JPH0582814A

JPH0582814A - 太陽電池

Info

Publication number: JPH0582814A
Application number: JP3272092A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Niwa; 光行丹羽
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1993-04-02
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JP2908616B2

Abstract

(57)【要約】【目的】太陽電池を構成する各層の間の密着性を向上
させ、製造工程中及び実使用時に発生する微少な膜剥が
れに起因する特性の低下を効果的に防ぐことにより、初
期特性の向上した信頼性の高い太陽電池を提供すること
を目的とする。【構成】第１の電極１０１と第２の電極１０７によっ
て半導体層１０６を挟持する構造を有する太陽電池にお
いて、前記第１及び第２の電極の内、少なくとも一方の
電極と前記半導体層との間に炭素原子を含む酸化亜鉛層
１０２を配したことを特徴とする。また、前記酸化亜鉛
層中の前記炭素原子の濃度は、５原子％以下の範囲内で
一定であるか、または５原子％以下の範囲内で連続的に
変化していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池に係り、とりわ
け出力特性を安定に向上させた太陽電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、全世界的に電力需要が急激に増大
し、そうした需要をまかなうべく電力生産が活発化する
に及んで環境汚染の問題が深刻化して来ている。

【０００３】このような状況下で、太陽光を利用する太
陽電池による発電方式は、放射能汚染や、温室効果ガス
の放出による地球温暖化等の問題を惹起することはな
く、また、太陽光は地球上至るところに降り注いでいる
ためエネルギー源の偏在が少なく、さらには、複雑な大
型の設備を必要とせず比較的高い発電効率が得られる
等、今後の電力需要の増大に対しても、環境破壊を引き
起こすことなく対応できるクリーンな発電方式として注
目を集め、実用化に向けて様々な研究開発がなされてい
る。

【０００４】太陽電池を用いる発電方式については、そ
れを電力需要を賄うものとして確立させるためには、使
用する太陽電池が、光電変換効率が充分に高く、特性安
定性においても優れたものであり、且つ大量生産し得る
ものであることが基本的に要求される。

【０００５】こうしたことから、容易に入手できるシラ
ン等の気体状の原料ガスを使用し、これをグロー放電分
解して、ガラスや金属シート等の比較的安価な基板上に
非単結晶質シリコン等の半導体薄層を堆積させることに
より作製できる太陽電池が、量産性に富み、単結晶シリ
コン等を用いて作製される太陽電池に比較して低コスト
で、かつ少ないエネルギー消費で生産できる可能性があ
るとして注目されている。

【０００６】この非単結晶質シリコンを太陽電池等の光
起電力素子に応用する研究は、Ｗ．Ｅ．Ｓｐｅａｒと
Ｐ．Ｇ．ＬｅＣｏｍｂｅｒによるドーピングの成功（Ｓ
ｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，
Ｖｏｌ．１７，ｐｐ１１９３−１１９６，１９７
５）を基礎にして、Ｄ．Ｅ．Ｃａｒｌｓｏｎによる太陽
電池の発明（米国特許第４，０６４，５２１号明細書）
により始まり、歴史が浅いながらも数多くの実り多い研
究が成されている。

【０００７】太陽電池の重要な構成要素たる半導体層
は、いわゆるｐｎ接合、ｐｉｎ接合等の半導体接合がな
されている。それらの半導体接合は、導電型の異なる半
導体層を順次積層したり、一導電型の半導体層中に異な
る導電型のドーパントをイオン打込み法等によって打込
んだり、熱拡散によって拡散させたりすることにより達
成される。この点を、前述した注目されているアモルフ
ァスシリコン等の薄膜半導体を用いた太陽電池について
みると、その作製においては、ホスフィン（ＰＨ₃、ｎ
型半導体）、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆、ｐ型半導体）等のドー
パントとなる元素を含む原料ガスを主原料ガスであるシ
ラン等に混合してグロー放電等を用いて分解することに
より所望の導電型を有する半導体膜が得られ、所望の基
板上にこれらの半導体膜をｐｉｎもしくはｎｉｐの順で
順次積層形成することによって容易に半導体接合が達成
できることが知られている。

【０００８】このような研究の成果として、非単結晶質
シリコンを用いた太陽電池は既に、時計、小型計算機、
街灯等の小規模な発電用途において使用され始めている
が、大きな規模で発電を行う場合、例えば電力用に用ぃ
るためには、単結晶系太陽電池や化合物太陽電池等に比
ベて低い変換効率、劣化の問題、等の越さねばならない
障壁が未だ残されており、非単結晶質シリコン太陽電池
の不利な点として挙げられている。これを克服するため
にこれまで数多くの試みが行われてきた。

【０００９】例えば、光入射側の窓層として禁制帯幅の
広いｐ型非単結晶質炭化シリコンを用いるもの（Ｙ．Ｕ
ｃｈｉｄａ，ＵＳ−ＪａｐａｎＪｏｉｎｔＳｅｍｉ
ｎａｒ，ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＡｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎｓｏｆＴｅｔｒａｈｅｄｒａｌＡｍоｒｐ
ｈｏｕｓＳｏｌｉｄｓ，Ｐａｌо Ａｌｔｏ，Ｃａｌ
ｉｆｏｒｎｉａ（１９８２））、あるいは、窓層にｐ型
の微結晶炭化シリコンを用いるもの（Ｙ．Ｕｃｈｉｄａ
ｅｔ．ａｌ，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ оｆ
ｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰＶＳＥＣ−
３，Ｔｏｋｙо，Ｊａｐａｎｌ９８７Ａ−ＩＩａ
−３）等がある。

【００１０】また、窓層に禁制帯幅の広い非単結晶質炭
化シリコンを用いる場合に、ｐｉ界面で起きるエネルギ
ーバンドの段差をなくし、キャリヤの逆拡散、再結合に
よる短波長域における光電変換効率の低下を防ぐことを
目的として界面に禁制帯幅が連続的に変わるいわゆるグ
レーデッドバッファ層を設ける方法（Ｒ．Ｒ．Ａｒｙａ
ｅｔ．ａｌ，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ о
ｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰＶＳＥＣ−
３，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎｌ９８７Ａ−ＩＩＩａ
−４）が試みられている。

【００１１】また、ｉ層内でのキャリアの移動距離を増
加させるためにｉ層内にリン原子（Ｐ）やホウ素原子
（Ｂ）を１０ｐｐｍ以下の微量添加すること（Ｗ．Ｋｕ
ｗａｎｏｅｔ．ａｌ，Ｔｈｅｃоｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｒｅｃｏｒｄｏｆｔｈｅｎｉｎｅｔｅｅｎｔｈ
ＩＥＥＥｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｐｅｃｉａｌ
ｉｓｔｓｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ−１９８７，ｐ５９
９，Ｍ．Ｋｏｎｄｏｅｔ．ａｌ，ｔｈｅｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅｒｅｃｏｒｄｏｆｔｈｅｎｉｎｅｔ
ｅｅｎｔｈＩＥＥＥｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ
ｐｅｃｉａｌｉｓｔｓｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ−１９８
７，ｐ６０４）も試みられている。

【００１２】更に、他の導電型を有する半導体層中への
ｐ型及びｎ型ドーパントの拡散によって、ｐｎ界面、ｐ
ｉ界面及びｎｉ界面における半導体接合が弱くなり、そ
の結果として光記電力素子の光電変換効率が低下するこ
とを防ぐ試みも成されている。この例として、特開昭５
５−１２５６８１号公報（出願人三洋電機）にはべルト
コンベアに載せたガラス基板を通過させるプラズマ反応
室の間に隔壁扉を設けて太陽電池を形成する方法が開示
されている。また、米国特許４，２２６，８９７号明細
書（出願人プラズマフィジクス社）には、帯状長尺の基
板上に連続して太陽電池を形成する装置において各半導
体層を形成する空間をガスゲート（成膜には寄与しない
ガスを強く流すことにより、成膜ガスに対して実質的な
隔壁の役割を果たす機構）を用いて分離し、他の成膜空
間へのドーパントの混入を防ぐ方法が開示されている。

【００１３】また、特開昭５６−６９８７５号公報（出
願人富士電機）には導電性基板の上に半導体層を形成し
て成る太陽電池において導電性基板と半導体層の間に透
明導電層を介在させることにより、半導体層と基板の間
の密着性を向上させたり、基板の表面の凹凸を緩和させ
ることにより太陽電池の特性を向上させるという方法が
開示されている。また、半導体層の反受光面側に位置す
る背面電極を構成する金属元素が半導体層中に拡散、半
導体原子と合金を形成することに起因する界面での光反
射率の低下を、背面電極と半導体層との間に酸化亜鉛等
の透明導電層を介在させることにより防ぐ方法が特開昭
５５−１０８７８０号公報（出願人シャープ）に開示さ
れている。

【００１４】また、酸化亜鉛層中に錫やインジウムをド
ーピングすることによって酸化亜鉛層の電気抵抗率を下
げる試み（Ｃ．Ｘ．Ｑｉｕ、Ｉ．Ｓｈｉｎ，Ｓｏｌａｒ
ＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１３，
Ｎｏ．２，１９８６）が成されている。他にも、酸化亜
鉛層中にアルミニウムをドーピングした例（伊ケ崎、島
岡，静岡大学電子工学研究所研究報告，Ｖｏｌ．２１，
Ｎｏ．１，１９８６）や、弗素をドーピングした例（鯉
沼ら，日本セラミックス協会学術論文誌，Ｖｏｌ．９
７，Ｎｏ．１０，１９８９）が報告されている。

【００１５】これらの試みをはじめとして数多くの研究
者による努力の結果、光電変換効率、及び劣化等の非単
結晶質シリコン太陽電池の不利な点は次第に改善されつ
つあるが、依然として以下のような問題が残されてい
た。

【００１６】すなわち、導電性基板の上に酸化亜鉛層を
介して半導体層を設けて太陽電池を構成する場合、酸化
亜鉛層と導電性基板や半導体層との間の密着性が十分で
あるとは言えず、半導体層の形成及びその後の工程にお
いて与えられる温度ショックや振動等に起因する微小な
剥がれが生じることがあり、このことが太陽電池の光電
変換効率を低下せしめてしまうという初期特性上の問題
点が残されていた。

【００１７】更に、酸化亜鉛層の持つ電気抵抗率をまっ
たく無視し得るほどには小さくできないために、今度は
太陽電池の直列抵抗を増加させてしまい、その結果とし
て太陽電池の光電変換効率を低下させてしまうという初
期特性上の問題点が残されていた。

【００１８】また、このことは導電性基板の上に半導体
層を設ける場合に限らず、透光性絶縁基板上に透明導電
層を設け、その上に半導体層を設けて成る太陽電池にお
いても同様であった。すなわち、透明導電層と半導体層
の間の密着性が不十分であるために製造工程の途中にお
いて透明導電層と半導体層の間に微小な剥がれが生じる
ことにより太陽電池の光電変換効率が低いものになって
しまうという初期特性上の問題点が残されていた。

【００１９】また、太陽電池製造工程中において先に述
べたような微小な剥がれが生じず製造初期の光電変換効
率がある程度高いものであったとしても、様々な天候や
設置条件の下での実使用状態において、導電性基板や透
明導電層と半導体層の間に微小な剥がれが生じることに
よって太陽電池の光電変換効率が次第に低下してしまう
という信頼性問題が残されていた。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みてなされたものであって、第１の電極と第２の電極に
よって半導体層を挟持する構造を有する太陽電池におい
て、前記各層の間の密着性を向上させ製造工程中に発生
する微少な膜剥がれに起因する特性の低下を効果的に防
ぐことにより、初期特性の向上した太陽電池を提供する
ことを目的とする。

【００２１】また、本発明は、前記各層の間の密着性を
向上させ、実使用条件下で発生する微小な剥がれに起因
する特性の低下を効果的に防ぐことにより、信頼性の向
上した太陽電池を提供することを目的とする。

【００２２】更に、本発明は、酸化亜鉛層の持つ抵抗値
を低減せしめることにより太陽電池の直列抵抗を下げ、
結果として初期効率の向上した太陽電池を提供すること
を目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の目的を
達成するために本発明者が鋭意研究を重ねた結果得られ
たものであり、第１の電極と第２の電極によって半導体
層を挟持する構造を有する太陽電池において、前記第１
及び第２の電極の内、少なくとも一方の電極と前記半導
体層との間に炭素原子を含む酸化亜鉛層を配したことを
特徴とする。

【００２４】また、酸化亜鉛層中の前記炭素原子の濃度
は、５原子％以下の範囲内で一定であるか、または、５
原子％以下の範囲内で連続的に変化していることを特徴
とする。

【００２５】

【作用】電極と半導体層の界面に、炭素原子を添加して
いない酸化亜鉛層を設けるという従来技術によって作製
された太陽電池に比べて、炭素原子を含む酸化亜鉛層を
用いるという本発明の技術によって作製された太陽電池
は、各層の間の密着性において優れており、その結果と
して初期特性と信頼性は優れたものになる。

【００２６】酸化亜鉛層中に炭素原子を含有させること
によって密着性が向上する理由は未だ詳細にわかってい
ないが、酸化亜鉛層中において炭素原子が結合状態・結
晶性の変化を惹起し、太陽電池製造工程中や実使用状態
で微少な膜剥がれの原因となる様々な機械的・熱的スト
レスを有効に緩和せしめるためであろうと考えられてい
る。

【００２７】本発明において、酸化亜鉛層中の炭素濃度
は、５原子％以下の範囲内で一定の値とすることが望ま
しく、この範囲で膜の密着性は一層向上して光電変換効
率等の初期特性はより向上する。また、本発明で一定の
濃度とは、平均濃度に対しばらつきが１０％以内のこと
を言う。

【００２８】さらに、酸化亜鉛層中の炭素濃度を５原子
％以下の範囲内で連続的に変化させることにより、密着
性は一層向上し、太陽電池の初期特性及び信頼性は、よ
り一層向上する。この理由としては、酸化亜鉛層中での
炭素原子の濃度に分布をもたせることによって、酸化亜
鉛層中の構造が変化し、このことが酸化亜鉛層の両側に
異なる種類の堆積膜を形成することによって発生する応
力や、外部から加えられる様々なストレスを有効に緩和
し、製造中や実使用時下で発生していた微少な膜剥がれ
を有効に防ぐためと考えられる。

【００２９】また、本発明の技術によって作製された太
陽電池は、従来の技術によって作製された太陽電池に比
べて直列抵抗が大きく改善されており、その結果フィル
ファクター、ひいては光電変換効率が高められている。
これは、酸化亜鉛層中に入った炭素原子がドーピング材
として有効に機能することによって酸化亜鉛層の電気抵
抗率が有効に下げられるためと考えられる。

【００３０】

【実施態様例】以下において、本発明を実現するための
構成を図面を用いて説明する。

【００３１】図１は本発明による太陽電池の一典型例の
構成を示す概念的模式図である。図１に示す本典型例の
太陽電池１００は、第１の電極である導電性基体１０１
の上に炭素原子を含む酸化亜鉛層１０２を形成し、この
上にｎ型半導体層１０３、ｉ型半導体層１０４、ｐ型半
導体層１０５からなるｐｉｎ型太陽電池素子１０６、第
２の電極である透明電極１０７、集電電極１０８を順次
形成されており、光が透明電極１０７を通して入射する
ことが前提となっている。

【００３２】本発明の太陽電池は、従来の太陽電池と比
較して、前述の炭素原子を含む酸化亜鉛層１０２を有し
ていることが大きく違う点である。

【００３３】図２は本発明による太陽電池の他の典型例
の構成を示す概念的模式図である。図２に示す本典型例
の太陽電池２００は、第１の電極である導電性基体２０
１の上に炭素原子を含む酸化亜鉛層２０２を形成し、こ
の上にｎ型半導体層２０３、ｉ型半導体層２０４、ｐ型
半導体層２０５からなるｐｉｎ型太陽電池素子２０６、
炭素原子を含む酸化亜鉛層２０７、第２の電極である透
明電極２０８、集電電極２０９を順次形成されており、
光が透明電極２０８を通して入射することが前提となっ
ている。

【００３４】図３は本発明による太陽電池の他の典型例
の構成を示す概念的模式図である。図３に示す本典型例
の太陽電池３００は、透明基体３０１の上に第１の電極
である透明電極３０２及び炭素原子を含む酸化亜鉛層３
０３を順次形成し、この上にｐ型半導体層３０４、ｉ型
半導体層３０５、ｎ型半導体層３０６からなるｐｉｎ型
太陽電池素子３０７、炭素原子を含む酸化亜鉛層３０
８、第２の電極である背面電極３０９を順次形成されて
おり、光が透明基体３０１を通して入射することが前提
となっている。

【００３５】図４は本発明による太陽電池の他の典型例
の構成を示す概念的模式図である。本典型例の太陽電池
４００は、バンドギャップあるいは層厚の異なる２種の
半導体層をｉ層として用いたｐｉｎ型太陽電池素子を２
素子積層して構成されたタンデム型と呼ばれる太陽電池
である。図４に示す太陽電池４００は、第１の電極であ
る導電性基体４０１の上に炭素原子を含む酸化亜鉛層４
０２を形成し、この上に第１のｎ型半導体層４０３、第
１のｉ型半導体層４０４、第１のｐ型半導体層４０５か
らなる第１のｐｉｎ型太陽電池素子４０６、第２のｎ型
半導体層４０７、第２のｉ型半導体層４０８、第２のｐ
型半導体層４０９からなる第２のｐｉｎ型太陽電池素子
４１０、炭素原子を含む酸化亜鉛層４１１、第２の電極
である透明電極４１２、集電電極４１３を順次形成され
ており、光が透明電極４１２を通して入射することが前
提となっている。

【００３６】なお、いずれの太陽電池の例においてもｎ
型半導体層とｐ型半導体層とは目的に応じて積層順を入
れ変えて使用することもできるが、光入射面に近い方に
ｐ型半導体層を設けた方が発生したキャリアをより有効
に利用する点で望ましい。

【００３７】次に、これらの太陽電池の各構成要素につ
いて説明する。

【００３８】（基体）本発明に適用可能な導電性基体１
０１の材料としては、モリブデン、タングステン、チタ
ン、コバルト、クロム、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
蝕性の点から特に好ましい。また、これらの金属及び／
または合金を、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカー
ボネート、セルロースアセテート、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、ガラ
ス、セラミック等の上に形成したものも使用可能であ
る。

【００３９】基体１０１は単独でも用いられ得るが、基
体１０１上に実質的に可視光に対する反射性及び導電性
を有する層（以下、反射性導電層と呼ぶ）を設けること
が半導体層で吸収されきれずに透過した光を更に利用す
る上で、あるいは太陽電池の直列抵抗を低減する上で望
ましい。本発明に適用可能な反射性導電層の材料として
は、銀、シリコン、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、
クロム、モリブデンまたはそれらの合金が適用可能であ
る。中でも銀、銅、アルミニウム、アルミシリコン合金
が好適である。また、反射性導電層の厚みを十分に大き
くとることによって、そのものを基体とすることも可能
である。

【００４０】基体１０１の表面に反射性導電層を形成す
る場合に好適に用いられる方法として、抵抗加熱蒸着
法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等が挙げられる。

【００４１】本発明に適用可能な透明基体３０１の材料
としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネ
ート、セルロースアセテート、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、ガラス等が
挙げられる。

【００４２】（電極）本発明の太陽電池においては、当
該素子の構成形態により適宜の電極が選択使用される。
それらの電極としては、下部電極、上部電極（透明電
極）、集電電極を挙げることができる。（ただし、ここ
でいう上部電極とは光の入射側に設けられたものを指
し、下部電極とは半導体層を挟んで上部電極に対向して
設けられたものを指すものとする。）本発明の太陽電池
において用いられる下部電極としては、上述した基体の
材料が透光性であるか否かによって光が入射する面が異
なるため、その設置される場所が異なる。

【００４３】具体的には、図１、図２、図４のような層
構成の場合には導電性基体１０１、２０１、４０１が下
部電極を兼ねることができる。

【００４４】図３のような層構成の場合には透光性の基
体３０１が用いられており、基体３０１の側から光が入
射されるので、電流を取り出すため、及び半導体層で吸
収されきれずに電極に達した光を有効に反射するため
に、下部電極３０９が基体３０１と対向して半導体層及
び炭素原子を含む酸化亜鉛層を挟んで設けられている。
本発明の太陽電池に好適に用いられる下部電極の材料と
しては、銀、金、白金、ニッケル、クロム、銅、アルミ
ニウム、チタン、亜鉛、モリブデン、タングステン等の
金属又はこれらの合金が挙げられ、これ等の金属または
合金からなる層を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ
リング等の方法を用いて形成する。また、形成された金
属薄膜は太陽電池の出力に対して抵抗成分とならぬよう
に配慮されねばならず、シート抵抗値として好ましくは
５０Ω以下、より好ましくは１０Ω以下であることが望
ましい。

【００４５】本発明において用いられる透明電極１０
７、２０８、３０２、４１２としては、太陽や白色蛍光
灯等からの光を半導体層内に効率良く吸収させるために
光の透過率が７０％以上であることが望ましく、８０％
以上であることが更に望ましい。さらに、電気的には太
陽電池の出力に対して抵抗成分とならぬようにシート抵
抗値は３００Ω以下であることが望ましい。このような
特性を備えた材料としてＳｎＯ₂、Ｉｎ_2O3、ＺｎＯ、Ｃ
ｄＯ、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、ＩＴＯ（Ｉｎ_2O3＋ＳｎＯ₂）など
の金属酸化物や、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属を極めて薄
く半透明状に成膜した金属薄膜等が挙げられる。透明電
極の作製方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加
熱蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、スプレー法等を用いることができ、所望の太陽電池
の特性に応じて適宜選択される。

【００４６】本発明において用いられる集電電極１０
８、２０９、４１３は、透明電極１０７、２０８、４１
２のシート抵抗値を低減させる目的で透明電極上に設け
られる。図１、図２、図４に示すような構成の太陽電池
においては透明電極の形成が半導体層形成後であるた
め、透明電極形成時の基体温度をあまり高くする事がで
きない。そのため、透明電極のシート抵抗値が比較的高
いものにならざるを得ないので、集電電極１０８、２０
９、４１３を形成することが特に好ましい。一方、図３
に示すような構成の太陽電池においては、透明電極３０
２は基体上に直接形成するので、形成時の基体温度を高
くすることができ、透明電極３０２のシート抵抗値を比
較的低くすることができるので、集電電極が不用あるい
は少なくて済む。

【００４７】本発明の太陽電池に好適に用いられる集電
電極の材料としては銀、金、白金、ニッケル、クロム、
銅、アルミニウム、チタン、亜鉛、モリブデン、タング
ステン等の金属またはこれらの合金またはカーボンが挙
げられ、これ等の金属または合金またはカーボンからな
る層を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、印
刷等の方法を用いて形成する。これらの金属または合金
またはカーボンを積層させて用いることによって、各々
の金属または合金またはカーボンの長所（低抵抗、半導
体層ヘの拡散が少ない、堅牢である、印刷等により電極
形成が容易、等）を組み合わせて用いることができる。

【００４８】また、半導体層への光入射光量が十分に確
保されるよう、集電電極の形状及び面積が適宜設計され
るが、その形状は太陽電池の受光面に対して一様に広が
り、且つ受光面積に対してその面積は好ましくは１５％
以下、より好ましくは１０％以下であることが望まし
い。

【００４９】また、シート抵抗値としては、好ましくは
５０Ω以下、より好ましくは１０Ω以下であることが望
ましい。

【００５０】（酸化亜鉛層）本発明の太陽電池に好適に
用いられる酸化亜鉛層は、炭素原子を含有し、好ましく
は５原子％以下の一定の濃度で含んでいることを特徴と
している。

【００５１】また、本発明の太陽電池に好適に用いられ
る酸化亜鉛層は、炭素原子を含有し、好ましくは５原子
％以下の範囲の内でその濃度が連続的に変化するように
含んでいることを特徴としている。

【００５２】本発明の太陽電池に好適に用いられる酸化
亜鉛層の形成方法として、真空蒸着法、スパッタリング
法、イオンクラスタビーム法、化学蒸着法、金属塩溶液
のスプレー後の加熱等の方法が挙げられる。

【００５３】酸化亜鉛層中に炭素原子を含ませる方法と
して、例えば酸素雰囲気中で亜鉛原料を加熱蒸着する場
合に亜鉛原料中に予め炭素原子を所定の比率で混合して
おく方法が挙げられる。また、酸化亜鉛層の形成をスパ
ッタ法により行なう場合、スパッタ用のターゲットとし
て炭素原子を含んだ酸化亜鉛のパウダーを焼結したもの
を用いてスパッタを行なっても良いし、炭素原子を添加
した金属亜鉛をターゲットとしてスパッタガスの酸素と
反応させながら酸化亜鉛層を形成してもよい。また、ス
パッタガス中に二酸化炭素ガス等を混合して流すことに
より、酸化亜鉛層中に窒素を取り込ませてもよい。

【００５４】酸化亜鉛層中に炭素原子を一定の濃度で含
ませる場合には、上記の方法を代表とする一般の堆積膜
形成法において、成膜パラメータを一定に保つ限り、酸
化亜鉛層中の炭素濃度のばらつきを１０％以内にするこ
とができる。

【００５５】一方、酸化亜鉛層中に炭素原子を所望の濃
度分布をもたせながら含ませる方法として、次な様な方
法があげられる。例えば、酸素雰囲気中で亜鉛原料を加
熱蒸着する場合、坩堝やボートにいれた亜鉛原料を加熱
し、蒸着を行いながら坩堝やボートに炭素原子材料を適
宜投入することによって形成される酸化亜鉛中に所望の
濃度分布を有する炭素原子を含有させることが可能であ
る。また、亜鉛原料中に予め炭素原子を所定の比率で混
合しておく方法も用いられ得る。この場合、亜鉛と炭素
原子で融点が異なるため蒸着が進むにつれて蒸着源の組
成が変化することを利用して酸化亜鉛層中での炭素原子
の濃度に分布をもたせることが可能であり、蒸着源の量
や温度を調整することによって所望の濃度分布を実現す
ることが可能である。

【００５６】また、酸化亜鉛層の形成をスパッタ法によ
り行う場合、スパッタ用のターゲットとして炭素原子を
含んだ酸化亜鉛のパウダーを焼結したものを用いてスパ
ッタを行いながら放電パワーや圧力を適宜変化させるこ
とによって所望の濃度分布を実現することが可能であ
る。また、炭素原子を添加した金属亜鉛をターゲットと
してスパッタガスの酸素と反応させながら酸化亜鉛層を
形成する場合にもこの方法が用いられ得る。

【００５７】さらには、炭素原子を含まないターゲット
上に、所望の濃度分布が得られるように適宜大きさを調
整した炭素原子からなる細片や細線を置いたり、溶接し
ておいたりする方法も用いられ得る。この場合には、炭
素原子からなる細片や細線が消費される様子によって酸
化亜鉛層中の炭素原子の濃度に分布をもたせることが可
能である。

【００５８】本発明の太陽電池に好適に用いられる炭素
原子を含む酸化亜鉛層を形成する方法はこれら以外の方
法であってもよく、本発明はこれらの方法によって何等
限定されない。

【００５９】炭素原子を含む酸化亜鉛層を形成する方法
を、一例として、プレーナ型ＤＣマグネトロンスパッタ
法を用いて詳細に説明するが本発明はこれによって何等
限定されない。

【００６０】図５はプレーナ型ＤＣマグネトロンスパッ
タ装置の構成を表わす概念的模式図である。プレーナ型
ＤＣマグネトロンスパッタを用いることの利点は高速ス
パッタが小型の装置で実現できるという点にあり、ＲＦ
型、ＲＦマグネトロン型でも実現可能である。

【００６１】図５中、５０１は真空容器であり、加熱板
５０３が絶縁性を有する支持部５０２にて支持されてい
る。加熱板５０３にはヒーター５０６と熱電対５０４が
埋設され、温度コントローラー５０５によって所定の温
度に制御される。スパッタ中の基体５０８の温度は所望
の酸化亜鉛層の特性によって決定されるものであるが、
その時点で基体５０８上に半導体層が既に形成されてい
るか、また、半導体層が既に形成されているならば、半
導体層の形成温度等の条件によっても設定が変えられ
る。一般に、半導体層が既に形成されている基体を半導
体層の形成時の基体温度に熱すると半導体層を構成する
半導体材料中から水素の離脱が起きたり不純物原子が移
動拡散する事によって半導体材料の特性や半導体接合の
特性が悪化し易いことが知られている。また、基体や反
射性導電層を構成する金属の種類によっては加熱によっ
て結晶粒界が強調されることもあり、基体の温度設定に
は注意が必要である。これらの条件を加味することを前
提として、基体の温度は室温乃至５００℃に設定され
る。基体５０８は基体押え５０９にて支持される。

【００６２】基体５０８に対向してターゲット５１０が
配されるが、ターゲット５１０はターゲット台５１２に
設置され裏面にマグネット５１３を持ちプラズマ空間５
２５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５１４よりの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。ターゲット５１０は、前述したよ
うに、炭素原子を含んだ酸化亜鉛のパウダーを焼結した
ものであっても良いし、炭素原子を添加した金属亜鉛か
ら成っていてもよい。

【００６３】ターゲット５１０にはターゲット台５１２
を介してスパッタ電源よりＤＣ電圧が印加される。スパ
ッタ電源から供給されるＤＣ電流は、好ましくは０．０
１Ａ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
て酸化亜鉛層の形成を行なった場合でも同様であり、Ｒ
Ｆ電力を大きくして作製した太陽電池はＲＦ電力がより
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。

【００６４】スパッタガスはマスフローコントローラー
５２０もしくは５２１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、スパッタガスに他のガ
ス、例えばＳｉＦ₄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。アルゴンガスの流量は、好ましくは１
ｓｃｃｍ乃至１ｓｌｍ、酸素ガスの流量は、好ましくは
１００ｓｃｃｍ以下とされる。

【００６５】また、真空容器５０１に取り付けられた真
空計５２３にて内部圧力をモニターできる。真空容器５
０１全体は不図示の排気系へ接続されたメインバルブ５
２４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。

【００６６】以上に示した条件を保って酸化亜鉛層の形
成を開始し、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、適宜基体を冷却した後、真空容器内を大気
リークして酸化亜鉛層を形成した基体を取り出す。もし
可能であれば、酸化亜鉛層の形成終了後に真空中でアニ
ーリングを行なうことは酸化亜鉛層の光透過性や導電率
の向上が望めるので好ましい。

【００６７】（半導体層）本発明の太陽電池において好
適に用いられるｉ型半導体層を構成する半導体材料とし
ては、非晶質（以下、「ａ−」と略記する）Ｓｉ：Ｈ、
ａ−Ｓｉ：Ｆ、ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ、ａ
−ＳｉＣ：Ｆ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆ、ａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ、ａ−ＳｉＧｅ：Ｆ、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ、多結晶
質Ｓｉ：Ｈ、多結晶質Ｓｉ：Ｆ、多結晶質Ｓｉ：Ｈ：Ｆ
等いわゆるIV族及びIV族合金系半導体材料が挙げられ
る。

【００６８】また、ｉ型半導体層に含まれる水素原子の
量は、好ましくは２０原子％以下、より好ましくは１０
原子％以下である。

【００６９】本発明の太陽電池において好適に用いられ
るｐ型あるいはｎ型半導体層を構成する半導体材料は、
前述したｉ型半導体層を構成する半導体材料に価電子制
御剤をドーピングすることによって得られるが、ｐ型あ
るいはｎ型半導体層を構成する半導体材料中に結晶相を
含んでいる方が、光の利用率及びキャリア密度を高める
ことができるので好ましい。その場合の結晶の粒径は３
０Å以上であることが好ましい。

【００７０】また、ｐ型あるいはｎ型半導体層中に含ま
れる水素の濃度は５原子％以下であることが好ましく、
１原子％以下であることが更に好ましい。

【００７１】これらの半導体層を形成する際に用いられ
る半導体層形成用原料ガスとしては、上述した各種半導
体層の構成元素の単体、水素化物、ハロゲン化物、有機
金属化合物等で、成膜空間に気体状態で導入できるもの
が好適に使用される。

【００７２】勿論、これらの原料ガスは１種のみなら
ず、２種以上混合して使用することもできる。又、これ
らの原料ガスはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ等
の希ガス、及びＨ₂、ＨＦ、ＨＣｌ等の希釈ガスと混合
して導入されても良い。

【００７３】本発明の太陽電池に用いられる各半導体層
を形成する手段として、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、
ＲＦプラズマＣＶＤ法、スパッタリング法及び反応性ス
パッタリング法、イオンプレーティング法、光ＣＶＤ
法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法そしてＨＲ−
ＣＶＤ法等、いわゆる半導体堆積膜形成用に用いられる
方法を実現するための手段を挙げることができ、所望の
半導体層形成のため適宜手段を選択して用いる。

【００７４】本発明の太陽電池に好適に用いられる半導
体層の形成方法について、図を用いて詳しく説明する。
ここでは、例としてマイクロ波（２．４５ＧＨｚ、以下
「μＷ」と略記する）プラズマＣＶＤ法、及びＲＦプラ
ズマＣＶＤ法について説明を行なうが、本発明はこれに
よって何等限定されない。（μＷプラズマＣＶＤ法）図６はμＷプラズマＣＶＤ装
置の構成を示す概念的模式図である。

【００７５】図６中、真空容器６０１内に納められた基
体６０２は基体ヒーター６０３に取り付けられており、
半導体層の形成中には１５０℃以上、より好ましくは２
００℃以上に加熱、保持される。真空容器６０１にはコ
ンダクタンスバルブ６０４を介して真空ポンプ（不図
示）が連結されており、半導体層形成用の原料ガスが導
入されている状態で真空計６０５を見ながらコンダクタ
ンスバルブ６０４の開口を調整することにより真空容器
６０１内の圧力を好ましくは５０ｍＴｏｒｒ以下、より
好ましくは２０ｍＴｏｒｒ以下の所望の圧力となるよう
に設定することが可能である。また、真空容器６０１に
は大気リーク用のリークバルブ６０６が設けられてい
る。半導体層形成用の原料ガスとしてＳｉＨ₄ガスが好
ましくは５ｓｃｃｍ乃至５００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスが好
ましくは０ｓｃｃｍ乃至１ｓｌｍ、ガス導入管６０７を
介して不図示のガス供給装置から真空容器６０１内に導
入される。また、ｐ層及びｎ層形成時にはドーピング用
のガスとして水素で希釈したＢ₂Ｈ₆ガス（「Ｂ₂Ｈ₆／Ｈ
₂ガス」と略記する）及び水素で希釈したＰＨ₃ガス
（「ＰＨ₃／Ｈ₂ガス」と略記する）がガス導入管６０７
を介して不図示のガス供給装置から真空容器６０１内に
適宜導入される。Ｂ₂Ｈ₆ガス、及びＰＨ₃ガスのＳｉＨ₄
ガスに対する流量比は所望の太陽電池特性及び半導体層
形成のパラメータによって適宜決定されるが、好ましく
は０．５％乃至５０％に設定される。

【００７６】不図示のμＷ電源から供給されるμＷ電力
は、μＷ導波部６０８、誘電体窓６０９を介して真空容
器６０１内に導入され、プラズマを発生することによっ
て真空容器６０１内に導入された半導体層形成用の原料
ガスが分解、励起されることによって基体６０２の上に
半導体層が形成される。μＷ電力は好ましくは１００Ｗ
以上、より好ましくは１５０Ｗ以上に設定可能である。
また、直流電源６１０による０Ｖ乃至１２０Ｖの直流バ
イアスならびに高周波電源６１１による０Ｗ乃至２００
Ｗの高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）の和をバイ
アス印加電極６１２に印加することも可能である。更
に、基体６０２とバイアス印加電極６１２の間には回転
によって取り去ることが可能な導電性の金属からなるメ
ッシュ６１３が設けられている。また、基体の直前に任
意に移動可能なシャッター（不図示）を設けることによ
って半導体層の形成をコントロールすることも可能であ
る。

【００７７】（ＲＦプラズマＣＶＤ法）図７はＲＦプラ
ズマＣＶＤ装置の構成を示す概念的模式図である。

【００７８】図７中、真空容器７０１内に納められた基
体７０２は基体ヒーター７０３に取り付けられており、
半導体層の形成中には１００℃以上、より好ましくは１
５０℃以上に加熱、保持される。真空容器７０１にはコ
ンダクタンスバルブ７０４を介して真空ポンプ（不図
示）が連結されており、半導体層形成用の原料ガスが導
入されている状態で真空計７０５を見ながらコンダクタ
ンスバルブ７０４の開口を調整することにより真空容器
７０１内の圧力を好ましくは５Ｔｏｒｒ以下、より好ま
しくは２Ｔｏｒｒ以下の所望の圧力となるように設定す
ることが可能である。また、真空容器７０１には大気リ
ーク用のリークバルブ７０６が設けられている。半導体
層形成用の原料ガスとしてＳｉＨ₄ガスが、好ましくは
０．５ｓｃｃｍ乃至５０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスが好ましく
は５ｓｃｃｍ乃至１００ｓｃｃｍ、ガス導入管７０７を
介して不図示のガス供給装置から真空容器７０１内に導
入される。また、ｐ層及びｎ層形成時にはドーピング用
のガスとしてＢ₂Ｈ₆／Ｈ₂ガス及びＰＨ₃／Ｈ₂ガスをガ
ス導入管７０７を介して不図示のガス供給装置から真空
容器７０１内に適宜導入される。Ｂ₂Ｈ₆ガス、及びＰＨ
₃ガスのＳｉＨ₄ガスに対する流量比は所望の太陽電池特
性及び半導体形成のパラメータによって適宜決定される
が、好ましくは０．５％乃至５０％に設定される。

【００７９】ＲＦ電源７０８から供給されるＲＦ電力は
真空容器７０１内に導入され、接地された基体ヒーター
７０３及び基体７０２と、それに対して平行に設置され
た平板電極７０９との間でＲＦプラズマを発生すること
によって真空容器７０１内に導入された半導体層形成用
の原料ガスが分解、励起されることによって基体７０２
の上に半導体層が形成される。ＲＦ電力は好ましくは１
ｍＷ／ｃｍ³以上、より好ましくは３ｍＷ／ｃｍ³以上に
設定される。

【００８０】

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらによって何等限定されるものでは
ない。

【００８１】（実施例１）図１に示す構成を有するａ−
Ｓｉ：Ｈ太陽電池を以下に説明するように作製した。

【００８２】本実施例では基板１０１として、表面に鏡
面研磨を施した１０ｃｍ角、厚さ０．１ｍｍのステンレ
ス（ＳＵＳ３０４）板上に反射性導電層として銀を公知
の真空蒸着法で０．３μｍの厚さに形成したものを用い
た。

【００８３】この上に、炭素原子を含む酸化亜鉛層１０
２を、図５に示すプレーナ型ＤＣマグネトロンスパッタ
装置を用いて以下のようにして形成した。

【００８４】加熱板５０３に予め銀を蒸着した基板５０
８を取り付けた後、真空容器５０１内を不図示のポンプ
によって真空排気した。真空容器５０１内の真空度が１
０^-5Ｔｏｒｒ以下になったことを真空計５２３で確認し
た後ヒーター５０６に通電し、温度コントローラー５０
５によって加熱板５０３を４００℃に加熱・保持した。

【００８５】本実施例ではターゲット５１０は、３原子
％の炭素原子を含んだ酸化亜鉛のパウダーを焼結したも
のを用いた。スパッタガスとしてアルゴンガスを２４ｓ
ｃｃｍの流量となるようにマスフローコントローラー５
２０で調整しながら供給し、流量が安定した後、ターゲ
ット５１０にターゲット台５１２を介してスパッタ電源
よりＤＣ電圧を、スパッタ電流が０．３Ａとなるように
設定・印加した。また、スパッタ中の内部圧力は７ｍＴ
ｏｒｒに保った。

【００８６】以上のようにして酸化亜鉛層の形成を開始
し、該酸化亜鉛層の層厚が１．０μｍ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、ヒー
ター５０６ヘの通電を停止し、基板冷却後、真空容器５
０１内を大気リークして酸化亜鉛層を形成した基板を取
り出した。

【００８７】続いて、この上にａ−Ｓｉ：Ｈからなるｎ
型半導体層１０３、ｉ型半導体層１０４およびｐ型半導
体層１０５を、図６に示すμＷプラズマＣＶＤ装置を用
いて形成した。

【００８８】前述のようにして炭素原子を含む酸化亜鉛
層を形成した基板６０２を基板ヒーター６０３に取り付
けた後、不図示の真空ポンプにより真空容器６０１内を
真空排気し、真空計６０５の読みが約１×１０^-4Ｔｏｒ
ｒになった時点で基板ヒーター６０３に通電して基板ヒ
ーター６０３を３８０℃に加熱・保持した。

【００８９】次に不図示の半導体層形成用原料ガス導入
バルブを徐々に開いて、ＳｉＨ₄ガス、Ｈ₂ガスおよびＨ
₂ガスで１０％に希釈されたＰＨ₃ガス（以下「ＰＨ₃／
Ｈ₂ガス」と略記する）をガス導入管６０７を通じて真
空容器６０１内に流入させた。この時、ＳｉＨ₄ガス流
量が１０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガス流量が１００ｓｃｃｍおよ
びＰＨ₃／Ｈ₂ガス流量が１．０ｓｃｃｍとなるように不
図示のマスフローコントローラーで調整した。

【００９０】ガス流量が安定したところで、真空容器６
０１内の圧力が５ｍＴｏｒｒとなるように真空計６０５
を見ながらコンダクタンスバルブ６０４の開口を調整し
た。次に、直流電源６１０による＋１００Ｖの直流バイ
アスをバイアス印加電極６１２に印加した。その後、不
図示のμＷ電源の電力を４００Ｗに設定し、不図示の導
波管、導波部６０８および誘電体窓６０９を通じて真空
容器６０１内にμＷ電力を導入しμＷグロー放電を生起
させ、基板６０２上にｎ型半導体層の形成を開始した。

【００９１】ｎ型半導体層１０３の層厚が約２０ｎｍと
なったところでμＷ電力の導入を止め、直流電源６１０
の出力を切り、また、真空容器６０１内へのガス導入を
止め、ｎ型半導体層１０３の形成を終えた。

【００９２】次に、ｉ型半導体層１０４の形成を以下の
ようにして行なった。まず、基板６０２を基板ヒーター
６０３により２５０℃に加熱・保持し、ＳｉＨ₄ガス１
５０ｓｃｃｍをガス導入管６０７を通じて真空容器６０
１内に導入した。真空容器６０１内の圧力が５ｍＴｏｒ
ｒとなるように真空計６０５を見ながらコンダクタンス
バルブ６０４の開口を調整した。次に、その際回転可能
なメッシュ状グリッド６０３を回転させ、基板６０２近
傍から取り除いた。次に、直流電源６１０による＋６０
Ｖの直流バイアスならびに高周波電源６１１による１０
０Ｗの高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）の和をバ
イアス印加電極６１２に印加した。その後、不図示のμ
Ｗ電源の電力を３００Ｗに設定し、不図示の導波管、導
波部６０８および誘電体窓６０９を通じて真空容器６０
１内にμＷ電力を導入し、μＷグロー放電を生起させ、
ｎ型半導体層上にｉ型半導体層の形成を開始した。

【００９３】ｉ型半導体層１０４の層厚が約４００ｎｍ
となったところでμＷ電力の導入を止め、直流電源６１
０と高周波電源６１１の出力を切り、また、真空容器６
０１内へのガス導入を止め、ｉ型半導体層１０４の形成
を終えた。

【００９４】次に、ｐ型半導体層１０５の形成を以下の
ようにして行なった。まず、基板６０２を基板ヒーター
６０３により２００℃に加熱・保持し、ＳｉＨ₄ガス、
Ｈ₂ガス、Ｈ₂ガスで１０％に希釈されたＢＦ₃ガス（以
下「ＢＦ₃／Ｈ₂ガス」と略記する）をガス導入管６０７
を通じて真空容器６０１内に導入した。この時、ＳｉＨ
₄ガス流量が１０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガス流量が１００ｓｃｃ
ｍ、ＢＦ₃／Ｈ₂ガス流量が１ｓｃｃｍとなるように各々
のマスフローコントローラーで調整した。真空容器６０
１内の圧力が５ｍＴｏｒｒとなるように真空計６０５を
見ながらコンダクタンスバルブ６０４の開口を調整し
た。次に、直流電源６１０による＋１００Ｖの直流バイ
アスをバイアス印加電極６１２に印加した。その後、不
図示のμＷ電源の電力を４００Ｗに設定し、不図示の導
波管、導波部６０８および誘電体窓６０９を通じて真空
容器６０１内にμＷ電力を導入し、μＷグロー放電を生
起させ、ｉ型半導体層上にｐ型半導体層の形成を開始し
た。

【００９５】ｐ型半導体層１０５の層厚が約１０ｎｍと
なったところでμＷ電力の導入を止め、直流電源６１０
の出力を切り、また、真空容器６０１内へのガス導入を
止め、ｐ型半導体層１０５の形成を終えた。

【００９６】次いで、真空容器６０１、及びガス導入管
６０７等の内部のアルゴンパージを３回繰り返し行なっ
てからガス導入用バルブを閉じ、リークバルブ６０６を
開けて真空容器６０１内を大気リークし、表面上にｎ型
半導体層、ｉ型半導体層およびｐ型半導体層が形成され
た基板６０２を真空容器６０１内から取り出した。

【００９７】次の工程として、上記のようにして形成し
たａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池のｐ型半導体層１０５上に、透
明電極１０７として層厚が７５ｎｍのＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃
＋ＳｎＯ₂）を、公知の抵抗加熱真空蒸着法にて真空蒸
着し、さらに集電電極１０８として層厚が２μｍのＡｌ
を、公知の抵抗加熱真空蒸着法にて蒸着し、ａ−Ｓｉ：
Ｈ太陽電池を作製した。

【００９８】更に、プレーナ型ＤＣマグネトロンスパッ
タ法におけるターゲットとなる酸化亜鉛中の炭素原子の
濃度を様々に変化させて酸化亜鉛層１０２を形成した点
を除いて他の条件はまったく変えずにａ−Ｓｉ：Ｈ太陽
電池の作製を行なうことによって、基板１０１の上に形
成する酸化亜鉛層１０２中の炭素原子濃度に対する太陽
電池特性の依存性を以下のようにして調ベた。

【００９９】これらの太陽電池に対してソーラーシミュ
レーター（山下電装、ＹＳＳ−１５０）を用いて疑似太
陽光（ＡＭ−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²）の下で電流
−電圧特性を測定し光電変換効率を求めるとともに、各
々の太陽電池の酸化亜鉛層中の炭素原子濃度をＳＩＭＳ
で測定し、それらの関係を調べた。その結果を図８に示
す。図８の各データは、最大値を１として規格化した値
である。

【０１００】なお、各々の太陽電池において、酸化亜鉛
層中の炭素原子の濃度はばらつき１０％の範囲で一定で
あった。

【０１０１】また、比較例として、酸化亜鉛層中に炭素
原子を添加しないという点を除いて他の条件、構成等を
等しくした太陽電池を作成した。該比較例の太陽電池の
変換効率は、実施例１の太陽電池の内、最高の値を１と
した場合、０．８７と大きく下まわっていた。このこと
から明らかなように本実施例の太陽電池の変換効率は改
善されているのが分かる。また、酸化亜鉛層中に炭素原
子を５原子％以下の一定の濃度で含む太陽電池では光電
変換効率が飛躍的に高められていることがわかった。ま
た、光電変換効率が向上した太陽電池においてどの点が
最も改善されているかを調ベてみると、とりわけ太陽電
池素子内の直列抵抗が大きく改善されており、その結果
フィルファクター、ひいては光電変換効率が高められて
いることがわかった。これは、酸化亜鉛層中に炭素原子
をドーピングすることによって酸化亜鉛層の電気抵抗率
が有効に下げられたためであると考えられる。

【０１０２】また、これらの太陽電池の実使用条件下で
の信頼性を調べるために以下のような耐久試験を行なっ
た。

【０１０３】実施例１で製作した太陽電池の各々をポリ
フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）からなる保護フィルムで真
空封止し、実使用条件下（屋外に設置、両電極に５０オ
ームの固定抵抗を接続）に１年間置いた後、再び光電変
換効率の評価を行い、光照射、温度差、風雨等に起因す
る劣化率（劣化により損なわれた光電変換効率の値を初
期の光電変換効率の値で割ったもの）を調ベた。得られ
たデータを規格化した結果を図９に示す。前記比較例の
太陽電池の劣化率は図９のデータの最小値の１．２２倍
であった。この結果から、特に、酸化亜鉛層中に炭素原
子を５原子％以下の一定の濃度で含む太陽電池では信頼
性が飛躍的に高められていることがわかる。

【０１０４】（実施例２）図２に示すように炭素原子を
含む酸化亜鉛層２０２、２０７を、基板２０１とｎ型半
導体層２０３の間と、及びｐ型半導体層と透明導電層２
０８の間の両方に形成してなる構成を有するａ−Ｓｉ：
Ｈ太陽電池を以下に説明するように作製した。

【０１０５】本実施例では基板１０１として、表面に鏡
面研磨を施した１０ｃｍ角、厚さ１ｍｍのアルミニウム
板を用いた。この上に、炭素原子を含む酸化亜鉛層２０
２を実施例ｌと同様にして形成し、その上に、ｎ型半導
体層２０３、ｉ型半導体層２０４、及びｐ型半導体層２
０５を、図７に示すＲＦプラズマＣＶＤ装置を用いて、
以下に説明する方法で形成した。

【０１０６】炭素原子を含む酸化亜鉛層を形成した基板
７０２を基板ヒーター７０３に取り付けた後、不図示の
真空ポンプにより真空容器７０１内を真空排気し、真空
計７０５の読みが約１×１０^-4Ｔｏｒｒになった時点で
基板ヒーター７０３に通電して基板ヒーター７０３を３
００℃に加熱・保持した。

【０１０７】次に不図示の半導体層形成用原料ガス導入
バルブを徐々に開いて、ＳｉＨ₄ガス、Ｈ₂ガスおよびＰ
Ｈ₃／Ｈ₂ガスをガス導入管７０７を通じて真空容器７０
１内に流入させた。この時、ＳｉＨ₄ガス流量が２ｓｃ
ｃｍ、Ｈ₂ガス流量が５０ｓｃｃｍ、ＰＨ₃／Ｈ₂ガス流
量が１ｓｃｃｍとなるようにマスフローコントローラー
（不図示）で調整した。真空容器７０１内の圧力が１Ｔ
ｏｒｒとなるように真空計７０５を見ながらコンダクタ
ンスバルブ７０４の開口を調整した。

【０１０８】真空容器７０１内の圧力が安定したところ
で、不図示のＲＦ電源の電力を２００ｍＷ／ｃｍ³に設
定し、ＲＦマッチングボックス７０８を通じてカソード
７０９にＲＦ電力を導入し、ＲＦグロー放電を生起さ
せ、酸化亜鉛層２０２上にｎ型半導体層２０３の形成を
開始した。

【０１０９】ｎ型半導体層の層厚が５ｎｍとなったとこ
ろでＲＦグロー放電を止め、真空容器７０１内へのガス
流入を止め、ｎ型層の作製を終えた。

【０１１０】次いで、ｎ型半導体層２０３の上にｉ型半
導体層２０４の形成を次のように行なった。基板７０２
を基板ヒーター７０３により２８０℃に加熱・保持し、
ＳｉＨ₄ガス、Ｈ₂ガスをガス導入管７０７を通じて真空
容器７０１内に流入させた。この時、ＳｉＨ₄ガス流量
が２ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガス流量が２０ｓｃｃｍとなるよう
に調整した。真空容器７０１内の圧力が１Ｔｏｒｒとな
るように真空計７０５を見ながらコンダクタンスバルブ
７０４の開ロを調整した。その後、不図示のＲＦ電源の
電力を５ｍＷ／ｃｍ³に設定し、ＲＦマッチングボック
ス７０８を通じてカソード７０９にＲＦ電力を導入し、
ＲＦグロー放電を生起させ、ｎ型半導体層２０３の上に
ｉ型半導体層２０４の形成を開始した。

【０１１１】ｉ型半導体層２０４の層厚が４００ｎｍと
なったところでＲＦグロー放電及びガスの導入を止め、
ｉ型半導体層２０４の形成を終えた。

【０１１２】次いで、ｉ型半導体層２０４の上にｐ型半
導体層２０７の形成を次のようにして行なった。基板７
０２を基板ヒーター７０３により２５０℃に加熱・保持
し、ＳｉＨ₄ガス、Ｈ₂ガス，Ｂ₂Ｈ₆／Ｈ₂ガスをガス導
入管７０７を通じて真空容器７０１内に流入させた。こ
の時、ＳｉＨ₄ガス流量が２ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガス流量が２
０ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ₆／Ｈ₂ガス流量が１ｓｃｃｍとなる
ようにマスフローコントローラーで調整した。真空容器
７０１内の圧力が１Ｔｏｒｒとなるように真空計７０５
を見ながらコンダクタンスバルブ７０４の開口を調整し
た。その後、不図示のＲＦ電源の電力を１０ｍＷ／ｃｍ
³に設定し、ＲＦマッチングボックス７０９を通じてカ
ソード７０９にＲＦ電力を導入し、ＲＦグロー放電を生
起させ、ｉ型半導体層２０４の上にｐ型半導体層２０５
の形成を開始した。

【０１１３】ｐ型半導体層２０５の層厚が１０ｎｍとな
ったところでＲＦグロー放電及びガスの導入を止め、ｐ
型半導体層２０５の形成を終えた。

【０１１４】ｐ型半導体層２０５の形成終了後、真空容
器７０１、及びガス導入管７０７等の内部のアルゴンパ
ージを３回繰り返し行なってからガス導入用バルブを閉
じ、リークバルブ７０６を開けて真空容器７０１内を大
気リークし、表面上にｎ型半導体層、ｉ型半導体層およ
びｐ型半導体層が形成された基板７０２を真空容器７０
１内から取り出した。

【０１１５】次に、ｐ型半導体層２０５の上に、炭素原
子を含む酸化亜鉛層２０８を、加熱板５０３の温度を２
３０℃に設定した点を除いて酸化亜鉛層２０２を形成し
たときと同様にして形成した。

【０１１６】続いて、この酸化亜鉛層２０７の上に、実
施例１と同様にして透明電極２０８と集電電極２０９を
形成し、ａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池を作製した。

【０１１７】このようにして作製された太陽電池に対し
て実施例１と同様の測定を行なった。

【０１１８】実施例２で作製された太陽電池の酸化亜鉛
層中に含まれる炭素原子の濃度は３原子％、ばらつき１
０％で一定していた。

【０１１９】実施例１において作製された太陽電池の
内、酸化亜鉛層中の炭素原子の濃度がほぼ等しいものと
比較した。その結果、実施例２で作製された太陽電池す
なわち半導体層の両側に酸化亜鉛層を有する太陽電池の
光電変換効率と劣化率は、実施例１で作製された太陽電
池すなわち半導体層の基板側にのみ酸化亜鉛層を有する
太陽電池の光電変換効率と劣化率の値を１とした場合、
それぞれ０．９８及び０．９５であった。

【０１２０】この結果から、本実施例で作製されたよう
に半導体層の両側に炭素原子を含む酸化亜鉛層を有する
太陽電池は、片側にのみ有する太陽電池と比較して初期
効率では若干劣るものの信頼性において優れていること
がわかる。

【０１２１】（実施例３）本実施例においては、酸化亜
鉛層の形成にイオンプレーティング法を用いた。イオン
プレーティング法による酸化亜鉛層の形成において、原
料は金属亜鉛（純度９９．９％）を用い、ボートには亜
鉛が昇華性の金属であるためモリブデン製の昇華性金属
用ボートを用い、Ｌカップルの電極に１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力を印加した。使用したガスは酸素ガスと二
酸化炭素ガス（酸素ガスに対する混合比５％）の混合ガ
スである。

【０１２２】上記の点を除いて他の条件・方法は実施例
１と同様にしてａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池を作製し、作製さ
れた太陽電池に対して実施例１と同様の測定を行なっ
た。

【０１２３】実施例３で作製された太陽電池の酸化亜鉛
層中に含まれる炭素原子の濃度は２原子％で一定してい
た。

【０１２４】実施例１において作製された太陽電池の
内、酸化亜鉛層中の炭素原子の濃度がほぼ等しいものと
比較した。その結果、実施例３で作製された太陽電池の
光電変換効率と劣化率は、実施例１で作製された太陽電
池の光電変換効率と劣化率の値を１とした場合、それぞ
れ１．０６及び０．９９であった。

【０１２５】（実施例４）図３に示すようにガラス基板
３０１上に透明電極３０２、炭素原子を含む酸化亜鉛層
３０３、ｐ型半導体層３０４、ｉ型半導体層３０５、ｎ
型半導体層３０６、炭素原子を含む酸化亜鉛層３０８、
裏面電極３０９を順次形成してなるａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電
池を作製した。ガラス基板３０１として、両面を研磨し
たコーニング＃７０５９ガラス基板を用い、酸化錫（Ｓ
ｎＯ₂）膜からなる透明電極３０２及び裏面電極３０９
の形成には通常の真空加熱蒸着法を用い、炭素原子を含
む酸化亜鉛層３０３、３０８の形成には通常のＲＦスパ
ッタ法を用い、各半導体層の形成にはＲＦプラズマＣＶ
Ｄ法を用いた。酸化亜鉛層３０３、３０８中に含まれる
炭素原子の濃度を、ＳＩＭＳで測定したところ、共に３
原子％で一定であった。このようにして作製されたａ
−Ｓｉ：Ｈ太陽電池に対する比較例として、炭素原子を
含む酸化亜鉛層３０３、３０８を有しないという点を除
いて実施例４と同様にしてａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池を作製
した。

【０１２６】これらの太陽電池の特性を実施例１と同様
に測定した。その結果、実施例４の太陽電池は比較例の
太陽電池に比べて光電変換効率の値で１．１０倍、劣化
率の値で０．８５倍と非常に優れたものとなっていた。

【０１２７】（実施例５）本実施例では、酸化亜鉛層１
０２の形成方法を除き実施例１と同様にして図１に示す
構成の太陽電池を作製した。

【０１２８】本実施例では、反射性導電層を形成した基
板１０１の上に、濃度が連続的に変化する炭素原子を含
む酸化亜鉛層１０２を、図５に示すプレーナ型ＤＣマグ
ネトロンスパッタ装置を用いて以下のようにして形成し
た。

【０１２９】加熱板５０３に予め銀を蒸着した基板５０
８を取り付けた後、真空容器５０１内を不図示のポンプ
によって真空排気した。真空容器５０１内の真空度が１
０^-5Ｔｏｒｒ以下になったことを真空計５２３で確認し
た後ヒーター５０６に通電し、温度コントローラー５０
５によって加熱板５０３を４００℃に加熱・保持した。

【０１３０】本実施例ではターゲット５１０は、３原子
％の炭素原子を含んだ酸化亜鉛のパウダーを焼結したも
のを用いた。スパッタガスとしてアルゴンガスを２４ｓ
ｃｃｍの流量となるようにマスフローコントローラー５
２０で調整しながら供給し、流量が安定した後、ターゲ
ット５１０にターゲット台５１２を介してスパッタ電源
よりＤＣ電圧を、スパッタ電流が０．３Ａとなるように
設定・印加した。また、スパッタ中の内部圧力は７ｍＴ
ｏｒｒに保った。

【０１３１】以上のようにして酸化亜鉛層の形成を開始
した後、スパッタ電源を調節し、ＤＣを連続的に増加さ
せることによりスパッタ電流を次第に増加させた。酸化
亜鉛層の層厚が１．０μｍに達した時点でスパッタ電流
は０．５Ａになっていた。酸化亜鉛層の層厚が１．０μ
ｍ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、ヒーター５０６ヘの通電を停止し、基板
冷却後、真空容器５０１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した。

【０１３２】更に、プレーナ型ＤＣマグネトロンスパッ
タ法におけるターゲットとなる酸化亜鉛中の炭素原子の
濃度を様々に変化させて酸化亜鉛層１０２を形成した点
を除いて他の条件はまったく変えずにａ−Ｓｉ：Ｈ太陽
電池の作製を行なうことによって、基板１０１の上に形
成する酸化亜鉛層１０２中炭素原子の濃度に対する太陽
電池特性の依存性を以下のようにして調ベた。

【０１３３】これらの太陽電池に対してソーラーシミュ
レーター（山下電装、ＹＳＳ−１５０）を用いて疑似太
陽光（ＡＭ−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²）の下で電流
−電圧特性を測定し光電変換効率を求めるとともに各々
の太陽電池の酸化亜鉛層中の炭素原子濃度をＳＩＭＳで
測定し、それらの関係を調べた。その結果を図１０に示
す。図において、棒の長さは濃度分布の幅を表してい
る。

【０１３４】なお、各々の太陽電池において酸化亜鉛層
の成膜初期と成膜終了の直前の部分での炭素原子の濃度
比は約３０であった。

【０１３５】また、本実施例の太陽電池の変換効率を１
とすると、ＤＣマグネトロンスパッタ法による酸化亜鉛
層の形成においてＤＣ電圧ひいてはスパッタ電流を変化
させずに形成した実施例１の太陽電池の変換効率は０．
９４であった。

【０１３６】これらの結果から、酸化亜鉛層中に炭素原
子を含有し、かつ、その濃度が５原子％以下の範囲内で
連続に変化している太陽電池では光電変換効率がより一
層高められていることがわかった。

【０１３７】本実施例で製作した太陽電池の各々をポリ
フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）からなる保護フィルムで真
空封止し、実使用条件下に１年間置いた後、変換効率の
劣化率を調ベた。その結果を図１１に示す。図におい
て、棒の長さは濃度分布の幅を表している。

【０１３８】図１１が示すように、酸化亜鉛層中に炭素
原子を含有し、かつ、その濃度が５原子％以下の範囲内
で連続して変化している太陽電池では信頼性が飛躍的に
高められていることがわかる。この理由は未だに明白に
なっていないが、酸化亜鉛層中での炭素原子の濃度に分
布をもたせることによって酸化亜鉛層中の構造が変化
し、このことが酸化亜鉛層の両側に異なる種類の堆積膜
を形成することによって発生する応力や、外部から加え
られる様々なストレスを有効に緩和し、製造中や実使用
条件下で発生していた微少な膜剥がれを有効に防いでい
るためではないかと推測される。

【０１３９】（実施例６）図２に示すように炭素原子を
含む酸化亜鉛層２０２、２０７を、基板２０１とｎ型半
導体層２０３の間と、ｐ型半導体層と透明導電層２０８
の間の両方に形成してなる構成を有するａ−Ｓｉ：Ｈ太
陽電池を以下に説明するように作製した。本実施例で
は、酸化亜鉛層２０２、２０８の形成方法を除き、実施
例２と同様にして形成して太陽電池を作製した。酸化亜
鉛層２０２は、実施例５と同様にして形成し、一方、酸
化亜鉛層２０８の形成においては、加熱板５０３の温度
を２３０℃に設定し、ＤＣ電源ひいてはスパッタ電流の
変化の方向を酸化亜鉛層２０２の場合とは逆に、即ち
０．５Ａから０．３Ａへと変化させた。

【０１４０】このようにして作製した太陽電池に対し、
実施例５と同様な測定を行った。

【０１４１】実施例６において作製された太陽電池の２
つ酸化亜鉛層は各々の層に含まれる炭素原子の濃度がと
もに１００原子ｐｐｍから０．３原子％まで連続的に変
化しており、変化の方向が逆である点を除いてほぼ等し
いものであった。

【０１４２】本実施例の太陽電池を、実施例５において
作製された太陽電池の内、酸化亜鉛層中の炭素原子の濃
度ほぼ等しいものと比較した。その結果、実施例６で作
製された太陽電池すなわち半導体層の両側に酸化亜鉛層
を有する太陽電池の光電変換効率と劣化率は、実施例５
で作製された太陽電池すなわち半導体層の基板側にのみ
酸化亜鉛層を有する太陽電池の光電変換効率と劣化率の
値をそれぞれ１とした場合、それぞれ０．９７及び０．
９２であった。

【０１４３】この結果から、本実施例で作製されたよう
に半導体層の両側に炭素原子を含む酸化亜鉛層を有する
太陽電池は、片側にのみ有する太陽電池と比較して初期
効率では若干劣るものの信頼性において優れていること
がわかる。

【０１４４】（実施例７）本実施例においては、酸化亜
鉛層の形成にイオンプレーティング法を用いた。酸化亜
鉛層中の炭素原子の濃度に所望の分布を与えるために、
酸化亜鉛層形成時に用いるガスの内、二酸化炭素ガスの
比率を酸化亜鉛層形成開始から終了までの間に０．５％
から１０％と変化させた。

【０１４５】上記の点を除いて他の条件・方法は実施例
３と同様にして図１に示すａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池を作製
し、実施例１と同様の測定を行なった。

【０１４６】実施例７で作製された太陽電池の酸化亜鉛
層中に含まれる炭素原子の濃度は８００原子ｐｐｍから
０．３原子％まで連続的に変化していた。

【０１４７】本実施例の太陽電池を、実施例５において
作製された太陽電池の内、酸化亜鉛層中の炭素原子の濃
度がほぼ等しいものと比較した。その結果、実施例７で
作製された太陽電池の光電変換効率と劣化率は、実施例
５で作製された太陽電池の光電変換効率と劣化率の値を
１とした場合、それぞれ１．０６及び０．９１であっ
た。

【０１４８】（実施例８）図３に示す構成の太陽電池
を、酸化亜鉛層の形成方法を除き他は実施例４と同様に
して作製した。尚、酸化亜鉛層３０３、３０８の形成
は、実施例６の方法に従った。

【０１４９】このようにして作製されたａ−Ｓｉ：Ｈ太
陽電池の２つの酸化亜鉛層中の炭素原子の濃度を調べた
ところ、ともに０．１原子％から３原子％まで連続的に
変化していた。また、本実施例のの太陽電池に対する比
較例として、炭素原子を含む酸化亜鉛層３０３、３０８
を有しないという点を除いて実施例８と同様にしてａ−
Ｓｉ：Ｈ太陽電池を作製した。

【０１５０】これらの太陽電池の特性を実施例１と同様
に測定した。その結果、実施例８で作製された太陽電池
は、比較例の太陽電池に比べて光電変換効率の値で１．
１５倍、劣化率の値で０．８３倍と非常に優れたものと
なっていた。

【０１５１】

【発明の効果】以上に述ベたように、第１の電極と第２
の電極によって半導体層を挟持する構造を有する太陽電
池において、前記第１及び第２の電極の内、少なくとも
一方の電極と前記半導体層との間に、炭素原子を含有す
る酸化亜鉛層を有すること特徴とする本発明を用いるこ
とにより、以下の効果が得られる。

【０１５２】すなわち、導電性基板の上に酸化亜鉛層を
介して半導体層を設けて太陽電池を構成する場合、酸化
亜鉛層と導電性基板や半導体層との間の密着性が向上
し、半導体層の形成及びその後の工程において与えられ
る温度ショックや振動等に起因する微小な剥がれを防ぎ
得、その結果、光電変換効率が大幅に向上した太陽電池
を提供することが可能となる。

【０１５３】更に、酸化亜鉛層の持つ電気抵抗率を低減
できたために、直列抵抗を増加させることなく光電変換
効率が大幅に向上した太陽電池を提供することが可能と
なる。

【０１５４】また、透光性絶縁基板上に設けた透明導電
層の上に半導体層を設けて成る太陽電池においても、透
明導電層と半導体層の間の密着性が向上したため、製造
工程の途中において透明導電層と半導体層の間に生じる
微小な剥がれを有効に防ぎ得、光電変換効率が大幅に向
上した太陽電池を提供することが可能となる。

【０１５５】また、様々な天候や設置条件の下での実使
用状態において導電性基板や透明導電層と半導体層の間
に生じる微小な剥がれを効果的に防ぐことによって信頼
性が大幅に向上した太陽電池を提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を説明するための概念図
である。

【図２】本発明の他の実施例の構成を説明するための概
念図である。

【図３】本発明の他の実施例の構成を説明するための概
念図である。

【図４】本発明の他の実施例の構成を説明するための概
念図である。

【図５】本発明を実現するための一手段であるプレーナ
型ＤＣマグネトロンスパッタ装置の構成を示す概念図で
ある。

【図６】本発明を実現するための一手段であるμＷプラ
ズマＣＶＤ装置の構成を示す概念図である。

【図７】本発明を実現するための一手段であるＲＦプラ
ズマＣＶＤ装置の構成を示す概念図である。

【図８】実施例１において作製された太陽電池の酸化亜
鉛層中の炭素原子の濃度と光電変換効率の関係を示すグ
ラフである。

【図９】実施例１において作製された太陽電池の酸化亜
鉛層中の炭素原子の濃度と劣化率の関係を示すグラフで
ある。

【図１０】実施例５において作製された太陽電池の酸化
亜鉛層中の炭素原子の濃度と光電変換効率の関係を示す
グラフである。

【図１１】実施例５において作製された太陽電池の酸化
亜鉛層中の炭素原子の濃度と劣化率の関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１００太陽電池、１０１基板、１０２酸化亜鉛層、１０３ｎ型（ｐ型）半導体層、１０４ｉ型半導体層、１０５ｐ型（ｎ型）半導体層、１０６ｐｉｎ型太陽電池素子、１０７透明電極、１０８集電電極、２００太陽電池、２０１基板、２０２酸化亜鉛層、２０３ｎ型（ｐ型）半導体層、２０４ｉ型半導体層、２０５ｐ型（ｎ型）半導体層、２０６ｐｉｎ型太陽電池素子、２０７酸化亜鉛層、２０８透明電極、２０９集電電極、３００太陽電池、３０１基板、３０２透明電極、３０３酸化亜鉛層、３０４ｐ型（ｎ型）半導体層、３０５ｉ型半導体層、３０６ｎ型（ｐ型）半導体層、３０７ｐｉｎ型太陽電池素子、３０８酸化亜鉛層、３０９裏面電極、４００太陽電池、４０１基板、４０２酸化亜鉛層、４０３第１のｎ型（ｐ型）半導体層、４０４第１のｉ型半導体層、４０５第１のｐ型（ｎ型）半導体層、４０６第１のｐｉｎ型太陽電池素子、４０７第２のｎ型（ｐ型）半導体層、４０８第２のｉ型半導体層、４０９第２のｐ型（ｎ型）半導体層、４１０第２のｐｉｎ型太陽電池素子、４１１酸化亜鉛層、４１２透明電極、４１３集電電極、５０１真空容器、５０２支持部、５０３加熱板、５０４熱電対、５０５温度コントローラー、５０６ヒーター、５０７熱均一体、５０８基体、５０９基体押え、５１０ターゲット、５１２ターゲット台、５１３マグネット、５１４冷却水導入パイプ、５１６スパッタ電源、５２０、５２１マスフローコントローラー、５２３真空計、５２４メインバルブ、６０１真空容器、６０２基板、６０３基板ヒーター、６０４コンダクタンスバルブ、６０５真空計、６０６リークバルブ、６０７ガス導入管、６０８ μＷ導波部、６０９誘電体窓、６１０直流電源、６１１高周波電源、６１２バイアス印加電極、６１３メッシュ、７０１真空容器、７０２基板、７０３基板ヒーター、７０４コンダクタンスバルブ、７０５真空計、７０６リークバルブ、７０７ガス導入管、７０８ＲＦ電源、７０９平板電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電極と第２の電極によって半導体
層を挟持する構造を有する太陽電池において、前記第１
及び第２の電極の内、少なくとも一方の電極と前記半導
体層との間に炭素原子を含む酸化亜鉛層を配したことを
特徴とする太陽電池。
【請求項２】前記酸化亜鉛層中の前記炭素原子の濃度
は、５原子％以下の範囲内で一定であることを特徴とす
る請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】前記酸化亜鉛層中の前記炭素原子の濃度
が、５原子％以下の範囲内で連続的に変化していること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池。