JP2962897B2

JP2962897B2 - 光起電力素子

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Publication number: JP2962897B2
Application number: JP3269423A
Authority: JP
Inventors: 深照松山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-17
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH05110125A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光起電力素子に係り、特
に入射光を裏面で反射し散乱せしめて、半導体層で吸収
される光を増大させることによって、出力特性を安定に
向上させた光起電力素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽光を電気エネルギーに変換する光電
変換素子である太陽電池は、石油などの化石エネルギー
や原子力エネルギーに代わるクリーンなエネルギーとし
て期待されている。

【０００３】太陽電池を電力用のエネルギー源として実
用化するために解決すべき問題点の最たるものは、製造
コストの低減である。

【０００４】太陽電池を材料別に大別すれば、単結晶を
用いるものと、多結晶を用いるものと、非晶質を用いる
ものと、化合物の薄膜を用いるものに分けられる。その
うち、非晶質や化合物の薄膜を用いる太陽電池は、製造
コストを大幅に低減できる可能性の高い材料として、盛
んに開発されている。

【０００５】製造コストを考える場合に、単位電力当た
りで計算されるべきであるから、製造プロセスのコスト
を低減すること以外に、太陽電池の光電変換効率を向上
させることも重要である。

【０００６】光電変換効率を向上させる手段の一つに、
太陽電池の光入射側と反対側に、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａ
ｕなどの、高い反射率を有する金属膜による反射層を形
成する技術が知られている。この技術は、キャリアを生
成する半導体層を透過した光を、反射層で反射してやる
ことによって、再び半導体層で吸収させて、出力電流を
増大させて光電変換効率を向上させようとしたものであ
る。

【０００７】しかしながら、裏面電極として、Ａｇ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ａｕなどの、高い反射率を有する金属膜を用
いた場合、半導体層に拡散して太陽電池の特性を低下さ
せたり、光入射側の電極と導通して短絡（シャント）を
起こしたりしやすい。これは、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ
などの、高い反射率を有する金属が、半導体層中で拡散
しやすいためと思われる。

【０００８】このことは、半導体層を透過してきた光を
散乱させて、吸収係数の小さい長波長光の光路長を増大
せしめるために、裏面電極を凹凸のある粗面として形成
した場合特に顕著であった。

【０００９】一方、裏面電極と半導体層の間に透明導電
層を介在させることにより基板表面性を向上させる方法
が、特公昭５９−４３１０１号公報及び特公昭６０−４
１８７８号公報において開示されている。これらの公報
では、裏面電極と半導体層の間に透明導電層を介在させ
る効果として、裏面電極の平坦性の向上、あるいは半導
体層の密着性の向上、あるいは裏面電極の金属と半導体
層の合金化の防止などがあげられている。

【００１０】また、特開昭６０−８４８８８号公報に
は、裏面電極と半導体層の間にバリヤー層として透明導
電層を介在させることによって、半導体層の欠陥領域中
を流れる電流を減少させる技術が開示されている。

【００１１】さらに、原理ははっきりしていないが、裏
面電極と半導体層の間に透明導電層を介在させることに
よって、太陽電池のスペクトル感度において、長波長領
域の感度が増大する事が報告されている。

【００１２】

【解決すべき技術記録】このように、裏面電極と半導体
層の間に透明導電層を介在させることによって、いくつ
かの効果が期待されているが、まだ解決すべき課題が残
されていた。

【００１３】裏面電極と半導体層の間に介在させる透明
導電層は、半導体層が吸収できる波長の光に対する透過
率が高く、導電率が高い事が要求される。しかし透明導
電層として好適に用いられる導電性酸化膜は、導電率を
上げようとすると、光の透過率が下がってしまうという
性質がある。従って裏面金属として、高い反射率を有す
る金属を用いた場合のメリットを生かそうとして、透過
率を優先した場合は、導電率を十分に上げられず、太陽
電池の直列抵抗の増大となって、期待したほどの光電変
換効率の上昇が得られないことになる。

【００１４】また、透明導電層の作製条件によっては、
裏面電極の反射率を損なうこともあった。

【００１５】さらに、透明導電層として好適に用いられ
る導電性酸化膜はｎ型のものが多く、透明導電層と半導
体層の組み合わせによっては、それらの界面にバリヤー
ができることもあった。

【００１６】一方、導電性酸化膜の導電率を向上させる
ために、導電性酸化膜に導電率を変化させる元素を添加
するいわゆるドーピングの技術が研究されており、いく
つかの元素が導電性酸化膜のドーパントとして有効であ
る事がわかっている。しかし、仮にこの技術を前記透明
導電層に適用しようとした場合、導電率を上げようとし
て前記元素の添加量を上げていくと、光の透過率が下が
ってしまったり、導電性酸化膜の構造を乱したり、前記
元素が半導体層に拡散するなどの悪影響が予想され、ド
ーピングの技術を適用するのは困難であると思われた。

【００１７】

【発明の目的】本発明は、以上の裏面電極と半導体層の
間に介在させる透明導電層の課題を解決し、裏面電極の
高い反射率を維持し、太陽電池の長波長感度を増大さ
せ、なおかつ透明導電層の導電率を上げ、半導体層との
界面のバリヤーを無くして、太陽電池の直列抵抗を減少
させ、光電変換効率を更に向上させる事を目的とする。

【００１８】

【好適な実施態様の説明】前述の目的を達成するために
本発明者は鋭意研究した結果以下の構成の光起電力素子
によって目的を達成した。

【００１９】つまり、本発明の光起電力素子は、光入射
面の反対側に設けられた裏面電極と光電変換のための半
導体層との間に、ＺｎＯで形成された透明導電層を有す
る光起電力素子において、該透明導電層に導電率を変化
させる元素としてＡｌ、Ｉｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｆから
選択される元素を含有させるとともに、該元素の添加量
が該半導体層との界面近傍において増大するように膜厚
方向で変化していることを特徴とする。あるいは、本発
明の光起電力素子は、光入射面の反対側に設けられた裏
面電極と光電変換のための半導体層との間に、ＺｎＯ、
Ｉｎ ₂ Ｏ ₃ 又はＳｎＯ ₂ で形成された透明導電層を有する
光起電力素子であって、該透明導電層に導電率を変化さ
せる元素として該透明電極層がＺｎＯの場合にはＡｌ、
Ｉｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｆから選択される元素を、該透
明電極層がＩｎ ₂ Ｏ ₃ の場合にはＳｎ、Ｆ、Ｔｅ、Ｔｉ、
Ｓｂ、Ｐｂから選択される元素を、該透明電極層がＳｎ
Ｏ ₂ の場合にはＦ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｔ
ｅ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選択される元素を含有させると
ともに、該元素の添加量が該裏面電極との界面近傍にお
いて増大するように膜厚方向で変化していることを特徴
とする。

【００２０】ここで、前記導電率を変化させる元素の添
加量の変化のさせ方としてさまざまなパターンが考えら
れるが、以下のようなパターンに顕著な効果が見いださ
れた。

【００２１】すなわち、前記元素の添加量を、前記半導
体層との界面近傍において増大させることによって、前
記導電性酸化物と前記半導体層との界面にバリヤーが形
成されることがなくなり、光起電力素子の直列抵抗が減
少して、光電変換効率が上昇した。

【００２２】また前記元素の添加量を、前記裏面電極と
の界面近傍において増大させることによって、前記裏面
電極を構成する金属の拡散によって前記裏面電極との界
面近傍の前記導電性酸化物が高抵抗化する事がなくな
り、光起電力素子の直列抵抗が減少して、光電変換効率
が上昇した。

【００２３】また前記元素の添加量を前記半導体層との
界面から前記裏面電極との界面に近づくにつれて少なく
ともある膜厚の範囲にわたって単調に減少させることに
よって、光起電力素子の長波長感度が増大し、短絡電流
が増大して、光電変換効率が上昇した。

【００２４】この効果については、前記元素の添加量を
前記裏面電極との界面に近づくにつれて単調に減少させ
ることによって、前記導電性酸化物の屈折率が前記裏面
電極との界面に近づくにつれて単調に減少し、透明導電
層と半導体層の界面での反射が減少して、半導体層への
長波長光の入射が増大したものと考えられる。

【００２５】以上の何れの場合に於いても、透明導電層
の全体にわたって前記元素を添加するわけではないの
で、部分的に添加量を上げても、透明導電層の透過率は
高い値に保たれ、構造の乱れも抑えられ、前記元素の拡
散による半導体層への悪影響もなかった。

【００２６】また、以上のパターンのいくつかを組み合
わせたものによっても顕著な効果が見いだされた。

【００２７】本発明において、透明導電層として好適に
用いられる導電性酸化物の例としては、ＺｎＯ、ＳｎＯ
₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）、Ｔｉ
Ｏ₂、ＣｄＯ、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＭｏＯ₃、Ｎａ
_XＷＯ₃等が好適に用いられる。

【００２８】透明導電層の成膜方法としては、蒸着法、
スパッタ法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンオン法、デ
ップ法等が好適に用いられる。

【００２９】これらの成膜法を用いて、前記導電性酸化
物に添加する元素の添加量を、前記透明導電層の膜厚方
向で変化させるには、以下のような方法が用いられる。
すなわち、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等の場合に
は、成膜中に導入する添加元素の原料ガスの流量や分圧
を時間と共に変化させるか、あるいは成膜条件の種々の
パラメーターを時間と共に変化させるか、あるいは添加
する元素による薄膜を透明導電層の上または下に積層し
加熱処理する事によって透明導電層の内部に添加する元
素を拡散させるか、あるいは添加する元素を同時に蒸着
しその蒸着速度を変化させる事によってなされ、また、
スプレー法、スピリオン法、デップ法等の場合には、前
記元素の添加量の異なる層に分けて成膜するか、あるい
は添加する元素による薄膜を透明導電層の上または下に
積層し加熱処理する事によってなされる。

【００３０】また透明導電層を形成する化合物に添加す
る導電率を変化させる元素（ドーパント）としては、Ａ
ｌ、Ｉｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｆ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｓ
ｂ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｔｌ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉが用いら
れ、例えば透明導電層がＺｎＯの場合には、特にＡｌ、
Ｉｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｆ等が、またＩｎ₂Ｏ₃の場合に
は、特にＳｎ、Ｆ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｐｂ等が、また
ＳｎＯ₂の場合には、特にＦ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｉｎ、
Ｔｌ、Ｔｅ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等が好適に用いられる。

【００３１】

【好適な実施態様の説明】図１は、本発明の光起電力素
子の一例を示す断面図である。

【００３２】図１に於いて、１０１は支持体となる基板
であり、材料としては、導電性材料あるいは絶縁性材料
のいずれを用いることもできる。導電性材料としては、
モリブデン、チタン、コバルト、クロム、ニッケル、
鉄、銅、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、アルミニウ
ム金属またはそれらの合金での板状体、フィルム体が挙
げられる。なかでもステンレス鋼、ニッケルクロム合金
及びニッケル、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、チタ
ン金属及び／または合金は、耐触性の点から特に好まし
い。また、絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリエ
チン、ポリカーボネート、セルローズアセテート、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたは
シート、あるいはガラス、セラミック等の板状体を用い
ることもできる。また導電性材料に絶縁性材料をコーテ
ィングしたものを用いることもできる。

【００３３】図１に於いて、１０２は裏面電極であり、
材料としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、
鉄、クロム、モリブデン、チタン、コバルト、タンタ
ル、ニオブ、ジルコニウム等の金属またはステンレス等
の合金が挙げられる。なかでもアルミニウム、銅、銀、
金などの反射率の高い金属が特に好ましい。

【００３４】また裏面電極の形状は平坦であっても良い
が、光を散乱する凹凸形状を有する事がより好ましい。
光を散乱する凹凸形状を有する事によって、半導体層で
吸収しきれなかった長波長光を散乱させて半導体層内で
の光路長を延ばし、光起電力素子の長波長感度を向上さ
せて短絡電流を増大させ、光電変換効率を向上させるこ
とができる。光を散乱する凹凸形状は、凹凸の山と谷の
高さの差がＲｍａｘで０．２μｍから２．０μｍである
ことが望ましい。

【００３５】図１に於いて、１０３は透明導電層であ
り、その材料と特徴については、前述の通りである。

【００３６】本発明の光起電力素子の半導体層として
は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、アモルファス
シリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）、アモルファス
シリコンカーバイト（ａ−Ｓｉｃ）等の非晶質半導体、
あるいは多結晶シリコン、あるいはＣｄＳ、ＣｄＴｅ等
のＩＩ−ＶＩ族半導体、あるいはＣｕＩｎＳｅ₂等のＩ
−ＩＩＩ−ＶＩ₂族の化合物半導体を用いたものが挙げ
られる。半導体層は、少なくとも一部をｐ型あるいはｎ
型にドーピングされ、ＰＮ接合あるいはＰＩＮ接合を少
なくとも１つ有する。

【００３７】図１に於いて、１０４はｎ型半導体層であ
り、１０５は真性（ｉ型）半導体層であり、１０６はｐ
型半導体層であって、１０４から１０６でＰＩＮ接合を
形成し、透明電極１０７を透過して入射した光により光
起電力を生じる。

【００３８】図１に於いて、１０７は透明電極であり、
光入射側の電極であるとともに、その膜厚を最適化する
事によって反射防止膜としての役割も兼ねる。透明電極
１０７は半導体層の吸収可能な波長領域において高い透
過率を有することと、低効率が低いことが要求される。
その材料としては透明導電層１０３と同様のものが用い
られる。

【００３９】図１に於いて、１０８は集電電極であり、
透明電極１０７の抵抗率が充分低くできない場合に必要
に応じて透明電極１０７上の一部分に形成され、電極の
低効率を下げ光起電力素子の直列抵抗を下げる働きをす
る。その材料としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニ
ッケル、鉄、クロム、モリブデン、チタン、コバルト、
タンタル、ニオブ、ジルコニウム等の金属、またはステ
ンレス等の合金、あるいは粉末状金属を用いた導電ペー
ストなどが挙げられる。そしてその形状は、できるだけ
半導体層への入射光を遮らないように、例えば図４のよ
うに枝状に形成される。

【００４０】以下本発明の光起電力素子の製造方法につ
いて述べる。

【００４１】まず支持体となる基板として、前述の材料
を用い、支持体となる基板上に裏面電極を形成する。た
だし支持体となる基板が裏面電極を兼ねる場合には、裏
面電極の形成を必要としない場合もある。裏面電極の形
成には、蒸着法、スパッタ法、メッキ法、印刷法などが
用いられる。また裏面電極を光を散乱する凹凸形状に形
成する場合には、形成した金属あるいは合金の幕をドラ
イエッチングするかあるいはウエットエッチングするか
あるいはサンドプラストするかあるいは加熱すること等
によって形成される。また支持体となる基板を加熱しな
がら前述の金属あるいは合金を蒸着することにより光を
散乱する凹凸形状を形成することもできる。

【００４２】次に、透明導電層を、前述の方法によって
形成する。

【００４３】次に、ＰＮ接合あるいはＰＩＮ接合を少な
くとも一つ有する半導体層を形成する。半導体層の形成
は、非晶質半導体、あるいは多結晶Ｓｉの場合はプラズ
マＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などの各種ＣＶＤ
法によって、ＩＩ−ＶＩ族、あるいはＩ−ＩＩＩ−ＶＩ
₂族の化合物半導体の場合は蒸着法、スパッタ法、スプ
レー法、印刷法などによって、形成される。

【００４４】次に、透明電極を透明導電層と同様の方法
で形成する。

【００４５】最後に、集電電極を裏面電極と同様の方法
で、ただし半導体層への入射光をできるだけ遮らないよ
うなパターンで形成する。

【００４６】また、本発明の光電変換素子によって、太
陽電池モジュールを製造する場合には、所望の面積に形
成された光電変換素子を、所望の出力電圧が得られるよ
うに直列接続し、出力の取り出し電極を形成して、光電
変換素子の両面に保護層を形成する。

【００４７】

【実施例】以下、実施例にて本発明を記述するが、本発
明はこれによって限定されるものではない。

【００４８】（実施例１）以下の工程で、図１に示した
本発明の一例の太陽電池を作製した。

【００４９】まず、基板１０１として、表面がＲｍａｘ
で０．１μｍ以下で、厚さ１．０ｍｍで１０ｃｍ角の無
アルカリガラスの基板を洗浄し、裏面電極１０２とし
て、電子ビーム蒸着法によって基板上にＡｌを平均０．
４μｍ形成した。

【００５０】次に図３に示したＤＣマグネトロンスパッ
タ装置により、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０．４μｍ形成し
た。

【００５１】図３において、３０１は真空容器であり、
加熱板３０３が絶縁性を有する支持部３０２にて支持さ
れている。加熱板３０３にはヒーター３０６と熱電対３
０４が埋設され、温度コントローラー３０５によって所
定の温度に制御される。３０７は伝熱板であり基板３０
８は基板押さえ３０９にて支持される。基板３０８に対
向してターゲット３１０が配されるが、該ターゲット３
１０はターゲット台３１１に設置され裏面にマグネット
３１２を持ちプラズマ空間３２０に磁場を形成できるよ
うになっている。スパッタ中加熱されるターゲットを冷
却するために冷却水導入パイプ３１３より冷却水をター
ゲットの裏面に導入する。導入された水はターゲットを
冷却した後、冷却水排出パイプより排出される。

【００５２】前記ターゲット３１０は、酸化亜鉛のパウ
ダーに亜鉛を混合して焼結したものである。また金属亜
鉛からなるターゲットを用いることもできる。

【００５３】前記ターゲット３１０にはターゲット台３
１１を介してスパッタ電源３１４よりＤＣ電圧が印加さ
れる。該スパッタ電源から供給されるＤＣ電流は、好ま
しくは０．０１Ａ以上、更に好ましくは０．１Ａ以上に
設定される。本発明者の実験によれば、スパッタに供給
する電流は大きい方が作製される酸化亜鉛層による光の
吸収が少なく、太陽電池の光電変換効率、とりわけ発生
電流が大きくなるようである。このことはＲＦ型スパッ
タ法を用いて該酸化亜鉛層の形成を行なった場合でも同
様であり、ＲＦ電力を大きくして作製した太陽電池はＲ
Ｆ電力より小さい場合の太陽電池よりも発生電流の点で
有利であった。

【００５４】３１５はＲＦ高周波電源であり、必要に応
じて基板側に高周波を印可して、基板表面に粗面化する
事などに用いられる。基板表面の粗面化は、ＤＣスパッ
タの前に行われ、ＤＣスパッタにより形成する膜の基板
への密着性を向上させる事を目的としている。

【００５５】スパッタガスはマスフローコントローラー
３１６もしくは３１７を介してアルゴンガス及び酸素ガ
スが各々供給される。もちろん、該スパッタガスに他の
ガス、例えばＳｉＦ₄やＮＦ₃ガス等を混合することによ
って形成される酸化亜鉛層に弗素のドーピングを重ねて
行なうことも可能である。該アルゴンガスの流量は、好
ましくは１ｓｃｃｍ乃至１ｓｌｍ、該酸素ガスの流量
は、好ましくは０．１ｓｃｃｍ乃至１００ｓｃｃｍとさ
れる。

【００５６】また、真空容器３０１に取りつけられた真
空計３１８にて内部圧力がモニターできる。真空容器３
０１全体は不図示の排気系へ接続されたメインバルブ３
１９を介して真空状態とされる。スパッタを開始する前
のバックグラウンドの内部圧力は好ましくは１０^-4Ｔｏ
ｒｒ以下、更に好ましくは１０^-5Ｔｏｒｒ以下とされ、
スパッタ中の内部圧力は、１ｍＴｏｒｒ以上１Ｔｏｒｒ
以下とされる。

【００５７】以上に示した条件を保って酸化亜鉛層の形
成を開始し、該酸化亜鉛層の層厚が所望の値に達した
後、スパッタ電源からの電力の供給、スパッタガスの供
給を適宜停止し、適宜基板を冷却した後、真空容器内を
大気リークして酸化亜鉛層を形成した基板を取り出す。

【００５８】次に、以上に説明したＤＣマグネトロンス
パッタ装置によりＺｎＯを形成した基板に、公知の真空
蒸着装置により、インジウム（Ｉｎ）を５ｎｍ蒸着し
た。

【００５９】この後、Ｉｎを蒸着した基板を２２０℃で
１時間酵素雰囲気中で加熱処理する事により、ＩｎをＺ
ｎＯ中に拡散させた。２次イオン質量分析装置（ＳＩＭ
Ｓ）により、深さ方向分析を行ったところ、Ｉｎは膜厚
方向に図２に示すような分布をしている事がわかった。

【００６０】この後、１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波を
電極に印加して原料ガスを減圧下でプラズマ状態にして
分解する公知のいわゆるグローディスチャージ法（ＧＤ
法）によって、以下の各半導体層を形成した。

【００６１】まず基板を３００℃に加熱しながら、Ｈ₂
で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ₄）とフォスフィン
（ＰＨ₃）を分解して、ｎ型ａ−Ｓｉ層１０４を本発明
の太陽電池用基板の上に２０ｎｍ形成した。

【００６２】次に基板を２５０℃に加熱しながら、Ｈ₂
で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ₄）を分解して、真性
ａ−Ｓｉ層１０５をその上に４００ｎｍ形成した。

【００６３】次に基板を２００℃に加熱しながら、Ｈ₂
で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ₄）と３沸化ボロン
（ＢＦ₃）を分解して、ｐ型の微結晶シリコン層１０６
を５ｎｍ形成した。

【００６４】次に抵抗加熱蒸着法により、基板を１７０
℃に加熱しながら、ＩＴＯを７０ｎｍ蒸着し、透明電極
１０７を形成した。

【００６５】次に電子ビーム蒸着法により、マスクを用
いて、図４のようなパターンに、Ａｌを蒸着して集電電
極１０８を形成した。

【００６６】以上の工程で１０ｃｍ角のいわゆる単層型
ａ−Ｓｉ太陽電池を１０個作製した。

【００６７】また、シャント抵抗が１ｃｍ²あたり１Ｋ
Ω以上の太陽電池を、２５℃で、ソーラーシミュレータ
ーによって、ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ²の疑似太
陽光を照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓ
ｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率
（η）、直列抵抗（Ｒｓｅ）、シャント抵抗（Ｒｓｈ）
等の太陽電池特性を測定し、平均値を求めた。

【００６８】太陽電池特性の結果を表１にまとめた。

【００６９】但し、太陽電池特性は後述する比較例１の
値で規格化してある。

【００７０】表１から明らかなように、本発明の透明導
電層１０３を用いた太陽電池によって、比較例１に比
べ、直列抵抗が小さくなり、開放電圧（Ｖｏｃ）とフィ
ルファクター（ＦＦ）が向上し、光電変換効率（η）が
向上した。

【００７１】これは、ＺｎＯに添加するＩｎの量を膜厚
方向に図２のように変化させることによって、ＺｎＯ
が、ｎ型ａ−Ｓｉ層１０４との界面付近で、低抵抗のｎ
型となり、透明導電層１０３とｎ型ａ−Ｓｉ層１０４と
の界面にバリヤーが形成されないかあるいはトンネル可
能となって、直列抵抗が小さくなったものと考えられ
る。また、添加するＩｎの量をｎ型ａ−Ｓｉ層１０４と
の界面付近でのみ増加させる事により、Ｉｎの添加によ
ってＺｎＯの透過率が低下する事がなく、波長４００ｎ
ｍから１０００ｎｍの光の透過率は８５％以上であっ
た。ここで透過率はガラス基板上にＩｎを添加したＺｎ
Ｏを前述の方法で形成して測定した。

【００７２】（比較例１）実施例１に於いて、透明導電
層１０３であるＺｎＯにＩｎを添加せずに、それ以外は
実施例１と全く同様に、１０ｃｍ角のいわゆる単層型ａ
−Ｓｉ太陽電池を１０個作製した。

【００７３】実施例１と同様に、太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【００７４】（比較例２）実施例１に於いて、ＺｎＯに
Ｉｎを５％添加したターゲットを用いて、Ｉｎの添加量
が膜厚方向で一定であるＺｎＯの透明導電層１０３を形
成した。それ以外は実施例１と全く同様に、１０ｃｍ角
いわゆる単層型ａ−Ｓｉ太陽電池を１０個作製した。

【００７５】実施例１と同様に、太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【００７６】ＺｎＯにＩｎを添加する事によって、透明
導電層１０３が低抵抗になり、比較例１に比べ、直列抵
抗が減少して、開放電圧（Ｖｏｃ）とフィルファクター
（ＦＦ）が向上した。しかしながら、ＺｎＯの膜厚方向
全体にわたってＩｎを添加したためにＺｎＯの透過率が
減少し、裏面電極からの反射が減少して、短絡電流（Ｊ
ｓｃ）が減少し、光電変換効率（η）は比較例１に比べ
て向上しなかった。

【００７７】

【表１】

【００７８】（実施例２）以下の工程で、図１に示した
本発明の他の一例の太陽電池を作製した。

【００７９】まず基板１０１として、表面がＲｍａｘで
０．１μｍ以下で、厚さ０．７ｍｍで１０ｃｍ角のＳＵ
Ｓ３０４のステンレス基板を洗浄し、裏面電極１０２と
してＲＦスパッタ法によってＡｇを平均０．４μｍ形成
した。このとき基板を３８０℃に加熱しながらスパッタ
リングを行うことにより、Ｒｍａｘで０．６μｍの光を
散乱する凹凸形状を作製した。

【００８０】次に、ＭＯＣＶＤ法により、チャンバー内
で、基板を１８０℃に加熱しながら、ジエチル亜鉛（Ｄ
ＥＺ）とＨ₂Ｏを気化して導入し、ドーピングガスとし
てＨ₂で１０％に希釈したＳｉＦ₄を導入して混合し、透
明導電層１０３としてＦドープＺｎＯを０．４μｍ形成
した。

【００８１】ここで、成膜中に導入するＨ₂で１０％に
希釈したＳｉＦ₄の流量を図５のように時間とともに変
化させることによって、ＺｎＯ中のＦの添加量を膜厚方
向に図６のように変化させた。ＺｎＯの２次イオン質量
分析（ＳＩＭＳ）によるＦのピークの深さ方向分析の結
果のグラフである。

【００８２】この後、１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波を
電極に印加して原料ガスを減圧下でプラズマ状態にして
分解するいわゆるグローディスチャージ法（ＧＤ法）に
よって、以下の各半導体層を形成した。

【００８３】まず基板を３００℃に加熱しながら、Ｈ₂
で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ₄）とフォスフィン
（ＰＨ₃）を分解して、ｎ型ａ−Ｓｉ層１０４を本発明
の太陽電池用基板の上に２０ｎｍ形成した。

【００８４】次に基板を２８０℃に加熱しながら、Ｈ₂
で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ₄）とゲルマン（Ｇｅ
Ｈ₄）を分解して、真性ａ−ＳｉＧｅ層１０５をその上
に２５０ｎｍ形成した。この時、ｎ層との界面近傍およ
びｐ層との界面近傍にはいわゆるバッファー層を形成し
た。

【００８５】次に基板を２００℃に加熱しながら、Ｈ₂
で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ₄）と３ふっかボロン
（ＢＦ₃）を分解して、ｐ型の微結晶シリコン層１０６
を５ｎｍ形成した。

【００８６】次に抵抗加熱蒸着法により、基板を１７０
℃に加熱しながら、ＩＴＯを７０ｎｍ蒸着し、透明電極
１０７を形成した。

【００８７】次に電子ビーム蒸着法により、マスクを用
いて、図４のようなパターンに、Ａｌを蒸着して集電電
極１０８を形成した。

【００８８】以上の工程で１０ｃｍ角のいわゆる単層型
ａ−ｓｉＧｅ太陽電池を１０個作製した。

【００８９】また、シャント抵抗が１ｃｍ²あたり１Ｋ
Ω以上の太陽電池を、２５℃で、ソーラーシミュレータ
ーによって、ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ²の疑似太
陽光を照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓ
ｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率
（η）、直列抵抗（Ｒｓｅ）、シャント抵抗（Ｒｓｈ）
等の太陽電池特性を測定し、平均値を求めた。

【００９０】太陽電池特性の結果を表２にまとめた。

【００９１】但し、太陽電池特性は後述する比較例３の
値で規格化してある。

【００９２】表２から明らかなように、本発明の透明導
電層１０３を用いた太陽電池によって、比較例３に比
べ、直列抵抗が小さくなり、開放電圧（Ｖｏｃ）とフィ
ルファクター（ＦＦ）が向上し、光電変換効率（η）が
向上した。

【００９３】これは、比較例３の場合には、Ｃｕあるい
はＡｇが欠陥性のｎ型半導体であるＺｎＯに拡散した場
合に、アクセプターと成りうることから、Ａｇとの界面
近傍においてＺｎＯが高抵抗化し、太陽電池の直列抵抗
を増大させている恐れがあるのに対し、本発明のごと
く、ＺｎＯに添加するＦの量を膜厚方向に図６のように
変化させることによって、ＺｎＯが裏面電極１０２との
界面付近で、低抵抗のとなり、上述のようなＺｎＯの高
抵抗化が起こらず、太陽電池の直列抵抗が減少したもの
と考えられる。また、添加するＦの量を裏面電極１０２
の界面付近でのみ増加させる事により、Ｆの添加によっ
てＺｎＯの透過率が低下する事がなく、波長４００ｎｍ
から１０００ｎｍの光の透過率は８５％以上であった。
ここで透過率はガラス基板上にＦを添加したＺｎＯを前
述の方法で形成して測定した。

【００９４】(比較例３) 実施例２に於いて、透明導電層１０３であるＺｎＯにＦ
を添加せずに、それ以外は実施例２と全く同様に、１０
ｃｍ角のいわゆる単層型ａ−ＳｉＧｅ太陽電池を１０個
作製した。

【００９５】実施例２と同様に、太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【００９６】（比較例４）実施例２に於いて、成膜中に
導入するＨ₂で１０％に希釈したＳｉＦ₄の流量を８．０
μｍｏｌ／ｍｉｎで一定にして、Ｆの添加量が膜厚方向
で一定であるＺｎＯの透明導電層１０３を形成した。そ
れ以外は実施例２と全く同様に、１０ｃｍ角のいわゆる
単層型ａ−ＳｉＧｅ太陽電池を１０個作製した。

【００９７】実施例２と同様に、太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【００９８】ＺｎＯにＦを添加する事によって、透明導
電層１０３が低抵抗になり、比較例３に比べ、直列抵抗
が減少して、開放電圧（Ｖｏｃ）とフィルファクター
（ＦＦ）が向上した。しかしながら、ＺｎＯの膜厚方向
全体にわたってＦを添加したためにＺｎＯの透過率が減
少し、裏面電極からの反射が減少して、短絡電流（Ｊｓ
ｃ）が減少し、光電変換効率（η）は比較例３に比べて
向上しなかった。

【００９９】

【表２】

【０１００】（実施例３）以下の工程で、図７に示した
本発明の他の一例の太陽電池を作製した。

【０１０１】図７は、２組のＰＩＮ接合を積層した、ス
タック型の太陽電池である。

【０１０２】まず表面がＲｍａｘで０．１μｍ以下で、
厚さ０．１５ｍｍで、幅３２ｃｍ、長さ１５ｍの、シー
ト状のステンレス基板を洗浄し、送り出し用のロールと
巻き取り用のロールの間で連続的に基板を移動させなが
ら処理を行う、いわゆるロールツーロール法によって以
下の処理を行った。

【０１０３】まず、１３．５６ＭＨｚの高周波を用いた
公知のＲＦマグネトロンスパッタ装置によって、裏面電
極７０２としてＡｇを平均０．４μｍ形成した。このと
き基板を３８０℃に加熱しながらスパッタリングを行う
ことにより、Ｒｍａｘで０．６μｍの光を散乱する凹凸
形状を作製した。

【０１０４】次に、前述のＲＦスパッタ法により、Ａｇ
の上にＡｌを５０ｎｍ積層した。

【０１０５】次に、前述のＲＦスパッタ法により、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）を０．４μｍ形成した。

【０１０６】このとき、ＺｎＯを形成する前に、基板側
にＲＦ高周波を印加する事によって、基板をスパッタ
し、基板表面を粗面化すると同時に、基板表面のＡｌを
スパッタによって、ＺｎＯのターゲット上に薄く成膜し
た。その後、ＺｎＯのスパッタを開始する事によって、
ＺｎＯの成膜初期のみＡｌをドーピングする事ができ
た。

【０１０７】また、ＺｎＯの成膜後に、前述のＲＦスパ
ッタ法によりもう一度Ａｌを５ｎｍ形成し、その後Ｎ₂
雰囲気中で３００℃で２０分熱アニール処理を行った。

【０１０８】以上の方法によって、ＺｎＯ中のＡｌの添
加量を図８に示すように膜厚方向に対して変化させる事
ができた。図８は、ＺｎＯの２次イオン質量分析（ＳＩ
ＭＳ）によるＡｌのピークの深さ方向分析の結果のグラ
フである。

【０１０９】次に、グローディスチャージ法（ＧＤ法）
によって、以下の各半導体層を形成した。

【０１１０】まず基板を３００℃に加熱しながら、ｎ型
ａ−Ｓｉ層７０４を２０ｎｍ形成した。

【０１１１】次に基板を２８０℃に加熱しながら、真性
ａ−ＳｉＧｅ層７０５をその上に２５０ｎｍ形成した。
このとき同じ成膜条件でガラス基板上に真性ａ−ＳｉＧ
ｅを１μｍ堆積して評価したところ、光学的バンドギャ
ップ（Ｅｇ）が１．４８ｅＶであった。

【０１１２】また真性ａ−ＳｉＧｅ層７０５はｎ層とｐ
層の近傍３０ｎｍずつをａ−ＳｉＧｅからａ−Ｓｉに連
続的に組成の変化する、いわゆるバッファー層を設けて
ある。

【０１１３】次に基板を２６０℃に加熱しながら、ｐ型
微結晶シリコン層７０６を５ｎｍ形成した。

【０１１４】次に基板を２４０℃に加熱しながら、ｎ型
ａ−Ｓｉ層７０７を２０ｎｍ形成した。

【０１１５】次に基板を２４０℃に加熱しながら、真性
ａ−Ｓｉ層７０８をその上に２２０ｎｍ形成した。次に
基板を２００℃に加熱しながら、ｐ型の微結晶シリコン
層７０９を４ｎｍ形成した。

【０１１６】次に抵抗加熱蒸着により、基板を１７０℃
に加熱しながら、ＩＴＯを７０ｎｍ蒸着し、透明電極７
１０を形成した。

【０１１７】次にエッチングにより太陽電池を１０ｃｍ
角に分離し、エッチングラインに沿って基板を切断し
た。

【０１１８】次に電子ビーム蒸着法により、図４のよう
なパターンで、Ａｌを蒸着して集電電極７１１を形成し
た。

【０１１９】以上の工程で１０ｃｍ角のいわゆるＳｉ／
ＳｉＧｅ２層スタック型太陽電池を３００個作製した。

【０１２０】また、シャント抵抗が１ｃｍ²あたり１Ｋ
Ω以上の太陽電池を、２５℃で、ソーラーシミュレータ
ーによって、ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ²の疑似太
陽光を照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓ
ｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率
（η）、直列抵抗（Ｒｓｅ）、シャント抵抗（Ｒｓｈ）
等の太陽電池特性を測定し、平均値を求めた。

【０１２１】太陽電池特性の結果を表３にまとめた。

【０１２２】但し、太陽電池特性は後述する比較例５の
値で規格化してある。

【０１２３】表３から明らかなように、本発明の透明導
電層７０３を用いた太陽電池によって、直列抵抗が小さ
くなり、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓｃ）、フ
ィルファクター（ＦＦ）がそれぞれ向上し、光電変換効
率（η）が向上した。

【０１２４】これは、実施例１及び実施例２の効果に加
えて、Ａｌの添加量を、ｎ型ａ−Ｓｉ層７０４から裏面
電極７０２に向かうにつれて、界面付近をのぞいて単調
に増加させる事により、屈折率が徐々に減少し、ｎ型ａ
−Ｓｉ層７０４と透明導電層７０３の界面での光の反射
が減少して、長波長光の散乱による光閉じこめ効果が増
大したものと考えられる。

【０１２５】（比較例５）実施例３に於いて、透明導電
層７０３であるＺｎＯにＡｌを添加せずに、それ以外は
実施例３と全く同様に、１０ｃｍ角のいわゆるＳｉ／Ｓ
ｉＧｅ２層スタック型太陽電池を３００個作製した。

【０１２６】実施例３と同様に、太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【０１２７】（比較例６）実施例３に於いて、Ａｌを１
０％添加したＺｎＯターゲットを用いてスパッタリング
を行う事により、Ａｌの添加量が膜厚方向で一定である
ＺｎＯの透明導電層１０３を形成した。この場合ＺｎＯ
の成膜の前後でのＡｌの蒸着は行っていない。それ以外
は実施例３と全く同様に、１０ｃｍ角のいわゆるＳｉ／
ＳｉＧｅ２層スタック型太陽電池を３００個作製した。

【０１２８】実施例３と同様に、太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【０１２９】ＺｎＯにＡｌを添加する事によって、透明
導電層７０３が低抵抗になり、比較例５に比べ、直列抵
抗が減少して、開放電圧（Ｖｏｃ）とフィルファクター
（ＦＦ）が向上した。しかしながら、ＺｎＯの膜厚方向
全体にわたってＡｌを添加したためにＺｎＯの透過率が
減少し、裏面電極からの反射が減少して、短絡電流（Ｊ
ｓｃ）が減少し、光電変換効率（η）は比較例５に比べ
て向上しなかった。

【０１３０】

【表３】

【０１３１】（実施例４）以下の工程で、図９に示した
本発明のさらに他の一例の太陽電池を作製した。

【０１３２】まず基板９０１として、表面がＲｍａｘで
０．１μｍ以下で、厚さ０．１８ｍｍで、幅３２ｃｍ、
長さ１０ｍのシート状のポリイミドフィルムを基板とし
て洗浄し、実施例３と同様のいわゆるロールツーロール
法によって以下の処理を行った。

【０１３３】まず、図３に示したＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置によって裏面電極９０２としてＣｕを平均０．
４μｍ形成した。次に基板を１５０℃に加熱しながら、
基板側にＲＦ高周波を印加してＡｒガスのプラズマを起
こし、基板をスパッタすることによって、Ｒｍａｘで
０．６μｍの光を散乱する凹凸形状を作製した。次に電
子ビーム蒸着装置とＲＦ高周波を印加する誘電コイルを
それぞれ２個チャンバー内に備えた不図示のいわゆるイ
オンプレーティング装置により、基板温度を１８０℃に
保ちつつ、Ｏ₂ガスを導入して、ＩＴＯを蒸着して、透
明導電層９０３を０．３μｍ形成した。

【０１３４】このとき、２個の電子ビーム蒸着装置でＩ
ｎとＳｎを独立に蒸発させる事により、Ｉｎ₂Ｏ₃に対す
るＳｎの添加量を自由に制御できるようにした。そし
て、Ｓｎの蒸着における電子ビームの電流量を図１０の
ように変化させる事により、Ｉｎ₂Ｏ₃に対するＳｎの添
加量を図１１のように透明導電層９０３の膜厚方向に対
して変化させる事ができた。このときＳｎの添加量はオ
ージェ電子分光とスパッタリングを繰り返す事によって
求めた。

【０１３５】そして、以下の工程で図９に示す太陽電池
の半導体層を作製した。

【０１３６】まず基板を１８０℃に加熱しながら、蒸着
法により、ｐ型のＣｄＴｅ膜９０４を０．３５μｍ形成
した。

【０１３７】次に基板を１７０℃に加熱しながら、蒸着
法により、ｎ型のＣｄＳ膜９０５を０．１μｍ形成し
た。

【０１３８】次に抵抗加熱蒸着により、基板を１７０℃
に加熱しながら、ＩＴＯを７０ｎｍ蒸着し、透明電極９
０６を形成した。

【０１３９】次にスクリーン印刷により図４のようなパ
ターンで、Ａｇペーストを印刷して集電電極９０７を形
成した。

【０１４０】その後、Ｎ₂雰囲気中で、１２０℃、１時
間の加熱処理を施した。

【０１４１】次にエツチングにより太陽電池を１０ｃｍ
角に分離し、エッチングラインに沿って基板を切断し
た。

【０１４２】以上の工程で１０ｃｍ角のいわゆるＣｄＳ
／ＣｄＴｅ太陽電池を２００個作製した。そして、シャ
ント抵抗が１ｃｍ²あたり１ＫΩ以上の太陽電池を、２
５℃で、ソーラーシミュレーターによって、ＡＭ１．
５、１００ｍｗ／ｃｍ²の疑似太陽光を照射して、開放
電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓｃ）、フィルファクタ
ー（ＦＦ）、光電変換効率（η）、直列抵抗（Ｒｓ
ｅ）、シャント抵抗（Ｒｓｈ）等の太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【０１４３】太陽電池特性の結果を表４にまとめた。

【０１４４】但し、太陽電池特性は後述する比較例７の
値で規格化してある。

【０１４５】表４から明らかなように、本発明の透明導
電層９０３を用いた太陽電池によって、直列抵抗が小さ
くなり、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓｃ）、フ
ィルファクター（ＦＦ）がそれぞれ向上し、光電変換効
率（η）が向上した。

【０１４６】これは、Ｉｎ₂Ｏ₃に対するＳｎの添加量を
膜厚方向に図１１のように変化させることによって、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃が、ｐ型のＣｄＴｅ層９０４との界面付近で、低
抵抗のｎ型となり、透明導電層９０３とｐ型のＣｄＴｅ
層９０４との界面でトンネル接合を形成することによっ
て直列抵抗が小さくなったものと考えられる。また、透
明導電層９０３と裏面電極９０２との界面近傍において
もＩｎ₂Ｏ₃が低抵抗となる事によって、直列抵抗が小さ
くなったものと考えられる。さらに、Ｓｎの添加量を、
ｐ型のＣｄＴｅ層９０４から裏面電極９０２に向かうに
つれて、界面付近をのぞいて単調に減少させる事によ
り、ｐ型のＣｄＴｅ層９０４と透明導電層９０３の界面
での光の反射が減少し、長波長光の散乱による光閉じこ
め効果が増大して、短絡電流（Ｊｓｃ）が向上したもの
と考えられる。

【０１４７】（比較例７）実施例４に於いて、透明導電
層９０３として、Ｓｎを添加しないＩｎ₂Ｏ₃を用いて、
それ以外は実施例４と全く同様にして、１０ｃｍ角のい
わゆるＣｄｓ／ＣｄＴｅ太陽電池を２００個作製した。

【０１４８】実施例４と同様に、太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【０１４９】（比較例８）実施例４に於いて、Ｉｎ₂Ｏ₃
に対するＳｎの添加量を１０％で一定であるＩＴＯの透
明導電層９０３を形成した。それ以外は実施例４と全く
同様に、１０ｃｍ角のいわゆるＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電
池を２００個作製した。

【０１５０】実施例４と同様に、太陽電池特性を測定
し、平均値を求めた。

【０１５１】Ｉｎ₂Ｏ₃にＳｎを１０％添加することによ
って、透明導電層９０３が低抵抗になったが、直列抵抗
は十分に減少せず、光電変換効率（η）は実施例４に比
べて低かった。これは、ｐ型のＣｄＴｅ層９０４と透明
導電層９０３の界面におけるバリヤを十分に低減できな
かったためと思われる。また、Ｓｎの添加量を４０％で
一定にした場合は、直列抵抗は十分に減少したが、透過
率が低下してしまった。

【０１５２】

【表４】

【０１５３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので下記の様な効果をそうする。

【０１５４】透明導電層を形成する化合物に導電率を変
化させる元素を添加し、該元素の添加量を膜厚方向で変
化させるので、光起電力素子の直列抵抗が減少して、開
放電圧（Ｖｏｃ）、フィルファクター（ＦＦ）がそれぞ
れ向上し、さらに半導体層での長波長光の吸収が増大し
て短絡電流（Ｊｓｃ）が向上し、それらによって、光起
電力素子の光電変換効率を向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光起電力素子の一例の断面図である。

【図２】本発明の一例の光起電力素子の透明導電層の化
合物に添加された元素の膜厚に対する変化の第１の例を
示したグラフである。

【図３】本発明の光起電力素子の透明導電層を形成する
ための製造装置の一例の断面図である。

【図４】本発明の光起電力素子の一例の概観図である。

【図５】本発明の一例の光起電力素子の透明導電層を形
成する時に導入するガスの流量の時間に対する変化のさ
せ方を示したグラフである。

【図６】本発明の一例の光起電力素子の透明導電層の化
合物に添加された元素の膜厚に対する変化の第２の例を
示したグラフである。

【図７】本発明の光起電力素子の他の一例の断面図であ
る。

【図８】本発明の一例の光起電力素子の透明導電層の化
合物に添加された元素の膜厚に対する変化の第３の例を
示したグラフである。

【図９】本発明の光起電力素子のさらに他の一例の断面
図である。

【図１０】本発明の一例の光起電力素子の透明導電層を
形成する時の形成条件の時間に対する変化のさせ方を示
したグラフである。

【図１１】本発明の一例の光起電力素子の透明導電層の
化合物に添加された元素の膜厚に対する変化の第４の例
を示したグラフである。

【符号の説明】

１０１，７０１，９０１基板１０２，７０２，９０２裏面電極１０３，７０３，９０３透明導電層１０４，７０４，７０７，９０５ｎ型半導体層１０５，７０５，７０８真性半導体層１０６，７０６，７０９，９０４ｐ型半導体層１０７，７１０，９０６透明電極１０８，７１１，９０７集電電極３０１真空容器３０２支持部３０３加熱板３０４熱電対３０５温度コントローラー３０６ヒーター３０７伝熱板３０８基板３０９基板押さえ３１０ターゲット３１１ターゲット台３１２マグネット３１３冷却水導入パイプ３１４スパッタ電源３１５高周波電源３１６，３１７マスフローコントローラー３１８真空計３１９メインバルブ３２０プラズマ空間４０１太陽電池の光入射面４０２取り出し電極７２１第１セル７２２第２セル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光入射面の反対側に設けられた裏面電極
と光電変換のための半導体層との間に、ＺｎＯで形成さ
れた透明導電層を有する光起電力素子において、該透明
導電層に導電率を変化させる元素としてＡｌ、Ｉｎ、
Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｆから選択される元素を含有させると
ともに、該元素の添加量が該半導体層との界面近傍にお
いて増大するように膜厚方向で変化していることを特徴
とする光起電力素子。
【請求項２】光入射面の反対側に設けられた裏面電極と
光電変換のための半導体層との間に、ＺｎＯ、Ｉｎ ₂ Ｏ ₃
又はＳｎＯ ₂ で形成された透明導電層を有する光起電力
素子であって、該透明導電層に導電率を変化させる元素
として該透明電極層がＺｎＯの場合にはＡｌ、Ｉｎ、
Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｆから選択される元素を、該透明電極
層がＩｎ ₂ Ｏ ₃ の場合にはＳｎ、Ｆ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｓｂ、
Ｐｂから選択される元素を、該透明電極層がＳｎＯ ₂ の
場合にはＦ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｔｅ、Ｃ
ｌ、Ｂｒ、Ｉから選択される元素を含有させるととも
に、該元素の添加量が該裏面電極との界面近傍において
増大するように膜厚方向で変化していることを特徴とす
る光起電力素子。
【請求項３】前記導電率を変化させる元素の添加量
を、前記半導体層との界面近傍において増大させたこと
を特徴とする請求項２に記載の光起電力素子。
【請求項４】前記導電率を変化させる元素の添加量が、
前記半導体層側から前記裏面電極側に向かって単調に減
少する部分を有することを特徴とする請求項２又は３に
記載の光起電力素子。