JP2013089766A - 太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池セルを封止する透光性樹脂を介してガラス板から拡散する不純物の影響を受けることが少ない太陽電池を得る。
【解決手段】 ｎ型シリコン結晶基板１の光入射面側に、ｉ型シリコン膜２を介してｐ型非晶質シリコン膜３を有するセルを用い、ｐ型非晶質系シリコン膜３上に製膜された透明導電層と、透明導電層上に製膜された反射防止層１０と、透明導電層に電気的に接続された集電極Ｓ１とを備え、透明導電層は非晶質シリコン膜上に製膜された酸化インジウムを主成分とする導電膜６と、その上に製膜された酸化亜鉛を主成分とする導電膜８で構成される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体基板表面にヘテロ接合を有する光起電力セルを用いた太陽電池に関するものである。

近年、光起電力を利用した太陽光発電に用いられる種々のデバイス（光起電力を生じる個々のユニットを太陽電池セル、または単にセルと称する）が開発されており、単結晶や多結晶のシリコン基板を用いた結晶系デバイスや、シリコン等の薄膜半導体を用いた薄膜系デバイスが知られている。

また、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン薄膜とのヘテロ接合を有するハイブリッド系のセルを用いた太陽電池も実用化されており、これは特に変換効率の高い太陽電池を実現している点で注目されている。ハイブリッド系太陽電池は、非晶質膜のバンドギャップが広いことを利用するとともに、非晶質膜形成によるパッシベーション効果を利用する方式である。ハイブリッド系太陽電池では、入射光が吸収されやすいように受光面側に非晶質膜によるヘテロ構造のｐｎ接合を設けることにより、電子正孔対の効率的な分離回収を実現している。

一般的に単結晶シリコン基板は、シリコンにリン（Ｐ）原子を添加したｎ型と、ボロン（Ｂ）原子を添加したｐ型がある。正孔と電子の移動度を比較すると、有効質量及び散乱断面積の小さい電子の移動度が大きいことから、ハイブリッド型太陽電池においてはｎ型単結晶シリコン基板を用いることが好適である。したがって、本発明において使用する単結晶シリコン半導体基板は、ｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合を想定して説明を行う。

ハイブリッド系太陽電池セルは、セルの主たる受光面となる主面のｐ型非晶質シリコン薄膜から受光し、接合部およびｎ型単結晶シリコン基板内で発電する。非晶質シリコン薄膜の面方向の電気抵抗が大きいことから、導通による損失を低減するためにｐ型非晶質シリコン薄膜上に透明導電層が設けられている。このときに発生する電力は、主面および主面に対向する裏面に設けられた透明導電層からなる電極により外部に取り出すことができる。一般的に、光の入射面に用いられる透明導電層としては、ＩＴＯと略称される、錫を数％添加した酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）や、ＡＺＯと略称されるアルミニウム（Ａｌ）を添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＧＺＯと略称されるガリウム（Ｇａ）を添加した酸化亜鉛が用いられている。

太陽電池セルの光電変換効率を向上させるためには、高い短絡電流Ｉｓｃおよび開放電圧Ｖｏｃを維持しつつ曲線因子（Ｆｉｌｌ Ｆａｃｔｏｒ）を向上させる必要がある。しかしながら、上記のハイブリッド系のセルにおいては、ｎ型単結晶シリコン基板とｐ型非晶質シリコン膜を接合すると接合部に界面準位が多数生じるため、キャリアの再結合が頻繁に発生して開放電圧Ｖoｃが低下してしまう。そこで、上記の接合部におけるキャリア再結合を抑制するために、ｎ型単結晶シリコン基板とｐ型非晶質シリコン膜との間に、実質的に真性な非晶質シリコン膜（ｉ型非晶質シリコン膜）を挿入したヘテロ接合構造のハイブリッド系太陽電池セルが知られている。

透明導電層は受光面の光学特性に関係することから、デバイスの特性を左右する重要な要素である。高い光電変換効率を得るには、導電性の高いＩＴＯを用いた透明導電層を用いることが望ましい。特許文献１には、当該層を構成する酸化インジウムへの金属ドーパントのドープ量を特定範囲に設定することで、光起電力デバイスの変換効率を向上させる技術が開示されている。

また、結晶シリコン基板表面に凹凸構造を設けることで、凹凸構造の光閉じ込め効果を利用して反射防止をはかることにより、短絡電流の向上が可能であることが知られている。これは、アルカリ水溶液によるエッチングによりテクスチャーと呼ばれる凹凸を形成するもので、ランダムに形成されたピラミッド形状の凹凸により、効果的に反射率を低減するものである。

太陽電池として実使用に供するために、複数個の太陽電池セルが電気的に接続され、保護基板としてのガラス板上でエチレン−酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ樹脂）などの透光性樹脂が充填され、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの裏面保護フィルムをラミネートして、太陽電池モジュールが作製される。

特開２００４−２２１３６８号公報

しかしながら、従来のヘテロ接合構造を用いたハイブリッド系の太陽電池では、太陽電池セルをモジュール化した後に、透明導電層上に配されたガラス板から透光性樹脂を通過したナトリウム（Ｎａ）イオンなどの不純物が徐々に太陽電池セル内へ拡散し、透明導電層のみならず、非晶質シリコン膜や単結晶シリコン基板に到達して、長期間を経た太陽電池の特性を劣化させることがあった。

この発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、透明導電層を介してガラス板から拡散する不純物の影響を受けることが少ない太陽電池を得ることを目的としている。

本発明の太陽電池は、ｎ型シリコン結晶基板の光入射面側に、実質的に真性なｉ型のシリコン薄膜を介してｐ型非晶質シリコン膜を有するセルを用い、セルとガラス板との間に透光性樹脂が充填されており、セルは、非晶質系シリコン膜上に製膜された透明導電層と、透明導電層上に製膜された反射防止層と、透明導電層に電気的に接続された集電極とを備え、透明導電層は非晶質シリコン膜上に製膜された酸化インジウムを主成分とする導電膜と、その上に製膜された酸化亜鉛を主成分とする導電膜を含んで構成されるものである。

本発明において、非晶質系シリコン膜上の透明導電層を、酸化インジウムを主成分とする導電膜と酸化亜鉛を主成分とする導電膜を含んで構成し、その上に反射防止層を製膜したので、モジュール化された太陽電池セル内部へのＮａイオンの拡散を防いで、光電変換効率が高く、長期間使用しても経年変化の小さいハイブリッド系太陽電池を実現することが出来る。

実施の形態１の太陽電池セルの平面図である。 実施の形態１の太陽電池の構造を示す断面図である。 実施の形態１の太陽電池セルの構造を示す断面図である。 実施の形態１の太陽電池セルの集電極形成前の構造例を示す断面図である。 実施の形態１の太陽電池セルの集電極周辺の構造例を示す断面拡大図である。 実施の形態１の太陽電池セルの集電極周辺の構造例を示す断面拡大図である。 実施の形態１の太陽電池セルの環境試験の結果を示すグラフである。 実施の形態１の太陽電池セルの集電極周辺の構造例を示す断面拡大図である。 実施の形態２の太陽電池セルの反射防止層形成後の構造を示す断面図である。 実施の形態２の太陽電池セルの集電極周辺の構造を示す断面拡大図である。

実施の形態１．
図１は本発明の太陽電池セルＣを光の入射面（受光面）側から見た平面図であり、ほぼ等間隔で平行に配列された集電極Ｓと、集電極Ｓに接続されたバス電極Ｂを有している。集電極Ｓの配列ピッチは例えば、１ｍｍ〜３ｍｍである。セルのサイズは使用する単結晶シリコン基板で決まり、例えば一辺の長さが１２５ｍｍ、１５６ｍｍなどの角型（正方形ないし正方形に近い形状）のものが使用される。
図２は、実施の形態１の太陽電池１００の構造を模式的に示す断面図であり、直列接続された複数の太陽電池セルＣが、ガラス基板Ｇと保護フィルムＦの間に配置され、透光性樹脂Ｒ内に封止されて、動作可能なモジュールが構成されている。

図３は、実施の形態１の太陽電池セルＣの構造を示す断面図であり、図１のａ−ａ’線に沿って切断した構造を模式的に示している。ｎ型の導電型をもつ単結晶シリコン基板１の、受光面となる主面側に、ｉ型非晶質シリコン系薄膜層２、ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３が製膜されてヘテロ構造を成しており、光起電力を発生させる部分を形成している。ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３の上には、ＩＴＯなどの酸化インジウムを主成分とする光学的にほぼ透明な第１の導電膜６と、さらにその上に光学的にほぼ透明なＡＺＯまたはＧＺＯからなる第２の導電膜８が製膜されている。第１の導電膜６と第２の導電膜８を重ねた層を「透明導電層」を呼ぶことにする。酸化亜鉛の導電膜８はＩＴＯの導電膜６より導電率が低いものの、通電を行うのに十分な導電性を有しており、太陽電池セルの電極として機能する。

透明導電層上、すなわち導電膜８の上には、反射防止層１０が形成されている。反射防止層１０の材料は、緻密な膜質を有することから、水分やその他の不純物を透過し難い性質を持ち、Ｎａイオンのバリア効果を期待できる窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４ないしＳｉＮ_ｘ）が好ましい。その他、反射防止層１０に、窒化珪素に酸素が含まれる窒化酸化珪素（ＳｉＯＮ）からなる薄膜を用いることもできる。

透明導電層６には、複数の集電極Ｓ１が接続され、光起電力により生じた電流を通電する経路となる。図３においては、反射防止層１０と導電膜８に溝状の開口部が形成され、その溝中に集電極Ｓ１が１本ずつ配置されており、集電極Ｓ１と導電膜６が接して電気的に接続されている。

ここで、透光性樹脂ＲにＥＶＡ樹脂を用いると、入射光の波長５００ｎｍ近辺での透光性樹脂Ｒの屈折率が約１．５であり、導電膜８のＡＺＯ膜の屈折率は１．８〜２．０である。ＡＺＯ膜は、例えば添加するＡｌの割合を調整することで２．０以下の屈折率を実現することができる。

太陽電池セルＣの反射率を低減するため、反射防止層１０の屈折率は、透光性樹脂Ｒと導電膜８の間の値を取ることが望ましい。反射防止層１０に窒化珪素を用いる場合は、プラズマＣＶＤによる製膜時に例えばＳｉＨ_４ガスとＮＨ_３ガスの流量比を調整することで屈折率を２．０以下に調整可能である。窒化酸化珪素の場合は、さらに酸素ガスを併用して製膜を行えばよく、一般的な屈折率は１．６前後である。

導電膜６に、酸化錫（ＳｎＯ_２）を１０ｗｔ％前後添加して製膜したＩＴＯを用いると、屈折率は２．１〜２．２程度となる。各層の製膜条件を調整することによって、ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３から、導電膜６、導電膜８、反射防止層１０、透光性樹脂Ｒの順に屈折率が低下するようにすることができる。屈折率が段階的に変化することによって、各層の界面における屈折率差を小さくすることが出来ることから、太陽電池セルＣの反射率を低減することができる。

上記の例に留まらず、各層の材料を屈折率が階段状に変化するように選択すれば、各層の境界における屈折率差が小さくなるため、太陽電池セルＣの主面側における反射率を低減し、表面反射による太陽光エネルギーの損失を小さくすることができる。また、階段状ではなく、連続的に屈折率が変化する傾斜材料を用いても良い。

反射防止層１０の形成方法は、窒化珪素の場合、一般的にＳｉＨ_４やＮＨ_３ガスによるプラズマＣＶＤ法が用いられるため、製膜時に発生する水素プラズマにより、被製膜部材は強い還元作用を受ける。そのため、ＩＴＯからなる導電膜６が露出した状態で窒化珪素を製膜した場合、ＩＴＯ中のインジウムが還元され、光透過率が低下して光吸収損失が増加してしまう。しかしながら、導電膜６がAＺＯからなる導電膜８によって被覆されていると、ＩＴＯがプラズマから遮断されて、反射防止層１０の製膜中に還元されることを抑制する効果がある。すなわち、導電膜８は電極として機能するだけでなく、導電膜６の還元防止層としても機能する。反射防止層１０に窒化酸化珪素を用いる場合も、窒化酸化珪素膜製膜時にＳｉＨ_４が使用されるため同様の効果が得られる。結果的に、これらの反射防止層１０は内部に水素を含有するものである。

したがって、ＩＴＯ／ＡＺＯの二層膜を用いた透明導電層は、反射防止層１０の製膜プロセスに対する耐久性が高く、光吸収損失の小さい太陽電池セルＣを実現する。ＩＴＯ／ＧＺＯの透明導電層の場合も、これに準ずる効果を有する。

以上に述べたように、実施の形態１の太陽電池セルＣを用いることにより、光反射損失が小さいのみならず、光吸収損失も小さいことから、光電変換効率の高いハイブリッド型の太陽電池１００を実現することが出来る。

なお、図３の太陽電池セルＣの裏面側（受光面の反対側）には、ｉ型非晶質シリコン系薄膜層４、ｎ型非晶質シリコン系薄膜層５、ＩＴＯからなる導電膜７、ＡＺＯもしくはＧＺＯからなる導電膜９、反射防止層１１、集電極Ｓ２が形成されている。この裏面構造により、単結晶シリコン基板１を透過した光により生じたホールが導電膜７側に拡散するのを防止するとともに、表裏対称構造によって応力を対称化して太陽電池セルＣの反りを抑えている。また、裏面側から入射光がある場合には、同様に反射を抑制して変換効率を高める効果を有する。

なお、ｎ型単結晶シリコン基板１の両面には、テクスチャーが形成されていても良く、その場合、各導電膜と反射防止層のミクロな構造は、ランダムに配置されたテクスチャー構造上に形成される。

以下、図３に示す実施の形態１のハイブリッド型シリコン太陽電池セルＣの製造方法について説明する。まず、入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍ程度のｎ型単結晶シリコン基板１を有機溶剤、酸、アルカリ等で洗浄した後、７０〜９０℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して、スライス時に生じたダメージ層を除去し、純水による洗浄を行う。また、プラズマ、ＵＶ、オゾン等のドライクリーニング法や熱処理等の基板表面状態に応じた洗浄方法を用いても良い。

次に、結晶シリコン基板１両面にテクスチャー構造を形成する方法として、７０〜９０℃に保持した水酸化カリウム（ＫＯＨ）とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の水溶液に浸漬し、純水によるリンス洗浄を行う。その結果、基板表面がエッチングされて、凹凸の平均的な周期と高さが数μｍ〜十数μｍのテクスチャーが形成される。形成されたテクスチャー構造は、（１１１）面が露出したピラミッド型の突起がランダム配列した形状である。テクスチャー形成のためのエッチング条件は、エッチング速度が（１００）＞（１１０）及び（１００）＞（１１１）の関係になるように調整されている。アルカリ水溶液中にＩＰＡを添加したエッチング液は、（１００）面と（１１０）面及び（１１１）面のエッチチング速度比を増大させる作用を有する。

エッチング液は、水酸化カリウムに限定されることなく、水酸化ナトリウムなど、他のアルカリ溶剤を用いてもよく、ＩＰＡ以外の添加剤を用いてもよい。

エッチングが終了した単結晶シリコン基板１をＣＶＤ装置へ導入し、入射面にｉ型非晶質シリコン層２を約５ｎｍの厚みに製膜した後、ｉ型非晶質シリコン層２の上にｐ型非晶質シリコン層３を例えば約５ｎｍ製膜する。また、裏面側にはｉ型非晶質シリコン層４を約５ｎｍ製膜し、ｉ型非晶質シリコン層４上にｎ型非晶質シリコン層５を約１５ｎｍ製膜する。これらの非晶質シリコンを製膜する前には、酸やアルカリなどを用いるウエット洗浄やプラズマ等を用いるドライ洗浄で製膜面を清浄にする処理を実施することが望ましい。

続いて、主面側のｐ型非晶質シリコン層３上に、導電膜６としてスパッタリング法によりＩＴＯ膜を５０〜１５０ｎｍの厚みで製膜する。スパッタリングターゲットは、例えばＩｎ_２Ｏ_３中にＳｎＯ_２を０．５〜５％添加したものを用いることができる。

導電膜６上に導電膜６を保護する導電膜８として、２０〜５０ｎｍの厚みのＡＺＯ膜をスパッタリング法により形成する。スパッタリングターゲットには、ＺｎＯにＡｌを０．５ｗｔ％〜４ｗｔ％添加したものを用いることができる。
なお、ＩＴＯ膜の厚みを低減し、ＡＺＯ膜の厚みをＩＴＯ膜と同等程度かそれ以上に厚くすることにより、希少なＩｎを含むＩＴＯの使用量を低減することもできる。

同様に、裏面側のｎ型非晶質シリコン層５上に、導電膜７としてスパッタリング法により酸化インジウム層を５０〜１００ｎｍ製膜する。本実施形態の透明導電層の製膜方法として、スパッタリング法を用いたが、蒸着法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、ゾルゲル法、あるいは液状にした原料を噴霧加熱する方法やインクジェット法などを用いて形成することができる。導電膜７上に、導電膜８と同様の方法で導電膜９を製膜する。

次に、導電膜８上の反射防止層１０として、ＳｉＮ_ｘ膜ないしＳｉＯＮ膜を、高周波放電をプラズマ源とするプラズマＣＶＤ法を用いて製膜する。原料ガスとしては、ＳｉＨ_４ガスを含む混合ガス系が用いられ、例えばＳｉＨ_４−Ｎ_２系、ＳｉＨ_４−ＮＨ_３系、ＳｉＨ_４−Ｎ_２−ＮＨ_３系が使用可能であり、適宜Ｈ_２ガスなどで希釈されて使用される。一般に膜中の窒素含有量が減少すると屈折率が低下する。したがって、ＳｉＨ_４ガスに対するＮ_２ガス、ＮＨ_３ガスの供給量を調整することで屈折率を制御できる。ＳｉＯＮ膜を製膜する際には、上記の混合ガス系にＯ_２ガスが混合される。反射防止層１０は、膜厚が数〜数十ｎｍ、好ましくは４０〜５０ｎｍとなるように製膜される。製膜時の被製膜基板温度は３００℃以下であれば良いが、より好ましくは２００℃以下で製膜することが望ましい。導電膜９上の反射防止層１１の製膜も同様である。

次に、導電膜６と集電極Ｓ１のコンタクト部分となる複数の開口部Ｋを形成する。（図４参照。）開口部Ｋにおける窒化珪素／酸化亜鉛層を除去する工程としては、ＸｅＦエキシマレーザ（波長３５３ｎｍ）によるレーザ加工、レジストマスクを用いたドライエッチング、塩酸と硝酸の混合水溶液によるウエットエッチングなどを用いることが出来る。開口部Ｋは、５０〜３００μｍ程度の幅を有するとともに所定の間隔で略平行に配置される。また、反射防止層１０を形成する場合、上記開口部をマスク等で製膜されないようにする方法を用いて良い。導電膜７と集電極Ｓ２のコンタクト部分についても、同様の開口部Ｋを形成する。

開口部Ｋを形成後、導電膜６、７の上に、導電ペーストをスクリーン印刷法によって櫛形電極を形成し、集電極Ｓ１、Ｓ２とした。導電ペーストは、銀などの金属粒子と樹脂バインダーなどを混練して分散させたペーストである。印刷後、シリコンのパシベーションが劣化しない範囲で２００℃程度のアニールを行って、導電ペーストを固化させる。なお、集電極のアニールの温度、雰囲気によって、導電膜６、７の透過率と抵抗率は変化する。これは、アニール雰囲気やペースト中からの水分、酸素等により、膜質が変化することによるものと考えられる。

図５は、実施の形態１の太陽電池セルの集電極周辺の構造例を示す断面拡大図である。この構造例では、集電極Ｓ１の幅が開口部Ｋより細く形成されており、集電極Ｓ１の端部周辺でわずかに導電膜６の表面が露出している。集電極Ｓ１の全幅が導電膜６に接触していることから、遮光を最小限にするため細く設計された集電極Ｓ１を用いても、電気抵抗の小さい、導通損失の少ない太陽電池セルを実現することが出来る。なお、導電膜６の露出面積は、許容されるＮａイオンの拡散量と集電極Ｓ１のアライメント精度から決定される。なお、図５ではテクスチャー構造の図示は省略している。
図６は、実施の形態１の太陽電池セルの集電極周辺の他の構造例を示す断面拡大図である。図６に示すように、集電極Ｓ１、Ｓ２の幅は、開口部Ｋより広く形成されている。開口部Ｋの全幅が集電極Ｓ１で被覆されていることから、集電極Ｓ１と開口部Ｋのアライメントに多少のずれが生じても、集電極Ｓ１が導電膜に接触する面積が低減しにくい構造である。そのため、セル内および個体間の電気抵抗のばらつきが少ない太陽電池セルを得ることが出来る。
なお、集電極Ｓ１、Ｓ２は、スクリーン印刷法の他、インクジェット法、導線接着法、スプレー法等の公知技術によっても作製できる。

作製した太陽電池セルＣは、複数個接続した後、保護基板としてのガラス板上でＥＶＡ樹脂が充填され、裏面保護フィルムのＰＥＴフィルムを減圧下でラミネートし、太陽電池モジュールとする。

実施の形態２．
図７は実施の形態２の太陽電池セルの集電極周辺の構造を示す断面拡大図である。図７の太陽電池セルＣは、反射防止層１０の開口部の底部に導電膜８の一部が残留しているもので、例えばドライエッチング工程でエッチング時間を調整することで作製することができる。その他の構造は、実施の形態１と同様であり、基本的な構成と機能に違いはないことから、説明は省略する。導電膜８は通電を行うのに十分な導電性を有しているため、集電極Ｓ１とコンタクトすることにより、ほぼ問題なく集電極Ｓ１への導通を確保できる。また、集電極Ｓ１が開口部幅より狭い場合でも、残留する導電膜８によって、直下の導電膜６が保護されることから、高い信頼性を確保することができる。

なお、図７は、集電極Ｓ１が開口部Ｋの全体を被覆している構成をとっているが、集電極Ｓ１の全幅が開口部Ｋ内にある構成を用いても良い。後者の場合は、露出している開口部Ｋから拡散するＮａイオンなどの不純物を最小限にすることができる。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３の太陽電池セルの反射防止層１２形成後の構造を示す断面図である。単結晶シリコン基板１、ｉ型非晶質シリコン系薄膜層２、ｐ型非晶質シリコン系薄膜層３、透明な第１の導電膜６、透明な第２の導電膜８は実施の形態１と同様である。太陽電池セルの外観は図１と同様であり、モジュール化された太陽電池の構造は図２と同様である。実施の形態３では、導電膜８上に下地電極Ｔが形成されており、下地電極Ｔ形成後に反射防止層１２が製膜される。反射防止層１２は、実施の形態１の反射防止層１０と同様の材料から成るが、製膜直後は下地電極Ｔ上にも存在する。

下地電極Ｔは、金属微粒子を含有するペーストないしスラリーをインクとしてスクリーン印刷法やインクジェット法で形成された金属電極である。ただし、該インクは高分子バインダーや、熱硬化性樹脂などは含有しておらず、有機物のコーティングが施された金属の超微粒子が溶剤中に分散されたものである。超微粒子の直径は１００ｎｍ未満で、好ましくは１０ｎｍ前後であり、材料はＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ等である。下地電極Ｔは、パターン形成後、２００℃程度でアニールされて金属超微粒子が焼結して完成される。したがって、下地電極Ｔはアニール後に有機成分をほとんど含んでおらず、反射防止層１２の製膜プロセスにおいても劣化することがない。

図９は、実施の形態３の太陽電池セルの集電極周辺の構造を示す断面拡大図である。図８の段階から、下地電極Ｔ直上の反射防止層１２が除去され、下地電極Ｔ上に集電極Ｓ１が形成されている。下地電極Ｔと集電極Ｓ１は電気的に接続されて、導通路を形成している。下地電極Ｔの電気抵抗が十分に低い場合は、集電極Ｓ１を下地電極Ｔの一部分上に形成してもよい。下地電極Ｔ上の反射防止層１２の除去は、例えば波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザを用いて下地電極Ｔ上をレーザエッチングすることによって行う。その結果、下地電極Ｔ上が実施の形態１の開口部Ｋに相当する領域となる。

図９の太陽電池セルは導電膜６が導電膜８によって保護されていることから、実施の形態１と同様に、モジュール化された後のセル内部にＮａイオンが拡散することを防止し、長期間使用しても経年変化の小さいハイブリッド系太陽電池を実現するものである。

なお、上記の説明では、反射防止層１０、１１はプラズマＣＶＤ法により製膜されることを前提として説明したが、スパッタリング法で製膜される場合においても類似の効果を期待することが出来る。すなわち、AＺＯないしＧＺＯを主成分とする導電膜８によって、プラズマ中の励起された分子および加速されて被製膜基板に入射するイオンなどによるＩＴＯ膜の損傷を防ぎ、モジュール化された太陽電池内部へのＮａイオン等の不純物拡散を抑制することができる。

以下、上記実施の形態に基づく具体的な実施例について説明する。

実施例１．
上記の実施の形態の構成を用いた太陽電池セルとして、集電極Ｓ１周辺が図５の構造をもつセルを作製した。集電極Ｓ１の幅が開口部Ｋより細く形成され、開口部Ｋの幅は１５０±５μｍ、集電極Ｓ１の幅は１００±１０μｍであった。導電膜６のＩＴＯの膜厚みは５０ｎｍ、導電膜８のＡＺＯ膜は３０ｎｍ、合計の膜厚みは８０ｎｍとし、いずれもスパッタリング法で形成した。反射防止層１０は膜厚み４０ｎｍの窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で形成した。集電極Ｓ１のピッチは２ｍｍとした。裏面の集電極Ｓ２周辺構造も同様とした。
評価用モジュールは、ガラス板上でＥＶＡ樹脂を充填し、裏面にＰＥＴフィルムをラミネーターでラミネートして封止した。

実施例２．
さらに、図６に示された、集電極Ｓ１、Ｓ２の幅が開口部Ｋより広くなる構造のセルを作製した。具体的には、開口部Ｋの幅は実施例１と同じで、集電極Ｓ１、Ｓ２の幅を２００±１０μｍとした。それ以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。集電極Ｓ１、Ｓ２の幅が広いため、開口部Ｋの全幅が集電極Ｓ１、Ｓ２で被覆された構造となった。

比較例．
セルに反射防止層と酸化亜鉛層を形成せず、導電膜６と集電極Ｓ１および導電膜７と集電極Ｓ２のコンタクト部分となる複数の開口部Ｋを作製しない以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。

上記の実施例の太陽電池モジュールについて、ソーラーシミュレータにより初期の出力特性を測定したところ、比較例の太陽電池モジュールに比べ、実施例１では、短絡電流が２％増加し、実施例２では１％増加した。この結果から、実施例１の反射防止層１０の効果により、光利用効率が高まったと推考できる。また、実施例２は集電極Ｓ１が広いため、実施例１に比べて光利用率が低下した影響が現れたと推考できる。さらに、比較例では、集電極Ｓ１に用いられる導電ペーストを固化するためのアニール工程において、導電膜６が高温雰囲気下で酸素や水蒸気に暴露されることから、導電膜６の導電率が低下することがあり、その影響が重畳されていると考えられる。

次に、太陽電池モジュールの温湿度環境試験による信頼性の評価を行った。信頼性の評価に用いた試料は、ソーダライムガラス上でセルをＥＶＡ樹脂で封止しただけの簡易構造を用い、温湿度サイクル試験を行った。耐湿試験の条件はＪＩＳ Ｃ８９１７に従い、恒温恒湿漕を温度８５℃、湿度８５％の条件とし、漕中に一定時間保管してからそれぞれ試料の出力を測定し、測定後、漕中に再投入することを繰り返す試験を行った。

図１０は、上記の太陽電池セルの１，０００時間の環境試験の結果を示すグラフである。図１０から、実施例１、２の太陽電池モジュールは、比較例の太陽電池モジュールに比べ、曲線因子の変化が少なく、耐温湿度環境の信頼性が向上していることがわかった。この結果から、実施の形態１の太陽電池セルＣは、ガラス板Ｇに含まれるＮａイオンなどの不純物がセル内部に侵入することによる特性劣化が小さいと推考され、実施例２の構造が最も信頼性に優れていると考えられる。

このように、実施例１、２の構造により、短絡電流増加による変換効率の向上や信頼性向上に対して有効であることが分かった。したがって、実施の形態１の太陽電池セルＣは、モジュール化された後のセル内部にＮａイオンが拡散することを防止し、セルの特性劣化を防いで、光電変換効率が高いのみならず、長期間使用しても経年変化の小さいハイブリッド系太陽電池１００を実現するものである。

１ ｎ型単結晶シリコン基板
２，４ ｉ型非晶質シリコン膜
３ ｐ型非晶質シリコン膜
５ ｎ型非晶質シリコン膜
６，７ 第１透明導電膜
８，９ 第２透明導電膜
１０，１１ 反射防止層
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ 集電極
Ｂ バス電極
Ｃ 太陽電池セル
Ｔ 下地電極

Claims (7)

1. 第１の導電型をもつシリコン結晶基板の光入射面側に、真性なシリコン薄膜を介して第２の導電型をもつ非晶質シリコン膜を有するセルを用い、前記セルとガラス板との間に透光性樹脂を充填した太陽電池であって、
   前記セルは、
   前記非晶質系シリコン膜上に製膜された透明導電層と、
   前記透明導電層上に製膜された反射防止層と、
   前記透明導電層に電気的に接続された集電極とを備え、
   前記透明導電層は前記非晶質シリコン膜上に製膜された酸化インジウムを主成分とする第１導電膜と、前記第１導電膜上に製膜された酸化亜鉛を主成分とする第２導電膜とを含んで構成される太陽電池。
2. 反射防止層の屈折率は第２導電膜の屈折率より小さく、透光性樹脂の屈折率より大きい、請求項１に記載の太陽電池。
3. 反射防止層は窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜である、請求項１または２に記載の太陽電池。
4. 集電極は反射防止層に形成された開口溝に配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池。
5. 開口溝の底部には第２導電膜の少なくとも一部が残留して集電極と接している、請求項４に記載の太陽電池。
6. 集電極は下地電極を介して第２導電膜に接続されている、請求項５に記載の太陽電池。
7. 反射防止層がプラズマＣＶＤ法で製膜されていることを特徴とする、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の太陽電池。

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