JP2652087B2

JP2652087B2 - 光起電力装置とその製造方法

Info

Publication number: JP2652087B2
Application number: JP3083542A
Authority: JP
Inventors: 康美井上; 行彦中田; 学伊藤; 晃敏横田; 仁三宮; 荘太森内
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH04218977A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は光起電力装置に関し、特に、非晶
質半導体の薄膜を含む光起電力装置の光電変換効率の改
善に関するものである。

【０００２】

【産業上の利用分野】光起電力装置は、そのコストの低
減と光電変換効率の向上が求められている。非晶質半導
体膜を含む光起電力装置は、結晶の半導体層を含む光起
電力装置に比べて光の吸収度が高いので、薄く形成する
ことが可能である。また、非晶質光起電力装置は製造工
程が簡単で、かつ製造時の温度が低いので製造時にエネ
ルギを節約し得るなどの利点を有している。さらに、非
晶質光起電力装置は、基板材料として安価なガラス，ス
テンレス，セラミックなどを用いることができるので、
コストの低減が容易である。

【０００３】ただし、ガラス，ステンレス，セラミック
などを基板材料として用いる場合、それらの材料の表面
の光反射率はおおむね低い。したがって、光電変換効率
の向上のために、高反射率を有する１種類または２種類
以上の金属を用いて平滑な反射層を基板上に形成するこ
とにより、基板表面の反射率が高められている。そし
て、光起電力装置の半導体膜で吸収されずに透過した入
射光を基板表面で反射させて、その反射光をも半導体膜
に吸収させることによって光電変換効率の向上が図られ
ている。

【０００４】しかし、半導体膜を透過した光が基板表面
で鏡面反射して半導体膜内へ再び入るとき、入射光と反
射光との間で“干渉”が起こり、干渉縞が現われること
がある。干渉縞は、光波が互いに弱め合うかまたは強め
合う現象である。したがって、半導体膜の厚さと入射光
の波長によっては、入射光と反射光の強度が互いに打ち
消し合って弱め合うことになる。このことは相対的に光
量が減少することと等価であり、光電変換効率の低下を
招く。

【０００５】第１５図を参照して、前述のような光の干
渉を低減させることによって光電変換効率を改善するこ
とが期待される光起電力装置の周知の概念的断面図が示
されている。この光起電力装置においては、基板１上に
凹凸表面を有する反射性の金属層２が形成されている。
この金属層２は、背面電極として働く。背面電極２上に
は、光電変換層として働く非晶質半導体膜３が形成さ
れ、半導体膜３は透光性の前面電極４によって覆われて
いる。

【０００６】このような光起電力装置内に光線Ｌ₀が入
射する場合、もし入射光線Ｌ₀が半導体膜３内で吸収さ
れずに背面金属電極２に至れば、入射光線Ｌ₀は金属電
極２の凹凸表面で散乱反射される。もし散乱反射された
光Ｌ₁が半導体膜２内で吸収されずに半導体膜３と透明
電極４との界面まで戻れば、散乱反射された光Ｌ₁はそ
の界面に対する法線に関して比較的大きな角度を成す傾
向にあるので、光Ｌ₁はその界面で再び半導体膜３内へ
反射された光Ｌ₂になる傾向にある。すなわち、入射光
が一旦半導体膜３内に入れば、その光は半導体膜３内に
閉じ込められる傾向にある。このことは、しばしば“光
閉じ込め技術”と称される。

【０００７】結果として、第１５図に示されたような光
起電力装置においては、背面金属電極２から反射された
光と入射光との干渉が減少させられる。また、半導体膜
中において、背面金属電極２から散乱反射された光の光
路長が長くなるので、その反射された光は効率よく半導
体膜内で吸収されて光電変換に寄与する。

【０００８】凹凸表面を有する背面金属電極を形成する
ための先行技術による１つの試みにおいて、基板上に約
２６０℃において約１０００Å厚さの銀の膜が電子ビー
ム蒸着によって堆積され、その銀膜の表面を凹凸にする
ために、真空中においてベーキングされる。先行技術に
よるもう１つの試みにおいては、基板上に約２００℃に
おいて約１０００Å厚さの銀膜がスパッタリングによっ
て堆積され、その銀膜の表面を凹凸にするために、約６
００℃でベーキングされる。

【０００９】しかし、“光閉じ込め”に十分な凹凸を背
面金属電極の表面上にベーキングを利用して形成するこ
とは困難である。また、６００℃のような高温でのベー
キングは、基板に悪影響を及ぼすことがある。

【００１０】このような先行技術の課題に鑑み、本発明
の目的は、入射光を十分に散乱反射させることのできる
背面金属電極を含む光起電力装置とその製造方法を提供
することである。本発明のもう１つの目的は、光電変換
効率の改善された光起電力装置とその製造方法を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、光起電力装置は、基板と、その基板上に形成され
ていて不均一な凹凸表面を有する半連続の金属層と、そ
の半連続金属層を覆うように形成されていて実質的に均
一な厚さを有する反射性で連続な金属層と、その連続な
金属層上に形成された半導体膜と、その半導体膜上に形
成された透明電極とを備えている。なお、本願明細書に
おいて、「半連続」の金属層とは、下地層の全表面を隙
間なく完全に覆う連続な金属層ではなくて、多数の微小
な島状領域もしくは半島状領域または多数の微小な開口
を含んでいて、下地層の表面を不完全に覆っている金属
層をいうものとする。

【００１２】本発明の第２の態様によれば、光起電力装
置の製造方法は、比較的高温において、不均一な凹凸表
面を有する半連続の金属層を基板上に形成し、その半連
続の金属層を覆うように、比較的低温において、実質的
に均一な厚さを有する反射性で連続な金属層を堆積し、
その連続な金属層を覆うように光電変換用の半導体膜を
堆積し、その半導体膜上に透明電極を堆積させる各ステ
ップを含んでいる。

【００１３】本発明の第３の態様によれば、光起電力装
置は、基板と、その基板上に形成されていて反射性表面
を有する連続な金属膜と、その連続な金属膜を覆うよう
に形成された透明な導電層と、その透明な導電層上に形
成された島状で反射性の金属層と、その島状の金属層を
覆うように形成された光電変換用の半導体膜と、その半
導体膜上に形成された透明電極とを備えている。

【００１４】

【作用】本発明の第１の態様による光起電力装置におい
ては、半連続の金属層が不均一な凹凸表面を有し、反射
性で連続な金属層は実質的に均一な厚さを有しているの
で、連続な金属層の表面は半連続の金属層の表面の凹凸
を引き継ぐ。したがって、半導体膜を透過した入射光は
連続な金属層の凹凸表面によって散乱反射されて効果的
に半導体膜内に閉じ込められる。すなわち、入射光のみ
ならず反射光も半導体膜中の光電変換に効率よく利用さ
れ、光起電力装置の光電変換効率が改善される。

【００１５】本発明の第２の態様による光起電力装置の
製造方法においては、半連続の金属層は比較的高温にお
いて基板上に堆積されるので、半連続の金属層の表面は
不均一で十分な凹凸を有することができる。そして、反
射性で連続な金属層は比較的低温において半連続の金属
層上に堆積されるので、連続な金属層は均一な厚さを有
し、その表面は半連続の金属層の表面の凹凸を引き継ぐ
ことができる。

【００１６】本発明の第３の態様による光起電力装置に
おいては、半導体膜を透過した入射光は島状の金属層に
よって散乱反射され、島状の金属層の開口部を通過した
入射光は連続な金属膜によって半導体膜へ向けて反射さ
れる。したがって、入射光と反射光が半導体膜中の光電
変換に効率よく利用され、光起電力装置の光電変換効率
が改善される。

【００１７】

【実施例】第１図を参照して、本発明の第１実施例によ
る光起電力装置が概念的な断面図で示されている。この
光起電力装置においては、ガラス，ステンレス，セラミ
ックなどの基板１上に、微細な凹凸表面を有する半連続
の第１の金属層２ａが形成されている。凹凸表面を有す
る半連続の金属層２ａは実質的に均一な厚さを有する反
射性で連続な第２の金属層２ｂで覆われている。第１と
第２の金属層２ａ，２ｂは背面電極として作用する。連
続な第２金属層２ｂ上には、光電変換のためのＳｉ，Ｓ
ｉＧｅまたはＣｄＳなどの非晶質半導体薄膜３が形成さ
れている。半導体薄膜３上には、透明な前面電極４が形
成されている。

【００１８】第１図のような光起電力装置は、たとえば
以下のようにして形成することができる。基板１とし
て、表面研磨されたステンレス綱ＳＵＳ３０４の板を用
いることができる。また、半連続の第１金属層２ａと連
続な第２金属層２ｂは高反射性の銀を用いて形成するこ
とができる。

【００１９】凹凸表面を有する半連続の第１銀層２ａ
は、３００℃以上の温度に保持された基板１上に、電子
ビーム蒸着またはスパッタリングによって約１０Å／秒
の成長速度で２５０Åから８００Åの範囲内の厚さに堆
積することによって形成され得る。基板の温度が３００
℃以下の場合、十分な凹凸表面を有する半連続の第１銀
層２ａが形成され得ない。局所的な凝集を促進して十分
な凹凸表面を得るためにはより高い基板温度が好ましい
が、基板温度が高すぎれば基板１が悪影響を受ける。し
たがって、十分な凹凸表面を有する半連続の第１銀層２
ａを形成するためにより好ましい基板温度範囲は３００
〜４５０℃である。第１銀層２ａが２５０Åより薄いか
または８００Åより厚い場合には、第１金属層２ａの表
面上に凝集による十分な凹凸を得ることができない。第
１銀層２ａの表面上に十分な凹凸を得るためには、第１
銀層２ａのより好ましい厚さは２５０〜６００Åの範囲
である。

【００２０】実質的に均一な厚さを有する連続な第２銀
層２ｂは、２６０℃以下の基板温度で、半連続の第１銀
層２ａを覆うように電子ビーム蒸着またはスパッタリン
グによって約１０Å／秒の成長速度で３００Å以上の厚
さに堆積することによって形成され得る。連続な第２銀
層２ｂは実質的に均一な厚さを有するので、連続な第２
銀層２ｂの上側表面も不連続な第１銀層２ａの表面の凹
凸と同様な凹凸を有する。第２銀層２ｂが３００Åより
薄いとき、第２銀層２は完全に連続な膜になりにくい。
しかし、第２銀層２ｂはあまり厚くする必要はないし、
７００Å厚くしすぎればその表面の凹凸が小さくなる傾
向にある。したがって、第２銀層２ｂの最も好ましい厚
さの範囲は３５０〜５００Åである。凝集を避けかつで
きるだけ薄い状態で連続な第２銀層２ｂを形成するため
には、基板温度が低い方が好ましい。しかし、基板温度
が低すぎれば、半連続の第１銀層２ａと連続な第２銀層
２ｂとの間の接合性が低化する。よって、連続な第２銀
層２ｂの形成時の基板温度は１００〜２６０℃であるこ
とが好ましい。

【００２１】第２図を参照して、３５０℃においてステ
ンレス基板１上２００Åの厚さに堆積された半連続の第
１銀層２ａのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真が示され
ている。このＳＥＭ写真は、基板１の表面から４５度の
角度をなす方向からとられている。半連続の銀層２ａは
白く現われている島状または半島状の局所的に凝集した
領域を含んでおり、基板表面の約５０％を覆っている。
写真下部の白くて短い横棒は１．０μｍの長さを表わし
ている。

【００２２】第３図（Ａ）のグラフを参照して、厚さ２
００Åの半連続の第１銀層２ａを含むステンレス基板１
の光反射率が示されている。このグラフにおいて、横軸
は入射光の波長（ｎｍ）を表わし、縦軸は光反射率
（％）を表わしている。一点鎖線の曲線Ｒは鏡面反射
（基板表面に対する光の入射角と反射角が等しい反射）
を表わしている。他方、実線の曲線ＴＲは全反射（鏡面
反射のみならず散乱反射をも含む）を表わしている。第
３図（Ｂ）のグラフにおいて、横軸は入射光の波長（ｎ
ｍ）を表わし、縦軸は全反射に対する散乱反射の割合
（ＴＲ−Ｒ）／ＴＲ（％）を表わしている。第３図
（Ａ）と（Ｂ）のグラフから、第２図の基板表面におい
ては全反射ＴＲおよび散乱反射（ＴＲ−Ｒ）／ＴＲがと
もに不十分であることがわかる。

【００２３】第４図を参照して、３５０℃においてステ
ンレス基板１上へ５００Åの厚さに堆積された半連続の
第１銀層２ａのＳＥＭ写真が示されている第４図の第１
銀層２ａにおいては局所的凝集が進んでおり、第４図の
第１銀層２ａは第２図のそれに比べて粗い組織を有して
いる。

【００２４】第５図（Ａ）のグラフは、厚さ５００Åの
半連続の第１銀層２ａを含む第４図の基板の光反射率を
示している。第５図（Ａ）においては、第３図（Ａ）と
比べて全反射ＴＲが増大していることがわかる。そし
て、この全反射ＴＲの増大は、主に散乱反射（ＴＲ−
Ｒ）／ＴＲの増大によるものであることが第５図（Ｂ）
からわかる。

【００２５】第６図を参照して、３５０℃においてステ
ンレス基板１上へ１０００Åの厚さに堆積された銀層の
ＳＥＭ写真が示されている。第６図の銀層は表面上に凹
凸を有しているが、実質的に連続な層になっている。す
なわち、この銀層はステンレス基板の表面を完全に覆っ
ている。

【００２６】第７図（Ａ）のグラフは、厚さ１０００Å
の銀層を含む第６図の基板の光反射率を示している。第
７図（Ａ）においては、第５図（Ａ）と比べて全反射Ｔ
Ｒが増大しているが、散乱反射（ＴＲ−Ｒ）／ＴＲが減
少していることが第７図（Ｂ）と第５図（Ｂ）との比較
からわかる。

【００２７】したがって、本発明の第１実施例による光
起電力装置においては、第５図（Ｂ）に示されたような
満足し得る散乱反射（ＴＲ−Ｒ）／ＴＲを維持しつつ全
反射ＴＲを増大させるために、表面上に凹凸を有する半
連続の第１銀層２ａ上に実質的に均一な厚さを有する連
続な第２銀層２ｂが堆積される。

【００２８】表１において、本発明の第１実施例による
光起電力装置Ａの種々の光電変換特性が先行技術による
光起電力装置Ｂとの比較において示されている。光起電
力装置Ａは、ステンレス基板１上に３５０℃で５００Å
厚さに堆積された半連続の第１銀層２ａと、その上に１
５０℃で実質的に均一な５００Å厚さに堆積された連続
の第２銀層２ｂと、その上に堆積された非晶質ＳｉＧｅ
膜３を含んでいる。非晶質ＳｉＧｅ膜はｐ−ｉ−ｎ接合
を含み、ｉ層の厚さは約２５００Åである。他方、先行
技術による光起電力装置Ｂは、ステンレス基板上に３５
０℃で１０００Å厚さに堆積された連続な単一の銀層
と、その上に堆積された非晶質ＳｉＧｅ膜を含んでい
る。

【００２９】

【表１】

【００３０】この表１から明らかなように、第１実施例
の光起電力装置Ａは、開放電圧Ｖ_OCを除く他の光電変
換特性である短絡電流Ｉ_{S C}，フィルファクタＦＦおよ
び変換効率ηのすべてにおいて先行技術の光起電力装置
Ｂより優れており、特に光電変換効率ηは１８％も改善
されていることがわかる。

【００３１】なお、上述の第１実施例では、ステンレス
基板１の研磨表面上に直接第１と第２の銀層２ａ，２ｂ
が形成されているが、基板１上に電子ビーム蒸着やスパ
ッタリングなどによってチタン層を形成し、その上に銀
の反射層２ａ，２ｂを形成してもよい。なぜならば、そ
のようなチタン層は、ステンレス基板１と銀の反射層２
ａ，２ｂとの間の付着性を改善するからである。

【００３２】また、上述の第１実施例では連続な第２銀
層２ｂ上に直接ＳｉＧｅの半導体膜３が形成されている
が、反射層２ｂと半導体膜３との間に透明なＺｎＯ導電
層を形成してもよい。ＺｎＯ層は、その屈折率の作用に
よって半導体膜３内への光の閉じ込めの効果を高めるか
らである。ＺｎＯ層は、５００〜２５００Åの厚さに形
成されるのが好ましい。なぜならば、ＺｎＯ層が薄すぎ
れば均一な膜になりにくく、逆に２５００Å以上に厚く
しても光電変換効率がさらに増大することにはならない
からである。ＺｎＯ層のより好ましい厚さの範囲は、７
００〜１５００Åである。

【００３３】第８図は、第１銀層２ａの厚さが種々の光
電変換特性に及ぼす影響を示している。このグラフにお
いて、横軸は第１銀層の厚さ（Å）を表わしており、縦
軸は短絡電流Ｉ_{S C}，開放電圧Ｖ_{O C}，フィルファクタ
ＦＦおよび最大出力Ｐ_{m a x}などの光電変換特性を表わ
している。第８図に示されている光起電力装置は、ステ
ンレス基板上に３５０℃において約３０Å／秒の成長速
度で５００Åの厚さに堆積されたチタン層と、そのチタ
ン層上に３５０℃において形成されていて横軸の座標で
表わされた厚さを有する第１銀層と、１５０℃で形成さ
れた５００Å厚さの第２銀層を含んでいる。ただし、横
軸上の点Ｒｅｆは先行技術による光起電力装置を表わし
ており、その光起電力装置は、ステンレス基板上に形成
された５００Å厚さのチタン層と、その上に３５０℃で
形成された１０００Å厚さの単一の銀層を含んでいる。
縦軸上の種々の光電変換特性は、この先行技術の光起電
力装置の特性によって規格化されて示されている。第８
図のグラフから理解されるように、第１銀層の厚さは約
２５０〜６００Åの範囲内にあることが好ましい。

【００３４】第９図は第８図に類似しているが、第９図
の横軸は第２銀層の厚さを表わしており、第１銀層の厚
さは一定の３５０Åに設定されている。第９図から理解
されるように、第２銀層は約３００Å以上の厚さを有す
ることが好ましい。しかし、第２銀層の厚さを５００Å
以上に増大しても光電変換特性がさらに改善されること
はないので、第２銀層のより好ましい厚さの範囲は３５
０〜５００Åである。

【００３５】第１０図のグラフに示された光起電力装置
は、３５０Åの厚さの第１の銀層と５００Åの厚さの第
２の銀層と、さらに第２銀層上に堆積されたＺｎＯ層を
含んでいる。第１０図における横軸はこのＺｎＯ層の厚
さ（Å）を表わしている。縦軸上の種々の光電変換特性
は、ＺｎＯ層を含まない光起電力装置の特性によって規
格化されている。このグラフから理解されるように、Ｚ
ｎＯ層の厚さは５００〜２５００Åの範囲にあることが
好ましく、より好ましくは７００〜１５００Åの範囲に
ある。

【００３６】第１１図を参照して、本発明の第２実施例
による光起電力装置が概念的な断面図で示されている。
この光起電力装置においては、連続で反射性の第１の金
属層２が基板１の上表面を完全に覆うように形成されて
いる。第１の金属層２は、透明導電層５によって覆われ
ている。透明導電層５上には、島状で反射性の第２の金
属層が形成されている。この島状の第２金属層は透明導
電層５の上表面の３０〜７０％を覆っていることが好ま
しい。第１の金属層２，透明導電層５および第２の金属
層６は、背面電極として作用する。光電変換のための非
晶質半導体膜３は、島状の第２金属層６および透明導電
層５を覆うように形成されている。非晶質半導体膜３上
には、透明な前面電極４が形成されている。

【００３７】第１１図に示したような光起電力装置に光
が入射するとき、半導体膜３を透過した光の一部は島状
の第２金属層６によって散乱反射される。第２金属層６
中の島間を通過するかまたはそれらの島によって方向を
変えられて透明導電層５内に入った光は連続な第１金属
層２によって反射され、再び第２金属層６中の島間を通
過するかまたはそれらの島によって方向を変えられて半
導体膜３内に戻される。したがって、光起電力装置に入
射した光は半導体膜３内に閉じ込められる傾向にあり、
光電変換効率が改善される。

【００３８】第１２図を参照して、第２実施例によるよ
り具体的な光起電力装置の一例が断面図で示されてい
る。ステンレス基板１上に、チタン層７が電子ビーム蒸
着によって厚さ約５００Åに形成される。チタン層７上
には、連続な第１の銀層２が３５０℃において蒸着によ
って１０００Åの厚さに堆積される。第１銀層２上に
は、１０００Åの厚さの透明なＺｎＯ導電層５が形成さ
れ、その上に厚さ２００Åの島状の第２銀層６が蒸着に
よって堆積される。この島状の第２銀層６は透明な導電
層５の表面の約５０％を覆っている。

【００３９】その後、島状の第２銀層６およびＺｎＯ導
電層５を覆うように、ｎ型の非晶質Ｓｉ層３ｎ，ｉ型の
非晶質Ｓｉ層３ｉ，非晶質ＳｉＣのｐ−ｉ界面層３ｐｉ
およびｐ型の非晶質ＳｉＣ層３ｐがプラズマＣＶＤ法に
よって順次堆積される。最後に、ｐ型の非晶質ＳｉＣ層
３ｐ上に透明な前面電極４が形成される。

【００４０】第１３図を参照して、非晶質半導体層を堆
積するためのプラズマＣＶＤ装置が概念的に図解されて
いる。このプラズマＣＶＤ装置は、導入チャンバ１１，
仕切り弁１２，ｎ型半導体層形成用反応チャンバ１３，
ｉ型半導体層形成用反応チャンバ１４，ｐ型半導体層形
成用反応チャンバ１５，および取出しチャンバ１６を含
んでいる。反応チャンバ１３ないし１５の各々内には、
陰極１８が設けられている。ボンベ１９ないし２３は、
それぞれＳｉＨ₄，Ｈ₂，ＣＨ₄，ＰＨ₃，およびＢ₂
Ｈ₆を内蔵している。プラズマＣＶＤ装置はさらに高周
波電源２４を備え、基板１上に半導体層が堆積される。
第１２図の光起電力装置中の非晶質半導体層３ｎ，３
ｉ，３ｐｉ，３ｐの各々が、第１３図のＣＶＤ装置を用
いて、表２のガス流量のもとに形成され得る。

【００４１】

【表２】単位（ｓｃｃｍ）

【００４２】第１２図の光起電力装置は、先行技術によ
る比較のための光起電力装置より短絡電流において約１
０％の改善を示した。この比較のための起電力装置は第
１２図のものと類似しているが、透明導電層５とその上
の島状の第２銀層６とを備えていないものである。

【００４３】以上の第２実施例において、連続な第１銀
層２を、第１図の半連続の銀層２ａと連続な銀層２ｂで
形成する場合、短絡電流はさらに改善される。

【００４４】第１４図を参照して、本発明の第３の実施
例による積層された３層の光起電力セルを含むタンデム
型の光起電力装置が概略的な断面図で示されている。半
導体膜中における長波長光の吸収係数は一般に小さいの
で、タンデム型の光起電力装置は長波長光をより効率的
に利用とする場合に好ましい。また、長波長光を効率的
に利用するためには、非晶質シリコンのエネルギバンド
ギャップである１．７５ｅＶより小さなエネルギバンド
ギャップを有する非晶質ＳｉＧｅのｉ層を用いることが
好ましい。この非晶質ＳｉＧｅのｉ層を含む光起電力セ
ルは、タンデム型光起電力装置の下層に配置されるのが
好ましい。第１４図のタンデム型光起電力装置において
は、第１２図の光起電力装置におけると同様に、ステン
レス基板１上に、厚さ５００Åのチタン層７，厚さ１０
００Åの連続な第１銀層２，厚さ１０００Åの透明なＺ
ｎＯ導電層５および厚さ２００Åで島状の第２銀層６が
順次堆積されている。

【００４５】島状の第２銀層６および透明導電層５上に
は、ｎ型の非晶質Ｓｉ層３ｎ，ｉ型の非晶質ＳｉＧｅ層
３ｉａ，非晶質ＳｉＣのｐ−ｉ界面層３ｐｉおよびｐ型
の非晶質ＳｉＣ層３ｐが堆積され、これによって、第１
層の光起電力セルが形成される。

【００４６】第１層の光起電力セル上には、また、ｎ型
の非晶質Ｓｉ層８ｎ，ｉ型の非晶質Ｓｉ層８ｉ，非晶質
ＳｉＣのｐ−ｉ界面層８ｐｉおよびｐ型の非晶質ＳｉＣ
層８ｐが順次堆積され、これによって第２層の光起電力
セルが形成される。

【００４７】第２層の光起電力セル上には、さらに、ｎ
型の非晶質Ｓｉ層９ｎ，ｉ型の非晶質ＳｉＣ層９ｉ，非
晶質ＳｉＣのｐ−ｉ界面層９ｐｉおよびｐ型の非晶質Ｓ
ｉＣ層９ｐが順次堆積され、これによって第３層の光起
電力セルが形成される。最後に、第３層の光起電力セル
上に透明な前面電極４が形成される。

【００４８】第１４図のタンデム型光起電力装置は、先
行技術による比較のためのタンデム型光起電力装置よ
り、短絡電流において約２０％の改善を示してた。この
比較のためのタンデム型光起電力装置は第１４図のもの
に類似しているが、透明導電層５とその上の島状の第２
銀層６とを備えていないものである。

【００４９】第３実施例のタンデム型光起電力装置にお
いても、連続な第１銀層２を第１図の半連続の銀層２ａ
と連続な銀層２ｂとで形成する場合、短絡電流はさらに
改善される。

【００５０】なお、以上の種々の実施例において反射性
金属として銀が用いられたが、代わりにアルミニウム，
銅，金などを用いてもよいことが理解されよう。また、
半導体層として、非晶質半導体層のみならず多結晶半導
体層や単結晶半導体層をも用いることができる。さら
に、半導体としては、Ｓｉ，ＳｉＧｅ，ＳｉＣのみなら
ず他の種々の化合物半導体をも用いることができる。ま
たさらに、基板の材料として、ステンレスのみならず、
ガラスなどの他の種々の材料をも用いることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光が半
導体膜内に効率的に閉じ込められることによって光電変
換効率の改善された光起電力装置とその製造方法を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による光起電力装置の概念
的な断面図である。

【図２】３５０℃においてステンレス基板上へ２００Å
の厚さに堆積された銀層の金属組織を示すＳＥＭ写真で
ある。

【図３】第２図の基板の光反射特性を示すグラフであ
る。

【図４】３５０℃においてステンレス基板上へ５００Å
の厚さに堆積された半連続の銀層の金属組織を示すＳＥ
Ｍ写真である。

【図５】第４図の基板の光反射特性を示すグラフであ
る。

【図６】３５０℃においてステンレス基板上へ１０００
Åの厚さに堆積された連続な銀層の金属組織を示すＳＥ
Ｍ写真である。

【図７】第６図の基板の反射特性を示すグラフである。

【図８】第１実施例における第１銀層の厚さが光電変換
特性に及ぼす影響を示すグラフである。

【図９】第１実施例における第２銀層の厚さが光電変換
特性に及ぼす影響を示すグラフである。

【図１０】第１実施例におけるＺｎＯ層の厚さが光電変
換特性に及ぼす影響を示すグラフである。

【図１１】本発明の第２実施例による光起電力装置を示
す概念的な断面図である。

【図１２】第２実施例によるより具体的な光起電力装置
の一例を示す断面図である。

【図１３】非晶質半導体層を堆積するためのプラズマＣ
ＶＤ装置を示す概念図である。

【図１４】本発明の第３実施例によるタンデム型の光起
電力装置を示す概略的な断面図である。

【図１５】光起電力装置の半導体膜内への“光の閉じ込
め”を説明するための概念図である。

【符号の説明】

１は基板、２は金属膜、２ａは凹凸表面を有する半連続
の金属層、２ｂは均一な厚さを有する連続な金属層、３
は半導体膜、４は透明な前面電極、５は透明なＺｎＯ
層、６は島状の金属層、７はチタン層を表わす。なお、
各図において、同一符号は同一内容または相当部分を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横田晃敏大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者三宮仁大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者森内荘太大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開昭63−199863（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−209872（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−44476（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板上に形成されていて不均一な凹凸表面を有する
半連続の金属層と、前記半連続の金属層を覆うように形成されていて実質的
に均一な厚さを有する反射性で連続な金属層と、前記連続な金属層上に形成された光電変換用の半導体層
と、前記半導体層上に形成された透明電極とを備えたことを
特徴とする光起電力装置。
【請求項２】比較的高温において、不均一な凹凸表面
を有する半連続の金属層を基板上に堆積し、比較的低温において、実質的に均一な厚さを有する反射
性で連続な金属層を前記半連続の金属層を覆うように堆
積し、前記連続の金属層を覆うように光電変換用の半導体層を
堆積し、前記半導体層上に透明電極を堆積させる各ステップを含
むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項３】基板と、前記基板上に形成されていて反射性表面を有する連続な
金属層と、前記連続な金属層を覆うように形成された透明な導電層
と、前記透明な導電層上に形成された島状で反射性の金属層
と、前記島状の金属層および前記透明な導電層を覆うように
形成された光電変換用の半導体層と、前記半導体層上に形成された透明電極とを備えたことを
特徴とする光起電力装置。