JP4401360B2 - 光起電力素子およびその光起電力素子を備えた光起電力モジュール - Google Patents

光起電力素子およびその光起電力素子を備えた光起電力モジュール Download PDF

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Description

本発明は、光起電力素子およびその光起電力素子を備えた光起電力モジュールに関し、特に、酸化インジウム層を含む透明導電膜を備えた光起電力素子およびその光起電力素子を備えた光起電力モジュールに関する。
従来、酸化インジウム層を含む透明導電膜を備えた光起電力素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、光電変換層と、光電変換層の表面上に形成され、２つのＸ線回折ピークを有する酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層からなる透明導電膜とを備えた光起電力装置（光起電力素子）が開示されている。この光起電力装置では、酸化インジウム錫層の２つのＸ線回折ピークは、低角側のピークと、低角側のピークの強度よりも大きい強度を有する高角側のピークとを含んでいる。
上記特許文献１に開示された光起電力装置では、透明導電膜を、酸化インジウム錫層が、低角側のピークと、低角側のピークの強度よりも大きい強度を有する高角側のピークとの２つのＸ線回折ピークを有するように形成することによって、酸化インジウム層が１つのＸ線回折ピークのみを有する場合に比べて、透明導電膜の抵抗を低減することができる。また、上記のように透明導電膜を形成することによって、酸化インジウム層が１つのＸ線回折ピークのみを有する場合に比べて、透明導電膜の光吸収損失を低減することができる。なお、光起電力装置（光起電力素子）において、透明導電膜は、低抵抗かつ低光吸収損失であることが、光起電力素子のセル出力（Ｐｍａｘ）を増加させるのに有効であることが知られている。上記特許文献１に開示された光起電力装置では、酸化インジウム層が１つのＸ線回折ピークのみを有する場合に比べて、透明導電膜の抵抗および光吸収損失を低減することができるので、光起電力装置のセル出力（Ｐｍａｘ）を増加させることができる。
特開２００４−２８１５８６号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示された光起電力装置では、耐候性について十分な検討が行われていないため、耐候性を向上させることが困難であるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、耐候性を向上させることが可能な光起電力素子およびその光起電力素子を備えた光起電力モジュールを提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における光起電力素子は、光電変換層と、光電変換層の光入射側の表面上に形成され、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１度近傍である低角側の第１ピークと、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である前記第１ピークのピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピークとの２つのＸ線回折ピークを有する第１酸化インジウム層を含む第１透明導電膜と、光電変換層の光入射側と反対側の表面上に形成され、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である１つのＸ線回折ピークを有する第２酸化インジウム層を含む第２透明導電膜とを備える。
この第１の局面による光起電力素子では、上記のように、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１度近傍である低角側の第１ピークと、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である前記第１ピークのピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピークとの２つのＸ線回折ピークを有する第１酸化インジウム層を含む第１透明導電膜を光電変換層の光入射側の表面上に設け、かつ、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である１つのＸ線回折ピークを有する第２酸化インジウム層を含む第２透明導電膜を光電変換層の光入射側と反対側の表面上に設けることによって、光の入射により光起電力素子の温度が上昇する場合にも、光起電力素子に反りが発生するのを抑制することができるので、耐候性を向上させることができる。その結果、耐候性の向上により、長時間経過後にセル出力（Ｐｍａｘ）が減少するのを抑制することが可能な光起電力素子を得ることができる。なお、上記の効果については、後述する実験により確認済みである。
この場合、好ましくは、第１酸化インジウム層の第１ピークと第２ピークとの強度比は、１以上２以下である。
上記構成において、好ましくは、第１酸化インジウム層および第２酸化インジウム層は、Ｗを含む。
上記構成において、好ましくは、第１透明導電膜がその表面上に形成され、非晶質半導体および微結晶半導体のうちの少なくともいずれかからなる第１半導体層と、第１透明導電膜の表面上に形成される第１集電極と、第２透明導電膜がその表面上に形成され、非晶質半導体および微結晶半導体のうちの少なくともいずれかからなる第２半導体層と、第２透明導電膜の表面上に形成される第２集電極とをさらに備える。
この発明の第２の局面における光起電力モジュールは、光電変換層と、光電変換層の光入射側の表面上に形成され、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１度近傍である低角側の第１ピークと、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である前記第１ピークのピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピークとの２つのＸ線回折ピークを有する第１酸化インジウム層を含む第１透明導電膜と、光電変換層の光入射側と反対側の表面上に形成され、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である１つのＸ線回折ピークを有する第２酸化インジウム層を含む第２透明導電膜とを含む複数の光起電力素子と、第１透明導電膜の光入射側の表面上に配置される透明な表面保護材と、第２透明導電膜の光入射側と反対側の表面上に配置される樹脂フィルムとを備える。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施形態による光起電力素子の構造（図示せず）について説明する。本発明の一実施形態による光起電力素子１では、約１Ω・ｃｍの抵抗率と約３００μｍの厚みとを有するｎ型（１００）単結晶シリコン基板（光電変換層）（以下、ｎ型単結晶シリコン基板という）の上面上に、約５ｎｍの厚みを有する実質的に真性なｉ型非晶質シリコン層が形成されている。ｉ型非晶質シリコン層上には、約５ｎｍの厚みを有するｐ型非晶質シリコン層が形成されている。なお、このｐ型非晶質シリコン層は、本発明の「第１半導体層」の一例である。また、ｐ型非晶質シリコン層上には、約１００ｎｍの厚みを有する第１酸化インジウム膜からなる第１透明導電膜が形成されている。
ここで、本実施形態では、第１透明導電膜は、（２２２）の配向を有するとともに、２つのＸ線回折ピークを有する第１酸化インジウム膜により形成されている。
また、本実施形態では、第１透明導電膜の２つのＸ線回折ピークは、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１±０．１度の低角側の第１ピーク（Ｐ１）と、第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも小さいピーク強度を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の高角側の第２ピーク（Ｐ２）とにより構成されている。また、第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）は、１以上２以下に形成されている。
また、第１透明導電膜の上面上の所定領域には、銀（Ａｇ）からなる約１０μｍ〜約３０μｍの厚みを有する第１集電極が形成されている。この第１集電極は、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極部と、フィンガー電極部に流れる電流を集合させるバスバー電極部とによって構成されている。
また、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面上には、約５ｎｍの厚みを有する実質的に真性なｉ型非晶質シリコン層が形成されている。また、ｉ型非晶質シリコン層の裏面上には、約５ｎｍの厚みを有するｎ型非晶質シリコン層が形成されている。なお、このｎ型非晶質シリコン層は、本発明の「第２半導体層」の一例である。また、ｎ型非晶質シリコン層の裏面上には、約１００ｎｍの厚みを有する第２酸化インジウム膜からなる第２透明導電膜が形成されている。
また、本実施形態では、第２透明導電膜は、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の１つのＸ線回折ピークを有する第２酸化インジウム膜により形成されている。
また、第２透明導電膜の裏面上の所定領域には、銀（Ａｇ）からなる約１０μｍ〜約３０μｍの厚みを有する第２集電極が形成されている。この第２集電極は、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極部と、フィンガー電極部に流れる電流を集合させるバスバー電極部とによって構成されている。
図１は、本発明の一実施形態による光起電力素子を備えた光起電力モジュールの構造を示した断面図である。次に、図１を参照して、本発明の一実施形態による光起電力素子１を備えた光起電力モジュール１０の構造について説明する。本発明の一実施形態による光起電力モジュール１０は、上述した構造を有する複数の光起電力素子１を備えており、この複数の光起電力素子１の各々は、ステップ状に折り曲げられたタブ電極２を介して、隣接する光起電力素子１に接続されている。また、タブ電極２を介して接続される光起電力素子１は、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ：エチレンビニルアセテート）樹脂からなる充填材３により封止されている。また、複数の光起電力素子１を封止した充填材３の上面上（光入射面側）には、表面保護用のガラスからなる表面保護材４が配置されている。また、複数の光起電力素子１を封止した充填材３の下面上には、ＰＶＦ（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ポリフッ化ビニル）フィルム（樹脂フィルム）からなる裏面フィルム５が配置されている。また、光起電力素子１の第１透明導電膜は、光入射側の表面保護材４側に配置されるとともに、第２透明導電膜は、光入射側と反対側の裏面フィルム５側に配置されている。
次に、本発明の一実施形態による光起電力素子１の製造プロセスについて説明する。まず、約１Ω・ｃｍの抵抗率と約３００μｍの厚みを有するｎ型単結晶シリコン基板を洗浄することにより不純物を除去し、エッチングなどによりテクスチャ構造（凹凸形状）を形成する。そして、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、周波数：約１３．５６ＭＨｚ、形成温度：約１００℃〜約３００℃、反応圧力：約５Ｐａ〜約１００Ｐａ、ＲＦパワー：約１ｍＷ／ｃｍ２〜約５００ｍＷ／ｃｍ２の条件下で、ｎ型単結晶シリコン基板上に、ｉ型非晶質シリコン層およびｐ型非晶質シリコン層をそれぞれ約５ｎｍの厚みで順次堆積する。これにより、ｐｉｎ接合を形成する。なお、ｐ型非晶質シリコン層を形成する際のｐ型ドーパントとしては、３族元素であるＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎが挙げられる。ｐ型非晶質シリコン層の形成時に、ＳｉＨ４（シラン）ガスなどの原料ガスに、上記したｐ型ドーパントの少なくとも１つを含む化合物ガスを混合することによって、ｐ型非晶質シリコン層を形成することが可能である。
次に、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面上に、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型非晶質シリコン層をそれぞれ約５ｎｍの厚みで順次堆積する。これにより、ＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）構造が形成される。なお、このｉ型非晶質シリコン層およびｎ型非晶質シリコン層は、それぞれ上記した光入射側のｉ型非晶質シリコン層およびｐ型非晶質シリコン層と同様のプロセスにより形成する。このとき、ｎ型非晶質シリコン層を形成する際のドーパントとしては、５族元素であるＰ、Ｎ、Ａｓ、Ｓｂが挙げられる。
次に、本実施形態では、ｐ型非晶質シリコン層上に、イオンプレーティング法を用いて、約１００ｎｍの厚みを有する第１酸化インジウム膜からなる第１透明導電膜を形成する。具体的には、ドーピング用としてＷＯ３粉末またはＳｎＯ２粉末を約１〜約５ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを、チャンバ（図示せず）内の基板と対向する位置に設置する。この場合、ＷＯ３粉末またはＳｎＯ２粉末の量を変化させることにより、第１酸化インジウム膜中のＷまたはＳｎ量を変化させることが可能である。本実施形態では、イオンプレーティング法を用いてｐ型非晶質シリコン層上に第１酸化インジウム膜からなる第１透明導電膜を形成することによって、ｐ型非晶質シリコン層上に第１透明導電膜を形成する際のイオンのエネルギーを約１０ｅＶ〜約２０ｅＶまで小さくすることが可能であるので、たとえば、通常のスパッタ法を用いて第１透明導電膜を形成する場合のようにイオンのエネルギーが数１００ｅＶ以上になる場合に比べて、イオンのエネルギーを大幅に低減することが可能である。これにより、ｐ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型単結晶シリコン基板へのダメージを低減することが可能である。
そして、ｐ型非晶質シリコン層が形成されたｎ型単結晶シリコン基板をターゲットと平行に対向配置した状態で、チャンバ（図示せず）を真空排気する。その後、ＡｒとＯ２との混合ガスを流して圧力を約０．４Ｐａ〜約１．０Ｐａに保持し、放電を開始する。なお、Ａｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａで一定とする。この場合、ｎ型単結晶シリコン基板をターゲットに対して静止させた状態で成膜速度は約１０ｎｍ／分〜約８０ｎｍ／分となる。以上のようにして、第１酸化インジウム膜からなる第１透明導電膜を約１００ｎｍの厚みに形成した後、放電を停止する。
次に、本実施形態では、ｎ型非晶質シリコン層の裏面上に、イオンプレーティング法を用いて、約１００ｎｍの厚みを有する第２酸化インジウム膜からなる第２透明導電膜を形成する。なお、この第２酸化インジウム膜からなる第２透明導電膜は、ｎ型単結晶シリコン基板に形成されたｎ型非晶質シリコン層をターゲットと平行に対向配置した状態で、チャンバを真空排気し、その後、ＡｒとＯ２との混合ガスを流して圧力を約１．３Ｐａに保持する以外は、上記した第１酸化インジウム膜からなる第１透明導電膜と同様のプロセスにより形成する。
次に、スクリーン印刷法を用いて、第１透明導電膜の上面上の所定領域に、エポキシ樹脂に銀（Ａｇ）微粉末を練り込んだＡｇペーストを、約１０μｍ〜約３０μｍの厚みと、約１００μｍ〜約５００μｍの幅とを有するように形成した後、約２００℃で約８０分間焼成することによって硬化する。これにより、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極部と、フィンガー電極部に流れる電流を集合させるバスバー電極部とからなる第１集電極が形成される。その後、第２透明導電膜の下面上に、上記した第１集電極と同様のプロセスにより第２集電極が形成される。
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態による光起電力素子１を備えた光起電力モジュール１０の製造プロセスについて説明する。図１に示すように、上記のようにして形成した複数の光起電力素子１の第１集電極のバスバー電極部に銅箔からなるタブ電極２の一方端側を接続する。そして、タブ電極２の他方端側を、隣接する光起電力素子１の第２集電極のバスバー電極部（図示せず）に接続する。このようにして、図１に示すように、複数の光起電力素子１を直列に接続する。
次に、ガラスからなる表面保護材４と裏面フィルム５との間に、表面保護材４側から順に、後に充填材３となるＥＶＡシート、タブ電極２により接続した複数の光起電力素子１および後に充填材３となるＥＶＡシートを配置する。このとき、光起電力素子１の第１透明導電膜は、光入射側の表面保護材４側に配置される。この後、加熱しながら真空ラミネート処理を行うことによって、図１に示した本実施形態による光起電力モジュール１０が形成される。
本実施形態では、上記のように、（２２２）の配向を有するとともに、２つのＸ線回折ピークを有する第１酸化インジウム層を含む第１透明導電膜をｎ型単結晶シリコン基板の光入射側の表面上に設け、かつ、（２２２）の配向を有するとともに、１つのＸ線回折ピークを有する第２酸化インジウム層を含む第２透明導電膜をｎ型単結晶シリコン基板の光入射側と反対側の表面上に設けることによって、光の入射により光起電力素子１の温度が上昇する場合にも、光起電力素子１に反りが発生するのを抑制することができるので、耐候性を向上させることができる。その結果、耐候性の向上により、長時間経過後にセル出力（Ｐｍａｘ）が減少するのを抑制することが可能な光起電力素子１を得ることができる。
図２〜図７は、図１に示した本実施形態による光起電力素子およびその光起電力素子を備えた光起電力モジュールの効果を確認するために行った実験を説明するための図である。次に、図２〜図７を参照して、本実施形態による光起電力素子１および光起電力素子１を備えた光起電力モジュール１０の効果を確認するために行った実験について説明する。
まず、図２を参照して、光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力と、第１透明導電膜のＸ線回折スペクトルとの関係について評価した実験について説明する。なお、この実験では、本実施形態の光入射側の第１透明導電膜に対応する実施例１−１、１−２および１−３による試料と、比較例１−１による試料とを作製するとともに、それらの作製した試料について光入射側の第１透明導電膜のＸ線回折スペクトルを測定した。
実施例１−１による試料は、ＷＯ３粉末を約１ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、イオンプレーティング法によりｎ型単結晶シリコン基板上に形成されたｐ型非晶質シリコン層上に約１００ｎｍの厚みを有する光入射側の第１透明導電膜（ＩＷＯ膜）が形成された光起電力素子を作製した。このときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力は、約０．７Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとした。なお、Ｘ線回折スペクトルの信号を良好に検出するため、ｎ型単結晶シリコン基板として、表面が比較的平坦な形状に形成された基板を用いた。また、実施例１−１による試料では、光入射側の第１集電極と、光入射側とは反対側（ｎ型単結晶シリコン基板の裏面側）のｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、第２透明導電膜および第２集電極とは形成せず、第１集電極および第２集電極を形成する際の熱処理を考慮して、約２００℃の温度で約８０分の熱処理を行った。この実施例１−１による試料のその他の構造および作製プロセスは、上記した本実施形態による光起電力素子１と同様である。また、実施例１−２による試料は、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約１．０Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとして第１透明導電膜を形成した。また、実施例１−３による試料は、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約０．４Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとして第１透明導電膜を形成した。また、比較例１−１による試料は、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約１．３Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとして第１透明導電膜を形成した。なお、実施例１−２、１−３および比較例１−１による試料は、上記以外の条件を実施例１−１による試料と同様にして作製した。なお、Ａｒガスの分圧（約０．３６Ｐａ）は、実施例１−１、１−２、１−３および比較例１−１で同じであるので、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力が大きいほど、混合ガス中の酸素（Ｏ２）の量が増加していることを示している。これらの試料について、Ｘ線分析装置を用いてＸ線回折スペクトルを測定した。その結果を図２に示す。
図２に示すように、光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を制御することによって、第１透明導電膜のＸ線回折ピークを制御することが可能であることが判明した。具体的には、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約０．７Ｐａおよび約１．０Ｐａとしてそれぞれ第１透明導電膜を形成した実施例１−１および１−２による試料では、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１±０．１度の低角側の第１ピーク（Ｐ１）と、第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも小さいピーク強度を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の高角側の第２ピーク（Ｐ２）との２つのピークを有している。また、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約０．４Ｐａとして第１透明導電膜を形成した実施例１−３による試料では、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１±０．１度の低角側の第１ピーク（Ｐ１）と、第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも大きいピーク強度を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の高角側の第２ピーク（Ｐ２）との２つのピークを有している。また、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約１．３Ｐａとして第１透明導電膜を形成した比較例１−１による試料では、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度のピークのみを有している。なお、実施例１−１、１−２、１−３および比較例１−１の第１透明導電膜の比抵抗は、図示しないが、約３×１０−４（Ω・ｃｍ）〜約９×１０−４（Ω・ｃｍ）であった。そして、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約１．３Ｐａとして第１透明導電膜を形成した比較例１−１の比抵抗が最も小さく、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を増加することにより第１透明導電膜の比抵抗が減少する傾向が見られた。
次に、図３を参照して、光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力と、光起電力素子の規格化セル出力（Ｐｍａｘ）との関係について評価した結果について説明する。なお、この実験では、本実施形態の第１透明導電膜に対応する実施例２−１、２−２および２−３による試料と、比較例２−１による試料とを作製するとともに、それらの作製した試料について規格化セル出力（Ｐｍａｘ）を測定した。
実施例２−１、２−２、２−３および比較例２−１による試料は、上記実施例１−１、１−２、１−３および比較例１−１による試料とは異なり、ｎ型単結晶シリコン基板として、テクスチャ構造（凹凸形状）が表面に形成された基板を用いるとともに、光入射側の第１透明導電膜（ＩＷＯ膜上）の上面上およびｎ型単結晶シリコン基板の下面上に第１集電極および第２集電極をそれぞれ形成した。これら実施例２−１、２−２、２−３および比較例２−１による試料のその他の構造およびＩＷＯ膜の作製プロセスは、それぞれ、上記実施例１−１、１−２、１−３および比較例１−１による試料と同様である。具体的には、実施例２−１では、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約０．７Ｐａとし、実施例２−２では、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約１．０Ｐａとし、実施例２−３では、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約０．４Ｐａとした。また、比較例２−１では、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約１．３Ｐａとした。これにより、実施例２−１および２−２のＩＷＯ膜では、それぞれ、図２に示した実施例１−１および１−２と同様、低角側の第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピーク（Ｐ２）が得られた。また、実施例２−３のＩＷＯ膜では、図２に示した実施例１−３と同様、低角側の第１ピーク（Ｐ１）よりも大きいピーク強度を有する高角側の第２ピーク（Ｐ２）が得られた。また、比較例２−１のＩＷＯ膜では、図２に示した比較例１−１と同様、１つのピーク（Ｐ２）のみが得られた。これらの実施例２−１、２−２、２−３および比較例２−１による試料について、セル出力（Ｐｍａｘ）を測定し、セル出力（Ｐｍａｘ）の規格化を行った。その結果を図３に示す。
なお、セル出力（Ｐｍａｘ）の規格化は、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１±０．１度の低角側の第１ピーク（Ｐ１）と、第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも大きいピーク強度を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の高角側の第２ピーク（Ｐ２）との２つのピークを有するＩＴＯ膜からなる光入射側の第１透明導電膜を備えた規格化用光起電力素子によるセル出力（Ｐｍａｘ）により行った。この規格化用光起電力素子は、ＳｎＯ２粉末を約５ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、ＤＣスパッタ法により第１透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成した。このＤＣスパッタ法による第１透明導電膜（ＩＴＯ膜）の形成条件は、基板温度：６０℃、Ａｒ流量：２００ｓｃｃｍ、圧力：０．５Ｐａ、ＤＣ電力：１ｋＷ、カソードへの印加磁場：２０００Ｇａｕｓｓであった。なお、規格化用光起電力素子のその他の構造および作製プロセスは、上記した実施例２−１と同様である。
図３に示すように、光入射側の第１透明導電膜がＩＷＯ膜からなり、低角側の第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピーク（Ｐ２）を有している実施例２−１および２−２による試料と、低角側の第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも大きいピーク強度を有する高角側の第２ピーク（Ｐ２）を有している実施例２−３による試料とは、１つのピーク（Ｐ２）を有する比較例２−１による試料に比べて、セル出力（Ｐｍａｘ）が増加することが判明した。具体的には、低角側の第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピーク（Ｐ２）を有している実施例２−１および２−２による試料では、それぞれ、規格化セル出力（Ｐｍａｘ）は、約１０２．７％および約１０１．９％であった。また、低角側の第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも大きいピーク強度を有する高角側の第２ピーク（Ｐ２）を有している実施例２−３による試料では、規格化セル出力（Ｐｍａｘ）は、約１００．１％であった。その一方、１つのピークを有する比較例２−１による試料では、規格化セル出力（Ｐｍａｘ）は、約９８．９％であった。なお、比較例２−１による試料の規格化セル出力（Ｐｍａｘ）が、１００％よりも小さい値になったのは、規格化用光起電力素子は２つのピークを有するのに対して、比較例２−１による試料は１つのピークしか有さないためであると考えられる。
次に、図４を参照して、光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力、および、ターゲット内のＷＯ３の含有率と、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）との関係について評価した結果について説明する。なお、この実験では、本実施形態の第１透明導電膜に対応する実施例３−１〜３−９による試料と、比較例３−１〜３−７による試料とを作製するとともに、それらの作製した試料について第１透明導電膜のＸ線回折スペクトルを測定し、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）を算出した。
実施例３−１による試料は、ＷＯ３粉末を約１ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、イオンプレーティング法によりｐ型非晶質シリコン層上に約１００ｎｍの厚みを有する光入射側の第１透明導電膜（ＩＷＯ膜）が形成された光起電力素子を作製した。このときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力は、約０．７Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとした。なお、Ｘ線回折スペクトルの信号を良好に検出するため、ｎ型単結晶シリコン基板として、表面が比較的平坦な形状に形成された基板を用いた。また、実施例３−１による試料では、光入射側の第１集電極と、光入射側とは反対側（ｎ型単結晶シリコン基板の裏面側）のｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、第２透明導電膜および第２集電極とは形成せず、第１集電極および第２集電極を形成する際の熱処理を考慮して、約２００℃の温度で約８０分の熱処理を行った。この実施例３−１による試料のその他の構造および作製プロセスは、上記した本実施形態による光起電力素子１と同様である。また、実施例３−２、３−３、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８および３−９による試料は、それぞれ、ＷＯ３粉末の含有率が、約１ｗｔ％、約３ｗｔ％、約３ｗｔ％、約４ｗｔ％、約４ｗｔ％、約４ｗｔ％、約１ｗｔ％および約３ｗｔ％であるターゲットを用いて作製した。また、実施例３−２、３−３、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８および３−９による試料は、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を、それぞれ、約１．０Ｐａ、約０．７Ｐａ、約１．０Ｐａ、約０．４Ｐａ、約０．７Ｐａ、約１．０Ｐａ、約０．４Ｐａおよび約０．４Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとして作製した。また、比較例３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６および３−７による試料は、それぞれ、ＷＯ３粉末の含有率が、約１ｗｔ％、約３ｗｔ％、約４ｗｔ％、約５ｗｔ％、約５ｗｔ％、約５ｗｔ％および約５ｗｔ％であるターゲットを用いて作製した。また、比較例３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６および３−７による試料は、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を、それぞれ、約１．３Ｐａ、約１．３Ｐａ、約１．３Ｐａ、約０．４Ｐａ、約０．７Ｐａ、約１．０Ｐａおよび約１．３Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとして作製した。なお、実施例３−２〜３−９および比較例３−１〜３−７による試料は、上記以外の条件を実施例３−１による試料と同様にして作製した。これらの実施例３−１〜３−９および比較例３−１〜３−７の試料について、Ｘ線分析装置を用いてＸ線回折スペクトルを測定し、光入射側の第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）を測定した。その結果を図４に示す。
図４に示すように、ターゲット内のＷＯ３の含有率が約１ｗｔ％〜約４ｗｔ％の範囲では、ＷＯ３の含有率が増加するのにしたがって、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が増加することが判明した。また、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約０．７Ｐａおよび約１．０Ｐａに設定した場合には、ＷＯ３粉末の含有率の約１ｗｔ％〜約４ｗｔ％の試料（実施例３−１、３−２、３−３、３−４、３−６および３−７）で、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）が第２ピーク（Ｐ２）よりも大きくなった。また、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約０．４Ｐａに設定した場合には、ＷＯ３粉末の含有率の約１ｗｔ％および約３ｗｔ％の試料（実施例３−８および３−９）で、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）が第２ピーク（Ｐ２）よりも小さくなった。その一方、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約０．４Ｐａに設定した場合にも、実施例３−５のように、ターゲット内のＷＯ３粉末の含有率を約４ｗ％にすれば、第１透明導電膜の低角側の第１ピーク（Ｐ１）が高角側の第２ピーク（Ｐ２）よりも大きくなることが判明した。また、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力を約１．３Ｐａにして作製した比較例３−１、３−２、３−３および３−７による試料では、第２ピーク（Ｐ２）のみが見られた。なお、ＷＯ３粉末の含有率が約５ｗｔ％のターゲットを用いて作製した比較例３−４〜比較例３−６による試料では、第２ピーク（Ｐ２）のピーク強度が見られず、第１ピーク（Ｐ１）のみが見られたので、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）は、図４に示していない。
次に、図５を参照して、光入射側の第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）と、光起電力素子の規格化耐候性との関係について評価した結果について説明する。なお、この実験では、本実施形態の光入射側の第１透明導電膜に対応する実施例４−１〜４−９による試料と、比較例４−１による試料とを作製した。
実施例４−１〜４−９および比較例４−１による試料は、上記実施例３−１〜３−９および比較例３−１による試料とは異なり、ｎ型単結晶シリコン基板として、テクスチャ構造（凹凸形状）が表面に形成された基板を用いるとともに、光入射側の第１透明導電膜（ＩＷＯ膜）の上面上およびｎ型単結晶シリコン基板の下面上に第１集電極および第２集電極をそれぞれ形成した。これら実施例４−１〜４−９および比較例４−１による試料のその他の構造およびＩＷＯ膜の作製プロセスは、それぞれ、上記実施例３−１〜３−９および比較例３−１による試料と同様である。そして、これら実施例４−１〜４−９および比較例４−１による光起電力素子を含む光起電力モジュールを、上記した本実施形態による光起電力モジュール１０と同様の作製プロセスを用いて作製した。なお、実施例４−１〜４−９および比較例４−１による試料では、裏面フィルム５として透湿性の高いＰＶＦフィルムを用いて加速試験を行った。この加速試験は、湿度：８５％、温度：８５℃、時間：２０００時間の条件で行った。そして、加速試験前と加速試験後とのセル出力（Ｐｍａｘ）を測定し、加速試験後のセル出力（Ｐｍａｘ）を加速試験前のセル出力（Ｐｍａｘ）で割ることにより耐候性を算出し、耐候性の規格化を行った。その結果を図５に示す。なお、耐候性の規格化は、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度のピークのみが見られる比較例４−１による試料により行った。
図５に示すように、第１透明導電膜がＩＷＯ膜からなり、第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも大きい実施例４−１〜４−７による試料が、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも小さい実施例４−８および４−９による試料と、１つのピークを有する比較例４−１による試料とに比べて、耐候性が向上することが判明した。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、実施例４−１〜４−７では、第１透明導電膜の形成時に、イオンプレーティング法を用いて、ｐ型非晶質シリコン層上に第１透明導電膜を形成することによって、第１透明導電膜を形成する際のイオンのエネルギーを約１０ｅＶ〜約２０ｅＶまで小さくでき、これにより、ｐ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型単結晶シリコン基板へのイオンによるダメージを低減することが可能であるので、ｐ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型単結晶シリコン基板のイオンによるダメージに起因する耐候性の低下を抑制することが可能となったためであると考えられる。また、実施例４−１〜４−７では、イオンプレーティング法のようにスパッタ材料の再配列が促進される条件で第１透明導電膜を形成することによって、第１透明導電膜の緻密性を向上させることが可能となったためであると考えられる。また、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも小さい実施例４−８および４−９による試料と、１つのピークを有する比較例４−１による試料とでは、大きな差が見られないことが判明した。これは、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも小さい実施例４−８および４−９による試料では、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも大きい実施例４−１〜４−７と異なり、詳細なメカニズムは不明であるが、第１透明導電膜の緻密性が向上しなかったためであると考えられる。
なお、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも大きい実施例４−１〜４−７による試料では、規格化耐候性は、約１００．９２％〜約１０１．６３％であった。また、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも小さい実施例４−８および４−９による試料では、それぞれ、規格化耐候性は、約９９．９０％および約１００．２０％であった。以上から、光起電力素子の耐候性を向上させるためには、光入射側の第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）は、１以上であることが望ましいと考えられる。
次に、図６を参照して、光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力およびターゲット内のＷＯ３の含有率と、光起電力素子の規格化セル出力（Ｐｍａｘ）との関係について評価した結果について説明する。なお、この実験では、本実施形態の第１透明導電膜に対応する実施例５−１〜５−９による試料と、比較例５−１〜５−７による試料とを作製するとともに、それらの作製した試料についてセル出力（Ｐｍａｘ）を測定した。
実施例５−１〜５−９および比較例５−１〜５−７による試料は、上記実施例３−１〜３−９および比較例３−１〜３−７による試料とは異なり、ｎ型単結晶シリコン基板として、テクスチャ構造（凹凸形状）が表面に形成された基板を用いるとともに、光入射側の第１透明導電膜（ＩＷＯ膜）の上面上およびｎ型単結晶シリコン基板の下面上に第１集電極および第２集電極をそれぞれ形成した。これら実施例５−１〜５−９および比較例５−１〜５−７による試料のその他の構造およびＩＷＯ膜の作製プロセスは、それぞれ、上記実施例３−１〜３−９および比較例３−１〜３−７による試料と同様である。これらの試料について、セル出力（Ｐｍａｘ）を測定し、セル出力（Ｐｍａｘ）の規格化を行った。その結果を図６に示す。なお、セル出力（Ｐｍａｘ）の規格化は、図３に示した実施例２−１、２−２、２−３および比較例２−１の規格化セル出力（Ｐｍａｘ）を算出する際に用いたものと同じ規格化用光起電力素子によるセル出力（Ｐｍａｘ）により行った。
図６に示すように、ターゲット内のＷＯ３の含有率が増加するのにしたがって、光起電力素子のセル出力（Ｐｍａｘ）が減少する傾向が見られることが判明した。これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、ターゲット内のＷＯ３の含有率が増加するのにしたがって、第１透明導電膜の比抵抗を低下させることが可能である一方、第１透明導電膜内のＷが増加することにより、光の透過率が、第１透明導電膜の比抵抗の低下率以上に低下するためであると考えられる。なお、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力が約０．４Ｐａ〜約１．０Ｐａの条件において、ターゲット内のＷＯ３の含有率が１ｗｔ％または３ｗｔ％である実施例５−１〜５−４、５−８および５−９では、いずれの規格化セル出力（Ｐｍａｘ）も１以上であった。また、ターゲット内のＷＯ３の含有率が４ｗｔ％である実施例５−５〜５−７のうち、実施例５−５および５−６では、規格化セル出力（Ｐｍａｘ）は、１以上である一方、実施例５−７では、規格化セル出力（Ｐｍａｘ）は、１よりも小さくなった。また、ターゲット内のＷＯ３の含有率が５ｗｔ％である比較例５−４〜５−７では、いずれの規格化セル出力（Ｐｍａｘ）も１よりも小さくなった。また、ターゲット内のＷＯ３の含有率が約１ｗｔ％〜約５ｗｔ％の範囲内において、ＡｒとＯ２との混合ガスの圧力が約１．３Ｐａである比較例５−１、５−２、５−３および５−７では、いずれの規格化セル出力（Ｐｍａｘ）も１よりも小さくなった。
なお、規格化セル出力（Ｐｍａｘ）が１以上であったターゲット内のＷＯ３の含有率が１ｗｔ％または３ｗｔ％の実施例５−１〜５−４、５−８および５−９と同様の構造を有するとともに、同様の作製プロセスにより作製した上記実施例３−１〜３−４、３−８および３−９による第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）は、図４に示したように２以下である。以上から、光起電力素子のセル出力（Ｐｍａｘ）を向上させるためには、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）は、２以下であることが望ましいと考えられる。
次に、図２〜図６に示した光入射側の第１透明導電膜をＩＷＯ膜により形成した場合と異なり、光入射側の第１透明導電膜をＩＴＯ膜により形成した場合の第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）と、光起電力素子の規格化耐候性との関係について評価した結果について説明する。なお、この実験では、本実施形態の第１透明導電膜に対応する実施例６−１による試料を作製するとともに、その作製した試料についてセル出力（Ｐｍａｘ）を測定した。
実施例６−１による試料は、ＳｎＯ２粉末を約３ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、イオンプレーティング法によりｐ型非晶質シリコン層上に約１００ｎｍの厚みを有する第１透明導電膜（ＩＴＯ膜）が形成された光起電力素子を作製した。この光起電力素子のその他の構造および作製プロセスは、上記した実施例４−１と同様である。そして、この実施例６−１による光起電力素子を含む光起電力モジュールを、上記した本実施形態による光起電力モジュール１０と同様の作製プロセスを用いて作製した。なお、実施例６−１による試料では、裏面フィルム５として透湿性の高いＰＶＦフィルムを用いて加速試験を行った。加速試験は、湿度：８５％、温度：８５℃、時間：２０００時間の条件で行った。そして、加速試験前と加速試験後とのセル出力（Ｐｍａｘ）を測定し、加速試験後のセル出力（Ｐｍａｘ）を加速試験前のセル出力（Ｐｍａｘ）で割ることにより耐候性を算出し、耐候性の規格化を行った。実施例６−１による試料の第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）は、約１．３であった。また、実施例６−１による試料の規格化耐候性は、１．０１２であった。これにより、イオンプレーティング法を用いることによって、第１透明導電膜をＩＴＯ膜により形成する場合にも、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）を１以上にすることができるとともに、第１透明導電膜にＩＷＯ膜を用いる場合のみでなく、ＩＴＯ膜を用いる場合にも、耐候性を向上させることが可能であることが判明した。
なお、耐候性の規格化は、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が約０．５である規格化用光起電力モジュールにより行った。この規格化用光起電力モジュールでは、ＳｎＯ２粉末を約５ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、ＤＣスパッタ法により第１透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成した。このＤＣスパッタ法による第１透明導電膜（ＩＴＯ膜）の形成条件は、基板温度：６０℃、Ａｒ流量：２００ｓｃｃｍ、圧力：０．５Ｐａ、ＤＣ電力：１ｋＷ、カソードへの印加磁場：２０００Ｇａｕｓｓであった。なお、規格化用光起電力モジュールのその他の構造および作製プロセスは、上記実施例６−１による規格化用光起電力モジュールと同様である。
次に、図７を参照して、光入射側とは反対側（ｎ型単結晶シリコン基板の裏面側）の第２透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力と、光起電力素子の規格化耐候性との関係について評価した結果について説明する。なお、この実験では、本実施形態に対応する実施例７−１による試料と、比較例７−１および７−２による試料とを作製した。
実施例７−１、比較例７−１および７−２による試料は、ＷＯ３粉末を約１ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、イオンプレーティング法によりｐ型非晶質シリコン層上に約１００ｎｍの厚みを有する第１透明導電膜（ＩＷＯ膜）が形成された光起電力素子１を作製した。このときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力は、約０．７Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとした。すなわち、２θ（θ：Ｘ線回折角）が２つのピークを有するとともに、第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも大きい第１透明導電膜を形成した。また、実施例７−１による試料は、ＷＯ３粉末を約１ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、イオンプレーティング法によりｎ型非晶質シリコン層の裏面上に約１００ｎｍの厚みを有する光入射側とは反対側に位置する第２透明導電膜（ＩＷＯ膜）を形成した。このときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力は、約１．３Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとした。すなわち、実施例７−１では、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度のピークのみを有する第２透明導電膜を形成した。また、比較例７−１による試料は、第２透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力は、約０．７Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとした。すなわち、比較例７−１では、２θ（θ：Ｘ線回折角）が２つのピークを有するとともに、第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも大きい第２透明導電膜を形成した。また、比較例７−２による試料は、第２透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力は、約０．４Ｐａとし、混合ガス中のＡｒガスの分圧は、約０．３６Ｐａとした。すなわち、比較例７−２では、２θ（θ：Ｘ線回折角）が２つのピークを有するとともに、第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）が１よりも小さい第２透明導電膜を形成した。そして、これら実施例７−１、比較例７−１および７−２による光起電力素子１を含む光起電力モジュールを、上記した本実施形態による光起電力モジュール１０と同様の作製プロセスを用いて作製した。なお、実施例７−１、比較例７−１および７−２による試料では、裏面フィルム５として透湿性の高いＰＶＦフィルムを用いて加速試験を行った。この加速試験は、湿度：８５％、温度：８５℃、時間：２０００時間の条件で行った。そして、加速試験前と加速試験後とのセル出力（Ｐｍａｘ）を測定し、加速試験後のセル出力（Ｐｍａｘ）を加速試験前のセル出力（Ｐｍａｘ）で割ることにより耐候性を算出し、耐候性の規格化を行った。その結果を図７に示す。なお、耐候性の規格化は、比較例７−１による試料により行った。
図７に示すように、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度のピークのみを有する光入射側とは反対側に位置する第２透明導電膜が形成された実施例７−１による試料は、２θ（θ：Ｘ線回折角）が２つのピークを有する第２透明導電膜が形成された比較例７−１および７−２による試料に比べて、耐候性が向上することが判明した。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、実施例７−１では、透湿性の高いＰＶＦフィルム側に２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の１つのピークのみを有する第２透明導電膜を形成することによって、透湿性の高いＰＶＦフィルム側に２θ（θ：Ｘ線回折角）が２つのピークを有する第２透明導電膜を形成する場合に比べて、第２透明導電膜の結晶性を低下させて結晶粒界を介して侵入する水分を抑制することができるので、裏面側の透湿性の高いＰＶＦフィルムを介して侵入してくる水分に対する耐候性を向上させることが可能となったためであると考えられる。
次に、光入射側とは反対側の第２透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力と、加熱による光起電力素子の反りとの関係について評価した結果について説明する。なお、この実験では、本実施形態に対応する実施例８−１による試料と、比較例８−１による試料とを作製した。
実施例８−１および比較例８−１による試料は、それぞれ、上記実施例７−１および比較例７−１による光起電力素子１と同様である。なお、実施例８−１および比較例８−１による試料は、平面的に見て一辺１０４ｍｍの正方形状を有する。ところで、実際の使用環境においては、光入射側の第１透明導電膜では光の照射による温度上昇が生じる一方で、光入射側とは反対側に位置する第２透明導電膜では入射光が光起電力素子１によって遮られるために光の照射による温度上昇が生じにくいと考えられる。そこで、この温度上昇の差を再現するために、実施例８−１および比較例８−１による試料をホットプレートを用いて加熱試験を行った。加熱試験は、第１透明導電膜側をホットプレートに載せて、温度：１５０℃、時間：２０分の条件で行った。そして、加熱後の光起電力素子１の反りを観測した。実施例８−１による試料では、光起電力素子１に反りが見られなかった。一方、比較例８−１による試料では、光起電力素子１に１ｍｍ〜２ｍｍの反りが確認された。したがって、実際の使用環境においても実施例８−１による試料では光起電力素子１に反りが生じにくく、比較例８−１による試料では光起電力素子１に反りが生じ易いと考えられる。これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、光入射側および光入射側とは反対側に、それぞれ、２θ（θ：Ｘ線回折角）が２つのピークを有する第１透明導電膜および第２透明導電膜が形成された比較例８−１では、光入射側の第１透明導電膜の光の入射による温度上昇が第２透明導電膜側の光の入射による温度上昇に比べて大きくなることに起因して、温度上昇による第１透明導電膜の伸び量が第２透明導電膜の伸び量よりも大きくなるので、第２透明導電膜側に光起電力素子１の反りが発生したと考えられる。一方、光入射側に２θ（θ：Ｘ線回折角）が２つのピークを有する第１透明導電膜が形成されるとともに、光入射側と反対側に２θ（θ：Ｘ線回折角）が１つのピークを有する第２透明導電膜が形成された実施例８−１では、光入射側の第１透明導電膜の光の入射による温度上昇が第２透明導電膜側の光の入射による温度上昇に比べて大きくなる場合にも、第２透明導電膜が第１透明導電膜に比べて伸びやすいことにより、温度上昇による第１透明導電膜および第２透明導電膜の伸び量の差を小さくすることができるので、光起電力素子１に反りが発生するのを抑制できたと考えられる。実施例８−１では、このように光起電力装置１に反りが発生するのを抑制することにより、光起電力装置１の各層に亀裂や剥離が発生するのを抑制することができるので、光起電力装置１の耐候性を向上させることができたと考えられる。
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板からなる光電変換層を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ｐ型単結晶シリコン基板または非晶質シリコン層からなる光電変換層を用いる場合にも、同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板の表面上にｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層および第１透明導電膜を形成するとともに、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面上にｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層および第２透明導電膜を形成したが、本発明はこれに限らず、光入射側に第１透明導電膜を形成するとともに、光入射側と反対側に第２透明導電膜を形成していれば、上記構造を有しない光起電力素子に適用しても同様の効果を得ることができる。具体的には、ｎ型単結晶シリコン基板の表面上にｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層および第１透明導電膜を形成するとともに、ｎ型単結晶シリコン基板の裏面上に第２透明導電膜を形成してもよい。
また、上記実施形態では、非晶質シリコン層上に透明導電膜を形成した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、微結晶シリコン層、非晶質ＳｉＣ層、非晶質ＳｉＯ層の上に、本発明による透明導電膜を形成した場合にも、同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、透明導電膜を構成する材料として、ＷまたはＳｎをドープした酸化インジウム（ＩＷＯまたはＩＴＯ）膜を用いたが、本発明はこれに限らず、酸化インジウムにＷまたはＳｎに加えて、他の材料をドープした透明導電膜を用いてもよい。たとえば、Ｔｉ、Ｚｎ、ＴａおよびＲｅの少なくとも１つ、または、２つ以上を組み合わせて透明導電膜にドープしてもよい。たとえば、Ｗに加えて、Ｔｉ、ＳｎおよびＺｎのうちの少なくとも１つ以上をドープしてもよい。
また、上記実施形態では、イオンプレーティング法を用いることにより、透明導電膜を形成する際のイオンのエネルギーを約１０ｅＶ〜約２０ｅＶまで小さくすることによって、酸化インジウム膜からなる透明導電膜を形成したが、本発明はこれに限らず、イオンプレーティング法以外の透明導電膜を形成する際のイオンのエネルギーを約１００ｅＶ以下にすることが可能な方法を用いて、低角側の第１ピーク（Ｐ１）と、第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピーク（Ｐ２）とを有する酸化インジウム膜からなる透明導電膜を形成してもよい。たとえば、強磁場を印加しながらＤＣにＲＦを重畳したスパッタ法、パルス変調ＤＣ放電、ＲＦ放電、ＶＨＦ放電、マイクロ波放電またはイオンビーム蒸着法などを用いるとともに、透明導電膜を形成する際のイオンのエネルギーを約１００ｅＶ以下にすることが可能な形成条件を設定することによっても、低角側の第１ピーク（Ｐ１）と、第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピーク（Ｐ２）とを有する酸化インジウム膜からなる透明導電膜を形成することができる。この場合にも、２つのピークを有する（２２２）ピークを含む酸化インジウム膜からなる透明導電膜を形成すれば、本発明と同様の効果を得ることができる。なお、強磁場を印加しながらＤＣにＲＦを重畳したスパッタ法を用いる場合は、印加磁場：約３０００Ｇａｕｓｓ、ＤＣ電力：１．２ｋＷ、ＲＦ電力：０．６ｋＷの条件下で形成することにより、透明導電膜を形成する際のイオンのエネルギーを約１００ｅＶ以下まで小さくすることが可能であるとともに、透明導電膜の下地となる半導体層に対するプラズマダメージを抑制することが可能であることが確認済みである。また、強磁場を印加しながらＤＣにＲＦを重畳したスパッタ法、パルス変調ＤＣ放電、ＲＦ放電、ＶＨＦ放電またはマイクロ波放電を用いる場合は、スパッタ材料（ＷまたはＳｎ）の再配列を促進させるために約１５０℃〜約２００℃の温度で透明導電膜を成膜するのが望ましい。なお、イオンビーム蒸着法を用いる場合は、イオンプレーティング法を用いた上記実施形態と同様、成膜時の加熱はなくても良い。
また、上記実施形態では、透明導電膜を構成する酸化インジウム膜の形成時に、Ａｒガスを用いたが、本発明はこれに限らず、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅの他の不活性ガスまたはこれらの混合気体を用いることも可能である。
また、上記実施形態では、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いてｉ型非晶質シリコン層およびｐ型非晶質シリコン層を形成したが、本発明はこれに限らず、蒸着法、スパッタ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法など他の方法を用いて、非晶質シリコン層を形成してもよい。
また、上記実施形態では、半導体材料として、シリコン（Ｓｉ）を用いたが、本発明はこれに限らず、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＧｅＮ、ＳｉＳｎ、ＳｉＳｎＮ、ＳｉＳｎＯ、ＳｉＯ、Ｇｅ、ＧｅＣ、ＧｅＮのうちのいずれかの半導体を用いてもよい。この場合、これらの半導体は、結晶質、または、水素およびフッ素の少なくとも一方を含む非晶質または微結晶であってもよい。
また、上記実施形態では、光起電力素子に１つのｐｉｎ構造を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、光起電力素子に複数のｐｉｎ構造を積層により形成してもよい。
本発明の一実施形態による光起電力素子を備えた光起電力モジュールの構造を示した断面図である。 光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力と、第１透明導電膜のＸ線回折スペクトルとの関係を説明するための図である。 光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力と、光起電力素子の規格化セル出力（Ｐｍａｘ）との関係を説明するための図である。 光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力、および、ターゲット内のＷＯ３の含有率と、第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）との関係を説明するための図である。 光入射側の第１透明導電膜の第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との強度比（Ｐ１／Ｐ２）と、光起電力素子の規格化耐候性との関係を説明するための図である。 光入射側の第１透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力、および、ターゲット内のＷＯ３の含有率と、光起電力素子の規格化セル出力（Ｐｍａｘ）との関係を説明するための図である。 光入射側とは反対側の第２透明導電膜を形成するときのＡｒとＯ２との混合ガスの圧力と、光起電力素子の規格化耐候性との関係を説明するための図である。
符号の説明
１ 光起電力素子
４ 表面保護材
５ 裏面フィルム（樹脂フィルム）
１０ 光起電力モジュール

Claims (5)

  1. 光電変換層と、
    前記光電変換層の光入射側の表面上に形成され、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１度近傍である低角側の第１ピークと、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である前記第１ピークのピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピークとの２つのＸ線回折ピークを有する第１酸化インジウム層を含む第１透明導電膜と、
    前記光電変換層の光入射側と反対側の表面上に形成され、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である１つのＸ線回折ピークを有する第２酸化インジウム層を含む第２透明導電膜とを備える、光起電力素子。
  2. 前記第１酸化インジウム層の前記第１ピークと前記第２ピークとの強度比は、１以上２以下である、請求項１に記載の光起電力素子。
  3. 前記第１酸化インジウム層および前記第２酸化インジウム層は、Ｗを含む、請求項１または２に記載の光起電力素子。
  4. 前記第１透明導電膜がその表面上に形成され、非晶質半導体および微結晶半導体のうちの少なくともいずれかからなる第１半導体層と、
    前記第１透明導電膜の表面上に形成される第１集電極と、
    前記第２透明導電膜がその表面上に形成され、非晶質半導体および微結晶半導体のうちの少なくともいずれかからなる第２半導体層と、
    前記第２透明導電膜の表面上に形成される第２集電極とをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光起電力素子。
  5. 光電変換層と、前記光電変換層の光入射側の表面上に形成され、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１度近傍である低角側の第１ピークと、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である前記第１ピークのピーク強度よりも小さいピーク強度を有する高角側の第２ピークとの２つのＸ線回折ピークを有する第１酸化インジウム層を含む第１透明導電膜と、前記光電変換層の光入射側と反対側の表面上に形成され、（２２２）の配向を有するとともに、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６度近傍である１つのＸ線回折ピークを有する第２酸化インジウム層を含む第２透明導電膜とを含む複数の光起電力素子と、
    前記第１透明導電膜の光入射側の表面上に配置される透明な表面保護材と、
    前記第２透明導電膜の光入射側と反対側の表面上に配置される樹脂フィルムとを備える、光起電力モジュール。
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