JP2010183070A - 光発電装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な材料を用いても高い発電効率を得ることができる光発電装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】金属基板１は、例えば圧延再結晶集合組織を有する銅又は銅合金基板である。この銅又は銅合金基板では、数十μｍの大きさの複数の単結晶が、その表面の結晶方位を揃えて並んでいる。この結晶方位のずれは５度以内である。金属電極２は、例えばニッケル膜、ニッケル合金膜、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜である。この金属電極２は、めっき法により金属電極１上に形成する。ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４は、エピタキシャル成長法により金属電極２上に形成する。金属基板１の表面における結晶方位のずれが５度以内であるため、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４の結晶方位のずれも極めて小さくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池等に好適な光発電装置及びその製造方法に関する。

太陽電池の一種として、薄膜シリコン太陽電池とよばれるものがある。図５は、従来の薄膜シリコン太陽電池の構造を示す断面図である。

この従来の薄膜シリコン太陽電池では、ガラス基板１０１上に透明電極１０２が形成され、その上にｎ型アモルファスＳｉ薄膜１０３及びｐ型アモルファスＳｉ薄膜１０４がこの順で形成されている。更に、ｐ型アモルファスＳｉ薄膜１０４上に透明電極１０５及び金属電極１０６が形成され、金属電極１０６上に保護層１０７が形成されている。

このような薄膜シリコン太陽電池では、ｎ型アモルファスＳｉ薄膜１０３及びｐ型アモルファスＳｉ薄膜１０４が光電変換層として機能し、太陽光等の光から発電を行う。

しかしながら、十分な発電効率を得ることができず、発電効率の向上が望まれている。

特開２０００−３５７６６０号公報

本発明は、安価な材料を用いても高い発電効率を得ることができる光発電装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明に係る第１の光発電装置の製造方法は、表面の結晶方位のずれが５度以内の金属基板上に金属電極を形成する工程と、前記金属電極上に光電変換層を形成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る第１の光発電装置は、表面の結晶方位のずれが５度以内の金属基板と、前記金属基板上に形成された金属電極と、前記金属電極上に形成された光電変換層と、を有することを特徴とする。

本発明に係る第２の光発電装置は、｛１００｝＜００１＞集合組織を有し、鉄、鉄合金、銅、若しくは銅合金からなる配向金属テープ、又は｛１１０｝＜００１＞集合組織を有し、鉄合金からなる配向金属テープと、前記配向金属テープ上に形成された導電性酸化物層と、前記導電性酸化物層上に形成された半導体を含む光電変換層と、前記光電変換層上に形成された透明導電性物質層と、前記透明導電性物質層上に形成された表面集電電極と、を有することを特徴とする。

本発明に係る第２の光発電装置の製造方法は、｛１００｝＜００１＞集合組織を有し、鉄、鉄合金、銅、若しくは銅合金からなる配向金属テープ上、又は｛１１０｝＜００１＞集合組織を有し、鉄合金からなる配向金属テープ上に導電性酸化物層を形成する工程と、前記導電性酸化物層上に半導体を含む光電変換層を形成する工程と、前記光電変換層上に透明導電性物質層を形成する工程と、前記透明導電性物質層上に表面集電電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、安価な金属基板等を用いたとしても、光電変換層の結晶性を良好なものとすることができるため、高い発電効率を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池の構造及び製造方法を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池の構造及び製造方法を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池の構造及び製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池の構造及び製造方法を示す断面図である。 従来の薄膜シリコン太陽電池の構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池（光発電装置）の構造及び製造方法を示す断面図である。

本実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池では、金属基板１上に金属電極２が形成され、その上にｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４がこの順で形成されている。更に、ｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４上に透明電極５が形成され、その上に保護層６が形成されている。

金属基板１は、例えば圧延再結晶集合組織を有する銅若しくは銅合金基板、又は鉄又は鉄合金基板である。この銅若しくは銅合金基板、又は鉄又は鉄合金基板では、数十μｍの大きさの複数の単結晶が、その表面の結晶方位を揃えて並んでいる。このような金属基板１としては、例えば結晶方位が２軸方向とも所定の範囲内、例えば５度以内で揃った２軸配向金属テープを用いることができる。

金属電極２は、例えばニッケル膜、ニッケル合金膜、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜である。この金属電極２は、めっき法により金属電極１上に形成する。金属電極２の厚さは、例えば１００ｎｍ乃至５００ｎｍである。金属電極２を構成する結晶粒は、金属基板１を構成する結晶粒の方位を引き継いでいる。従って、金属電極２は２軸配向めっき層となっている。

ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４は、エピタキシャル成長法により金属電極２上に形成する。ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４の厚さは、例えばいずれも５０ｎｍ乃至１０００ｎｍである。ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４を構成する複数の単結晶体は、金属電極２を構成する結晶粒の方位を引き継いでいる。つまり、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４を構成する複数の単結晶体は、金属基板１を構成する結晶粒の方位を引き継いでいる。従って、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４は２軸配向多結晶シリコン膜となっている。金属基板１の表面における結晶方位のずれが５度以内であるため、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４の結晶方位のずれも極めて小さくなる。なお、金属電極２がニッケル膜又はニッケル合金膜である場合、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３の形成の際に、一旦シリサイドが生成された後に、このシリサイドが分解されるため、比較的低温の熱処理で良質の薄膜を得ることができる。

透明電極５は、例えばＳｎ_0.95Ｓｂ_0.05Ｏ₂からなる。透明電極５の厚さは、例えば１００ｎｍ乃至１０００ｎｍであるが、特に限定されない。なお、透明電極５の材料として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、又はＡｌがドーピングされたＺｎＯを用いてもよい。

保護層６の厚さは、例えば窒化珪素からなり、その厚さは２００ｎｍ程度である。保護膜６の形成では、例えば、透明電極５の表面を化学エッチングしてテクスチャ構造を形成した後、この上に室温で反応性スパッタリング法により窒化珪素膜を形成する。

このように構成された太陽電池では、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４が光電変換層として機能し、光起電力を得ることができる。また、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４の結晶方位のずれが極めて小さく、結晶性が良好であるため、キャリアの再結合が生じにくく、高い発電効率を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池（光発電装置）の構造及び製造方法を示す断面図である。

第２の実施形態では、第１の実施形態におけるｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４の間に、ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７が形成されている。ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７の厚さは、例えば１００ｎｍ乃至１００００ｎｍであり、好ましくは１０００ｎｍ乃至２０００ｎｍである。ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７を構成する複数の単結晶体は、金属電極２を構成する結晶粒の方位を引き継いでいる。つまり、ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７を構成する複数の単結晶体は、金属基板１を構成する結晶粒の方位を引き継いでいる。従って、ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７は２軸配向多結晶シリコン膜となっている。金属基板１の表面における結晶方位のずれが５度以内であるため、ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７の結晶方位のずれも極めて小さくなる。他の構成は第１の実施形態と同様である。

このように構成された太陽電池では、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３、ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４が光電変換層として機能し、光起電力を得ることができる。また、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３、ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４の結晶方位のずれが極めて小さく、結晶性が良好であるため、キャリアの再結合が生じにくく、高い発電効率を得ることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池（光発電装置）の構造及び製造方法を示す断面図である。

第３の実施形態では、第２の実施形態における金属電極２に代えて導電性酸化物層１２が形成されている。導電性酸化物層１２の厚さは、例えば１０ｎｍ乃至１０００ｎｍであり、好ましくは１０ｎｍ乃至５０ｎｍである。導電性酸化物層１２の材料としては、例えば、（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X（０≦Ｘ≦０．２）、（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2（０≦Ｘ≦０．３）、Ｓｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2（０≦Ｘ≦０．３）、（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2（０≦Ｘ≦０．３、０≦Ｙ≦１）、及び（Ｌａ_XＳｒ_YＣａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＝１、０≦Ａ≦１、０≦Ｂ≦１、０≦Ｃ≦１、０≦Ｄ≦１、０≦Ｅ≦１、０≦Ｆ≦１、０≦Ｇ≦１、−０．１≦Ｈ≦０．１）等が挙げられる。導電性酸化物層１２は、金属基板１を構成する結晶粒の方位を引き継いでいる。従って、金属基板１の表面における結晶方位のずれが５度以内であるため、導電性酸化物層１２の結晶方位のずれも極めて小さくなる。このため、ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３、ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜７及びｐ型多結晶Ｓｉ薄膜４の結晶方位のずれも極めて小さくなる。他の構成は第２の実施形態と同様である。

このような第３の実施形態によっても第２の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は、本発明の第４の実施形態に係る薄膜シリコン太陽電池（光発電装置）の構造及び製造方法を示す断面図である。

第４の実施形態では、第２の実施形態における金属電極２とｎ型多結晶Ｓｉ薄膜３との間に導電性酸化物層１２が形成されている。他の構成は第２の実施形態と同様である。

このような第４の実施形態によっても第２の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

なお、金属基板１の表面は完全に揃っている必要はないが、その結晶方位のずれは、結晶のｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向のいずれの方向においても、５度以内であることが好ましい。これは、２０％以上の高い発電効率を得るためであり、ずれが５度を超えると、発電効率が１０％程度まで低下することがある。

また、光電変換層の材料として、Ｓｉに代えて、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）₂、又はＣｕＩｎＳ₂を用いてもよい。

また、これらの実施形態における金属電極２及び導電性酸化物層１２の双方が設けられていなくてもよい。

次に、本願発明者が実際に行った種々の実験について説明する。

［実験１］
純度が９９質量％のＦｅの単結晶を、｛１００｝面が上下面に、長手方向に［００１］方向が平行となるように切り出し、２５℃において、中間焼鈍なしで８５％の圧延加工を施して、厚さが０．１ｍｍの圧延テープを作製した。次いで、この圧延テープを還元雰囲気中、１０００℃で２０時間熱処理して、｛１００｝＜００１＞集合組織を有する配向鉄テープ（試料Ｎｏ．１）を得た。

Ｆｅ：９７質量％−Ｓｉ：３質量％合金の単結晶を、｛１００｝面が上下面に、長手方向に［００１］方向が平行となるように板状に切り出し、２５℃において、中間焼鈍なしで８５％の圧延加工を施して、厚さが０．１ｍｍの圧延テープを作製した。次いで、この圧延テープを還元雰囲気中、１０００℃で２０時間熱処理して、｛１００｝＜００１＞集合組織を有する配向鉄合金テープ（試料Ｎｏ．２）を得た。

Ｆｅ：９７％−Ｓｉ：３％合金の単結晶を、｛１１０｝面が上下面に、長手方向に［００１］方向が平行となるように板状に切り出し、２５℃において、中間焼鈍なしで８５％の圧延加工を施して、厚さが０．１ｍｍの圧延テープを作製した。次いで、この圧延テープを還元雰囲気中、９５０℃で２０時間熱処理して、｛１１０｝＜００１＞集合組織を有する配向鉄合金テープ（試料Ｎｏ．３）を得た。

純度が９９．９質量％のＣｕの板を、２５℃において、中間焼鈍なしで９７％の圧延加工を施して、厚さが０．１ｍｍの圧延テープを作製した。次いで、この圧延テープを還元雰囲気中、７００℃で５時間熱処理して、｛１００｝＜００１＞集合組織を有する配向銅テープ（試料Ｎｏ．４）を得た。

Ｃｕ：９０質量％−Ｎｉ：１０質量％合金の板を、１００℃において、中間焼鈍なしで９７％の圧延加工を施して、厚さが０．１ｍｍの圧延テープを作製した。次いで、この圧延テープを還元雰囲気中、８００℃で５時間熱処理して、｛１００｝＜００１＞集合組織を有する配向銅合金テープ（試料Ｎｏ．５）を得た。

その後、このようにして得られた試料Ｎｏ．１〜５上に、プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）法により、厚さが約１μｍの非ドープシリコン膜を形成した。このときの形成条件としては、ＳｉＨ₄／Ｈ₂流量比を１／２０とし、配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、又は１０００℃とし、パワー密度を０．５Ｗ／ｃｍ²とし、圧力を０．３Ｔｏｒｒとした。

形成されたシリコン膜の観察を行ったところ、成膜温度を２５℃、１００℃、又は２００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、ほとんど結晶化しておらず、アモルファス状態となっていた。成膜温度を３００℃、４００℃、又は５００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、多結晶シリコン膜となっていた。多結晶シリコンの構成要素である単結晶体は、下地となる配向金属テープの結晶方位に少し影響を受けていた。即ち、試料Ｎｏ．１〜３を用いた場合には、鉄又は鉄合金の結晶の｛１１０｝面に対して、５０％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行となるような方向に多結晶シリコンが配向していた（以下、このような結晶配向状態を１軸配向と呼ぶことがある）。また、試料Ｎｏ．４及び５を用いた場合には、銅又は銅合金の結晶の｛１００｝面に対して、５０％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行となるような方向に多結晶シリコンが配向していた。

その一方で、配向金属テープの長手方向に対して、シリコン結晶粒の方向が揃ってはいないことが、Ｘ線回折法の一種であるＸ線ポールフィギュア法により確認できた。また、成膜温度を６００℃以上とした試料では、シリコン膜が鉄又は銅と反応したことも確認できた。

これらの実験結果から、配向金属テープ上に直接、シリコン膜を形成した場合には、単結晶のように結晶方位が２軸とも揃った多結晶シリコン膜は得られないことが分かる。

また、成膜温度を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、又は５００℃として形成したアモルファス状のシリコン膜の表面に、波長が２４８ｎｍの紫外線レーザ光をその照射面を移動させながら照射した。この結果、全てのシリコン膜が結晶化したが、得られたシリコン膜は１軸配向しているのみで、２軸配向はしていなかった。

［実験２］
実験１で作製した試料Ｎｏ．１〜５（配向金属テープ）上に、厚さが１μｍのＮｉ層を鍍金して５種類のＮｉ鍍金配向金属テープを得た。試料Ｎｏ．１〜５から得たＮｉ鍍金配向金属テープを、順に試料Ｎｏ．６〜１０とする。鍍金液にはワット溶液を使用した。得られたＮｉ鍍金層は下地の配向金属テープからエピタキシャル成長していて、９５％以上のＮｉ結晶が同じ方向を向いて揃っていることが確認できた。

その後、このようにして得られた試料Ｎｏ．５〜１０上に、プラズマＣＶＤ法により、厚さが約１μｍの非ドープシリコン膜を形成した。このときの形成条件としては、ＳｉＨ₄／Ｈ₂流量比を１／２０とし、Ｎｉ鍍金配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、又は１０００℃とし、パワー密度を０．５Ｗ／ｃｍ²とし、圧力を０．３Ｔｏｒｒとした。

形成されたシリコン膜の観察を行ったところ、成膜温度を２５℃、１００℃、又は２００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、ほとんど結晶化しておらず、アモルファス状態となっていた。成膜温度を３００℃、４００℃、又は５００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、多結晶シリコン膜となっていた。多結晶シリコンの構成要素である単結晶体は、下地となるＮｉ鍍金配向金属テープの結晶方位に少し影響を受けていた。即ち、Ｎｉ鍍金層のＮｉ結晶の｛１００｝面に対して、５０％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行となるような方向に多結晶シリコンが配向していた。

その一方で、Ｎｉ鍍金配向金属テープの長手方向に対して、シリコン結晶の方向が揃ってはいないことが、Ｘ線ポールフィギュア法により確認できた。また、成膜温度を６００℃として形成したシリコン膜の結晶粒は２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。つまり、Ｎｉ鍍金配向金属テープの｛１００｝面と９５％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行で、かつテープ長手方向に対して９５％以上のシリコン結晶粒の［００１］方向が平行に揃っていた。Ｎｉ鍍金配向金属テープの温度を７００℃以上としてシリコン膜を形成した試料では、シリコン膜がＮｉ又は鉄若しくは銅と反応したことも確認できた。

これらの実験結果から、配向金属テープ上に金属鍍金層を形成し、その上にシリコン膜を形成した場合には、６００℃の成膜温度以外では、単結晶のように結晶方位が２軸とも揃った多結晶シリコン層は得られないことが分かる。

［実験３］
実験１において、配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃〜５００℃としてシリコン膜を形成した試料を、水素ガス雰囲気中で１時間、６００℃に保持した。

その後に観察を行ったところ、いずれの試料においても、配向金属テープとシリコン膜とが反応したことが確認された。

［実験４］
実験２において、Ｎｉ鍍金配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃〜５００℃としてシリコン膜を形成した試料を、水素ガス雰囲気中で１時間、６００℃に保持した。

その後に走査型電子顕微鏡で観察したところ、いずれの試料においても、シリコン膜を構成しているシリコン結晶粒の粒径が１００ｎｍ〜１０μｍと大きく成長したことが確認できた。また、Ｘ線ポールフィギュア法により評価したところ、９５％以上のシリコン結晶粒の向きが５度以内で、単結晶のように同一の方向を向いていることが確認できた。

［実験５］
実験１で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．１〜５）及び実験２で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．６〜１０）上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、厚さが３０ｎｍの（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X層（Ｘ＝０，０．１，０．２，０．３）を形成して４０種類の（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X層付き配向金属テープを得た。このとき、ターゲットとして、（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X焼結体（Ｘ＝０，０．１，０．２，０．３）を用いた。また、スパッタリングガスとして、アルゴン：９７体積％及び水素：３体積％の混合ガスを用い、圧力を３Ｐａ、パワー密度を１５Ｗ／ｃｍ²、各試料の温度（成膜温度）を４００℃とした。形成された（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X層の組成を化学分析したところ、使用したターゲットと同一組成であることが確認できた。

その後、このようにして得られた４０種類の試料上に、厚さが約１μｍの非ドープシリコン膜を電子ビーム蒸着法により形成した。このとき、シリコン原料として、半導体グレードのノンドープシリコンウェハを粉砕したものを用いた。また、真空度を２×１０^-7Ｐａの超高真空とし、（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、又は１０００℃とした。

形成されたシリコン膜の観察を行ったところ、成膜温度を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、結晶化しておらず、アモルファス状態となっていた。成膜温度を５００℃、６００℃、又は７００℃として形成したシリコン膜は結晶化していたものの、シリコン結晶粒は１軸配向のみしている状態であった。成膜温度を８００℃、９００℃、又は１０００℃として形成したシリコン膜のシリコン結晶粒は２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。つまり、（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X層付き配向金属テープの｛１００｝面と９５％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行で、かつテープ長手方向に対して９５％以上のシリコン結晶粒の［００１］方向が平行に揃っていた。

［実験６］
実験５において、（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したアモルファス状のシリコン膜の表面に、波長が２４８ｎｍの紫外線レーザ光をその照射面を移動させながら照射した。この結果、全てのシリコン膜が結晶化し、シリコン結晶粒が２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。

［実験７］
実験１で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．１〜５）及び実験２で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．６〜１０）上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、厚さが３０ｎｍの（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2層（Ｘ＝０，０．１，０．２，０．３）を形成して４０種類の（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2層付き配向金属テープを得た。このとき、ターゲットとして、（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2焼結体（Ｘ＝０，０．１，０．２，０．３）を用いた。また、スパッタリングガスとして、アルゴン：９７体積％及び水素：３体積％の混合ガスを用い、圧力を３Ｐａ、パワー密度を１５Ｗ／ｃｍ²、各試料の温度（成膜温度）を６００℃とした。形成された（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2層の組成を化学分析したところ、使用したターゲットと同一組成であることが確認できた。

その後、このようにして得られた４０種類の試料上に、厚さが約１μｍの非ドープシリコン膜を電子ビーム蒸着法により形成した。このとき、シリコン原料として、半導体グレードのノンドープシリコンウェハを粉砕したものを用いた。また、真空度を２×１０^-7Ｐａの超高真空とし、（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、又は１０００℃とした。

形成されたシリコン膜の観察を行ったところ、成膜温度を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、結晶化しておらず、アモルファス状態となっていた。成膜温度を５００℃、６００℃、又は７００℃として形成したシリコン膜は結晶化していたものの、シリコン結晶粒は１軸配向のみしている状態であった。成膜温度を８００℃、９００℃、又は１０００℃として形成したシリコン膜のシリコン結晶粒は２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。つまり、（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2層付き配向金属テープの｛１００｝面と９５％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行で、かつテープ長手方向に対して９５％以上のシリコン結晶粒の［００１］方向が平行に揃っていた。

［実験８］
実験７において、（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したアモルファス状のシリコン膜の表面に、波長が２４８ｎｍの紫外線レーザ光をその照射面を移動させながら照射した。この結果、全てのシリコン膜が結晶化し、シリコン結晶粒が２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。

［実験９］
実験１で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．１〜５）及び実験２で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．６〜１０）上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、厚さが３０ｎｍのＳｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層（Ｘ＝０，０．１，０．２，０．３）を形成して４０種類のＳｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープを得た。このとき、ターゲットとして、Ｓｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2焼結体（Ｘ＝０，０．１，０．２，０．３）を用いた。また、スパッタリングガスとして、アルゴン：９７体積％及び水素：３体積％の混合ガスを用い、圧力を３Ｐａ、パワー密度を１５Ｗ／ｃｍ²、各試料の温度（成膜温度）を７５０℃とした。形成されたＳｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層の組成を化学分析したところ、使用したターゲットと同一組成であることが確認できた。

その後、このようにして得られた４０種類の試料上に、厚さが約１μｍの非ドープシリコン膜を電子ビーム蒸着法により形成した。このとき、シリコン原料として、半導体グレードのノンドープシリコンウェハを粉砕したものを用いた。また、真空度を２×１０^-7Ｐａの超高真空とし、Ｓｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、又は１０００℃とした。

形成されたシリコン膜の観察を行ったところ、成膜温度を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、結晶化しておらず、アモルファス状態となっていた。成膜温度を５００℃、６００℃、又は７００℃として形成したシリコン膜は結晶化していたものの、シリコン結晶粒は１軸配向のみしている状態であった。成膜温度を８００℃、９００℃、又は１０００℃として形成したシリコン膜のシリコン結晶粒は２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。つまり、Ｓｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープの｛１００｝面と９５％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行で、かつテープ長手方向に対して９５％以上のシリコン結晶粒の［００１］方向が平行に揃っていた。

［実験１０］
実験９において、Ｓｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したアモルファス状のシリコン膜の表面に、波長が２４８ｎｍの紫外線レーザ光をその照射面を移動させながら照射した。この結果、全てのシリコン膜が結晶化し、シリコン結晶粒が２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。

［実験１１］
実験１で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．１〜５）及び実験２で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．６〜１０）上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、厚さが３０ｎｍの（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層（Ｘ＝０，０．１，０．２，０．３、Ｙ＝０．２，０．４，０．６，０．８）を形成して１６０種類の（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープを得た。このとき、ターゲットとして、（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2焼結体（Ｘ＝０，０．１，０．２，０．３、Ｙ＝０．２，０．４，０．６，０．８）を用いた。また、スパッタリングガスとして、アルゴン：９７体積％及び水素：３体積％の混合ガスを用い、圧力を３Ｐａ、パワー密度を１５Ｗ／ｃｍ²、各試料の温度（成膜温度）を７００℃とした。形成された（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層の組成を化学分析したところ、使用したターゲットと同一組成であることが確認できた。

その後、このようにして得られた１６０種類の試料上に、厚さが約１μｍの非ドープシリコン膜を電子ビーム蒸着法により形成した。このとき、シリコン原料として、半導体グレードのノンドープシリコンウェハを粉砕したものを用いた。また、真空度を２×１０^-7Ｐａの超高真空とし、（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、又は１０００℃とした。

形成されたシリコン膜の観察を行ったところ、成膜温度を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、結晶化しておらず、アモルファス状態となっていた。成膜温度を５００℃、６００℃、又は７００℃として形成したシリコン膜は結晶化していたものの、シリコン結晶粒は１軸配向のみしている状態であった。成膜温度を８００℃、９００℃、又は１０００℃として形成したシリコン膜のシリコン結晶粒は２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。つまり、（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープの｛１００｝面と９５％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行で、かつテープ長手方向に対して９５％以上のシリコン結晶粒の［００１］方向が平行に揃っていた。

［実験１２］
実験１１において、（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したアモルファス状のシリコン膜の表面に、波長が２４８ｎｍの紫外線レーザ光をその照射面を移動させながら照射した。この結果、全てのシリコン膜が結晶化し、シリコン結晶粒が２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。

［実験１３］
実験１で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．１〜５）及び実験２で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．６〜１０）上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、厚さが３０ｎｍの（Ｌａ_XＳｒ_YＣａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H層（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＝１、０≦Ａ≦１、０≦Ｂ≦１、０≦Ｃ≦１、０≦Ｄ≦１、０≦Ｅ≦１、０≦Ｆ≦１、０≦Ｇ≦１、−０．１≦Ｈ≦０．１）を形成して１１０種類の（Ｌａ_XＳｒ_YＣａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H付き配向金属テープを得た。このとき、ターゲットとして、（Ｌａ_XＳｒ_YＣａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H焼結体を用いた。表１に、この焼結体の１１種類の組成を示す。また、スパッタリングガスとして、アルゴン：９７体積％及び水素：３体積％の混合ガスを用い、圧力を３Ｐａ、パワー密度を１５Ｗ／ｃｍ²、各試料の温度（成膜温度）を７００℃とした。形成された（Ｌａ_XＳｒ_YＣａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H層の組成を化学分析したところ、使用したターゲットと同一組成であることが確認できた。

その後、このようにして得られた１１０種類の試料上に、厚さが約１μｍの非ドープシリコン膜を電子ビーム蒸着法により形成した。このとき、シリコン原料として、半導体グレードのノンドープシリコンウェハを粉砕したものを用いた。また、真空度を２×１０^-7Ｐａの超高真空とし、（Ｌａ_XＳｒ_YＣａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、又は１０００℃とした。

形成されたシリコン膜の観察を行ったところ、成膜温度を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したシリコン膜は、試料の種類に拘わらず、結晶化しておらず、アモルファス状態となっていた。成膜温度を５００℃、６００℃、又は７００℃として形成したシリコン膜は結晶化していたものの、シリコン結晶粒は１軸配向のみしている状態であった。成膜温度を８００℃、９００℃、又は１０００℃として形成したシリコン膜のシリコン結晶粒は２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。つまり、（Ｌａ_XＳｒ_YＣａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H層付き配向金属テープの｛１００｝面と９５％以上のシリコン結晶粒の｛１００｝面が平行で、かつテープ長手方向に対して９５％以上のシリコン結晶粒の［００１］方向が平行に揃っていた。

［実験１４］
実験１３において、（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープの温度（成膜温度）を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、又は４００℃として形成したアモルファス状のシリコン膜の表面に、波長が２４８ｎｍの紫外線レーザ光をその照射面を移動させながら照射した。この結果、全てのシリコン膜が結晶化し、シリコン結晶粒が２軸配向していることが確認され、９５％以上のシリコン結晶粒の方位が５度以内に揃っていることが確認できた。

［実験１５（比較例１）］
図５に示す従来技術に沿ってｐｎ型アモルファスシリコン太陽電池を作製した。ここでは、ガラス基板１０１として石英ガラス基板を用い、その上にＲＦスパッタリング法で透明電極１０２として厚さが６μｍのＳｎＯ₂膜を形成した。次いで、透明電極１０２上にプラズマ励起周波数を８１．５６ＭＨｚとしたプラズマＣＶＤ法によりｎ型アモルファスシリコン膜１０３及びｐ型アモルファスシリコン膜１０４をこの順で形成した。その後、ｐ型アモルファスシリコン膜１０４上にＲＦスパッタリング法で金属電極１０５として厚さが１μｍの結晶方位がランダムなＮｉ層を形成した。続いて、電流取り出し用の金電極を形成し、次いで、厚さが０．５μｍのＳｉＯ₂膜を保護層１０６として形成した。

そして、ｎ型アモルファスシリコン膜１０３及びｐ型アモルファスシリコン膜１０４を光電変換層として用いてｐｎ型アモルファスシリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、セル面積１ｃｍ²において、開放電圧が０．５Ｖ、光電変換効率が４．０％であった。

［実験１６（比較例２）］
ｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。ここでは、石英ガラス上にＲＦスパッタリング法で厚さが１μｍの結晶方位がランダムなＮｉ層を形成した。次いで、Ｎｉ層上にプラズマ励起周波数を８１．５６ＭＨｚとしたプラズマＣＶＤ法によりｐ型アモルファスシリコン膜を形成し、これをレーザアニール法によって結晶化させてｐ型多結晶シリコン膜を形成した。その後、ｐ型多結晶シリコン膜上にプラズマＣＶＤ法によりｉ型アモルファスシリコン膜を形成し、これをレーザアニール法によって結晶化させてｉ型多結晶シリコン膜を形成した。続いて、ｉ型多結晶シリコン膜上にプラズマＣＶＤ法によりｎ型アモルファスシリコン膜を形成し、これをレーザアニール法によって結晶化させてｎ型多結晶シリコン膜を形成した。次いで、ｎ型多結晶シリコン膜上に透明電極として、厚さが６μｍのＳｎＯ₂膜を形成した。その後、電流取り出し用の金電極を形成し、次いで、厚さが０．５μｍのＳｉＯ₂膜を保護層として形成した。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、セル面積１ｃｍ²において、開放電圧が０．４７Ｖ、光電変換効率が４．５％であった。

［実験１７（比較例３）］
ｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。ここでは、結晶方位がランダムとなっている厚さが０．１ｍｍのＮｉテープの上に、プラズマ励起周波数を８１．５６ＭＨｚとしたプラズマＣＶＤ法によりｐ型アモルファスシリコン膜を形成し、これをレーザアニール法によって結晶化させてｐ型多結晶シリコン膜を形成した。次いで、ｐ型多結晶シリコン膜上にプラズマＣＶＤ法によりｉ型アモルファスシリコン膜を形成し、これをレーザアニール法によって結晶化させてｉ型多結晶シリコン膜を形成した。その後、ｉ型多結晶シリコン膜上にプラズマＣＶＤ法によりｎ型アモルファスシリコン膜を形成し、これをレーザアニール法によって結晶化させてｎ型多結晶シリコン膜を形成した。続いて、ｎ型多結晶シリコン膜上に透明電極として、厚さが６μｍのＳｎＯ₂膜を形成した。次いで、電流取り出し用の金電極を形成し、その後、厚さが０．５μｍのＳｉＯ₂膜を保護層として形成した。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、セル面積１ｃｍ²において、開放電圧が０．４７Ｖ、光電変換効率が４．４％であった。

［実験１８（比較例４）］
ｐｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。ここでは、結晶方位がランダムとなっている厚さが０．１ｍｍのＮｉテープの上に、プラズマ励起周波数を８１．５６ＭＨｚとしたプラズマＣＶＤ法によりｐ型アモルファスシリコン膜を形成し、これをレーザアニール法によって結晶化させてｐ型多結晶シリコン膜を形成した。次いで、ｐ型多結晶シリコン膜上にプラズマＣＶＤ法によりｎ型アモルファスシリコン膜を形成し、これをレーザアニール法によって結晶化させてｎ型多結晶シリコン膜を形成した。その後、ｎ型多結晶シリコン膜上に透明電極として、厚さが６μｍのＳｎＯ₂膜を形成した。続いて、電流取り出し用の金電極を形成し、次いで、厚さが０．５μｍのＳｉＯ₂膜を保護層として形成した。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、セル面積１ｃｍ²において、開放電圧が０．４５Ｖ、光電変換効率が４．２％であった。

［実験１９（実施例１）］
実験１７（比較例３）のＮｉテープに代えて、実験１で得た５種類の試料（試料Ｎｏ．１〜５）を用い、これらの上に、実験１７（比較例３）と同様の方法で、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜等を形成してｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。試料Ｎｏ．１〜５のいずれを用いた場合にも、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜は１軸配向であった。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いて５種類のｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、５種類のｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は６．０％〜６．５％の範囲内にあった。

［実験２０（実施例２）］
実験１７（比較例３）のＮｉテープに代えて、実験２で得た５種類の試料Ｎｏ．６〜１０（Ｎｉ鍍金配向金属テープ）を用い、これらの上に、実験１７（比較例３）と同様の方法で、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜等を形成してｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。試料Ｎｏ．６〜１０のいずれを用いた場合にも、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜は２軸配向していることが確認できた。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、５種類のｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は９％〜１０％の範囲内にあった。

［実験２１（実施例３）］
実験１８（比較例４）のＮｉテープに代えて、実験５で得た４０種類の試料（（Ｉｎ_1-XＳｎ_X）₂Ｏ_3+X層付き配向金属テープ）を用い、これらの上に、実験１８（比較例４）と同様の方法で、ｐ型多結晶シリコン膜及びｎ型多結晶シリコン膜等を形成してｐｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。いずれの試料を用いた場合にも、ｐ型多結晶シリコン膜及びｎ型多結晶シリコン膜は２軸配向していることが確認できた。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、４０種類のｐｎ型多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は１０％〜１１％の範囲内にあった。

［実験２２（実施例４）］
実験１７（比較例３）のＮｉテープに代えて、実験７で得た４０種類の試料（（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_2+X/2層付き配向金属テープ）を用い、これらの上に、実験１７（比較例３）と同様の方法で、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜等を形成してｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。いずれの試料を用いた場合にも、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜は２軸配向していることが確認できた。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、４０種類のｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は１０％〜１１％の範囲内にあった。

［実験２３（実施例５）］
実験１７（比較例３）のＮｉテープに代えて、実験９で得た４０種類の試料（Ｓｒ（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープ）を用い、これらの上に、実験１７（比較例３）と同様の方法で、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜等を形成してｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。いずれの試料を用いた場合にも、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜は２軸配向していることが確認できた。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、４０種類のｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は１０％〜１１％の範囲内にあった。

［実験２４（実施例６）］
実験１７（比較例３）のＮｉテープに代えて、実験１１で得た１６０種類の試料（（Ｓｒ_1-YＣａ_Y）（Ｔｉ_1-XＮｂ_X）Ｏ_3+X/2層付き配向金属テープ）を用い、これらの上に、実験１７（比較例３）と同様の方法で、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜等を形成してｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。いずれの試料を用いた場合にも、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜は２軸配向していることが確認できた。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、４０種類のｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は１０％〜１１％の範囲内にあった。

［実験２５（実施例７）］
実験１７（比較例３）のＮｉテープに代えて、実験１３で得た１１０種類の試料（（Ｌａ_XＳｒ_YＣａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H付き配向金属テープ）を用い、これらの上に、実験１７（比較例３）と同様の方法で、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜等を形成してｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池を作製した。いずれの試料を用いた場合にも、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜は２軸配向していることが確認できた。

そして、ｐ型多結晶シリコン膜、ｉ型多結晶シリコン膜、及びｎ型多結晶シリコン膜を光電変換層として用いてｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、４０種類のｐｉｎ型多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率は９％〜１１％の範囲内にあった。

これらの比較例１〜４及び実施例１〜７の結果から、１軸配向又は２軸配向したシリコン膜を光電変換層に有するシリコン太陽電池の光電変換効率は、アモルファスシリコン膜又は無配向多結晶シリコン膜を光電変換層に有する太陽電池より大幅に高いことが分かる。

［実験２６（実施例８）］
実験２で得た５種類の試料Ｎｏ．６〜１０（Ｎｉ鍍金配向金属テープ）上に、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂を含む光電変換層等を形成して太陽電池を作製した。そして、この太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、５種類の太陽電池の光電変換効率は１０．５％〜１１％の範囲内にあった。

［実験２７（実施例９）］
実験２で得た５種類の試料Ｎｏ．６〜１０（Ｎｉ鍍金配向金属テープ）上に、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）₂を含む光電変換層等を形成して太陽電池を作製した。そして、この太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、５種類の太陽電池の光電変換効率は１０．５％〜１１％の範囲内にあった。

［実験２８（実施例１０）］
実験２で得た５種類の試料Ｎｏ．６〜１０（Ｎｉ鍍金配向金属テープ）上に、ＣｕＩｎＳ₂を含む光電変換層等を形成して太陽電池を作製した。そして、この太陽電池のＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射条件下における電流−電圧特性を測定した。この結果、５種類の太陽電池の光電変換効率は９．５％〜１０％の範囲内にあった。

１：金属基板
２：金属電極
３：ｎ型多結晶Ｓｉ薄膜
４：ｐ型多結晶Ｓｉ薄膜
５：透明電極
６：保護層
７：ｉ型多結晶Ｓｉ薄膜
１２：導電性酸化物層

Claims (22)

1. 表面の結晶方位のずれが５度以内の金属基板上に金属電極を形成する工程と、
   前記金属電極上に光電変換層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする光発電装置の製造方法。
2. 前記金属基板として、圧延再結晶集合組織を有する銅又は銅合金基板を用いることを特徴とする請求項１に記載の光発電装置の製造方法。
3. 表面の結晶方位のずれが５度以内の金属基板と、
   前記金属基板上に形成された金属電極と、
   前記金属電極上に形成された光電変換層と、
   を有することを特徴とする光発電装置。
4. 前記金属基板は、圧延再結晶集合組織を有する銅又は銅合金基板であることを特徴とする請求項３に記載の光発電装置。
5. 結晶方位が２軸方向とも所定の範囲内で揃った２軸配向金属テープと、
   前記２軸配向金属テープ上に形成され、前記２軸配向金属テープの配向を引き継いだ結晶方位を有する複数の単結晶体から構成された２軸配向多結晶シリコン膜と、
   を有し、
   前記２軸配向金属テープを構成する金属結晶の結晶方位が５度以内に揃っていることを特徴とする薄膜太陽電池。
6. 前記２軸配向金属テープは、銅又は銅合金から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜太陽電池。
7. 結晶方位が２軸方向とも所定の範囲内で揃った２軸配向金属テープと、
   前記２軸配向金属テープ上にめっき法により形成された２軸配向めっき層と、
   前記２軸配向めっき層上に形成された半導体層と、
   を有し、
   前記２軸配向めっき層を構成する結晶粒は、その直下に位置する前記２軸配向金属テープを構成する結晶粒と同一の方位を向いており、
   前記半導体層を構成する結晶粒は、その直下に位置する前記２軸配向めっき層を構成する結晶粒と同一の配向を向いていることを特徴とする薄膜太陽電池。
8. 前記２軸配向めっき層は、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成されていることを特徴とする請求項７に記載の薄膜太陽電池。
9. 前記半導体層は、シリコンから構成されていることを特徴とする請求項８に記載の薄膜太陽電池。
10. 前記２軸配向金属テープを構成する金属結晶の結晶方位が５度以内に揃っていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
11. ｛１００｝＜００１＞集合組織を有し、鉄、鉄合金、銅、又は銅合金からなる配向金属テープと、
    前記配向金属テープ上に形成された導電性酸化物層と、
    前記導電性酸化物層上に形成された半導体を含む光電変換層と、
    前記光電変換層上に形成された透明導電性物質層と、
    前記透明導電性物質層上に形成された表面集電電極と、
    を有することを特徴とする光発電装置。
12. ｛１１０｝＜００１＞集合組織を有し、鉄合金からなる配向金属テープと、
    前記配向金属テープ上に形成された導電性酸化物層と、
    前記導電性酸化物層上に形成された半導体を含む光電変換層と、
    前記光電変換層上に形成された透明導電性物質層と、
    前記透明導電性物質層上に形成された表面集電電極と、
    を有することを特徴とする光発電装置。
13. 前記配向金属テープの表面に形成された金属鍍金層を有し、
    前記導電性酸化物層は、前記金属鍍金層上に形成されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光発電装置。
14. 前記導電性酸化物層は、
    （Ｉｎ_1-X1Ｓｎ_X1）₂Ｏ_3+X1（０≦Ｘ１≦０．２）、
    （Ｔｉ_1-X2Ｎｂ_X2）Ｏ_2+X2/2（０≦Ｘ２≦０．３）、
    Ｓｒ（Ｔｉ_1-X3Ｎｂ_X3）Ｏ_3+X3/2（０≦Ｘ３≦０．３）、
    （Ｓｒ_1-Y1Ｃａ_Y1）（Ｔｉ_1-X4Ｎｂ_X4）Ｏ_3+X4/2（０≦Ｘ４≦０．３、０≦Ｙ１≦１）、及び
    （Ｌａ_X5Ｓｒ_Y2Ｃａ_Z）（Ｔｉ_AＣｒ_BＭｎ_CＦｅ_DＣｏ_EＮｉ_FＣｕ_G）Ｏ_3+H（Ｘ５＋Ｙ２＋Ｚ＝１、０≦Ｘ５≦１、０≦Ｙ２≦１、０≦Ｚ≦１、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＝１、０≦Ａ≦１、０≦Ｂ≦１、０≦Ｃ≦１、０≦Ｄ≦１、０≦Ｅ≦１、０≦Ｆ≦１、０≦Ｇ≦１、−０．１≦Ｈ≦０．１）
    からなる群から選択された少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の光発電装置。
15. 前記光電変換層は、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層を有することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の光発電装置。
16. 前記光電変換層は、前記ｐ型半導体層及び前記ｎ型半導体層の間に位置するｉ型半導体層を有することを特徴とする請求項１５に記載の光発電装置。
17. 前記光電変換層は、前記半導体として、Ｓｉを含有することを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の光発電装置。
18. 前記光電変換層は、前記半導体として、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）₂、及びＣｕＩｎＳ₂からなる群から選択された少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の光発電装置。
19. ｛１００｝＜００１＞集合組織を有し、鉄、鉄合金、銅、又は銅合金からなる配向金属テープ上に導電性酸化物層を形成する工程と、
    前記導電性酸化物層上に半導体を含む光電変換層を形成する工程と、
    前記光電変換層上に透明導電性物質層を形成する工程と、
    前記透明導電性物質層上に表面集電電極を形成する工程と、
    を有することを特徴とする光発電装置の製造方法。
20. ｛１１０｝＜００１＞集合組織を有し、鉄合金からなる配向金属テープ上に導電性酸化物層を形成する工程と、
    前記導電性酸化物層上に半導体を含む光電変換層を形成する工程と、
    前記光電変換層上に透明導電性物質層を形成する工程と、
    前記透明導電性物質層上に表面集電電極を形成する工程と、
    を有することを特徴とする光発電装置の製造方法。
21. ｛１００｝＜００１＞集合組織を有し、鉄、鉄合金、銅、又は銅合金からなる配向金属テープと、
    前記配向金属テープ上に形成された半導体を含む光電変換層と、
    前記光電変換層上に形成された透明導電性物質層と、
    前記透明導電性物質層上に形成された表面集電電極と、
    を有することを特徴とする光発電装置。
22. ｛１１０｝＜００１＞集合組織を有し、鉄合金からなる配向金属テープと、
    前記配向金属テープ上に形成された半導体を含む光電変換層と、
    前記光電変換層上に形成された透明導電性物質層と、
    前記透明導電性物質層上に形成された表面集電電極と、
    を有することを特徴とする光発電装置。

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