JP2011077128A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011077128A JP2011077128A JP2009224597A JP2009224597A JP2011077128A JP 2011077128 A JP2011077128 A JP 2011077128A JP 2009224597 A JP2009224597 A JP 2009224597A JP 2009224597 A JP2009224597 A JP 2009224597A JP 2011077128 A JP2011077128 A JP 2011077128A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- film
- transparent conductive
- substrate
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 59
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 46
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 223
- 239000010408 film Substances 0.000 description 155
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 20
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 6
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910009372 YVO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000005329 float glass Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/075—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Abstract
【課題】反射特性が最適化された中間コンタクト層を備える光電変換装置を提供する。
【解決手段】基板１上に基板１と反対側の表面に凹凸構造を備える透明電極層２と、透明電極層２上に２つの発電層９１，９２からなる光電変換層３と、光電変換層３上に裏面電極層４と、２つの発電層９１，９２の間に設けられる中間コンタクト層５とを備え、中間コンタクト層５が、基板１側から順に、酸化チタンを主とする酸化チタン膜と、透明導電性酸化物を主とする裏面側透明導電膜とを含み、酸化チタン膜の膜厚が、裏面側透明導電膜の膜厚が５ｎｍのときに６５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、１０ｎｍのときに６５ｎｍ以上９５ｎｍ以下、１５ｎｍのときに６５ｎｍ以上９０ｎｍ以下、２０ｎｍのときに６０ｎｍ以上８５ｎｍ以下、２５ｎｍのときに５５ｎｍ以上７０ｎｍ以下、及び、３０ｎｍのときに５５ｎｍ以上６５ｎｍ以下で表される領域の範囲内である光電変換装置１００。
【選択図】図１
【解決手段】基板１上に基板１と反対側の表面に凹凸構造を備える透明電極層２と、透明電極層２上に２つの発電層９１，９２からなる光電変換層３と、光電変換層３上に裏面電極層４と、２つの発電層９１，９２の間に設けられる中間コンタクト層５とを備え、中間コンタクト層５が、基板１側から順に、酸化チタンを主とする酸化チタン膜と、透明導電性酸化物を主とする裏面側透明導電膜とを含み、酸化チタン膜の膜厚が、裏面側透明導電膜の膜厚が５ｎｍのときに６５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、１０ｎｍのときに６５ｎｍ以上９５ｎｍ以下、１５ｎｍのときに６５ｎｍ以上９０ｎｍ以下、２０ｎｍのときに６０ｎｍ以上８５ｎｍ以下、２５ｎｍのときに５５ｎｍ以上７０ｎｍ以下、及び、３０ｎｍのときに５５ｎｍ以上６５ｎｍ以下で表される領域の範囲内である光電変換装置１００。
【選択図】図１
Description
本発明は光電変換装置に関し、特に発電層を製膜で作製する薄膜系太陽電池に関する。
太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置としては、ｐ型シリコン系半導体（ｐ層）、ｉ型シリコン系半導体（ｉ層）及びｎ型シリコン系半導体（ｎ層）の薄膜をプラズマＣＶＤ法等で製膜して形成した光電変換層を備えた薄膜シリコン系太陽電池が知られている。薄膜シリコン系太陽電池の長所としては、大面積化が容易であること、膜厚が結晶系太陽電池の１／１００程度と薄く、材料が少なくて済むことなどが挙げられる。このため、薄膜シリコン系太陽電池は、結晶系太陽電池と比較して低コストでの製造が可能となる。
本技術分野においては、変換効率の向上が重要な課題となっており、発電層として基板側から順に非晶質シリコン層及び結晶質シリコン層を積層させた光電変換層を有するタンデム型太陽電池が提案されている。タンデム型太陽電池において、非晶質シリコン層と結晶質シリコン層との間でのドーパント相互拡散の抑制、及び、光量配分の調整を目的として、透明導電膜からなる中間コンタクト層が挿入される。中間コンタクト層としては、ＧａドープＺｎＯ（ＧＺＯ）などの透明導電膜を１層設けることが一般的である。しかし、単層の中間コンタクト層では、結晶質シリコン層への入射光量が極めて小さくなるという問題がある。屈折率（中間コンタクト層材料）や膜厚を調整しても、最適な選択的反射特性を有する単層の中間コンタクト層を得ることはできない。
特許文献１には、積層型太陽電池において、２つ以上の材料を交互に積層して構成された多層膜とされる中間層を設けることが開示されている。上記中間層には、第１膜として透明導電膜、第２膜として導電性不純物を含有するシリコンまたはシリコンカーボンが適用される。
特許文献１では、同文献の図１に示すように、平らな膜が積層された太陽電池モデル（平行平板モデル）を用いて、多層構造の選択的反射率が計算される。しかし、実際の太陽電池では、製膜により設けられた透明電極層表面は、凹凸構造（テクスチャ構造）を有する。透明電極層表面の凹凸構造に起因して、光電変換層及び中間コンタクト層の表面に、凹凸構造が付与される。中間コンタクト層を好適な構成とするには、上記凹凸構造による入射光の散乱の影響も考慮しなくてはならない。
本発明は、反射特性が最適化された中間コンタクト層を備える光電変換装置を提供することを目的とする。
本発明は、基板上に該基板と反対側の表面に凹凸構造を備える透明電極層と、該透明電極層上に２つの発電層からなる光電変換層と、該光電変換層上に裏面電極層と、前記２つの発電層の間に設けられる中間コンタクト層とを備え、前記中間コンタクト層が、前記基板側から順に、酸化チタンを主とする酸化チタン膜と、透明導電性酸化物を主とする裏面側透明導電膜とを含み、前記酸化チタン膜の膜厚が、前記裏面側透明導電膜の膜厚が５ｎｍのときに６５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、１０ｎｍのときに６５ｎｍ以上９５ｎｍ以下、１５ｎｍのときに６５ｎｍ以上９０ｎｍ以下、２０ｎｍのときに６０ｎｍ以上８５ｎｍ以下、２５ｎｍのときに５５ｎｍ以上７０ｎｍ以下、及び、３０ｎｍのときに５５ｎｍ以上６５ｎｍ以下で表される領域の範囲内である光電変換装置を提供する。
中間コンタクト層として単層の酸化チタン（ＴｉＯ２）を主とする膜を設けると、基板と反対側の発電層への入射光量を増大させることが可能である。しかし、酸化チタンは水素プラズマに曝されると、酸素欠損が生じ着色するという不具合が生じる。また、酸化チタンは導電性が低いため、発電層との電気的コンタクト性が悪いという問題もある。そこで、本発明では、酸化チタン膜上に透明導電性酸化物を主とする裏面側透明導電膜を設け、酸化チタン膜のプラズマ保護層として機能させるとともに、電気的コンタクト性を改善する。
中間コンタクト層として裏面側透明導電膜を設けると、光学的損失が発生する。そこで、表面に凹凸構造を有する透明電極層を設けたタンデム型光電変換装置について、上記構成の中間コンタクト層の各膜の最適な膜厚を検討したところ、平行平板モデルを仮定した場合に好適される各層の膜厚と大きく異なることが分かった。本発明の膜厚範囲を有する酸化チタン膜及び裏面側透明導電膜を設けた中間コンタクト層を設けることで、裏面側に設けられる発電層への入射光量を増大させて裏面側の発電層での発電電流量を増大させることができる。その結果、タンデム型光電変換装置全体での発電電流量を増大させ、高出力の光電変換装置とすることができる。
中間コンタクト層として裏面側透明導電膜を設けると、光学的損失が発生する。そこで、表面に凹凸構造を有する透明電極層を設けたタンデム型光電変換装置について、上記構成の中間コンタクト層の各膜の最適な膜厚を検討したところ、平行平板モデルを仮定した場合に好適される各層の膜厚と大きく異なることが分かった。本発明の膜厚範囲を有する酸化チタン膜及び裏面側透明導電膜を設けた中間コンタクト層を設けることで、裏面側に設けられる発電層への入射光量を増大させて裏面側の発電層での発電電流量を増大させることができる。その結果、タンデム型光電変換装置全体での発電電流量を増大させ、高出力の光電変換装置とすることができる。
上記発明において、前記中間コンタクト層が、前記酸化チタン膜の前記基板側の表面に、透明導電性酸化物を主とする基板側透明導電膜を更に備えることが好ましい。この場合、前記基板側透明導電膜の膜厚が、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。
基板側透明導電膜を設け、中間コンタクト層を３層構成とすることにより、光学的損失を抑制しつつ、基板側の発電層と中間コンタクト層との電気的コンタクト性を改善することができる。基板側透明導電膜には、酸化チタン膜のプラズマ保護層としての機能はないことから、酸化チタン膜に対して裏面側透明電極膜の膜厚と同じにする必要はない。
上記発明において、前記透明電極層を設けた前記基板のヘイズ率が、２０％以上３０％以下であることが好ましい。
上記ヘイズ率とした透明電極層を設けることにより、光散乱によって入射光の光路長が増加する。また、上記ヘイズ率範囲とすることで、透明電極層上に形成される各層の被覆性を良好にすることができる。
上記ヘイズ率とした透明電極層を設けることにより、光散乱によって入射光の光路長が増加する。また、上記ヘイズ率範囲とすることで、透明電極層上に形成される各層の被覆性を良好にすることができる。
本発明の光電変換装置は、中間コンタクト層として酸化チタン膜を設けるために、裏面側の発電層への入射光量が増大する。また、中間コンタクト層として裏面側透明導電膜を設けることにより、良好な電気的コンタクト性及び酸化チタン膜のプラズマ耐性を確保できる。また、透明電極層表面の凹凸形状を考慮して、光電変換層での発電量が最も高くなるように、中間コンタクト層の各膜の膜厚が決定される。そのため、高出力の光電変換装置となる。
図１は、本発明の光電変換装置の構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、タンデム型シリコン系太陽電池であり、基板１、透明電極層２、発電層としての第１セル層９１（非晶質シリコン系）及び第２セル層９２（結晶質シリコン系）を備える光電変換層３、中間コンタクト層５、及び裏面電極層４を備える。なお、ここで、シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む総称である。また、結晶質シリコン系とは、非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコンや多結晶シリコンも含まれる。
本実施形態に係る光電変換装置の製造方法を、太陽電池パネルを製造する工程を例に挙げて説明する。図２から図５は、本実施形態の太陽電池パネルの製造方法を示す概略図である。
（１）図２（ａ）
基板１としてソーダフロートガラス基板（例えば１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．５ｍｍ〜４．５ｍｍ）を使用する。基板端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
基板１としてソーダフロートガラス基板（例えば１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．５ｍｍ〜４．５ｍｍ）を使用する。基板端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
（２）図２（ｂ）
透明電極層２として、酸化錫（ＳｎＯ２）を主成分とする膜厚約５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の透明導電膜を、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜する。この際、透明電極膜の表面には、適当な凹凸のあるテクスチャ（凹凸構造）が形成される。本実施形態において、透明電極層を形成した基板のヘイズ率が２０％以上３０％以上とされる凹凸構造が形成される。
透明電極層２として、透明電極膜に加えて、基板１と透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示されず）を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
透明電極層２として、酸化錫（ＳｎＯ２）を主成分とする膜厚約５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の透明導電膜を、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜する。この際、透明電極膜の表面には、適当な凹凸のあるテクスチャ（凹凸構造）が形成される。本実施形態において、透明電極層を形成した基板のヘイズ率が２０％以上３０％以上とされる凹凸構造が形成される。
透明電極層２として、透明電極膜に加えて、基板１と透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示されず）を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
（３）図２（ｃ）
その後、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板１とレーザー光を相対移動して、溝１０を形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。
その後、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板１とレーザー光を相対移動して、溝１０を形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。
（４）図２（ｄ）
第１セル層９１として、非晶質シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層及びｎ層を、プラズマＣＶＤ装置により製膜する。ＳｉＨ４ガス及びＨ２ガスを主原料にして、減圧雰囲気：３０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃にて、透明電極層２上に太陽光の入射する側から非晶質シリコンｐ層３１、非晶質シリコンｉ層３２、非晶質シリコンｎ層３３の順で製膜する。非晶質シリコンｐ層３１は非晶質のＢドープシリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｉ層３２は、膜厚２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｎ層３３は、非晶質シリコンに微結晶シリコンを含有するＰドープシリコンを主とし、膜厚３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｐ層３１と非晶質シリコンｉ層３２の間には、界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
第１セル層９１として、非晶質シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層及びｎ層を、プラズマＣＶＤ装置により製膜する。ＳｉＨ４ガス及びＨ２ガスを主原料にして、減圧雰囲気：３０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃にて、透明電極層２上に太陽光の入射する側から非晶質シリコンｐ層３１、非晶質シリコンｉ層３２、非晶質シリコンｎ層３３の順で製膜する。非晶質シリコンｐ層３１は非晶質のＢドープシリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｉ層３２は、膜厚２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｎ層３３は、非晶質シリコンに微結晶シリコンを含有するＰドープシリコンを主とし、膜厚３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｐ層３１と非晶質シリコンｉ層３２の間には、界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
第１セル層９１と第２セル層９２の間に、接触性を改善するとともに電流整合性を取るために半反射膜となる中間コンタクト層５を設ける。本実施形態において、中間コンタクト層５は、基板側から順に、酸化チタンを主とする酸化チタン膜と、透明導電性酸化物を主とする裏面側透明導電膜とを備える。透明導電性酸化物は、ＧａドープＺｎＯ（ＧＺＯ）、ＡｌドープＺｎＯ（ＡＺＯ）、ＩＴＯなどとされる。裏面側透明導電膜としてのＧＺＯ膜は、スパッタリング装置により、ターゲット：ＧａドープＺｎＯ焼結体を用いて製膜される。
裏面側透明導電膜は、光学的損失を抑制するにはできる限り薄いことが好ましい。一方、良好な電気的コンタクト性を確保し、酸化チタン膜のプラズマ保護層として機能するためには、酸化チタン膜上への被覆性を良好にする必要がある。上記観点から、裏面側透明導電膜は、５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上とされる。
裏面側透明電極膜を上記膜厚範囲として、光電変換層３全体での発電電流量を最も高くすることができる酸化チタン膜の膜厚は、裏面側透明電極膜の膜厚が５ｎｍのときに６５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、１０ｎｍのときに６５ｎｍ以上９５ｎｍ以下、１５ｎｍのときに６５ｎｍ以上９０ｎｍ以下、２０ｎｍのときに６０ｎｍ以上８５ｎｍ以下、２５ｎｍのときに５５ｎｍ以上７０ｎｍ以下、及び、３０ｎｍのときに５５ｎｍ以上６５ｎｍ以下で表される領域の範囲内とされる。
本実施形態の中間コンタクト層５は、酸化チタン膜の基板側に、透明導電性酸化物を主とする基板側透明導電膜を更に備えていても良い。基板側透明導電膜は、裏面側透明電極層と同様の方法にて製膜される。基板側透明導電膜は、光学的損失と被覆性を考慮して、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下とされる。基板側透明導電膜は、裏面側透明導電膜と同じ膜厚とされる必要はない。
次に、第１セル層９１の上に、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、第２セル層９２としての結晶質シリコンｐ層４１、結晶質シリコンｉ層４２、及び、結晶質シリコンｎ層４３を順次製膜する。結晶質シリコンｐ層４１はＢドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。結晶質シリコンｉ層４２は微結晶シリコンを主とし、膜厚は１．２μｍ以上３．０μｍ以下である。結晶質シリコンｎ層４３はＰドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
微結晶シリコンを主とするｉ層膜をプラズマＣＶＤ法で形成するにあたり、プラズマ放電電極と基板１の表面との距離ｄは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることが好ましい。３ｍｍより小さい場合、大型基板に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離ｄを一定に保つことが難しくなるとともに、近過ぎて放電が不安定になる恐れがある。１０ｍｍより大きい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなるとともに、プラズマの均一性が低下しイオン衝撃により膜質が低下する。
（５）図２（ｅ）
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、光電変換層３の膜面側から照射する。パルス発振：１０ｋＨｚから２０ｋＨｚとして、加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの約１００μｍから１５０μｍの横側を、溝１１を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板１側から照射しても良く、この場合は光電変換層３の非晶質シリコン系の第１セル層で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層３をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め公差を考慮して選定する。
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、光電変換層３の膜面側から照射する。パルス発振：１０ｋＨｚから２０ｋＨｚとして、加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの約１００μｍから１５０μｍの横側を、溝１１を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板１側から照射しても良く、この場合は光電変換層３の非晶質シリコン系の第１セル層で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層３をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め公差を考慮して選定する。
（６）図３（ａ）
裏面電極層４としてＡｇ膜／Ｔｉ膜を、スパッタリング装置により、減圧雰囲気、製膜温度：１５０℃から２００℃にて製膜する。本実施形態では、Ａｇ膜：１５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下を、この順に積層する。あるいは、裏面電極層４を、２５ｎｍから１００ｎｍの膜厚を有するＡｇ膜と、１５ｎｍから５００ｎｍの膜厚を有するＡｌ膜との積層構造としても良い。結晶質シリコンｎ層４３と裏面電極層４との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層３と裏面電極層４との間に、裏面側透明電極層として、膜厚：５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜をスパッタリング装置により製膜して設けても良い。
裏面電極層４としてＡｇ膜／Ｔｉ膜を、スパッタリング装置により、減圧雰囲気、製膜温度：１５０℃から２００℃にて製膜する。本実施形態では、Ａｇ膜：１５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下を、この順に積層する。あるいは、裏面電極層４を、２５ｎｍから１００ｎｍの膜厚を有するＡｇ膜と、１５ｎｍから５００ｎｍの膜厚を有するＡｌ膜との積層構造としても良い。結晶質シリコンｎ層４３と裏面電極層４との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層３と裏面電極層４との間に、裏面側透明電極層として、膜厚：５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜をスパッタリング装置により製膜して設けても良い。
（７）図３（ｂ）
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、基板１側から照射する。レーザー光が光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの２５０μｍから４００μｍの横側を、溝１２を形成するようにレーザーエッチングする。
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、基板１側から照射する。レーザー光が光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの２５０μｍから４００μｍの横側を、溝１２を形成するようにレーザーエッチングする。
（８）図３（ｃ）と図４（ａ）
発電領域を区分して、基板端周辺の膜端部をレーザーエッチングし、直列接続部分で短絡し易い影響を除去する。基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から照射する。レーザー光が透明電極層２と光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２が除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板１の端部から５ｍｍから２０ｍｍの位置を、図３（ｃ）に示すように、Ｘ方向絶縁溝１５を形成するようにレーザーエッチングする。なお、図３（ｃ）では、光電変換層３が直列に接続された方向に切断したＸ方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝１５位置には裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２の膜研磨除去をした周囲膜除去領域１４がある状態（図４（ａ）参照）が表れるべきであるが、基板１の端部への加工の説明の便宜上、この位置にＹ方向断面を表して形成された絶縁溝をＸ方向絶縁溝１５として説明する。このとき、Ｙ方向絶縁溝は後工程で基板１周囲膜除去領域の膜面研磨除去処理を行うので、設ける必要がない。
発電領域を区分して、基板端周辺の膜端部をレーザーエッチングし、直列接続部分で短絡し易い影響を除去する。基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から照射する。レーザー光が透明電極層２と光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２が除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板１の端部から５ｍｍから２０ｍｍの位置を、図３（ｃ）に示すように、Ｘ方向絶縁溝１５を形成するようにレーザーエッチングする。なお、図３（ｃ）では、光電変換層３が直列に接続された方向に切断したＸ方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝１５位置には裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２の膜研磨除去をした周囲膜除去領域１４がある状態（図４（ａ）参照）が表れるべきであるが、基板１の端部への加工の説明の便宜上、この位置にＹ方向断面を表して形成された絶縁溝をＸ方向絶縁溝１５として説明する。このとき、Ｙ方向絶縁溝は後工程で基板１周囲膜除去領域の膜面研磨除去処理を行うので、設ける必要がない。
絶縁溝１５は基板１の端より５ｍｍから１５ｍｍの位置にてエッチングを終了させることにより、太陽電池パネル端部からの太陽電池モジュール６内部への外部湿分浸入の抑制に、有効な効果を呈するので好ましい。
尚、以上までの工程におけるレーザー光はＹＡＧレーザーとしているが、ＹＶＯ４レーザーやファイバーレーザーなどが同様に使用できるものがある。
（９）図４（ａ：太陽電池膜面側から見た図、ｂ：受光面の基板側から見た図）
後工程のＥＶＡ等を介したバックシート２４との健全な接着・シール面を確保するために、基板１周辺（周囲膜除去領域１４）の積層膜は、段差があるとともに剥離し易いため、この膜を除去して周囲膜除去領域１４を形成する。基板１の端から５〜２０ｍｍで基板１の全周囲にわたり膜を除去するにあたり、Ｘ方向は前述の図３（ｃ）工程で設けた絶縁溝１５よりも基板端側において、Ｙ方向は基板端側部付近の溝１０よりも基板端側において、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２を、砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去を行う。
研磨屑や砥粒は基板１を洗浄処理して除去した。
後工程のＥＶＡ等を介したバックシート２４との健全な接着・シール面を確保するために、基板１周辺（周囲膜除去領域１４）の積層膜は、段差があるとともに剥離し易いため、この膜を除去して周囲膜除去領域１４を形成する。基板１の端から５〜２０ｍｍで基板１の全周囲にわたり膜を除去するにあたり、Ｘ方向は前述の図３（ｃ）工程で設けた絶縁溝１５よりも基板端側において、Ｙ方向は基板端側部付近の溝１０よりも基板端側において、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２を、砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去を行う。
研磨屑や砥粒は基板１を洗浄処理して除去した。
（１０）図５（ａ）（ｂ）
端子箱２３の取付け部分はバックシート２４に開口貫通窓を設けて集電板を取出す。この開口貫通窓部分には絶縁材を複数層で設置して外部からの湿分などの浸入を抑制する。
直列に並んだ一方端の太陽電池発電セルと、他方端部の太陽電池発電セルとから銅箔を用いて集電して太陽電池パネル裏側の端子箱２３の部分から電力が取出せるように処理する。銅箔は各部との短絡を防止するために銅箔幅より広い絶縁シートを配置する。
集電用銅箔などが所定位置に配置された後に、太陽電池モジュール６の全体を覆い、基板１からはみ出さないようにＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等による接着充填材シートを配置する。
ＥＶＡの上に、防水効果の高いバックシート２４を設置する。バックシート２４は本実施形態では防水防湿効果が高いようにＰＥＴシート／Ａｌ箔／ＰＥＴシートの３層構造よりなる。
バックシート２４までを所定位置に配置したものを、ラミネータにより減圧雰囲気で内部の脱気を行い約１５０〜１６０℃でプレスしながら、ＥＶＡを架橋させて密着させる。
端子箱２３の取付け部分はバックシート２４に開口貫通窓を設けて集電板を取出す。この開口貫通窓部分には絶縁材を複数層で設置して外部からの湿分などの浸入を抑制する。
直列に並んだ一方端の太陽電池発電セルと、他方端部の太陽電池発電セルとから銅箔を用いて集電して太陽電池パネル裏側の端子箱２３の部分から電力が取出せるように処理する。銅箔は各部との短絡を防止するために銅箔幅より広い絶縁シートを配置する。
集電用銅箔などが所定位置に配置された後に、太陽電池モジュール６の全体を覆い、基板１からはみ出さないようにＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等による接着充填材シートを配置する。
ＥＶＡの上に、防水効果の高いバックシート２４を設置する。バックシート２４は本実施形態では防水防湿効果が高いようにＰＥＴシート／Ａｌ箔／ＰＥＴシートの３層構造よりなる。
バックシート２４までを所定位置に配置したものを、ラミネータにより減圧雰囲気で内部の脱気を行い約１５０〜１６０℃でプレスしながら、ＥＶＡを架橋させて密着させる。
（１１）図５（ａ）
太陽電池モジュール６の裏側に端子箱２３を接着剤で取付ける。
（１２）図５（ｂ）
銅箔と端子箱２３の出力ケーブルとをハンダ等で接続し、端子箱２３の内部を封止剤（ポッティング剤）で充填して密閉する。これで太陽電池パネル５０が完成する。
（１３）図５（ｃ）
図５（ｂ）までの工程で形成された太陽電池パネル５０について発電検査ならびに、所定の性能試験を行う。発電検査は、ＡＭ１．５、全天日射基準太陽光（１０００Ｗ／ｍ２）のソーラシミュレータを用いて行う。
（１４）図５（ｄ）
発電検査（図５（ｃ））に前後して、外観検査をはじめ所定の性能検査を行う。
太陽電池モジュール６の裏側に端子箱２３を接着剤で取付ける。
（１２）図５（ｂ）
銅箔と端子箱２３の出力ケーブルとをハンダ等で接続し、端子箱２３の内部を封止剤（ポッティング剤）で充填して密閉する。これで太陽電池パネル５０が完成する。
（１３）図５（ｃ）
図５（ｂ）までの工程で形成された太陽電池パネル５０について発電検査ならびに、所定の性能試験を行う。発電検査は、ＡＭ１．５、全天日射基準太陽光（１０００Ｗ／ｍ２）のソーラシミュレータを用いて行う。
（１４）図５（ｄ）
発電検査（図５（ｃ））に前後して、外観検査をはじめ所定の性能検査を行う。
（実施例１）
図６に示す構造モデルのタンデム型太陽電池セルについて、ガラス基板１側から光が入射した場合のＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）法による光学解析計算を行い、各層における光の吸収スペクトルを求めた。吸収スペクトルに太陽光スペクトル（ＡＭ１．５）を乗じたものを積分した値を電流とした。構造モデルの１ピクセルのサイズは１０ｎｍである。構造モデルは擬２次元モデルとし、光の２つの偏光方向（ｐ偏光とｓ偏光）についてそれぞれ光学解析計算を実施し、２つの結果の平均値を解とした。ｐ偏光とは、電界ベクトルが図６の紙面に対して並行なものを指し、ｓ偏光とは、電界ベクトルが図６の紙面に対して垂直なものを指す。第１セル層のｉ層３２での電流を、第１セル層で発生する電流とした。また、第２セル層のｉ層４２での電流を、第２セル層で発生する電流とした。
図６に示す構造モデルのタンデム型太陽電池セルについて、ガラス基板１側から光が入射した場合のＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）法による光学解析計算を行い、各層における光の吸収スペクトルを求めた。吸収スペクトルに太陽光スペクトル（ＡＭ１．５）を乗じたものを積分した値を電流とした。構造モデルの１ピクセルのサイズは１０ｎｍである。構造モデルは擬２次元モデルとし、光の２つの偏光方向（ｐ偏光とｓ偏光）についてそれぞれ光学解析計算を実施し、２つの結果の平均値を解とした。ｐ偏光とは、電界ベクトルが図６の紙面に対して並行なものを指し、ｓ偏光とは、電界ベクトルが図６の紙面に対して垂直なものを指す。第１セル層のｉ層３２での電流を、第１セル層で発生する電流とした。また、第２セル層のｉ層４２での電流を、第２セル層で発生する電流とした。
図６の各層の構成及び膜厚を、以下のように設定した。
ガラス基板１（コーニング＃１７３７）：半無限媒質
透明電極層２（ＦドープＳｎＯ２膜）：７００ｎｍ
第１セル層 非晶質シリコンｐ層３１：１０ｎｍ
非晶質シリコンｉ層３２：２００ｎｍ
結晶質シリコンｎ層３３：３０ｎｍ
中間コンタクト層５ 基板側透明導電膜５ａ（ＧＺＯ膜）
酸化チタン膜５ｂ
裏面側透明導電膜５ｃ（ＧＺＯ膜）
第２セル層 結晶質シリコンｐ層４１：３０ｎｍ
結晶質シリコンｉ層４２：１．５μｍ
結晶質シリコンｎ層４３：３０ｎｍ
裏面側透明電極層７（ＧＺＯ膜）：８０ｎｍ
裏面電極層４（Ａｇ膜）：１６０ｎｍ
透明電極層（透明電極層を設けた基板）のヘイズ率は、２０％とした。
ガラス基板１（コーニング＃１７３７）：半無限媒質
透明電極層２（ＦドープＳｎＯ２膜）：７００ｎｍ
第１セル層 非晶質シリコンｐ層３１：１０ｎｍ
非晶質シリコンｉ層３２：２００ｎｍ
結晶質シリコンｎ層３３：３０ｎｍ
中間コンタクト層５ 基板側透明導電膜５ａ（ＧＺＯ膜）
酸化チタン膜５ｂ
裏面側透明導電膜５ｃ（ＧＺＯ膜）
第２セル層 結晶質シリコンｐ層４１：３０ｎｍ
結晶質シリコンｉ層４２：１．５μｍ
結晶質シリコンｎ層４３：３０ｎｍ
裏面側透明電極層７（ＧＺＯ膜）：８０ｎｍ
裏面電極層４（Ａｇ膜）：１６０ｎｍ
透明電極層（透明電極層を設けた基板）のヘイズ率は、２０％とした。
図６の構造モデルにおける透明電極層２の凹凸構造のピッチ（隣接する凸部の頂点間距離）を０．６μｍ、傾斜角を３０°とした。なお、上記ピッチ及び傾斜角は、ヘイズメータで計測されたヘイズ率が２０％である透明電極層付きガラス基板の表面形状をＡＦＭ形状分析し、３次元形状データを解析して求めた。
第１セルのｐ層３１は、透明電極層２の表面形状に倣った構造モデルとした。第１セルのｉ層３２の表面形状をＡＦＭ形状分析し、３次元形状データを解析して、ｉ層３２の形状モデルを求めた。第１セルのｎ層３３は、ｉ層３２の表面形状に倣った構造モデルとした。
中間コンタクト層５は、第１セルのｎ層３３の表面形状に倣った構造モデルとした。基板側透明導電膜５ａ及び裏面側透明導電膜５ｃは、同じ膜厚として計算した。
第２セルのｐ層４１は、中間コンタクト層５の裏面側透明導電膜５ｃの表面形状に倣った構造モデルとした。第２セルのｉ層４２の表面形状をＡＦＭ形状分析し、３次元形状データを解析して、ｉ層４２の形状モデルを求めた。第２セルのｎ層４３は、ｉ層４２の表面形状に倣った構造モデルとした。
裏面側透明電極層７は、第２セルのｎ層４３の表面形状に倣った構造モデルとした。裏面電極層４は、裏面側透明電極層７の表面形状に倣った構造モデルとした。
第１セルのｐ層３１は、透明電極層２の表面形状に倣った構造モデルとした。第１セルのｉ層３２の表面形状をＡＦＭ形状分析し、３次元形状データを解析して、ｉ層３２の形状モデルを求めた。第１セルのｎ層３３は、ｉ層３２の表面形状に倣った構造モデルとした。
中間コンタクト層５は、第１セルのｎ層３３の表面形状に倣った構造モデルとした。基板側透明導電膜５ａ及び裏面側透明導電膜５ｃは、同じ膜厚として計算した。
第２セルのｐ層４１は、中間コンタクト層５の裏面側透明導電膜５ｃの表面形状に倣った構造モデルとした。第２セルのｉ層４２の表面形状をＡＦＭ形状分析し、３次元形状データを解析して、ｉ層４２の形状モデルを求めた。第２セルのｎ層４３は、ｉ層４２の表面形状に倣った構造モデルとした。
裏面側透明電極層７は、第２セルのｎ層４３の表面形状に倣った構造モデルとした。裏面電極層４は、裏面側透明電極層７の表面形状に倣った構造モデルとした。
図７に、タンデム型太陽電池セルについて、酸化チタン膜の膜厚及び１つのＧＺＯ膜（基板側透明導電膜または裏面側透明導電膜）の膜厚に対する第１セル層で発生する電流と第２セル層で発生する電流との合計電流の分布図を示す。図８に、第２セル層で発生する電流の分布図を示す。図７及び図８において、横軸は酸化チタン膜の膜厚、縦軸はＧＺＯ膜の膜厚であり、図中の数字は境界線の短絡電流値（単位：ｍＡ／ｃｍ２）を表す。
図７において、中間コンタクト層を設けない場合（酸化チタン膜０ｎｍ、ＧＺＯ膜０ｎｍ）での短絡電流は、２３．５〜２３．６ｍＡ／ｃｍ２であった。中間コンタクト層としてＧＺＯ膜単層を設けた場合の膜厚は、３０〜１８０ｎｍ（１つのＧＺＯ膜が１５〜９０ｎｍ）が一般的である。ＧＺＯ膜単層の場合での短絡電流は、２２．３〜２２．６ｍＡ／ｃｍ２であった。図７から、酸化チタン膜が６０〜１１０ｎｍ、ＧＺＯ膜が０〜３５ｎｍの付近の領域では、中間コンタクト層を設けても短絡電流の低下が抑制されている。図８に示すように、上記膜厚領域での第２セル層の発電電流は、ＧＺＯ膜単層の中間コンタクト層を設けた場合よりも大幅に向上している。これは、上記膜厚領域とすることで、第２セル層への入射光量が増大することを示している。
このように、上記膜厚領域内となるように酸化チタン膜及びＧＺＯ膜の膜厚を選択すれば、第２セル層に入射する光の光量を増大させ、セル全体の短絡電流を増大させることが可能である。
このように、上記膜厚領域内となるように酸化チタン膜及びＧＺＯ膜の膜厚を選択すれば、第２セル層に入射する光の光量を増大させ、セル全体の短絡電流を増大させることが可能である。
平行平板モデルのタンデム型太陽電池セルについて、上述の構成及び膜厚を用いて、短絡電流が最も高くなる３層構成の中間コンタクト層の膜厚をフレネルの式に基づく光学薄膜干渉計算で求めたところ、ＧＺＯ膜（第１層及び第３層）：８０ｎｍ、酸化チタン膜（第２層）：３０ｎｍであった。この膜厚の組合せは、図７では短絡電流が低い領域、図８では第２セル層での発電電流が低い領域である。このように、本実施例のように凹凸構造モデルを用いた場合と平行平板モデルを用いた場合とでは、最適とされる各層の膜厚が大きく異なる。実際の太陽電池セルにより近い本実施例のモデルを用いることにより、高い短絡電流が得られる中間コンタクト層の膜厚を決定することができる。
ＧＺＯ膜単層（膜厚１８０ｎｍ）の中間コンタクト層を設けたタンデム型太陽電池セルに対し、短絡電流が０．３％以上向上すれば、工業的に有意な上昇幅となる。図７より、透明電極層のヘイズ率が２０％の場合、酸化チタン膜のプラズマ耐性及び電気的コンタクト性を考慮すると、短絡電流が０．３％以上向上する領域は、表１に示す膜厚の組合せで表される。酸化チタン膜：８０〜９０ｎｍ、ＧＺＯ膜：１０〜２０ｎｍでは、第２セル層での発電電流が高く、良好なプラズマ耐性と電気的コンタクト性が得られるため、特に好ましい。
なお、２層構成（酸化チタン膜／裏面側透明導電膜）の中間コンタクト層を設けた場合も、本実施例とほぼ同等の膜厚の酸化チタン膜及びＧＺＯ膜とすることで、短絡電流を増大させることができる。
（実施例２）
実施例２の各層の構成及び膜厚は、実施例１と同様とした。
実施例２では、図６の構造モデルにおける透明電極層（透明電極層を設けた基板）のヘイズ率を３０％とし、透明電極層２の凹凸構造のピッチを１μｍ、傾斜角を３０°としたた。第１セル層のｉ層３２及び第２セル層のｉ層４２の表面形状は、ＡＦＭ形状分析の結果から求めた構造モデルを用いた。
実施例２について、光学解析計算により実施例１と同様の短絡電流分布図を求めた。実施例２では、短絡電流が増大する膜厚領域が、実施例１における短絡電流が増大する膜厚領域に比べて、酸化チタン膜が薄くなる方に僅かにシフトする傾向があった。
このように、ヘイズ率２０％から３０％へ増大しても、短絡電流が増大する膜厚領域のシフトが僅かであるので、ヘイズ率３０％の場合も、表１に示す膜厚領域において、短絡電流を増大させることができると言える。
実施例２の各層の構成及び膜厚は、実施例１と同様とした。
実施例２では、図６の構造モデルにおける透明電極層（透明電極層を設けた基板）のヘイズ率を３０％とし、透明電極層２の凹凸構造のピッチを１μｍ、傾斜角を３０°としたた。第１セル層のｉ層３２及び第２セル層のｉ層４２の表面形状は、ＡＦＭ形状分析の結果から求めた構造モデルを用いた。
実施例２について、光学解析計算により実施例１と同様の短絡電流分布図を求めた。実施例２では、短絡電流が増大する膜厚領域が、実施例１における短絡電流が増大する膜厚領域に比べて、酸化チタン膜が薄くなる方に僅かにシフトする傾向があった。
このように、ヘイズ率２０％から３０％へ増大しても、短絡電流が増大する膜厚領域のシフトが僅かであるので、ヘイズ率３０％の場合も、表１に示す膜厚領域において、短絡電流を増大させることができると言える。
１ 基板
２ 透明電極層
３ 光電変換層
４ 裏面電極層
５ 中間コンタクト層
５ａ 基板側透明導電膜
５ｂ 酸化チタン膜
５ｃ 裏面側透明導電膜
６ 太陽電池モジュール
７ 裏面側透明電極層
３１ 非晶質シリコンｐ層
３２ 非晶質シリコンｉ層
３３ 非晶質シリコンｎ層
４１ 結晶質シリコンｐ層
４２ 結晶質シリコンｉ層
４３ 結晶質シリコンｎ層
９１ 第１セル層
９２ 第２セル層
１００ 光電変換装置
２ 透明電極層
３ 光電変換層
４ 裏面電極層
５ 中間コンタクト層
５ａ 基板側透明導電膜
５ｂ 酸化チタン膜
５ｃ 裏面側透明導電膜
６ 太陽電池モジュール
７ 裏面側透明電極層
３１ 非晶質シリコンｐ層
３２ 非晶質シリコンｉ層
３３ 非晶質シリコンｎ層
４１ 結晶質シリコンｐ層
４２ 結晶質シリコンｉ層
４３ 結晶質シリコンｎ層
９１ 第１セル層
９２ 第２セル層
１００ 光電変換装置
Claims (4)
- 基板上に該基板と反対側の表面に凹凸構造を備える透明電極層と、該透明電極層上に２つの発電層からなる光電変換層と、該光電変換層上に裏面電極層と、前記２つの発電層の間に設けられる中間コンタクト層とを備え、
前記中間コンタクト層が、前記基板側から順に、酸化チタンを主とする酸化チタン膜と、透明導電性酸化物を主とする裏面側透明導電膜とを含み、
前記酸化チタン膜の膜厚が、
前記裏面側透明導電膜の膜厚が５ｎｍのときに６５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、
前記裏面側透明導電膜の膜厚が１０ｎｍのときに６５ｎｍ以上９５ｎｍ以下、
前記裏面側透明導電膜の膜厚が１５ｎｍのときに６５ｎｍ以上９０ｎｍ以下、
前記裏面側透明導電膜の膜厚が２０ｎｍのときに６０ｎｍ以上８５ｎｍ以下、
前記裏面側透明導電膜の膜厚が２５ｎｍのときに５５ｎｍ以上７０ｎｍ以下、及び、
前記裏面側透明導電膜の膜厚が３０ｎｍのときに５５ｎｍ以上６５ｎｍ以下
で表される領域の範囲内である光電変換装置。 - 前記中間コンタクト層が、前記酸化チタン膜の前記基板側の表面に、透明導電性酸化物を主とする基板側透明導電膜を更に備える請求項１に記載の光電変換装置。
- 前記基板側透明導電膜の膜厚が、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とされる請求項２に記載の光電変換装置。
- 前記透明電極層を設けた前記基板のヘイズ率が、２０％以上３０％以下である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009224597A JP2011077128A (ja) | 2009-09-29 | 2009-09-29 | 光電変換装置 |
| PCT/JP2010/057768 WO2011040078A1 (ja) | 2009-09-29 | 2010-05-06 | 光電変換装置 |
| EP10820198A EP2485264A4 (en) | 2009-09-29 | 2010-05-06 | PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE |
| US13/256,850 US20120006402A1 (en) | 2009-09-29 | 2010-05-06 | Photovoltaic device |
| CN2010800150583A CN102379044A (zh) | 2009-09-29 | 2010-05-06 | 光电转换装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009224597A JP2011077128A (ja) | 2009-09-29 | 2009-09-29 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011077128A true JP2011077128A (ja) | 2011-04-14 |
Family
ID=43825913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009224597A Pending JP2011077128A (ja) | 2009-09-29 | 2009-09-29 | 光電変換装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120006402A1 (ja) |
| EP (1) | EP2485264A4 (ja) |
| JP (1) | JP2011077128A (ja) |
| CN (1) | CN102379044A (ja) |
| WO (1) | WO2011040078A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012157428A1 (ja) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | 三洋電機株式会社 | 光電変換装置 |
| CN103227212A (zh) * | 2012-01-31 | 2013-07-31 | 亚树科技股份有限公司 | 具有高光利用率的薄膜太阳能电池及制造方法 |
| TWI596788B (zh) * | 2015-11-10 | 2017-08-21 | 財團法人工業技術研究院 | 雙面光電轉換元件 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001308354A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Sharp Corp | 積層型太陽電池 |
| JP2005216959A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽光発電装置、及び、太陽光発電方法 |
| JP2006120745A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜シリコン積層型太陽電池 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6632993B2 (en) * | 2000-10-05 | 2003-10-14 | Kaneka Corporation | Photovoltaic module |
| WO2004102677A1 (ja) * | 2003-05-13 | 2004-11-25 | Asahi Glass Company, Limited | 太陽電池用透明導電性基板およびその製造方法 |
| JP4634129B2 (ja) * | 2004-12-10 | 2011-02-16 | 三菱重工業株式会社 | 光散乱膜，及びそれを用いる光デバイス |
| EP2131401A1 (en) * | 2007-03-29 | 2009-12-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
-
2009
- 2009-09-29 JP JP2009224597A patent/JP2011077128A/ja active Pending
-
2010
- 2010-05-06 EP EP10820198A patent/EP2485264A4/en not_active Withdrawn
- 2010-05-06 US US13/256,850 patent/US20120006402A1/en not_active Abandoned
- 2010-05-06 CN CN2010800150583A patent/CN102379044A/zh active Pending
- 2010-05-06 WO PCT/JP2010/057768 patent/WO2011040078A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001308354A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Sharp Corp | 積層型太陽電池 |
| JP2005216959A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽光発電装置、及び、太陽光発電方法 |
| JP2006120745A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜シリコン積層型太陽電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2485264A4 (en) | 2013-03-27 |
| US20120006402A1 (en) | 2012-01-12 |
| EP2485264A1 (en) | 2012-08-08 |
| CN102379044A (zh) | 2012-03-14 |
| WO2011040078A1 (ja) | 2011-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4418500B2 (ja) | 光電変換装置及びその製造方法 | |
| WO2010097975A1 (ja) | 光電変換装置 | |
| JP5022341B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2009246029A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2010114299A (ja) | 光電変換装置の製造方法及び光電変換装置 | |
| WO2009119125A1 (ja) | 光電変換装置 | |
| WO2011040078A1 (ja) | 光電変換装置 | |
| JP5254917B2 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| JP2011049460A (ja) | 光電変換装置及び透明電極層付き基板 | |
| JP5030745B2 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| WO2011070805A1 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| WO2010064455A1 (ja) | 光電変換装置 | |
| WO2011061956A1 (ja) | 光電変換装置 | |
| WO2012036074A1 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| JP4875566B2 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| WO2012014550A1 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| WO2011033885A1 (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2010141198A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2010135637A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2010251424A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2011040796A (ja) | 光電変換装置及びその製造方法 | |
| JP2009231616A (ja) | 光電変換装置及びその製造方法 | |
| JP2011077380A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2013179188A (ja) | 薄膜系光電変換装置及びその製造方法 | |
| JP2010199305A (ja) | 光電変換装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110628 |