JP3078937B2 - 太陽電池とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜半導体太陽電池にお
いて、高効率、低コストおよびより高い耐久性を持った
良質な薄膜半導体太陽電池とその製造方法を提供するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】現在主要なエネルギー源として利用され
ている化石燃料は、従来より大気を汚染することが問題
視されてきたが、さらに近年その使用の際に発生する二
酸化炭素が地球の温暖化をもたらすことが指摘されてい
る。これに替わるクリーンなエネルギー源といわれる原
子力も、不測の事故に限らず正常な運転時においてすら
放射線の危険が皆無とは言えない。また、これらの地下
資源は無尽蔵ではなく、近い将来枯渇化することが予測
されている。従って、人類がこれからのエネルギー源と
して、これらの地下資源に今後も全面的に依存していく
ことには問題が多い。

【０００３】一方、太陽電池は太陽をエネルギー源とし
ており、地球環境に対する影響が極めて少ないので、将
来的に一層の普及が期待されている。しかし、現状では
いくつかの問題点があり、本格的な普及を妨げている。

【０００４】従来、太陽光発電用として単結晶または多
結晶のシリコンが多く用いられてきた。しかし、これら
の太陽電池では結晶の成長に多くのエネルギーと時間を
要し、またその後も複雑な工程が必要となるため量産効
果が上がりにくく、低価格での提供が困難であった。

【０００５】一方、アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓ
ｉと記載）や、ＣｄＳ・ＣｕＩｎＳｅ₂などの化合物半
導体を用いた、いわゆる薄膜半導体太陽電池が盛んに研
究、開発されてきた。これらの太陽電池では、ガラスや
ステンレススティールなどの安価な基板上に必要なだけ
の半導体層を形成すればよく、その製造工程も比較的簡
単であり、低価格化できる可能性を持っている。

【０００６】しかし薄膜半導体太陽電池は、その変換効
率が結晶シリコン太陽電池に比べて低く、しかも長期の
使用に対する信頼性に不安があるため、これまで本格的
に使用されてこなかった。そこで薄膜半導体太陽電池の
性能を改善するため、様々な工夫がなされている。

【０００７】その一つが、基板表面の光の反射率を高め
ることにより、薄膜半導体層で吸収されなかった太陽光
Ｌを、再び半導体層に戻し入射光を有効に利用するため
の裏面反射層（導電性基板上に、金属層／透明導電層を
それぞれ堆積したもの）である。よって、反射率の高い
金属の層を基板上に形成した後、薄膜半導体層を形成す
るとよい。反射率の高い金属としては、銀（Ａｇ）、銅
（Ｃｕ）、アルミニウムム（Ａｌ）などが知られている
が、なかでもＡｇは、反射率が９８％と際だって高く、
太陽電池特性、特に光電流（Ｉ_SC）向上において、その
効果は高い。

【０００８】また金属層と半導体層の間に適当な光学的
性質を持った透明導電層を介在させると、多重干渉効果
によりさらに反射率を高めることができる。この様な透
明導電層を用いることは薄膜太陽電池の信頼性を高める
上で効果がある。特公昭６０−４１８７８号公報には透
明導電層を用いることにより半導体と金属層が合金化す
ることを防止できるとの記載がある。また米国特許第
４，５３２，３７２号および第４，５９８，３０６号明
細書には、適度な抵抗を持った透明導電層を用いること
により万が一、半導体層に短絡箇所が発生しても電極間
に過剰な電流が流れるのを防止できるとの記載がある。

【０００９】また、薄膜太陽電池の変換効率を高めるた
めの別の工夫として、太陽電池の表面又は／裏面反射層
との界面を微細な凹凸状（テクスチャー構造）とする方
法がある。このような構成とすることにより、太陽電池
の表面又は／裏面反射層との界面で太陽光Ｌが散乱さ
れ、更に半導体の内部に閉じこめられ、（光トラップ効
果）半導体中で有効に吸収できる様になる。薄膜半導体
の表面から太陽光Ｌを入射する場合には、裏面反射層に
用いる金属層の表面をテクスチャー構造とすればよい。
M.Hirasaka, K.Suzuki, K.Nakatani, M.Asano, M.Yano,
H.OkaniwaはＡｌを基板温度や堆積速度を調整して堆積
することにより裏面反射層用のテクスチャー構造が得ら
れることを示している（Solar Cell Materials 20（199
0）pp99-110）。

【００１０】さらに、金属層と透明導電層の２層からな
る裏面反射層の考え方と、テクスチャー構造の考え方を
組み合わせることもできる。米国特許第４，４１９，５
３３号明細書には金属層の表面がテクスチャー構造を持
ち、且つその上に透明導電層が形成された裏面反射層の
考え方が開示されている。

【００１１】そのような裏面反射層を用いた薄膜半導体
太陽電池の一例を図３に示す。１０１は導電性の基板で
ある。その表面に反射率が高く表面がテクスチャー構造
となった金属層１０２が形成されている。

【００１２】さらに、その上に透明導電層１０３が形成
されている。透明導電層１０３は半導体層１０４を透過
してきた太陽光Ｌに対しては透明である。その表面も金
属層１０２と同様テクスチャー構造となっている。この
上に半導体層１０４がある。ここでは、半導体層として
ａ−Ｓｉのｐｉｎ接合を用いた例を示す。ここで１０５
はｎ型ａ−Ｓｉ、１０６はｉ型ａ−Ｓｉ、１０７はｐ型
ａ−Ｓｉである。半導体層１０４が薄い場合には、図４
に示すように半導体層１０４が、透明導電層１０３と同
様のテクスチャー構造を示すことが多い。１０８は表面
の透明電極である。その上に櫛型の集電電極１０９が設
けられている。この様な構成の裏面反射層を用いると太
陽電池の変換効率は著しく向上することが期待される。
しかし、実際の使用にあたっては、信頼性の観点から問
題点が残されていた。

【００１３】透明導電層１０３を省略した太陽電池を作
ると変換効率が低くなるばかりでなく、しばしば導電性
基板１０１と集電電極１０９の間の抵抗が低く規定の出
力が発生しない状態（シャント）が発生する。シャント
を起こした太陽電池を金属顕微鏡で調ベると、しばしば
直接明るいスポットが観察できる。これは半導体層１０
４に発生したピンホールで、半導体層１０４を堆積する
以前に表面に載っていたダストや、半導体層１０４の一
部が、半導体層１０４の堆積後に表面から離脱した跡と
考えられる。この状況で透明電極層１０８を積層する
と、透明電極層１０８が金属層１０２に直接接触するた
め、電極間の抵抗が下がり、また太陽電池の出力電流が
外部に取り出されず、ピンホール１１２の箇所を流れる
ため変換効率が低下すると考えられる。しかし、実際の
太陽電池の生産において、装置間の移動の際、ダストが
載ったり、基板の凹凸箇所から半導体層１０４がフレー
ク状に剥離したりするのを完全に防止することは困難で
ある。しかるに適当な透明電層１０３を導入することに
より、シャントは大幅に改善できる。これは図４に示す
ように、ピンホール１１２において、透明電極層１０８
と金属層１０２の間に透明導電層１０３が介在するた
め、透明導電層１０３の抵抗に応じて、リーク電流が制
限されるためと考えられる。

【００１４】しかし、この様な改善がなされた後でも、
太陽電池の使われ方次第では依然として問題が残る場合
があることが分かった。一般に、太陽電池単体では出力
電圧が０．６〜２．５Ｖ程度と低いため、図５に示す様
に、複数のサブモジュール５０１を直列接続して使用す
る。屋外での実使用時に、もしサブモジュールの内の１
個５０２に、影５０３がかかったとすると、このサブモ
ジュール５０２の出力電流は、他のサブモジュールに比
べ極端に小さくなり、実質的にこのサブモジュールは内
部インピーダンスが大きくなる。そのため他のサブモジ
ュールの出力電圧が逆にかかることになる（パーシャル
シェード状態とよばれる。）。

【００１５】さらに太陽電池は様々の温湿度環境下で使
用されるので、最も厳重なテストとして高温高湿の雰囲
気での逆バイアステストを行う必要がある。ところが、
この様なテストを行ってみると透明導電層１０３を導入
した薄膜太陽電池でも、時間の経過とともにシャントが
進行する場合が少なくない。特に金属層１０２の表面が
テクスチャー構造を持つ場合にはシャントの進行が速く
なる傾向が見られる。シャントの影響を軽減するには透
明層１０３の抵抗を高めると良いが、抵抗が高すぎると
太陽電池の正常な部分で出力電流が制限され、太陽電池
の変換効率を下げてしまう。従って薄膜太陽電池の変換
効率と過酷な環境下での信頼性を両立させることは困難
であった。

【００１６】

【発明が解決しようとしている課題】上記したように、
従来の薄膜半導体太陽電池では、高温、高湿およびバイ
アス電圧下の信頼性試験（以後、ＨＨＢ試験と称す
る。）において、時間の経過とともに、変換効率ηが低
下する問題がある。本発明は、この問題を解決しようと
するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜半導体太陽
電池は、少なくともその表面が、金属層からなる導電性
基体上に、透明導電層／半導体層／透明電極を順次堆積
してなる薄膜半導体太陽電池において、前記金属層は、
Ａｇに、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｕのうち少なくとも
一種類の元素を混合したものであることを特徴とする。

【００１８】前記構成において、前記金属層が、Ａｇ
に、Ｎｉを、２％（重量％以上から３０％未満混合する
ことを特徴とする。前記金属層が、Ａｇに、Ｚｎを、５
％以上から５０％未満混合することを特徴とする。前記
構成において前記金属層が、Ａｇに、Ｓｎを、３％以上
から２２％未満混合することを特徴とする。前記構成に
おいて、前記金属層が、Ａｇに、Ａｕを３％以上混合す
ることを特徴とする。

【００１９】本発明の薄膜半導体太陽電池の製造方法
は、少なくともその表面が、金属層からなる導電性基体
上に、透明導電層／半導体層／透明電極を順次堆積して
なる薄膜半導体太陽電池の製造方法において、放電空間
内にＲＦバイアスを印加し、該金属層をＤＣスパッタリ
ング法にて堆積することを特徴とする。

【００２０】

【作用】以下に本発明の作用を本発明をなすに際して行
った実験に基づいて説明する。ＨＨＢ試験において、時
間の経過とともに、変換効率ηが低下するという上記の
現象は、金属層のＡｇが、水分の存在と、外部から電圧
がかけられることによって起こるマイグレーションであ
る可能性がある。

【００２１】Ａｇのマイグレーションの対策として、Ｐ
ｄを混合することが知られている（貴金属のおはなし、
田中貴金属工業（株）編日本規格協会Ｐ８５参照）。そ
こで、次に示す実験を行った。

【００２２】《実験１ Ｐｄ合金金属層》 表１に示したように、Ａｇを主成分とするターゲット内
に、それぞれ、Ｐｄを１０％、２３％、３０％、４０％
混合したものを作製し、ＤＣスパッタリング方法にて、
Ａｇを主成分とするＰｄ合金金属層を堆積した。

【００２３】図７は、ＤＣスパッタリング装置７０１、
導電性基板７０２、ターゲット７０３（ａ）、７０３
（ｂ）、７０３（Ｃ）、ガス供給手段７０４、ＤＣ電源
７０５、自動圧力制御装置７０６、排気ポンプ７０７、
ＲＦ電源７０８、加熱ヒータ７０９、バイアス棒７１０
を例示した。該ＤＣスパッタリング装置７０１により、
該導電性基板７０２上に、Ｐｄ合金金属層を堆積する。
作製条件として、ターゲット７０３（ａ）にＡｇ９９．
９９％のターゲットをセットし、電流０．１５Ａ、電圧
３８０Ｖ、Ａｒガス２４．８ｓｃｃｍを流し、Ａｇをス
パッタする。

【００２４】同時に該７０３（ｂ）に、Ｐｄ９９．９９
％のターゲットをセットし、電圧を印加し、Ｐｄをスパ
ッタする。またこの際、基板ホルダーが回転し、基板ホ
ルダーの回転軸を外して、取り付けられている基板に
は、短い周期でＡｇとＰｄが交互に堆積されるため、実
質的に、ＡｇとＰｄの合金が形成される。こうして、本
発明によるＰｄ合金金属層を０．３μｍ堆積した。この
時、所定の含有量にするため、該７０３（ｂ）のターゲ
ットの電流および電圧を制御する。

【００２５】このＰｄ合金金属層上に、該透明導電層
（ＺｎＯ）１０３を堆積する。さらに、図６に例示した
ＲＦプラズマＣＶＤ法による装置を使用し、該薄膜半導
体層１０４を堆積する。ここで、この図６の装置につい
て説明する。該導電性基板上１０１に、本発明による合
金金属層１０２を堆積し、さらに該透明導電層１０３を
堆積したもの（ここでは、基板６０１と総称する）を図
のようにセットし、排気用ポンプ６０５で排気する。ガ
ス供給手段６０３で、ガスを供給する。ＲＦ電源を６０
２と、アースにつながる該基板６０１との間に放電を立
て、原料ガスを分解し該基板６０１上に成膜を行う。

【００２６】このＲＦプラズマ装置を使用し、基板温度
を３５０℃としてグロー放電分解法にて、ＳｉＨ₄、Ｐ
Ｈ₃を原料ガスとしてｎ型ａ−Ｓｉ層１０５を１０００
Å、ＳｉＨ₄を原料ガスとしてｉ型ａ−Ｓｉ層１０６を
３０００Å、ＳｉＨ₄、ＢＦ₃、Ｈ₂を原料ガスとしてｐ
型微結晶（μｃ）ａ−Ｓｉ層１０７を１００Å堆積し、
薄膜半導体接合とした（なお、ＳｉＨ₄等グロー放電分
解法によるａ−Ｓｉ中には、１０％程度の水素（Ｈ）が
含まれる為、一般的にはａ−Ｓｉ：Ｈと表記されるが、
本説明中では単にａ−Ｓｉと表記するものとする）。こ
の該薄膜半導体層１０４上に、該透明電極層１０８を抵
抗加熱蒸着法により８００Å堆積した。

【００２７】さらに、その上にＥＢ蒸着法により１μｍ
の集電電極１０９を形成し、図１に例示した薄膜半導体
太陽電池を完成した。このＰｄ合金金属層からなる薄膜
半導体太陽電池を、温度８０℃、湿度８０％、バイアス
電圧−０．８ＶのＨＨＢ試験に、投入し、耐久試験を行
った。表１に、Ｐｄ含有率（この含有率は、ＩＣＰ発光
分光分析法による値である）、それぞれのＰｄ合金金属
の反射率（Ｒ）、８０時間後のＨＨＢ試験による変換効
率ηの低下率（初期変換効率を１００％とする。）を示
した。

【００２８】この結果、若干のηの低下率の改善はあっ
たが、反射率Ｒの低下に伴う、Ｉ_SCの減少によって、Ａ
ｇを用いるメリットが損なわれた。そこで、本発明者ら
は、以下に説明するように、Ａｇを主成分とする金属層
に、異種金属を混合し、高い反射率Ｒを持ち、ＨＨＢ試
駿による変換効率ηの低下率の少ない合金金属層を見い
だす実験を試みた。

【００２９】《実験２−１ Ｎｉ合金金属層》 実験１と同様にして、該ＤＣスパッタリング装置７０１
を使用し、Ｎｉの含有量をそれぞれ、１％、２％、１３
％、２５％、３０％とし、上記作製条件で、本発明の合
金化された金属層を堆積した。この含有量は、ＩＣＰ発
光分光分析法による値である。

【００３０】その結果、表２に示すように、Ｎｉの含有
量が、３０％以上になると、反射率が急激に低下し、８
０％以下を示すことが解った。該Ｐｄ合金金属層と同様
にして、Ｎｉ合金金属層による薄膜半導体太陽電池を作
製し、ＨＨＢ試験による耐久試験を行った。このＨＨＢ
試験による８０時間後の変換効率のηの低下は、Ｎｉの
含有量が、２％以上になると急激に改善され、１０％以
下となることが解った。

【００３１】よって、Ｎｉの含有量は、２％以上３０％
未満の範囲にすると、反射率が高く、ＨＨＢ試験による
変換効率の低下が少ない金属層が得られた。

【００３２】《実験２−２ Ｚｎ合金金属層》 実験１と同様にして、該ＤＣスパッタリング装置７０１
を使用し、Ｚｎの含有量をそれぞれ、４％、５％、２３
％、４８％、５０％とし、上記作製条件で、本発明の合
金化された金属層を堆積した。この含有量は、ＩＣＰ発
光分光分析法による値である。

【００３３】その結果、表３に示すように、Ｚｎの含有
量が、５０％以上になると、反射率が急激に低下し、８
０％以下を示すことが解った。該Ｐｄ合金金属層と同様
にして、Ｚｎ合金金属層による薄膜半導体太陽電池を作
製し、ＨＨＢ試験による耐久試験を行った。このＨＨＢ
試験による８０時間後の変換効率のηの低下は、Ｚｎの
含有量が、５％以上になると急激に改善され、９％以下
となることが解った。

【００３４】よって、Ｚｎの含有量は、５％以上５０％
未満の範囲にすると、反射率が高く、ＨＨＢ試験による
変換効率の低下が少ない金属層が得られた。

【００３５】《実験２−３ Ｓｎ合金金属層》 実験１と同様にして、該ＤＣスパッタリング装置７０１
を使用し、Ｓｎの含有量をそれぞれ、２％、３％、１０
％、２０％、２２％とし、上記作製条件で、本発明の合
金化された金属層を堆積した。この含有量は、ＩＣＰ発
光分光分析法による値である。

【００３６】その結果、表４に示すように、Ｓｎの含有
量が、２２％以上になると、反射率が急激に低下し、８
０％以下を示すことが解った。該Ｐｄ合金金属層と同様
にして、Ｓｎ合金金属層による薄膜半導体太陽電池を作
製し、ＨＨＢ試験による耐久試験を行った。このＨＨＢ
試験による８０時間後の変換効率のηの低下は、Ｓｎの
含有量が、３％以上になると急激に改善され、１０％以
下となることが解った。よって、Ｓｎの含有量は、３％
以上２２％未満の範囲にすると、反射率が高く、ＨＨＢ
試験による変換効率の低下が少ない金属層が得られた。

【００３７】《実験２−４ Ａｕ合金金属層》 該ＤＣスパッタリング装置を使用し、Ａｕの含有量をそ
れぞれ、１％、３％、２８％、７５％とし、上記作製条
件で、本発明の合金された金属層を堆積した。

【００３８】該Ｐｄ合金金属層と同様にして、Ａｕ合金
金属層による薄膜半導体太陽電池を作製し、ＨＨＢ試験
による耐久試験を行った。このＨＨＢ試験による８０時
間後の変換効率のηの低下率から、Ａｕの含有量３％以
上で、初期効率の８％の低下率であった。よって、Ａｕ
合金金属層において、Ａｕの含有量は、３％以上で効果
を示す。

【００３９】《実験３》 上記の実験２−１、２−２、２−３、２−４で得られた
含有量の範囲を基に、ターゲットを合金化し、スパッタ
した。そのスパッタ放電空間内に、ＲＦバイアスを印加
する実験を行った。

【００４０】さらに、実験１と同様にして、反射率Ｒを
測定した。また、この合金金属層上に、透明導電層（Ｚ
ｎＯ）／半導体層（ａ−Ｓｉ）／透明電極（ＩＴＯ）／
集電電極を堆積した後、ＨＨＢ試験に投入した。

【００４１】結果を表６に示した。すると、スパッタ放
電内に、ＲＦバイアスを印加することにより、ＨＨＢ試
験において、８０時間後では、ＲＦバイアス無しに比べ
て、より高い耐久性が得られた。金属層の堆積方法は、
スパッタリング方法、蒸着方法、および、イオンプレー
ティング法等がある。特にスパッタリング法によると、
長時間安定して、大面積にわたり、均一な膜が得られ
る。

【００４２】また、スパッタリングされる膜の特性を改
善するため、基板にバイアス電圧を印加することができ
る。印加する電圧としては、ＤＣ電圧を用いても良い
が、ＲＦ電圧を用いることもできる。さらに、合金化す
るに際して、スパッタリング法においては、多元スパッ
タ（多数のターゲットを持つ）による方法とあらかじめ
異種金属を適当な濃度に混合し、合金化したターゲット
を用いる方法が挙げられる。

【００４３】小規模の金属層の堆積の場合には、Ａｇタ
ーゲット上に、異種金属の小片をセットしスパッタする
こともできる。生産性のあるロールツーロール方式につ
いては、合金化されたターゲットを使用すると良い。表
２、３、４、５、および６に、上記の各試料による反射
率の実験結果を示した。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】

【表５】

【００４９】

【表６】

【００５０】

【実施例】（実施例１） 本発明による合金金属層において、上記実験例を基づ
き、Ａｇ９３％＋Ｚｎ５％＋Ｎｉ２％を含有したターゲ
ットを作製した。上記のターゲットを図７のスパッタリ
ング装置を使用し、７０３内のターゲットにセットし、
スパッタリングを行った。

【００５１】この合金金属層上に、該透明導電層１０３
（ＺｎＯ）を堆積した。さらに、図６に例示したＲＦプ
ラズマＣＶＤ法による装置を使用し、該薄膜半導体層１
０４を堆積した。ここで、この図６の装置について説明
する。該導電性基板上１０１に、本発明による合金金属
層１０２を堆積し、さらに該透明導電層１０３を堆積し
たもの（ここでは、基板６０１と総称する）を図のよう
にセットし、排気用ポンプ６０５で排気した。ガス供給
手段６０３で、ガスを供給する。ＲＦ電源６０２と、ア
ースにつながる該基板６０１との間に放電を立て、原料
ガスを分解し該基板６０１上に成膜を行った。

【００５２】このＲＦプラズマ装置を使用し、基板温度
を３５０℃としてグロー放電分解法にて、ＳｉＨ₄、Ｐ
Ｈ₃を原料ガスとしてｎ型ａ−Ｓｉ層１０５を１００
Å、ＳｉＨ₄を原料ガスとしてｉ型ａ−Ｓｉ層１０６を
３０００Å、ＳｉＨ₄、ＢＦ₃、Ｈ₂を原料ガスとしてｐ
型微結晶（μｃ）ａ−Ｓｉ層１０７を１００Å堆積し、
薄膜半導体接合とした。

【００５３】この該薄膜半導体層１０４上に、該透明電
極層５０５を抵抗加熱蒸着法により８００Å堆積した。
さらに、その上にＥＢ蒸着法により１μｍの集電電極１
０９を形成し、図１に例示した薄膜半導体太陽電池を完
成した。この合金金属層からなる薄膜半導体太陽電池を
ＨＨＢ試験に投入し、耐久試験を行った。

【００５４】この結果、反射率Ｒは、波長８００ｎｍに
おいて、９３％を示し、８０時間後の変換効率ηは、初
期変換効率ηに比ベ、わずか５％の低下でしかなかっ
た。上記の結果、含有金属が２種類以上である組み合わ
せでも、信頼性向上が可能であると言える。

【００５５】（実施例２） 本発明による合金金属層を長尺状基板に堆積する。これ
は、ロールスパッタリング装置と呼ばれ、生産に適した
装置である。

【００５６】このロールスパッタリング装置（図２）に
ついて説明する。巻き取りチャンバー２０３、２０４と
成膜室Ａ２０１、成膜室Ｂ２０２の４つのチャンバーで
構成されたスパッタリング装置において、成膜室Ａで本
発明による合金金属層のスパッタリングを行い、成膜室
Ｂで透明導電層のスパッタリングを行った。この方式に
より、連続成膜が容易となった。

【００５７】長尺のシート状基板をその長手方向に搬送
し、順次反応室Ａ、反応室Ｂを通過させる搬送チャンバ
ー２０３、２０４の巻き取りチャンバーにより、長尺シ
ート状基板２１７を搬送した。具備された装置として、
反応室Ａ２０１と反応室Ｂ２０２を排気するためのポン
プ２１４、２１５と、反応室ＡおよびＢにスパッタリン
グガスＳを供拾するガス供給手段２０９、２１０と、本
発明の合金金属層を形成するために反応室Ａに設けられ
た合金ターゲットＴａ２０７と、透明導電層を形成する
ために反応室Ｂに設けられたターゲットＴｂ２０８と、
ターゲットＴａに電圧を印加するための電源２１２と、
ターゲットＴｂに電圧を印加するための電源２１３、さ
らに、もう一つの本発明であるＲＦバイアス印加のため
のバイアス棒２０５を装備した。

【００５８】次に、このロール状の基板を５０ｍｍ角に
切りとり、実施例１と同様にして、ａ−Ｓｉ太陽電池を
完成した。この方法で、進行方向に対して、左端、右
端、および中央それぞれ５箇所、計１５個の試料を作成
し、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の光照射下にて
特性評価を行ったところ、光電変換効率η＝９．８±
０．３％と優れた変換効率が再現性良く得られた。

【００５９】さらに、ＨＨＢ試験においては、８０時間
後の変換効率ηの低下の割合は、８％から９％以内に抑
えることが出来た。

【００６０】（実施例３） モジュール化したサンプルを作製した。上記したロール
スパッタリング装置を用いて、本発明による合金金属層
を堆積した後、さらに、ロールツーロールＣＶＤ装置に
おいて、半導体層（ｐｉｎ／ｐｉｎ接合）のＳｉ／Ｓｉ
ダブルセルを堆積した。さらに、透明電極（ＩＴＯ）を
全面に堆積した。

【００６１】さらに、図５に示したように、複数のサブ
セルにするために、ロール状の基板を縦８ｃｍ、横３ｃ
ｍに切りとり、サブセルとした。集電電極５０４スクリ
ーン印刷する。このサブセルを直列化し、さらに、ＰＥ
Ｔ（ポリエチレン＝テレフタレート）フィルムをＥＶＡ
でラミネーションし、太陽電池モジュールとした。

【００６２】これを従来の技術で示したパーシャルシェ
ードの実験を行った。一つのサブセルを影にして、ＨＨ
Ｂ試験に投入し、８０時間後、変換効率ηを低下率をみ
たところ５％の低下率であった。

【００６３】

【発明の効果】上記のように、金属層として、Ａｇに、
Ｎｉを２％以上、３０％未満、Ｚｎを５％以上、３０％
未満、Ｓｎを３％以上、２２％未満、Ａｕを３％以上、
混合することにより、高効率で、信頼性の高い太陽電池
を得ることができる。特に合金化されたＡｇの堆積法と
して、スパッタ放電内にＲＦバイアスを印加することに
よって、さらに優れた薄膜半導体太陽電池を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る薄膜半導体太陽電池の概
念図である。

【図２】本発明の実施例に係るロールスパッタリング法
に用いる装置（ＲＦバイアス印加）例の概念図である。

【図３】従来の薄膜半導体太陽電池の概念図である。

【図４】半導体層内のピンホール模式図である。

【図５】太陽電池モジュールの平面概念図である。

【図６】ＲＦプラズマＣＶＤ装置を示す図である。

【図７】多元スパッタリング装置を示す図である。

【符号の説明】

１０１ 導電性の基板、１０２ 金属層、１０３ 透明
導電層、１０４ 半導体層、１０５ ｎ型ａ−Ｓｉ、１
０６ ｉ型ａ−Ｓｉ、１０７ ｐ型ａ−Ｓｉ、１０８
表面の透明電極、１０９ 櫛型の集電電極、１１０ Ａ
ｇ原子、１１１ 異種金属、１１２ ピンホール、２０
１ 成膜室Ａ、２０２ 成膜室Ｂ、２０３、２０４ 巻
き取りチャンバー、２０５ ＲＦバイアス印加のための
バイアス棒２０９、２１０ ガス供給手段、２０７ 合
金ターゲットＴａ、２０８ 合金ターゲットＴｂ、２１
２ ターゲットＴａに電圧を印加するための電源、２１
３ ターゲットＴｂに電圧を印加するための電源、２１
４、２１５ ポンプ、２１７ 長尺シート状基板、５０
１ 複数のサブモジュール、５０２ サブモジュールの
内の１個、５０３ 影、６０１ 基板、６０２ ＲＦ電
源、６０３ ガス供給手段、６０５ 排気用ポンプ７０
１ ＤＣスパッタリング装置、７０２ 導電性基板、７
０３（ａ）、７０３（ｂ）、７０３（Ｃ） ターゲッ
ト、７０４ ガス供給手段、７０５ ＤＣ電源、７０６
自動圧力制御装置、７０７ 排気ポンプ、７０８ Ｒ
Ｆ電源、７０９ 加熱ヒータ、７１０ バイアス棒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩崎 篤志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 中川 克己 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 遠山 上 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−103370（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−255273（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−68713（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/04 H01L 31/042

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともその表面が、金属層からなる
   導電性基体上に、透明導電層／半導体層／透明電極を順
   次堆積してなる薄膜半導体太陽電池において、前記金属
   層は、Ａｇに、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｕのうち少な
   くとも一種類の元素を混合したものであることを特徴と
   する薄膜半導体太陽電池。
2. 【請求項２】 前記金属層が、Ａｇに、Ｎｉを、２％
   （重量％：以下同じ）以上、３０％未満混合することを
   特徴とする請求項１記載の薄膜半導体太陽電池。
3. 【請求項３】 前記金属層が、Ａｇに、Ｚｎを、５％以
   上、５０％未満混合することを特徴とする請求項１記載
   の薄膜半導体太陽電池。
4. 【請求項４】 前記金属層が、Ａｇに、Ｓｎを、３％以
   上、２２％未満混合することを特徴とする請求項１記載
   の薄膜半導体太陽電池。
5. 【請求項５】 前記金属層が、Ａｇに、Ａｕを３％以上
   混合することを特徴とする請求項１記載の薄膜半導体太
   陽電池。
6. 【請求項６】 少なくともその表面が、金属層からなる
   導電性基体上に、透明導電層／半導体層／透明電極を順
   次堆積してなる薄膜半導体太陽電池の製造方法におい
   て、放電空間内にＲＦバイアスを印加し、該金属層をＤ
   Ｃスパッタリング法にて堆積することを特徴とする請求
   項１ないし５のいずれか１項記載の薄膜半導体太陽電池
   の製造方法。