 【請求項１】 非晶質半導体または微結晶半導体からな
る半導体層の光入射側に透光性導電膜を設けている光起
電力素子において、前記透光性導電膜は不純物をドープ
した酸化インジウム膜であり、前記透光性導電膜の（２
２２）面の配向度が１．０以上であることを特徴とする
光起電力素子。 - 【請求項２】 前記（２２２）面の配向度が１．２以
上、２．６以下であることを特徴とする請求項１記載の
光起電力素子。 - 【請求項３】 前記（２２２）面の配向度が１．４以
上、２．５以下であることを特徴とする請求項１記載の
光起電力素子。 - 【請求項４】 非晶質半導体または微結晶半導体からな
る半導体層の光入射側に透光性導電膜を設けている光起
電力素子において、前記透光性導電膜は不純物をドープ
した酸化インジウム膜であり、前記透光性導電膜の表面
の４０％以上を、小傾角粒界を含む領域が占めているこ
とを特徴とする光起電力素子。 - 【請求項５】 前記透光性導電膜の表面に集電極を備え
ており、前記透光性導電膜の表面粗さが１．１以上、
３．０以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れ
かに記載の光起電力素子。 - 【請求項６】 前記透光性導電膜に含まれる結晶粒径の
大きさが６ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴
とする請求項５記載の光起電力素子。 - 【請求項７】 非晶質半導体または微結晶半導体からな
る半導体層の光入射側に透光性導電膜を設けている光起
電力素子において、前記透光性導電膜は、不純物をドー
プした酸化インジウム膜であり、前記半導体層との界面
側に（３２１）面の配向を有し、前記半導体層との反対
側に（２２２）面の配向を有することを特徴とする光起
電力素子。 - 【請求項８】 前記透光性導電膜の前記半導体層側の厚
さ１０ｎｍの部分にあって、Ｘ線回折により測定した
（２２２）回折強度に対する（３２１）回折強度の比が
０．５以上、２．５以下であることを特徴とする請求項
７記載の光起電力素子。 - 【請求項９】 請求項１〜８の何れかに記載の光起電力
素子と、前記透光性導電膜の光入射側に設けられてお
り、アルカリイオンを含む透光性部材とを備えることを
特徴とする光起電力装置。 - 【請求項１０】 前記半導体層の光入射側とは反対側に
設けられている樹脂フイルムを更に備える請求項９記載
の光起電力装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002237965A JP4162447B2 (ja) | 2001-09-28 | 2002-08-19 | 光起電力素子及び光起電力装置 |
| US10/245,087 US7214872B2 (en) | 2001-09-28 | 2002-09-17 | Photovoltaic element and photovoltaic device |
| CNB021433070A CN1230917C (zh) | 2001-09-28 | 2002-09-25 | 光生伏打元件和光生伏打器件 |
| ES07004319T ES2306443T3 (es) | 2001-09-28 | 2002-10-01 | Elemento fotovoltaico y dispositivo fotovoltaico. |
| DE60227302T DE60227302D1 (de) | 2001-09-28 | 2002-10-01 | Photovoltaisches Element und photovoltaische Vorrichtung |
| DE60219740T DE60219740T2 (de) | 2001-09-28 | 2002-10-01 | Photovoltaische Vorrichtung |
| EP07004319A EP1786040B1 (en) | 2001-09-28 | 2002-10-01 | Photovoltaic element and photovoltaic device |
| EP02022015A EP1300889B1 (en) | 2001-09-28 | 2002-10-01 | Photovoltaic Device |
| ES02022015T ES2284764T3 (es) | 2001-09-28 | 2002-10-01 | Dispositivo fotovoltaico. |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001300462 | 2001-09-28 | ||
| JP2002-76978 | 2002-03-19 | ||
| JP2001-300462 | 2002-03-19 | ||
| JP2002076978 | 2002-03-19 | ||
| JP2002237965A JP4162447B2 (ja) | 2001-09-28 | 2002-08-19 | 光起電力素子及び光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003347571A true JP2003347571A (ja) | 2003-12-05 |
| JP4162447B2 JP4162447B2 (ja) | 2008-10-08 |
Family
ID=27347610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002237965A Expired - Lifetime JP4162447B2 (ja) | 2001-09-28 | 2002-08-19 | 光起電力素子及び光起電力装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7214872B2 (ja) |
| EP (2) | EP1300889B1 (ja) |
| JP (1) | JP4162447B2 (ja) |
| CN (1) | CN1230917C (ja) |
| DE (2) | DE60227302D1 (ja) |
| ES (2) | ES2306443T3 (ja) |
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| WO2015050265A1 (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-09 | Choshu Industry Co., Ltd. | Photovoltaic element |
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| US7638167B2 (en) * | 2004-06-04 | 2009-12-29 | Applied Microstructures, Inc. | Controlled deposition of silicon-containing coatings adhered by an oxide layer |
| EP1519422B1 (en) * | 2003-09-24 | 2018-05-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photovoltaic cell and its fabrication method |
| DE602004032509D1 (de) * | 2004-01-13 | 2011-06-16 | Sanyo Electric Co | Photovoltaisches Bauelement |
| US7879396B2 (en) * | 2004-06-04 | 2011-02-01 | Applied Microstructures, Inc. | High aspect ratio performance coatings for biological microfluidics |
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| KR100762573B1 (ko) * | 2004-06-04 | 2007-10-01 | 어플라이드 마이크로스트럭쳐스, 인코포레이티드 | 산화물층에 의해 부착된 다층 코팅의 제어되는 기상 증착 |
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| JP4401360B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2010-01-20 | 三洋電機株式会社 | 光起電力素子およびその光起電力素子を備えた光起電力モジュール |
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