JP2005277252A

JP2005277252A - 光起電力装置

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Publication number: JP2005277252A
Application number: JP2004091013A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima; 武中島; Eiji Maruyama; 英治丸山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP4390607B2

Abstract

【課題】この発明は、耐環境性に優れ、金属ペーストからなる集電極との密着性等が良好な光起電力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明は、光入射側のｐ型水素化非晶質シリコン層４上にＩＴＯ膜５とこのＩＴＯ膜５上に銀ペーストからなる集電極６を設けた光起電力装置であって、少なくとも集電極６が設けられていない領域のＩＴＯ膜５上にＳｉＯｘからなる透光性保護膜１０が設けられ、透光性保護膜１０の膜厚が下地のＩＴＯ膜５の算術平均表面粗さ（Ｒａ）の約１倍以上１０倍以下にする。
【選択図】図２

Description

この発明は、光起電力装置に係り、特に酸化物透明導電膜とこの酸化物透明導電膜上に集電極を設けた光起電力装置の耐環境信頼性を高くするものである。

最近、屋根に設置する太陽光発電システムの導入普及が急速に進んでおり、従来の民生用太陽電池に比べてより高い耐環境信頼性が要求されている。一般的には、耐環境性はモジュール構造等により十分に確保できるように設計されているものの、光電変換素子そのものに優れた耐環境信頼性があることがより望ましい。例えば、光入射側に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の酸化物透明導電膜と櫛形の金属電極を用いた光起電力装置においては、半導体層のみならず酸化物透明導電膜にもより高い耐湿性、耐アルカリ等の高信頼性が要求される。

高効率用の酸化物透明導電膜には高い光透過率と低い電気抵抗が同時に求められる。一般的に高い光透過率と低い電気抵抗を得るためには、より結晶性の高い透明導電膜が必要となる。しかし、多結晶体であるＩＴＯ膜やＺｎＯ膜では結晶粒が大きくなるとその分結晶粒界の影響も大きくなり、粒界をパスとしたガラスから溶出するアルカリの拡散が催促され、耐環境信頼性低下が起こる可能性がある。

斯かる問題点を解決するために、結晶配向性の異なる２種類のＩＴＯ膜の積層により高信頼性を実現する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、光起電力素子を形成後、受光面側を樹脂製の防湿膜で被覆した光電変換装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３４７５７１号公報特開平１０−１０７３０８号公報

上記した特許文献に開示された光起電力装置においても高信頼性が実現されているが、集電極との密着性等に関しては言及されておらず、この部分の構成に更に改善が必要である。

この発明は、これら問題点を解決して、高信頼性かつ高効率の太陽電池を得ることを目的とする。

この発明は、光入射側に酸化物透明導電膜とこの酸化物透明導電膜上に集電極を設けた光起電力装置であって、少なくとも集電極が設けられていない領域の酸化物透明電極上に透光性保護膜が設けられ、前記透光性保護膜の膜厚が下地の酸化物透明導電膜の算術平均表面粗さ（Ｒａ）の約１倍以上１０倍以下であることを特徴とする。

前記酸化物透明導電膜の算術平均表面粗さ（Ｒａ）は、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下、更に好ましくは０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下であることを特徴とする。

前記透光性保護膜の膜厚が下地の酸化物透明導電膜の算術平均表面粗さ（Ｒａ）の約４倍以上約８倍以下であることを特徴とする。

前記集電極はフィンガー部とバスバー部で構成され、前記集電極の無い有効発電領域は半導体層、酸化物透明導電膜、透光性保護膜の順に積層され、前記集電極電極の少なくともフィンガー部は、半導体層、酸化物透明導電膜、集電極、透光性保護膜の順に積層されていることを特徴とする。

前記集電極のバスバー部上には、透光性保護膜を設けず、このバスバー部上に接続タブが半田付けされることを特徴とする。

上記したこの発明は、酸化物透明導電膜の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が２ｎｍ以下であり、透光性絶縁膜の膜厚が下地の酸化物透明導電膜の算術平均表面粗さ(Ｒａ)の約１倍以上１０倍以下にすることで、良好なアルカリバリア効果を有する集電極と酸化物透明導電膜の密着性を低下することなく改善し、高信頼性が得られる。

また、バスバー部と接続タブの接合部に透光性保護膜を存在させないことで、フラックスの染み出しや接合不良を防ぐことができる。

以下、この発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施形態による光電変換装置の構成を示した概略斜視図、図２は、この発明の実施形態による光電変換装置の構成を示した概略断面図である。

この実施形態による光電変換装置１は、図１及び図２に示すように、約１Ω・ｃｍの抵抗率と約３００μｍの厚みとを有するとともに、（１００）面を有するｎ型単結晶シリコン基板２（以下、ｎ型単結晶シリコン基板２という）を備えている。ｎ型単結晶シリコン基板２の表面には、数μｍから数十μｍの高さを有する光閉じ込めのためのピラミッド状凹凸が形成されている。このｎ型単結晶シリコン基板２上には、ＲＦプラズマＣＶＤ法により約５ｎｍの厚みを有する実質的に真性のｉ型水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層３が形成されている。また、ｉ型水素化非晶質シリコン層３上には、約５ｎｍの厚みを有するｐ型水素化非晶質シリコン層４が形成されている。これらの各層の形成条件の一例を表１に示す。

そして、ｐ型水素化非晶質シリコン層４上には、約１００ｎｍの厚みを有する酸化物透明導電膜として、この実施形態ではＩＴＯ膜５がマグネトロンスパッタ法により形成されている。このＩＴＯ膜５は、ＳｎＯ₂を添加したＩｎ₂Ｏ₃によって形成されている。そして、ＩＴＯ膜５は、０．５ｎｍ〜２ｎｍの算術平均表面粗さ（Ｒａ：ＪＩＳＢ０６０１−１９９４により規定）、更に望ましくは０．５ｎｍ〜１ｎｍの算術平均粗さ（Ｒａ）の表面ラフネスが小さい膜が用いられる。

更に、このＩＴＯ膜５の上面の所定領域にはペースト電極からなる櫛形状の集電極６が形成されている。この集電極６は、銀（Ａｇ）の微粉末と熱硬化性樹脂とによって構成される。集電極６は、例えば、エポキシ樹脂に銀（Ａｇ）の微粉末を練りこんだ硬化温度２５０℃以下の低温焼成型のＡｇペーストを用い、スクリーン印刷法により、フィンガー部６Ｆとバスバー部６Ｂとを高さ約１０μｍ〜３０μｍ、幅１００μｍ〜５００μｍに形成し、２００℃、８０分で焼成硬化して形成される。フィンガー部６Ｆは、複数の互いに平行に形成され、バスバー部６Ｂは、フィンガー部６Ｆに流れる電流を集合させる。

この実施形態においては、ＩＴＯ膜５上に、上記集電極６を覆うようにして、透光性保護膜１０が形成されている。透光性保護膜１０は、少なくともシリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）のいずれかを含む無機物で形成され、この実施形態においては、ＳｉＯ₂ターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタにより形成した酸化シリコン（ＳｉＯｘ（１．５≦ｘ≦２））膜が用いられる。

上記したように、光入射側においては、集電極６の無い有効発電領域は、ｐ型水素化非晶質シリコン層４、ＩＴＯ膜５、透光性保護膜１０の順に積層して形成されている。また、集電極６の箇所は、ｐ型水素化非晶質シリコン層４、ＩＴＯ膜５、集電極６、透光性保護膜１０の順に積層して形成されている。

尚、少なくとも集電極６のフィンガー部６Ｆの上に透光性保護膜１０が積層されていれば良く、この実施形態においては、バスバー部６Ｂの上にも透光性保護膜１０が積層されているが、後述するように、バスバー部６Ｂ上に透光性保護膜１０を設けなくてもよい。

また、ｎ型単結晶シリコン基板２の下面上には、約５ｎｍの厚みを有する実質的に真性のｉ型水素化非晶質シリコン層７が形成されている。ｉ型水素化非晶質シリコン層７上には、約２０ｎｍの厚みを有するｎ型水素化非晶質シリコン層８が形成されている。このようにｎ型単結晶シリコン基板２の下面上に、ｉ型水素化非晶質シリコン層７およびｎ型水素化非晶質シリコン層８が順番に形成されることにより、いわゆるＢＳＦ（ＢａｃｋＳｕｒｆａｃｅＦｉｅｌｄ）構造が形成されている。更に、ｎ型水素化非晶質シリコン層８上には、約１００ｎｍの厚みを有する例えば、Ａｇからなる裏面電極９が形成されている。

尚、ｎ型単結晶シリコン基板２の下面上に形成されたｉ型水素化非晶質シリコン層７、ｎ型水素化非晶質シリコン層８の上記以外の構成は、それぞれ、ｎ型単結晶シリコン基板２の上面に形成されたｉ型水素化非晶質シリコン層３、ｐ型水素化非晶質シリコン層４の構成と同様である。これらの各層の形成条件の一例を表１に示す。

上記の表１においては、ｐ型ドーパントして硼素（Ｂ）を、ｎ型ドーパントとして燐（Ｐ）を用いているが、これ以外に、ｐ型ドーパントとしては３族元素であるＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ｎ型ドーパントとしては５族元素であるＮ、Ａｓ、Ｓｂが挙げられる。そして、シランガス（ＳｉＨ₄）などのソースガスに、これらの少なくとも上記の１つを含む化合物ガスを混合することでｐ型またはｎ型に価電子制御できる。水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）は、蒸着法、スパッタ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等、公知手段を使用することができる。半導体は結晶質、または水素、フッ素の少なくとも一方を含む非晶質または微結晶Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＧｅＮ、ＳｉＳｎ、ＳｉＳｎＯ、ＳｉＯ、Ｇｅ、ＧｅＣ、ＧｅＮのいずれかであってもよい。

図３は、この実施形態を示す図２の点線Ａで囲んだ領域を拡大して示す構造図である。酸化物透光性薄膜としてのＩＴＯ膜５は、０．５ｎｍ〜２ｎｍの算術平均表面粗さ（Ｒａ）、更に望ましくは０．５ｎｍ〜１ｎｍの表面ラフネスが小さい酸化物透明導電膜であり、その上の透光性保護膜１０の膜厚はＩＴＯ膜５表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）の１〜１０倍以下、好ましくは１〜５倍以下が望ましく、詳細は以下に記述する。

上記したように、この実施形態においては、ｐ型水素化非晶質シリコン層４上に透光性導電膜として錫をドープした酸化インジウム薄膜（ＩＴＯ）５が堆積されている。この発明に用いて好適な透光性導電膜は以下のような方法で形成できる。

この実施形態では、透光性導電膜として錫（Ｓｎ）をドープした酸化インジウム（以下ＩＴＯ）を用いた。この膜は、ＳｎＯ₂粉末を５ｗｔ％としてＩｎ₂Ｏ₃粉末との焼結体をターゲットとしてカソードに設置した。ターゲットには、他にＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉの少なくとも１つをドーパントとして用いてよい。これらの化合物粉末を適量、酸化インジウム粉末に混ぜて焼結し、ターゲットを作成すればよい。ＳｎＯ₂の量を変える事でＩＴＯ中のＳｎ量を変化させることが可能であるが、Ｉｎに対するＳｎの量は１ａｔｏｍｉｃ％から１０ａｔｏｍｉｃ％が好ましく、更に２ａｔｏｍｉｃ％から７ａｔｏｍｉｃ％が好ましい。ターゲットの焼結密度は９０％以上が好ましい。

そして、成膜時のプラズマダメージ抑制のために、カソード表面に３００〜３０００Ｇａｕｓｓの強磁場をマグネットにより印加できる装置を使用し、素子をカソードと平行に対向設置してから、チャンバーを真空排気した。加熱ヒータにより基板温度を室温から２００℃になるまで加熱した。また、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ₂）の混合ガスを流して圧力を０．４〜１．３Ｐａに保ち、カソードにＤＣ電力を０．５〜２ｋＷ投入して放電開始した。基板をカソードに対し静止させた状態で成膜速度は約１０〜８０ｎｍ／ｍｉｎとなった。Ａｒの他にはＨｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ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。気体放電はパルス変調ＤＣ放電やＲＦ、ＶＨＦ、マイクロ波放電でも可能である。

次に、ＩＴＯ膜５表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が信頼性にどのように影響するか調べた。このために、上記した光電変換装置１において、膜厚は１００ｎｍとしたＩＴＯ膜５表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が異なるものを複数個準備し、これら複数のサンプルを簡易モジュール化した。簡易モジュールは、各サンプルを３×３の９枚にて、互いに隣接する他の光電変換装置１と扁平形状の銅箔からなる接続タブを介して直列に接続する。そして、接続タブによって接続された複数の光電変換装置を、ＥＶＡ（ＥｔｈｙｌｅｎｅＶｉｎｙｌＡｃｅｔａｔｅ）からなる充填剤を用いて、ガラス基板からなる表面保護材とＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）／アルミニウム箔／ＰＥＴの３層構造からなる裏面保護材の間に封止した。

各サンプルを用いた簡易モジュールを、湿度８５％、温度８５℃、１０００時間の恒温恒湿試験前後での出力を評価した。図４は、ＩＴＯ膜表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）と簡易モジュールの恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化した規格化モジュール出力との関係を示す。

図４より、ＩＴＯ膜５の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が大きくなるほど規格化モジュール出力は低下する傾向にあることが明らかとなった。太陽電池のＩＶ特性において開放電圧（Ｖｏｃ）の低下率が変化しており、これは、算術平均表面粗さ（Ｒａ）が大きい場合は、結晶配向性が小さく、さまざまな面方位を有するＩＴＯが存在し、それゆえに結晶粒界密度が大きいために、粒界をパスとしたガラスのアルカリ成分の光電変換装置（太陽電池）への進入が多いことと関係があると考えられる。

図５は、ＩＴＯ膜５表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）を０．５ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍと変化させたサンプルにおける透光性保護膜１０の膜厚を変化させたとき恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化したモジュール出力との関係を測定した結果である。

サンプルは、ＩＴＯ膜５表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）を０．５ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍと変化させたものに対して、ＳｉＯ₂ターゲットを用いて基板温度２００℃、Ａｒ２００ｓｃｃｍ、圧力１．３６ＰａにてＲＦマグネトロンスパッタにより成膜速度１．２５Å／ｓで透光性保護膜１０を形成し、形成した膜厚が異なる複数のサンプルを容易した。

この成膜速度は、３２０秒で４０ｎｍの成膜ができたことを透過電子顕微鏡写真により確認し、成膜速度を計算により求めた。この条件で膜厚１〜４０ｎｍ、即ち、前記成膜速度から成膜時間で換算した値のサンプルを作成した。形成したサンプルＳｉＯｘ（１．５≦ｘ≦２）膜により、この発明の実施形態の構造を実現した場合のＳｉＯｘの厚みと上記と同様の簡易モジュールにおける恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化したモジュール出力との関係を測定した結果を示す。

図５により、規格化モジュール出力を最大にする透光性保護膜の厚みが存在することが明らかとなった。

図６は、図５の透光性保護膜１０の膜厚ｄをＩＴＯ膜５表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）で除去したｄ／Ｒａと簡易モジュールの恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化した規格化モジュール出力との関係を示す。

図６より、規格化モジュール出力が０．９９以上の優れた信頼性を実現するためには、ｄ／Ｒａ＝１すなわち透光性保護膜の厚みがＩＴＯ表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）以上が必要であり、これは、表面全域を効果的に透光性保護膜にて覆うために必要な膜厚が起因していると考える。さらに、１≦ｄ／Ｒａ≦１０の範囲で規格化モジュール出力が０．９９以上が実現できているが、ｄ／Ｒａ＞１０では０．９９より小さくなる。これは、透光性保護膜１０としてのＳｉＯｘ膜の残留応力と金属ペーストからなる集電極６／ＩＴＯ膜５間の残留応力とを加えたものと集電極６／ＩＴＯ膜５間の密着力の関係で、ＩＴＯ膜５表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が大きいほど応力の分散効果が大きいもしくは表面のＯＨ基が多いことによる金属ペースト／ＩＴＯ間の高密着強度を反映している可能性が考えられる。

さらに、いずれも規格化モジュール出力が０．９９以上となるためには１≦ｄ／Ｒａ≦１０であり、さらに規格化モジュール出力が０．９９５以上となるためには０．５ｎｍ≦Ｒａ≦１ｎｍかつ４≦ｄ／Ｒａ≦８であった。

今回、樹脂中のエポキシが７０ｗｔ．％、１００ｗｔ．％の２種類の２５０℃以下で硬化する低温焼成型Ａｇペーストを用いて評価を行った結果はいずれも同じ傾向を示した。

図７は、図４のＩＴＯ単層構造とこの発明の実施形態であるＳｉＯｘ膜を２Ｒａの膜厚で積層した構造において、ＩＴＯ膜表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）と上記と同様に作成した簡易モジュールの恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化した規格化モジュール出力との関係を示す。

図７より、この発明の実施例の信頼性は従来構造に比べて高く、太陽電池のＩＶパラメータのうち開放電圧（Ｖｏｃ）の低下が小さいことより、ガラスからのアルカリが効果的にブロックされていることが確認された。また、この発明の構造においても、下地ＩＴＯ単層構造の信頼性も強く影響し、Ｒａ≦２ｎｍが０．９９以上の規格化モジュール出力を得るために必要であることが確認できた。

また、ＩＴＯの代わりにＺｎＯ：Ｇａ、ＺｎＯ：Ａｌを用いた場合にも、同様の効果が確認された。

上記したこの発明の光電変換装置を用いて、モジュール化すると、図８に示すようになる。図８に示すように、この太陽電池モジュールは、複数の光電変換装置１を備えている。この複数の光電変換装置１の各々は、互いに隣接する他の光電変換装置１と扁平形状の銅箔からなる接続タブ１２を介して直列に接続されている。また、接続タブ１２の一方端側は、所定の光電変換装置１の上面側の集電極６（図１参照）に接続されるとともに、他方端側は、その所定の光電変換装置１に隣接する別の光電変換装置１の裏面側電極９（図１参照）に接続されている。

そして、接続タブ１２によって接続された複数の光電変換装置１は、ＥＶＡからなる充填剤１３によって覆われている。また、充填剤１３の上面上には、ガラス基板からなる表面保護材１４が設けられている。また、充填材１３の下面上には、ＰＥＴ／アルミニウム箔／ＰＥＴの３層構造からなる裏面保護材１５が設けられている。

上記したこの発明の光電変換装置１同士をバスバー部６Ｂで銅箔などの接続タブ１２を用いて接続する際、下地の非晶質半導体層に悪影響を与えずに半田付けする必要がある。このため、フラックスを用いて半田付けされる場合が多い。しかし、バスバー部６Ｂまで図１に示すように、透光性保護膜１０が設けられている場合には、フラックスが透光性保護膜１０により染み出したり、接着不良が生じる場合がある。

そこで、図９、図１０に示すこの発明の他の実施形態においては、接続タブ１２が接続されるバスバー部６Ｂには、透光性保護膜１０を設けず、即ち、透光性保護膜が存在しない領域１０ａが形成される。そして、他のフィンガー部６ＦとＩＴＯ膜５全面に、透光性保護膜１０を設けるように構成する。このように構成すると、バスバー部６Ｂの上には透光性保護膜が形成されていないので、フラックスを用いて接続タブ１２を半田付けする際、フラックスの染み出しも生じることなく、確実に接続タブ１２とバスバー部６Ｂとの接合が行える。

次に、上記した図９、図１０に示す他の実施形態の効果を確認するために、（１）ＩＴＯ膜５の全面上に、上記集電極６を覆うようにして透光性保護膜（ＳｉＯｘ）１０膜を設けたもの、（２）接続タブが接続されるバスバー部６Ｂには、透光性保護膜（ＳｉＯｘ）１０を設けず他の集電極６とＩＴＯ膜上に透光性保護膜（ＳｉＯｘ）１０を設けたもの、（３）、透光性保護膜を全く設けないものをそれぞれ用意し、特性を比較した。

表２に上記（１）〜（３）に示す光電変換装置の特性を比較した結果を示す。ここで、表２においては、上記（３）のサンプルを１として規格化している。

いずれの条件においても曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の低下は見られたいない。これはバスバー６Ｂに透光性保護膜１０が存在しているにも関わらず、負荷接合時の直列抵抗の増加がないことを意味している。原因として、バスバー部６Ｂの凹凸に比べて透光性保護膜１０は非常に薄いために実質的には透光性保護膜１０で覆われたいないバスバー部６Ｂが多く存在していることが考えられるからである。

次に、これらの光起電力装置のバスバー部６Ｂにフラックスを塗布し、接続タブを半田溶着した。その結果、（２）および（３）のサンプルはフラックスのにじみもなく、また問題なく接続タブが接合できた。一方、（１）のサンプルはフラックスがにじむだけでなく、半田溶着の強度が不十分であった。即ち、モジュール作成が困難であった。また、慎重にサンプルを取り扱いモジュールを作成したが、フラックスのにじみ部における外観不良やモジュール化後の特性低下、特にＦ．Ｆ．の低下があった。

表３に、（２）に示すサンプル（バスバー部の透光性保護膜はなし）を用いて恒温恒湿試験、湿度８５％、温度８５℃、１０００時間の恒温恒湿試験前後での出力を評価した。ここでは、透光性保護膜を設けていないサンプル（３）の特性を１として規格化している。

表３より、バスバー部６に透光性保護膜を形成していないにも関わらず、耐湿性に優れた光電変換装置が得られることが分かった。

これらの結果から、特にフラックスを用いた半田溶着工程を用いる場合には、この発明の他の実施形態で示すように、バスバー部６に透光性保護膜を形成しない構造が耐環境性に優れた保護膜の働きとモジュール作成の容易さを両立できることが分かった。

ここで、上記実施形態では、非晶質シリコンと単結晶シリコンの接合を用いた光起電力素子につき説明したが、光起電力素子を保護膜で覆う覆う工程を有する光起電力素子、特に光起電力素子の電極上に取り出し電極（接続タブ）をフラックスを用いて接合させる装置であれば、光起電力素子に制限はない。

透光性保護膜もＳｉＯｘ膜以外に、酸化チタンなどの酸化金属も使用できる。特に、耐湿性では、透光性絶縁材料とすることでより効果的であることが分かった。、

この発明の実施形態による光電変換装置の構成を示した概略斜視図である。この発明の実施形態による光電変換装置の構成を示した概略断面図である。図２の点線Ａで囲んだ領域を拡大して示す構造図である。ＩＴＯ膜表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）と簡易モジュールの恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化した規格化モジュール出力との関係を示す特性図である。ＴＯ膜表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）を０．５ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍと変化させたサンプルにおいて、透光性保護膜の膜厚を変化させたとき恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化したモジュール出力との関係を測定した結果を示す特性図である。図５の透光性保護膜の膜厚ｄをＩＴＯ膜表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）で除去したｄ／Ｒａと簡易モジュールの恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化した規格化モジュール出力との関係を示す特性図である。図４のＩＴＯ単層構造とこの発明の実施形態であるＳｉＯｘ膜を２Ｒａの膜厚で積層した構造において、ＩＴＯ膜表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）と上記と同様に作成した簡易モジュールの恒温恒湿試験後の出力を試験前の出力で規格化した規格化モジュール出力との関係を示す特性図である。この発明の光起電力装置を用いた太陽電池モジュールを示す断面図である。この発明の他の実施形態による光電変換装置の構成を示した概略平面図である。この発明の他の実施形態による光電変換装置の構成を示した概略断面図である。

符号の説明

１光電変換装置
２ｎ型単結晶シリコン基板
３ｉ型水素化非晶質シリコン層
４ｐ型水素化非晶質シリコン層
５ＩＴＯ膜（酸化物透明導電膜）
６集電極
７ｉ型水素化非晶質シリコン層
８ｎ型水素化非晶質シリコン層
９裏面電極
１０透光性保護膜（ＳｉＯｘ（１．５≦ｘ≦２））

Claims

光入射側に酸化物透明導電膜とこの酸化物透明導電膜上に集電極を設けた光起電力装置であって、少なくとも集電極が設けられていない領域の酸化物透明電極上に透光性保護膜が設けられ、前記透光性保護膜の膜厚が下地の酸化物透明導電膜の算術平均表面粗さ（Ｒａ）の約１倍以上１０倍以下であることを特徴とする光起電力装置。
前記酸化物透明導電膜の算術平均表面粗さ（Ｒａ）は、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
透光性保護膜の膜厚が下地の酸化物透明導電膜の算術平均表面粗さ（Ｒａ）の約４倍以上約８倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
前記集電極はフィンガー部とバスバー部で構成され、前記集電極の無い有効発電領域は半導体層、酸化物透明導電膜、透光性保護膜の順に積層され、前記集電極電極の少なくともフィンガー部は、半導体層、酸化物透明導電膜、集電極、透光性保護膜の順に積層されていることを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
前記集電極のバスバー部上には、透光性保護膜を設けず、このバスバー部上に接続タブが半田付けされることを特徴とする請求項４に記載の光起電力装置。