JPH08107228A

JPH08107228A - 薄膜太陽電池

Info

Publication number: JPH08107228A
Application number: JP6242509A
Authority: JP
Inventors: Masataka Kondo; 正隆近藤; Katsuhiko Hayashi; 克彦林; Hideo Yamagishi; 英雄山岸
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1996-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】薄膜半導体層との接着強度と高い反射率を両立
した裏面電極構造を有する薄膜太陽電池を提供するこ
と。【構成】絶縁性透明基板上に透明電極層、薄膜半導体
層、裏面電極層を順次積層した薄膜太陽電池であって、
裏面電極層を、薄膜半導体層を構成する半導体よりも低
い屈折率を有する第１の透明導電性金属化合物層と、第
２の透明導電性金属化合物層と、金属層によって構成す
るとともに、第２の透明導電性金属化合物層が、第１の
透明導電性金属化合物層の構成成分と金属層の構成成分
の少なくとも一方を含むことを特徴的構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜太陽電池の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、非晶質シリコンを始めとする
薄膜太陽電池は、絶縁性透明基板上に透明電極層、薄膜
半導体層、裏面電極層を順次積層して形成され、絶縁性
透明基板側から入射される光によって薄膜半導体層内に
発生した電子正孔対を、ｐｎ接合の内部電界を用いて透
明電極層側と裏面電極層側にそれぞれ取り出すことによ
って発電電力を得るものである。このような薄膜太陽電
池においては、少しでも薄膜半導体層内に入射する光量
を増加させるため、これまでに種々の改良がなされてい
る。例えば絶縁性透明基板上に透明電極層、薄膜半導体
層としてｐ−ｉ−ｎ接合を有する非晶質シリコン層、裏
面電極層を順次積層し、裏面電極層に有効波長域での反
射率の高い銀電極を用い、入射光を裏面電極層と透明電
極層との間で反射させることで、薄膜半導体層に到達す
る光量を増加させることなどが図られている。これは裏
面電極の反射率を高くすることで薄膜半導体層内部を通
過した長波長の光を有効に利用し、もって光電流を向上
させることが狙いである。そして前述のように、反射率
の高い裏面電極材料としては銀（Ａｇ）が最も一般的に
用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銀は薄
膜半導体やセラミックなどに対する接着強度が劣ってお
り、薄膜太陽電池の裏面電極として実用レベルの接着強
度を得るために熱処理などによってシンタリングした
り、敢えて不純物を添加したりする方法が採られてき
た。しかしながら熱処理による高温暴露は、金属成分の
拡散速度の点で薄膜半導体には適さないこと、さらに不
純物を添加すると銀の反射率は著しく低下し、前述の長
波長光の有効利用が図れないことなどから、これまで実
用レベルでは銀単体は薄膜太陽電池の裏面電極として使
用できないと言う点が問題であった。一方酸化インジウ
ム錫、酸化錫、酸化亜鉛、硫化カドミウムなどの透明導
電性金属化合物上に、銀またはアルミニウム等の高反射
率金属を積層した高反射率の裏面電極構造も提案されて
いる。しかしながらアルミニウムについては、それ単体
を薄膜半導体上に直接積層する場合よりも接着強度は低
下し、また銀については若干単体の場合よりも接着強度
は向上するものの、到底実用レベルで利用できる水準で
はなかった。そしてこれらの裏面電極構造については、
学会発表用のトップデータを出すためにしか使われてい
なかったのが現状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はこれらの問題点
を解決し、薄膜半導体層との接着強度と高い反射率を両
立した裏面電極構造を有する薄膜太陽電池を提供するも
のである。このような本発明は、絶縁性透明基板上に透
明電極層、薄膜半導体層、裏面電極層を順次積層した薄
膜太陽電池であって、裏面電極層を、薄膜半導体層を構
成する半導体よりも低い屈折率を有する第１の透明導電
性金属化合物層と、第２の透明導電性金属化合物層と、
金属層によって構成するとともに、第２の透明導電性金
属化合物層が、第１の透明導電性金属化合物層の構成成
分と金属層の構成成分の少なくとも一方を含むことを特
徴とする薄膜太陽電池である。そして第１の透明導電性
金属化合物層が金属酸化物であること；金属酸化物が酸
化インジウム錫（以下単にＩＴＯと記す）、酸化錫（以
下単にＳｎＯ₂と記す）、酸化亜鉛（以下単にＺｎＯと
記す）のいずれかであること；第１の透明導電性金属化
合物層が硫化カドミウム（以下単にＣｄＳと記す）であ
ること、が併せて考慮される。

【０００５】このような本発明の薄膜太陽電池の製造方
法としては、絶縁性透明基板上に透明電極層、薄膜半導
体層を順次積層し、この積層した薄膜半導体層上に第１
の透明導電性金属化合物層を積層した後、反応室内にお
いて形成した透明導電性金属酸化物と金属による隣設す
る複数のプラズマ領域中を、透明導電性金属化合物側か
ら金属側に向かって前記第１の透明導電性金属化合物層
を積層した基板を移動させることによって、薄膜半導体
層上に第１の透明導電性金属化合物層と第２の透明導電
性金属酸化物層と金属層よりなる裏面電極層を積層する
方法が例示できる。そして上記製造方法とともに、スパ
ッタリングターゲットに電圧を印加することによって前
記複数のプラズマ領域を形成するとともに、当該複数の
プラズマ領域のそれぞれ一部を互いに重なり合わせた
り、複数のプラズマ領域を形成する際の放電パワー密度
において、第２の透明導電性金属化合物の放電パワー密
度を金属の放電パワー密度の１０％以下としたり、複数
のプラズマ領域のうち第２の透明導電性金属化合物のプ
ラズマ領域を、金属の放電パワーによる誘導エネルギー
または寄生放電によって形成したり、複数のプラズマ領
域のうちの一方を形成するために用いる透明導電性金属
化合物に、第１の透明導電性金属化合物層と同一材料を
用いたりすることによって、本発明の薄膜太陽電池構造
を再現性良く得ることができる。

【０００６】上記製造方法は、さらに具体的には次のよ
うになる。まずガラス等の絶縁性透明基板上にＩＴＯ、
ＳｎＯ₂ＺｎＯ等の透明電極層、非晶質シリコン等の薄
膜半導体層を順次積層する。このとき薄膜半導体層をｐ
型、ｉ型、ｎ型の積層体としておく。次いで、この薄膜
半導体層上に第１の透明導電性金属化合物層を積層す
る。この薄膜半導体層と第１の透明導電性金属化合物層
との間の接着強度は、充分実用レベルのものが得られ
る。そしてこれに続いて、反応室内において形成した透
明導電性金属酸化物と金属による隣設する複数のプラズ
マ領域中を、透明導電性金属化合物側から金属側に向か
って前記第１の透明導電性金属化合物層を積層した基板
を移動させ、第１の透明導電性金属化合物層上に第２の
透明導電性金属酸化物層と金属層を順次積層する。この
ようにして薄膜半導体層上に積層された、第１の透明導
電性金属化合物層と第２の透明導電性金属酸化物層と金
属層とによる積層体が裏面電極となる。従来では、ここ
で言う第１の透明導電性金属化合物層の上に直接銀（以
下単にＡｇと記す）やアルミニウム（以下単にＡｌと記
す）を積層するが、この場合には異種材料同士の接触と
なり、前述のように接着強度の低下を来してしまう。し
かしながら本発明における上記方法では、この第１の透
明導電性金属化合物層上に第２の透明導電性金属化合物
層と金属層とを積層する際に透明導電性金属酸化物と金
属による隣設する複数のプラズマ領域を形成することに
より、第２の透明導電性金属化合物層の組成を、第１の
透明導電性金属化合物層との界面側から金属層との界面
側に向かうにつれて、第２の透明導電性金属化合物層中
に含まれる金属層の構成成分の含有比率を連続的に増加
させることが可能となる。従って、上記両界面において
従来のような異種材料同士の接触作用とならないことか
ら接着強度の向上が図れる。このような第２の透明導電
性金属化合物層内における金属層構成成分の含有比率の
傾斜は、前記複数のプラズマ領域を隣設することにより
それぞれのプラズマを構成している活性種が反応室内に
おける低圧下で拡散する結果、両者が互いに混在する領
域が存在するためである。すなわち、第２の透明導電性
金属化合物および金属層の対象となるそれぞれのプラズ
マ領域では各成分の活性種の存在確率の方が高い為、こ
の複数のプラズマ領域内に第１の透明導電性金属化合物
層を形成した上記基板を移動させることによって、上記
成分の勾配を形成することができることになる。

【０００７】上記のような方法により、スパッタリング
ターゲットに電圧を印加することによって前記複数のプ
ラズマ領域を形成することは、より安定的なプラズマ領
域を簡便な方法で得ることにつながるとともに、再現性
よく複数のプラズマ領域のそれぞれ一部を互いに重なり
合わせることが可能となり、上記勾配を再現性よく得る
ための効果的作用が得られる。また、複数のプラズマ領
域を形成する際の放電パワー密度において、第２の透明
導電性金属化合物の放電パワー密度を金属の放電パワー
密度の１０％以下としたり、複数のプラズマ領域のうち
第２の透明導電性金属化合物のプラズマ領域を、金属の
放電パワーによる誘導エネルギーまたは寄生放電によっ
て形成することは、第２の透明導電性金属化合物層をで
きるだけ薄くすることを可能とする。すなわち、この第
２の透明導電性金属化合物層は、あくまで第１の透明導
電性金属化合物層と金属層との間の充分な接着強度を確
保するために設けられるものであるので、できるだけ薄
い方が望ましいからである。ここで第２の透明導電性金
属化合物層の放電パワー密度が、金属の放電パワー密度
の１０％を越えると、第２の透明導電性金属化合物層中
の金属含有率が低くなり、第２の透明導電性金属化合物
層と金属層との間が異種材料同士の接触となってしま
い、本発明の目的とする接着強度の向上が図れないので
望ましくない。複数のプラズマ領域のうちの一方を形成
するために用いる透明導電性金属化合物に第１の透明導
電性金属化合物層と同一材料を用いると、第１および第
２の透明導電性金属化合物層間の接触が同じ材料同士の
接触となり、接着強度をより向上させるように働く。第
１の透明導電性金属化合物に、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、Ｚｎ
Ｏ、ＣｄＳのいずれかを用いることからは、薄膜半導体
に対してより高い安定性を得る作用を得るこちができ、
また金属としてＡｇまたはＡｌを用いると、裏面電極の
反射率を高くすることができる。

【０００８】

【作用】本発明の薄膜太陽電池の製造方法では、以下の
作用によって裏面電極の接着強度が向上する。このよう
な本発明は、絶縁性透明基板上に透明電極層、薄膜半導
体層、裏面電極層を順次積層した薄膜太陽電池にあっ
て、裏面電極層を、薄膜半導体層を構成する半導体より
も低い屈折率を有する第１の透明導電性金属化合物層
と、第２の透明導電性金属化合物層と、金属層によって
構成するとともに、第２の透明導電性金属化合物層が、
第１の透明導電性金属化合物層の構成成分と金属層の構
成成分の少なくとも一方を含むことにより、第１の透明
導電性金属化合物層と金属層との間の接触が異種材料同
志間の接触とならない。そして薄膜半導体層の材料の違
いによって、第１の透明導電性金属化合物層としてＩＴ
Ｏ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の金属酸化物やＣｄＳのいずれ
を用いるかが選択される。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。図
１には、本発明の薄膜太陽電池１の断面構造例を表して
いる。本発明の薄膜太陽電池１は、図のように絶縁性透
明基板３上に透明電極層５、薄膜半導体層７、裏面電極
層９を順次積層した薄膜太陽電池１であって、裏面電極
層９が第１の透明導電性金属化合物層９ａと第２の透明
導電性金属化合物層９ｂ、そして金属層９ｃの３層構造
となっており、第２の透明導電性金属化合物層９ｂ中
に、第１の透明導電性金属化合物層９ａの構成成分と金
属層９ｃの構成成分の少なくとも一方が含まれている。
ここでは、第１の透明導電性金属化合物層９ａにＺｎＯ
を、金属層９ｃにＡｇまたはＡｌが用いられ、第２の透
明導電性金属化合物層９ｂにはＺｎＯベースのものがそ
れぞれ用いられている。また、絶縁性透明基板３上には
不純物の阻止層として、必要に応じて図示するような酸
化珪素（以下単にＳｉＯ₂と記す）のアンダーコート４
を施しておくとよい。そしてこのような構造は後述する
製造方法によって得られ、第２の透明導電性金属化合物
層９ｂ内において、連続的にその組成が変化している。
すなわち、第２の透明導電性金属化合物層９ｂにおける
第１の透明導電性金属化合物層９ａ側の界面１１近傍で
はＺｎＯの割合が高く、金属層９ｃ側の界面１３近傍で
は逆に金属層９ｃを構成する金属（ここではＡｇまたは
Ａｌ）成分の割合が高くなっている。従って、第１の透
明導電性金属化合物層９ａ側から金属層９ｃ側に向かう
につれて第２の透明導電性金属化合物層９ｂの組成が、
ＺｎＯリッチから金属リッチへと連続的に変化してい
る。このため第２の透明導電性金属化合物層９ｂの上下
の両界面では、従来のように異種材料同士の接触とはな
らず、その結果高い接着強度を得ることができる。ま
た、第２の透明導電性金属化合物層９ｂの膜厚は、約２
０Å程度の極薄いものであっても充分な接着強度の向上
が確認できた。なお図において薄膜半導体層７は、ｐ型
ａ−ＳｉＣ：Ｈ７ｐ、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ７ｉ、ｎ型μｃ
−Ｓｉ：Ｈ７ｎからなるｐ−ｉ−ｎ接合を形成してい
る。

【００１０】続いて、上記図１の薄膜太陽電池の製造方
法について説明する。（製造例１）先ず絶縁性透明基板３として、ガラス基板
上に５００Åの膜厚でＳｉＯ₂層４をコートしたものを
用い、これにフッ素を添加したＳｎＯ₂を約８０００Å
の膜厚で形成して透明電極層５を形成する。この時Ｓｎ
Ｏ₂の表面には、反射による損失を低減する目的で微小
凹凸を形成しておく。次いでこの透明電極層５を形成し
た基板上にプラズマＣＶＤ装置にてｐ型の水素化非晶質
炭化珪素（以下単にａ−ＳｉＣ：Ｈと記す）を１５０Å
の膜厚で、ｉ型の水素化非晶質シリコン（以下単にａ−
Ｓｉ：Ｈと記す）を４０００Åの膜厚で、ｎ型の水素化
微結晶シリコン（以下単にμｃ−Ｓｉ：Ｈと記す）を５
００Åの膜厚でそれぞれ順に積層し薄膜半導体層７を得
る。続いて図２に示すように、マグネトロン式のインラ
インスパッタリング装置１５の反応室１７内に各層の積
層済基板３ａをセッティング（基板位置Ａ）して反応室
１７を真空ポンプ１８によって６×１０^-6ｔｏｒｒまで
排気後、アルゴンガス（以下単にＡｒと記す）をガス系
２０より導入して内圧を３×１０^-3ｔｏｒｒに維持し、
０．８Ｗ／ｃｍ²のＲＦパワー密度で基板３ａを移動し
ながらＺｎＯターゲット１９をスパッタし、８００Åの
第１の透明導電性金属化合物層９ａを前記薄膜半導体層
７上に積層する（基板位置Ｂ）。なおＺｎＯターゲット
１９としては、酸化アルミニウム（以下単にＡｌ₂Ｏ₃
と記す）の形で５％のＡｌが添加されたものが例示でき
る。またＺｎＯターゲット１９と基板３ａとの間隔は例
えば約５ｃｍ程度としておく。ここで図２に示すよう
に、本スパッタリング装置１５には、ＺｎＯターゲット
１９に隣設してＡｇターゲット２１が設けられている
が、この第１の透明導電性金属化合物層９ａを積層する
際には、Ａｇターゲット２１は放電させない。

【００１１】次に第１の透明導電性金属化合物層９ａが
積層された基板３ｂを基板位置Ａまで戻し、Ａｇターゲ
ット２１を０．８Ｗ／ｃｍ²のＲＦパワー密度で、Ｚｎ
Ｏターゲット１９を０．０５Ｗ／ｃｍ²のＲＦパワー密
度でそれぞれ放電させる。すると図３に示すように、Ｚ
ｎＯターゲット１９上とＡｇターゲット２１上に複数の
プラズマ領域Ｐｚ、Ｐａが形成され、同時に複数のプラ
ズマ領域Ｐｚ、Ｐａの間には上記複数のプラズマ領域の
一部が重ね合わさった部分、すなわち２つのプラズマに
よる活性種が混在する極微弱なプラズマ領域Ｐｚａが形
成される。このような放電状態において、前述の第１の
透明導電性金属化合物層９ａを積層した基板３ｂを、基
板位置Ａから基板位置Ｃまで移動させながら第２の透明
導電性金属化合物層９ｂとＡｇよりなる金属層９ｃを連
続的に積層する。この時の第２の透明導電性金属化合物
層９ｂの膜厚は約２０Åとなる。この時ＺｎＯターゲッ
ト１９の放電パワー密度は、Ａｇターゲット２１の放電
パワー密度の１０％以下程度の微弱なものであるので、
ＺｎＯターゲット１９の近傍（基板位置Ｄ）ではごく僅
かのＺｎＯが積層され始めると同時に、基板３ｂの移動
に伴ってプラズマ領域Ｐｚａに存在するＡｇ活性種が積
層し始めることになる。これは、スパッタリングにおけ
る成膜速度は、放電パワー密度が１０％以下になると１
桁から数桁のオーダーで低下するためである。そして、
基板３ｂは引き続きプラズマ領域Ｐｚａ→プラズマ領域
Ｐａへと移動して行くので、堆積に寄与する活性種に占
めるＡｇの割合が次第に多くなっていく。そして基板３
ｂがＡｇターゲット２１の近傍（基板位置Ｅ）に差しか
かると、Ａｇターゲット２１には充分な放電パワー密度
が与えられているので、殆ど１００％Ａｇの金属層９ｃ
が積層されていく。

【００１２】従って本実施例においては、基板３ｂがお
おむね基板位置Ｄから基板位置Ｅに差しかかるまでの間
で第２の透明導電性金属化合物層９ｂが積層され、それ
に続いて基板位置Ｅに差しかかった後に金属層９ｃが積
層されることになり、先に積層してある第１の透明導電
性金属化合物層９ａと合わせて３層構造の裏面電極９が
構成される。

【００１３】（製造例２）上記製造例１のＡｇターゲッ
ト２１の代わりにＡｌターゲットを用い、同様の方法に
て薄膜太陽電池を作製する。なおこの場合の第２の透明
導電性金属化合物層９ｂの膜厚は約３０Åとなる。

【００１４】ここで用いたＡｇ、Ａｌは裏面電極層９と
して高反射率が得られる材料として好適であり、いずれ
も厚みとしては１０００Åが太陽電池の特性を出すため
に必要な厚みである。しかしながら、機械的な強度維持
や集積構造などにおける接続段差部のカバレージ等、種
々目的によって１μｍ程度の厚みまでの範囲で適宜設定
しておけばよい。また反射率の確保のために第２の透明
導電性金属化合物層上にＡｇを積層し、機械的な強度確
保のためにさらにその上にＡｌを積層することもでき
る。

【００１５】また、参照した図面はあくまで本発明の内
容を具体的に説明する為のものであって、厳密に第２の
透明導電性金属化合物層９ｂおよび金属層９ｃが積層さ
れる領域をそれぞれ規定して表しているものではなく、
さらにプラズマ領域Ｐｚ、Ｐａ、Ｐｚａも図例の位置に
限定的に現れるものではない。

【００１６】こうして作製した本発明の薄膜太陽電池に
対して、従来の製造方法によって比較例１としてＡｇの
みで裏面電極を構成したもの、比較例２としてＺｎＯと
Ａｇの２層構造の裏面電極のものをそれぞれ作製し、両
者の裏面電極の接着強度と発電特性を調べた。ここで、
裏面電極の接着強度については住友スリーエム社製の
「貼って剥がせるテープ」と「スコッチテープ」を用い
た引き剥がしテストで、発電特性についてはＡＭ１．５
−１００ｍＷ／ｃｍ²の光強度に於ける短絡電流密度で
それぞれ評価した。なお上記テープの接着力の大小関係
は、「貼って剥がせるテープ」＜「スコッチテープ」で
ある。その結果、比較例１では「貼って剥がせるテー
プ」で容易に剥離し、比較例２では「スコッチテープ」
で裏面電極の大部分が剥がれ、基板の周辺で僅かにＡｇ
が残るのみであった。そしてこの剥離している部分を観
察するとＺｎＯが残り、Ａｇ／ＺｎＯの界面で剥がれる
ことが判明した。一方本発明の裏面電極では、製造例１
および製造例２ともに「貼って剥がせるテープ」と「ス
コッチテープ」のいずれでも全く剥離せず、さらにガム
テープで引き剥がしテストを行ったところ、裏面電極の
剥離は発生せず代わりにガラス基板の方が割れてしまう
という結果となった。以上のように本発明により、薄膜
太陽電池において裏面電極材料にＡｇやＡｌを用いなが
らシンタリング等の特別な熱処理を行うことなく、裏面
電極の接着強度を飛躍的に向上させることができる。

【００１７】次に発電特性については、比較例１および
比較例２ともに１７ｍＡ／ｃｍ²の短絡電流密度であっ
たのに対し、本発明の製造例１および製造例２ともに１
８ｍＡ／ｃｍ²となり、裏面電極層での反射率も向上し
ていることが判明した。この原因は、各比較例における
接着強度の低い界面はミクロ的に見て不連続な面となっ
ており、これにより効率的な反射が行われていないこと
が一つの要因になっているものと推察できる。

【００１８】また上記例以外にも本発明では、絶縁性透
明基板３としてガラスにイオンバリヤー膜としてＳｉＯ
₂をコートしたものや、近年に於いて注目されているＰ
ＥＴやポリイミド等の耐熱性の透明樹脂フィルムも用い
ることができる。このような透明樹脂フィルムを用いる
と、太陽電池のフレキシブル化が可能となる。さらに透
明電極層５としては、ＺｎＯ以外にＩＴＯ、ＳｎＯ₂な
ども使用可能であり、上述したように表面に凹凸の形状
を設けて、薄膜半導体層７の内部で長波長の光が閉じこ
められる構造が好ましい。また第１の透明導電性金属化
合物層９ａとしても、ＺｎＯ以外にＩＴＯ、ＳｎＯ₂な
どが使用可能であり、より高い接着強度を得るためにも
裏面電極層９内において同一材料同士を接触させるこ
と、すなわち第１の透明導電性金属化合物層９ａと第２
の透明導電性金属化合物層９ｂとを同一材料にて構成す
ることが望ましい。薄膜半導体層７としては、上記実施
例に記載したようなアモルファスシリコン系半導体によ
る一つのｐ−ｉ−ｎ接合を有するもの以外にも、それを
複数積層したタンデムタイプのものや、他にも薄膜多結
晶シリコン、セレン化銅インジウム（以下単にＣｕＩｎ
Ｓｅ₂と記す）系半導体およびそれらの複合膜を用いる
こともできる。そして薄膜半導体層７に上記ＣｕＩｎＳ
ｅ₂を用いる場合には、透明電極層３および第１、第２
の透明導電性金属化合物層９ａ、９ｂにＣｄＳを用いる
ことが望ましい。

【００１９】また裏面電極層９の形成方法として、上記
実施例以外にも以下の方法も可能である。以下ターゲッ
トにＺｎＯ、Ａｇを用いる場合として説明する。すなわ
ち図３において、基板３ｂが基板位置Ｄに来るまではＺ
ｎＯターゲット１９に通常の放電パワー密度を供給して
おき、基板位置Ｄに来た時点でＡｇターゲット２１に放
電パワーを供給してプラズマ領域Ｐａを形成すると同時
に、ＺｎＯターゲット１９の放電パワー密度をＡｇター
ゲット２１の放電パワー密度の１０％以下に落とすか、
又は放電パワーの供給を断ってＡｇターゲット２１から
の誘導エネルギーもしくは寄生放電を利用してプラズマ
領域Ｐｚ、Ｐｚａを形成し、基板３ｂを引き続き移動さ
せながら、およそ基板位置Ｄ〜基板位置Ｅの間に第２の
透明導電性金属化合物層９ｂを、そして基板位置Ｅから
先でＡｇ電極層９ｃを積層させてもよい。この方法は上
記実施例で説明したように、第１の透明導電性金属化合
物層９ａの積層後に一旦基板３ｂを逆方向に移動させる
ことなく、基板３ｂを連続的に移動させながら第１およ
び第２の透明導電性金属化合物層９ａ、９ｂと金属層９
ｃを積層させるものである。しかしながら、積層した薄
膜半導体層７上に第１の透明導電性金属化合物層９ａを
積層した後、反応室１７内において形成した透明導電性
金属酸化物と金属による隣設した複数のプラズマ領域Ｐ
ｚ、Ｐｚａ、Ｐａ中を、ＺｎＯターゲット１９側からＡ
ｇターゲット２１側に向かって前記第１の透明導電性金
属化合物層９ａを積層した基板３ｂを移動させることに
よって、薄膜半導体層７上に第１の透明導電性金属化合
物層９ａと第２の透明導電性金属酸化物層９ｂと金属層
９ｃよりなる裏面電極層９を積層することには変わりは
ない。またスパッタリング装置１５内に第１の透明導電
性金属化合物層９ａ用、第２の透明導電性金属化合物層
９ｂ用および金属層９ｃ用の３つのターゲットを設置し
たものを用いてもよいし、さらに図３を用いて説明した
先の実施例において、ＺｎＯターゲット１９上のプラズ
マ領域Ｐｚの形成エネルギーを、Ａｇターゲット２１の
放電パワーの誘導エネルギーもしくは寄生放電によって
供給することもできる。さらには第１の透明導電性金属
化合物層９ａを別の成膜装置で薄膜半導体層７上に積層
した後、図２、３に示したスパッタリング装置１５を用
いて第２の透明導電性金属化合物層９ｂと金属層９ｃを
積層してもよい。但しこの場合において、第１の透明導
電性金属化合物層９ａと第２の透明導電性金属化合物層
９ｂとの間の吸着不純物が懸念されるならば、第２の透
明導電性金属化合物層９ｂの形成前に、スパッタリング
装置１５内でのＡｒボンバート処理等を行って、表面の
吸着不純物を除去しておけばよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明は上記作用の項で説明したところ
により、以下の優れた効果を得ることができる。すなわ
ち本発明の薄膜太陽電池は、絶縁性透明基板上に透明電
極層、薄膜半導体層、裏面電極層を順次積層した薄膜太
陽電池にあって、裏面電極層を、薄膜半導体層を構成す
る半導体よりも低い屈折率を有する第１の透明導電性金
属化合物層と、第２の透明導電性金属化合物層と、金属
層によって構成するとともに、第２の透明導電性金属化
合物層が、第１の透明導電性金属化合物層の構成成分と
金属層の構成成分の少なくとも一方を含むことを特徴と
しており、これにより第１の透明導電性金属化合物層と
金属層との間の接触が異種材料同志間の接触とならない
ことから、裏面電極の接着強度が大幅に向上することに
なる。そしてこの接着強度の向上度合いは、充分実用レ
ベルに耐えうるものが得られる。そして薄膜半導体層の
材料の違いによって、第１の透明導電性金属化合物層と
してＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の金属酸化物やＣｄＳ
のいずれを用いるかが選択されるので、薄膜半導体材料
の選択自由度が小さくなることはない。

【００２１】このような本発明の薄膜太陽電池では、そ
の裏面電極における第２の透明導電性金属化合物層の組
成を、第１の透明導電性金属化合物層との界面側から金
属層との界面側に向かうにつれて、第２の透明導電性金
属化合物層中に含まれる金属層の構成成分の含有比率が
連続的に増加することになる。そしてこのような第２の
透明導電性金属化合物層内における金属層構成成分の含
有比率の傾斜は、課題を解決するための手段の項でも説
明したように、複数のプラズマ領域を隣設することによ
りそれぞれのプラズマを構成している活性種を反応室内
における低圧下で拡散させ、両者が互いに混在する領域
を作ることによって得られる。従って、この複数のプラ
ズマ領域内に第１の透明導電性金属化合物層を形成した
上記基板を移動させることによって上記成分の勾配を形
成することができるので、本発明の薄膜太陽電池は特別
に複雑な機構を有する装置を用いることなく作製するこ
とができる。

【００２２】さらに短絡電流密度を向上させることもで
き、本発明の製造方法は電極の接着強度のみならず発電
特性の向上手法としても有効な手段であると言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜太陽電池の断面構造例を表す説明
図

【図２】本発明の薄膜太陽電池の製造方法を説明するた
めのスパッタリング装置の構造説明図

【図３】本発明の薄膜太陽電池の製造方法を説明するた
めのスパッタリング装置におけるプラズマ領域を表す説
明図

【符号の説明】

１薄膜太陽電池３絶縁性透明基板３ａ、３ｂ基板５透明電極層７薄膜半導体層７ｐｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ７ｉｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ７ｎｎ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ９裏面電極層９ａ第１の透明導電性金属化合物層９ｂ第２の透明導電性金属化合物層９ｃ金属層１１、１３界面１５スパッタリング装置１７反応室１９ＺｎＯターゲット２１ＡｇターゲットＰｚ、Ｐａ、Ｐｚａ複数のプラズマ領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 9545−4Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性透明基板上に透明電極層、薄膜半導
体層、裏面電極層を順次積層した薄膜太陽電池であっ
て、裏面電極層を、薄膜半導体層を構成する半導体よりも低
い屈折率を有する第１の透明導電性金属化合物層と、第
２の透明導電性金属化合物層と、金属層によって構成す
るとともに、第２の透明導電性金属化合物層が、第１の透明導電性金
属化合物層の構成成分と金属層の構成成分の少なくとも
一方を含むことを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】第１の透明導電性金属化合物層が金属酸化
物である請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】金属酸化物が酸化インジウム錫、酸化錫、
酸化亜鉛のいずれかである請求項２記載の薄膜太陽電
池。
【請求項４】第１の透明導電性金属化合物層が硫化カド
ミウムである請求項１記載の薄膜太陽電池。