JPH0864849A - 光起電力素子用裏面反射層及びその形成方法並びに光起電力素子及びその製造方法 - Google Patents
光起電力素子用裏面反射層及びその形成方法並びに光起電力素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、下地の金属または合金の酸化を防
止し、高い反射率を有するテクスチャー構造の光起電力
素子用裏面反射層及びその製造方法を提供することを目
的とする。さらに、変換効率等の特性の優れた光起電力
素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 金属または合金（以下、第１の金属）と、該
第１の金属上に形成された第２の金属の透明酸化物層と
からなる裏面反射層及び該裏面反射層上に半導体接合が
形成された光起電力素子であって、前記第２の金属の電
子親和力が前記第１の金属の電子親和力よりも０．４６
ｅＶ以上小さく、前記透明酸化物層が、少なくともＨ2
Ｏおよび不活性ガスからなる雰囲気中で、前記第２の金
属の組成比が化学量論組成の１．０６〜１．２倍となる
ターゲットを用いてスパッタリング法により形成された
ことを特徴とする。
止し、高い反射率を有するテクスチャー構造の光起電力
素子用裏面反射層及びその製造方法を提供することを目
的とする。さらに、変換効率等の特性の優れた光起電力
素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 金属または合金（以下、第１の金属）と、該
第１の金属上に形成された第２の金属の透明酸化物層と
からなる裏面反射層及び該裏面反射層上に半導体接合が
形成された光起電力素子であって、前記第２の金属の電
子親和力が前記第１の金属の電子親和力よりも０．４６
ｅＶ以上小さく、前記透明酸化物層が、少なくともＨ2
Ｏおよび不活性ガスからなる雰囲気中で、前記第２の金
属の組成比が化学量論組成の１．０６〜１．２倍となる
ターゲットを用いてスパッタリング法により形成された
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光起電力素子用裏面反射
層及びその形成方法並びに光起電力素子及びその製造方
法に係わり、特に、高反射率でテクスチャー構造を有す
る裏面反射層と、高性能で信頼性が高くしかも量産が可
能な光起電力素子に関する。
層及びその形成方法並びに光起電力素子及びその製造方
法に係わり、特に、高反射率でテクスチャー構造を有す
る裏面反射層と、高性能で信頼性が高くしかも量産が可
能な光起電力素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の我々人類が消費するエネルギー
は、石油や石炭のような化石燃料を用いた火力発電、及
び原子力発電に大きく依存している。しかし、使用時に
発生する二酸化炭素により地球の温暖化をもたらす化石
燃料に、あるいは不慮の事故のみな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原子力に、
今後も全面的に依存していく事は問題が多い。そこで、
地球環境に対する影響が極めて少ない太陽電池を用いた
太陽光発電が注目され、一層の普及が期待されている。
は、石油や石炭のような化石燃料を用いた火力発電、及
び原子力発電に大きく依存している。しかし、使用時に
発生する二酸化炭素により地球の温暖化をもたらす化石
燃料に、あるいは不慮の事故のみな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原子力に、
今後も全面的に依存していく事は問題が多い。そこで、
地球環境に対する影響が極めて少ない太陽電池を用いた
太陽光発電が注目され、一層の普及が期待されている。
【０００３】しかしながら、太陽光発電の現状において
は、本格的な普及を妨げているいくつかの問題がある。
は、本格的な普及を妨げているいくつかの問題がある。
【０００４】従来太陽光発電用の太陽電池には、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
量産性が上りにくく、低価格での提供が困難である。一
方アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記載）や、Ｃ
ｄＳ、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、開発されてい
る。これらの太陽電池では、ガラスやステンレススチー
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。しかし薄膜太陽電池は、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るに至っていない。かかる問題を解
決し、薄膜太陽電池の性能を改善するため、以下に示す
様々な工夫がなされている。
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
量産性が上りにくく、低価格での提供が困難である。一
方アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記載）や、Ｃ
ｄＳ、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、開発されてい
る。これらの太陽電池では、ガラスやステンレススチー
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。しかし薄膜太陽電池は、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るに至っていない。かかる問題を解
決し、薄膜太陽電池の性能を改善するため、以下に示す
様々な工夫がなされている。
【０００５】その一つは、薄膜半導体層で吸収されなか
った太陽光を再び薄膜半導体層に戻すために、即ち入射
光を有効に利用するために、基板表面の光の反射率を高
める裏面反射層を設けることである。このためには、透
明な基板を用い基板側から太陽光を入射させる場合に
は、薄膜半導体形成後その表面に、銀（Ａｇ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）など反射率の高い金属が用
いて電極を形成する。一方、薄膜半導体層の表面から太
陽光を入射させる場合には、同様の金属の層を基板上に
形成した後半導体層を形成すればよい。
った太陽光を再び薄膜半導体層に戻すために、即ち入射
光を有効に利用するために、基板表面の光の反射率を高
める裏面反射層を設けることである。このためには、透
明な基板を用い基板側から太陽光を入射させる場合に
は、薄膜半導体形成後その表面に、銀（Ａｇ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）など反射率の高い金属が用
いて電極を形成する。一方、薄膜半導体層の表面から太
陽光を入射させる場合には、同様の金属の層を基板上に
形成した後半導体層を形成すればよい。
【０００６】さらに、金属層と薄膜半導体層の間に適当
な光学的性質を持った透明層を介在させることにより、
例えば図６に示すように、多重干渉効果によりさらに反
射率を高める事ができる。図６（ａ）及び（ｂ）は、シ
リコンと各種金属の間に透明層として酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）を介在させた場合に、反射率の向上することを示す
シミュレーション結果である。
な光学的性質を持った透明層を介在させることにより、
例えば図６に示すように、多重干渉効果によりさらに反
射率を高める事ができる。図６（ａ）及び（ｂ）は、シ
リコンと各種金属の間に透明層として酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）を介在させた場合に、反射率の向上することを示す
シミュレーション結果である。
【０００７】また、この様な透明層を用いる事は薄膜太
陽電池の信頼性を高める上でも効果がある。例えば、特
公昭６０−４１８７８号には、透明層を用いる事により
半導体と金属層が合金化するのを防止できるとの記載が
ある。また米国特許４，５３２，３７２および４，５９
８，３０６には、適当な抵抗を持った透明層を用いる事
により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。
陽電池の信頼性を高める上でも効果がある。例えば、特
公昭６０−４１８７８号には、透明層を用いる事により
半導体と金属層が合金化するのを防止できるとの記載が
ある。また米国特許４，５３２，３７２および４，５９
８，３０６には、適当な抵抗を持った透明層を用いる事
により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。
【０００８】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、太陽電池の表面及び／または裏面
反射層と半導体層との界面を微細な凹凸状とする（テク
スチャー構造）方法がある。このような構成とする事に
より、太陽電池の表面及び／または裏面反射層と半導体
層の界面で太陽光が散乱され、更に半導体の内部に閉じ
こめられ（光トラップ効果）、太陽光を半導体中で有効
に吸収できる様になる。例えば透明基板を用い基板側か
ら太陽光を入射する場合には、基板上の酸化錫（ＳｎＯ
2）などの透明電極の表面をテクスチャー構造にすると
良い。また薄膜半導体の表面から太陽光を入射する場合
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。
めの別の工夫として、太陽電池の表面及び／または裏面
反射層と半導体層との界面を微細な凹凸状とする（テク
スチャー構造）方法がある。このような構成とする事に
より、太陽電池の表面及び／または裏面反射層と半導体
層の界面で太陽光が散乱され、更に半導体の内部に閉じ
こめられ（光トラップ効果）、太陽光を半導体中で有効
に吸収できる様になる。例えば透明基板を用い基板側か
ら太陽光を入射する場合には、基板上の酸化錫（ＳｎＯ
2）などの透明電極の表面をテクスチャー構造にすると
良い。また薄膜半導体の表面から太陽光を入射する場合
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。
【０００９】M.Hirasaka, K.Suzuki, K.Nakatani, M.As
ano, M.Yano, H.OkaniwaはＡｌを基板温度や堆積速度を
調整して堆積する事により裏面反射層用のテクスチャー
構造が得られる事を示している（Solar Cell Materials
20(1990) pp99-110）。このようなテクスチャー構造の
裏面反射層を用いた事による入射光の吸収が増加する例
を図７に示す。ここで、曲線（ａ）は金属層として平滑
なＡｇを用いたａ−Ｓｉ太陽電池の分光感度、曲線
（ｂ）はテクスチャー構造のＡｇを用いた場合の分光感
度である。
ano, M.Yano, H.OkaniwaはＡｌを基板温度や堆積速度を
調整して堆積する事により裏面反射層用のテクスチャー
構造が得られる事を示している（Solar Cell Materials
20(1990) pp99-110）。このようなテクスチャー構造の
裏面反射層を用いた事による入射光の吸収が増加する例
を図７に示す。ここで、曲線（ａ）は金属層として平滑
なＡｇを用いたａ−Ｓｉ太陽電池の分光感度、曲線
（ｂ）はテクスチャー構造のＡｇを用いた場合の分光感
度である。
【００１０】また、透明層のテクスチャー構造を得る為
の１つの方法として放電ガスに水蒸気を導入する方法が
ある（Effect of Water Vapor on the Textured ZnO-Ba
sedFilms for Solar Cells by DC-Magnetron Sputterin
g;Tokio Nakada,Yukinobu Ohkubo and Akio Kuniok
a）。水蒸気を導入してガラス板上に金属酸化物を堆積
したものと、Ａｒガスを放電ガスとして堆積したものを
ＳＥＭ観察してみると明らかに前者の方が、テクスチャ
ー構造が発達する。太陽電池の特性を上げるために必要
なテクスチャー構造を得る為には厚膜とする必要があっ
たが、この方法により膜厚を薄くできるようになった。
の１つの方法として放電ガスに水蒸気を導入する方法が
ある（Effect of Water Vapor on the Textured ZnO-Ba
sedFilms for Solar Cells by DC-Magnetron Sputterin
g;Tokio Nakada,Yukinobu Ohkubo and Akio Kuniok
a）。水蒸気を導入してガラス板上に金属酸化物を堆積
したものと、Ａｒガスを放電ガスとして堆積したものを
ＳＥＭ観察してみると明らかに前者の方が、テクスチャ
ー構造が発達する。太陽電池の特性を上げるために必要
なテクスチャー構造を得る為には厚膜とする必要があっ
たが、この方法により膜厚を薄くできるようになった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら金属層の
上に水蒸気を導入して透明層を成膜した裏面反射層を用
いた太陽電池は、期待される特性は得られず、または逆
に低下する場合があることが分かった。
上に水蒸気を導入して透明層を成膜した裏面反射層を用
いた太陽電池は、期待される特性は得られず、または逆
に低下する場合があることが分かった。
【００１２】本発明者は、透明層の成膜条件と太陽電池
特性の関係を鋭意研究する中で、従来のＨ2Ｏを反応性
ガスとして用いた場合の裏面反射層には次のような問題
点があることを見い出した。即ち、Ｈ2Ｏを含む雰囲気
中でスパッタリング等によって金属の酸化層を成膜する
と、Ａｒ等の不活性ガスのみを放電ガスとする場合より
も膜厚を厚くしないでもテクスチャーを発達させること
ができるが、下地である金属または合金膜が酸化される
という傾向が見られた。そしてこの酸化により、反射率
は低下し、太陽電池用裏面反射層としての機能が低下す
ることが分かった。
特性の関係を鋭意研究する中で、従来のＨ2Ｏを反応性
ガスとして用いた場合の裏面反射層には次のような問題
点があることを見い出した。即ち、Ｈ2Ｏを含む雰囲気
中でスパッタリング等によって金属の酸化層を成膜する
と、Ａｒ等の不活性ガスのみを放電ガスとする場合より
も膜厚を厚くしないでもテクスチャーを発達させること
ができるが、下地である金属または合金膜が酸化される
という傾向が見られた。そしてこの酸化により、反射率
は低下し、太陽電池用裏面反射層としての機能が低下す
ることが分かった。
【００１３】この酸化の最も大きな原因として、反応性
ガスや放電ガスとしてのＨ2ＯガスやＯ2ガスが放電にさ
らされて活性な酸素を生成し、下地の金属または合金膜
を酸化させるものと考えられる。下地の金属または合金
が酸化されやすい材質であればあるほど、酸化の影響を
より受けることになる。
ガスや放電ガスとしてのＨ2ＯガスやＯ2ガスが放電にさ
らされて活性な酸素を生成し、下地の金属または合金膜
を酸化させるものと考えられる。下地の金属または合金
が酸化されやすい材質であればあるほど、酸化の影響を
より受けることになる。
【００１４】以上のように、高特性の太陽電池を低価格
にて生産できる可能性がありながら未だ実用化に至って
いないのが現状である。
にて生産できる可能性がありながら未だ実用化に至って
いないのが現状である。
【００１５】本発明は、上記の知見を基に、下地の金属
または合金の酸化を防止し、高い反射率を有するテクス
チャー構造の光起電力素子用裏面反射層及びその製造方
法を提供することを目的とする。さらに、変換効率等の
特性の優れた光起電力素子とその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
または合金の酸化を防止し、高い反射率を有するテクス
チャー構造の光起電力素子用裏面反射層及びその製造方
法を提供することを目的とする。さらに、変換効率等の
特性の優れた光起電力素子とその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子用
裏面反射層は、金属または合金（以下、第１の金属）
と、該第１の金属上に形成された第２の金属の透明酸化
物層とからなる光起電力素子用裏面反射層であって、前
記第２の金属の電子親和力が前記第１の金属の電子親和
力よりも０．４６ｅＶ以上小さく、前記透明酸化物層
が、少なくともＨ2Ｏおよび不活性ガスからなる雰囲気
中で、前記第２の金属の組成比が化学量論組成の１．０
６〜１．２倍となるターゲットを用いてスパッタリング
法により形成されたことを特徴とする。
裏面反射層は、金属または合金（以下、第１の金属）
と、該第１の金属上に形成された第２の金属の透明酸化
物層とからなる光起電力素子用裏面反射層であって、前
記第２の金属の電子親和力が前記第１の金属の電子親和
力よりも０．４６ｅＶ以上小さく、前記透明酸化物層
が、少なくともＨ2Ｏおよび不活性ガスからなる雰囲気
中で、前記第２の金属の組成比が化学量論組成の１．０
６〜１．２倍となるターゲットを用いてスパッタリング
法により形成されたことを特徴とする。
【００１７】前記第２の金属の透明酸化物層の膜厚は５
ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、さらに前記透明
酸化物層上に、第２の透明酸化物層が、前記第２の金属
の組成比が化学量論組成の０．９６〜１．０４倍となる
ターゲットを用いてスパッタリング法により形成されて
いることがより好ましい。
ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、さらに前記透明
酸化物層上に、第２の透明酸化物層が、前記第２の金属
の組成比が化学量論組成の０．９６〜１．０４倍となる
ターゲットを用いてスパッタリング法により形成されて
いることがより好ましい。
【００１８】本発明の光起電力素子は、前記光起電力素
子用裏面反射層上に半導体接合が形成されていることを
特徴とする。
子用裏面反射層上に半導体接合が形成されていることを
特徴とする。
【００１９】また、光起電力素子用裏面反射層の形成方
法は、金属または合金（以下、第１の金属）上に、該第
１の金属より電子親和力が０．４６ｅＶ以上小さい第２
の金属の透明酸化物層を成膜してなる光起電力素子用裏
面反射層の形成方法であって、前記透明酸化物層を、少
なくともＨ2Ｏおよび不活性ガスからなる雰囲気中で、
前記第２の金属の組成比が化学量論組成の１．０６〜
１．２倍となるターゲットを用い、スパッタリング法に
より形成することを特徴とする。
法は、金属または合金（以下、第１の金属）上に、該第
１の金属より電子親和力が０．４６ｅＶ以上小さい第２
の金属の透明酸化物層を成膜してなる光起電力素子用裏
面反射層の形成方法であって、前記透明酸化物層を、少
なくともＨ2Ｏおよび不活性ガスからなる雰囲気中で、
前記第２の金属の組成比が化学量論組成の１．０６〜
１．２倍となるターゲットを用い、スパッタリング法に
より形成することを特徴とする。
【００２０】前記透明酸化物層の膜厚は５ｎｍ〜２０ｎ
ｍであることが好ましく、前記透明酸化物層を形成後、
前記第２の金属の組成比が化学量論組成の０．９６〜
１．０４倍となるターゲットを用いて透明酸化物層を形
成するのがより好ましい。
ｍであることが好ましく、前記透明酸化物層を形成後、
前記第２の金属の組成比が化学量論組成の０．９６〜
１．０４倍となるターゲットを用いて透明酸化物層を形
成するのがより好ましい。
【００２１】また、本発明において、前記雰囲気中にＯ
2ガスを添加するのが好ましい。
2ガスを添加するのが好ましい。
【００２２】本発明の光起電力素子の製造方法は、前記
裏面反射層を形成後、半導体接合を形成することを特徴
とする。
裏面反射層を形成後、半導体接合を形成することを特徴
とする。
【００２３】
【作用及び実施態様例】前述したように、テクスチャー
構造を有する透明酸化物層をスパッタリング法により形
成する際、雰囲気中のＨ2ＯやＯ2ガスにより下地の金属
や合金層が酸化されてしまう。
構造を有する透明酸化物層をスパッタリング法により形
成する際、雰囲気中のＨ2ＯやＯ2ガスにより下地の金属
や合金層が酸化されてしまう。
【００２４】そこで、本発明では、透明酸化物層を構成
する金属（第２の金属）として、下地金属（第１の金
属）に対して電子親和力が０．４６ｅＶ以上小さい金属
を選択し、さらに、透明酸化物層の化学量論組成よりも
金属を１．０６〜１．２倍多くしたターゲットを用いて
透明導電層を形成することにより、スパッタ時及び透明
酸化物層による下地金属の酸化を防止することができ
る。
する金属（第２の金属）として、下地金属（第１の金
属）に対して電子親和力が０．４６ｅＶ以上小さい金属
を選択し、さらに、透明酸化物層の化学量論組成よりも
金属を１．０６〜１．２倍多くしたターゲットを用いて
透明導電層を形成することにより、スパッタ時及び透明
酸化物層による下地金属の酸化を防止することができ
る。
【００２５】これは、元素の電子親和力の差による効果
と考えられる。電子親和力は、原子または分子Ａが電子
と結合して陰イオンを作る反応で、その時放出されるエ
ネルギーをＡの電子親和力と定義される。このエネルギ
ーが、ある原子または分子よりもう一方の原子または分
子の方が、小さいほど電子が移動しやすい。したがっ
て、化学量論組成よりも金属を多くしたターゲットを用
いることにより、金属成分が過剰となる金属酸化物層が
形成され、スパッタ時に下地の金属層が酸化してもその
上に堆積する金属酸化物中の過剰な金属が、下地の金属
層から酸素を奪うことができる。または、過剰な金属
が、下地金属層が酸化する以前に酸化してしまうため
に、下地金属の酸化を防止するものと考えられる。
と考えられる。電子親和力は、原子または分子Ａが電子
と結合して陰イオンを作る反応で、その時放出されるエ
ネルギーをＡの電子親和力と定義される。このエネルギ
ーが、ある原子または分子よりもう一方の原子または分
子の方が、小さいほど電子が移動しやすい。したがっ
て、化学量論組成よりも金属を多くしたターゲットを用
いることにより、金属成分が過剰となる金属酸化物層が
形成され、スパッタ時に下地の金属層が酸化してもその
上に堆積する金属酸化物中の過剰な金属が、下地の金属
層から酸素を奪うことができる。または、過剰な金属
が、下地金属層が酸化する以前に酸化してしまうため
に、下地金属の酸化を防止するものと考えられる。
【００２６】しかし、この場合、透明金属酸化物層の金
属過剰分が少なく、また膜厚が薄いと酸化防止が不十分
となり、また逆に過剰分が多すぎたり膜厚が厚すぎると
反射率が低下する。したがって、透明酸化物層の形成に
用いるターゲットは、金属組成比が化学量論組成の１．
０６〜１．２とする必要がある。また、透明酸化物層の
膜厚は５〜２０ｎｍが好ましい。また、そして上記の適
切な透明酸化物層を形成することで、例えば反応ガスと
して、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、Ｏ3が大量に含まれていても下地の
金属および合金層の酸化防止が図ることができる。そし
て、テクスチャー構造の角を滑らかにする効果で、変換
効率も向上する。また次工程での高温成膜時における酸
化防止も図れる。
属過剰分が少なく、また膜厚が薄いと酸化防止が不十分
となり、また逆に過剰分が多すぎたり膜厚が厚すぎると
反射率が低下する。したがって、透明酸化物層の形成に
用いるターゲットは、金属組成比が化学量論組成の１．
０６〜１．２とする必要がある。また、透明酸化物層の
膜厚は５〜２０ｎｍが好ましい。また、そして上記の適
切な透明酸化物層を形成することで、例えば反応ガスと
して、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、Ｏ3が大量に含まれていても下地の
金属および合金層の酸化防止が図ることができる。そし
て、テクスチャー構造の角を滑らかにする効果で、変換
効率も向上する。また次工程での高温成膜時における酸
化防止も図れる。
【００２７】さらに、本発明においては、テクスチャー
構造の最適化して反射率をより増大させて、光起電力素
子の光電変換特性の向上を達成するために、上記の金属
過剰の透明酸化物層（以後、第１の透明酸化物層とい
う）上に、化学量論組成の透明酸化物層（以後、第２の
透明酸化物層という）を形成するのが好ましい。この第
２の透明酸化物層は、金属組成比が化学量論組成の０．
９６〜１．０４倍のターゲットを用いることにより形成
することができる。
構造の最適化して反射率をより増大させて、光起電力素
子の光電変換特性の向上を達成するために、上記の金属
過剰の透明酸化物層（以後、第１の透明酸化物層とい
う）上に、化学量論組成の透明酸化物層（以後、第２の
透明酸化物層という）を形成するのが好ましい。この第
２の透明酸化物層は、金属組成比が化学量論組成の０．
９６〜１．０４倍のターゲットを用いることにより形成
することができる。
【００２８】また、透明酸化物層形成時に、雰囲気中に
Ｏ2ガスを添加することにより、テクスチャーの角が滑
らかとなって、再結合中心を減少させることができ、フ
ィルファクターが向上する。
Ｏ2ガスを添加することにより、テクスチャーの角が滑
らかとなって、再結合中心を減少させることができ、フ
ィルファクターが向上する。
【００２９】以下に本発明の裏面反射層及び光起電力素
子の作製方法を図を参照して説明する。図１は、本発明
の光起電力素子の作製工程を示す模式図である。
子の作製方法を図を参照して説明する。図１は、本発明
の光起電力素子の作製工程を示す模式図である。
【００３０】図１において、１０１は基板であり、その
表面に反射率の高い金属の層１０２を形成する。もし基
板自身が導電性で十分反射率の高い材料でできている場
合は、金属層１０２は省略しても良い。ここで少なくと
も金属層１０２の表面は、平滑面となるように形成する
（図１（ａ））。
表面に反射率の高い金属の層１０２を形成する。もし基
板自身が導電性で十分反射率の高い材料でできている場
合は、金属層１０２は省略しても良い。ここで少なくと
も金属層１０２の表面は、平滑面となるように形成する
（図１（ａ））。
【００３１】金属層１０２の上に、その表面が微細な凹
凸状となる透明酸化物層層１０３を形成する。ここでは
透明酸化物層としてＺｎＯを用いた場合を示す。透明酸
化物層１０３は、第１及び第２の透明酸化物層からな
り、金属過剰なターゲット（Ｚｎ＋ＺｎＯ）を用いて形
成される金属酸化層（第１の透明酸化物層）１０４と、
ＺｎＯターゲットを用いて形成される金属酸化物層（第
２の透明酸化物層）１０５から構成される。
凸状となる透明酸化物層層１０３を形成する。ここでは
透明酸化物層としてＺｎＯを用いた場合を示す。透明酸
化物層１０３は、第１及び第２の透明酸化物層からな
り、金属過剰なターゲット（Ｚｎ＋ＺｎＯ）を用いて形
成される金属酸化層（第１の透明酸化物層）１０４と、
ＺｎＯターゲットを用いて形成される金属酸化物層（第
２の透明酸化物層）１０５から構成される。
【００３２】ここで、図２のＤＣマグネトロンスパッタ
装置を用いて透明酸化物層１０３を形成する方法につい
て述べる。図２において、２０１は堆積室であり、不図
示の排気ポンプで真空排気できる。この内部に、不図示
のガスボンベに接続されたガス導入管２０２ａ、２０２
ｂより、Ｈ2Ｏおよびアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス
が所望の混合比となるように所定流量導入し、排気弁２
０３の開度を調整し堆積室２０１内を所定の圧力とす
る。また平滑な金属層を表面に有する基板２０４を内部
にヒーター２０５が設けられたアノード２０６の表面に
固定する。アノード２０６に対向してその表面にターゲ
ット２０７が固定され、その内部に不図示の磁石を備え
たカソード電極２０８が設けられている。ターゲット２
０７は、例えば亜鉛５６％含有の酸化亜鉛である。電源
２０９により、直流（ＤＣ）の高電圧をカソード電極２
０８に印加し、カソード・アノード間にプラズマ２１０
を生起する。このプラズマの作用により活性な酸素が発
生し、これにより金属層１０２は酸化されるが、ターゲ
ット２０７のＺｎＯ及びＺｎが基板２０４上に堆積さ
れ、堆積したＺｎが酸化された金属層１０２から酸素を
奪い取り、金属層１０２は還元される。
装置を用いて透明酸化物層１０３を形成する方法につい
て述べる。図２において、２０１は堆積室であり、不図
示の排気ポンプで真空排気できる。この内部に、不図示
のガスボンベに接続されたガス導入管２０２ａ、２０２
ｂより、Ｈ2Ｏおよびアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス
が所望の混合比となるように所定流量導入し、排気弁２
０３の開度を調整し堆積室２０１内を所定の圧力とす
る。また平滑な金属層を表面に有する基板２０４を内部
にヒーター２０５が設けられたアノード２０６の表面に
固定する。アノード２０６に対向してその表面にターゲ
ット２０７が固定され、その内部に不図示の磁石を備え
たカソード電極２０８が設けられている。ターゲット２
０７は、例えば亜鉛５６％含有の酸化亜鉛である。電源
２０９により、直流（ＤＣ）の高電圧をカソード電極２
０８に印加し、カソード・アノード間にプラズマ２１０
を生起する。このプラズマの作用により活性な酸素が発
生し、これにより金属層１０２は酸化されるが、ターゲ
ット２０７のＺｎＯ及びＺｎが基板２０４上に堆積さ
れ、堆積したＺｎが酸化された金属層１０２から酸素を
奪い取り、金属層１０２は還元される。
【００３３】第１の透明酸化物層を堆積した後、例えば
亜鉛５０％含有のＺｎＯターゲットに取り替えた後、そ
の上にの第２の透明酸化物層を堆積する。こうして得ら
れた透明酸化物層１０３は半導体層を透過してきた太陽
光に対しては透明である。又適度な電気抵抗を持ち、そ
の表面はテクスチャー構造となっている。特に水蒸気を
反応ガスとして用いると同じ膜厚でＡｒ等の不活性ガス
のみを放電ガスとして用いた場合に比べて発達したテク
スチャー構造が得られる（図１（ｂ））。
亜鉛５０％含有のＺｎＯターゲットに取り替えた後、そ
の上にの第２の透明酸化物層を堆積する。こうして得ら
れた透明酸化物層１０３は半導体層を透過してきた太陽
光に対しては透明である。又適度な電気抵抗を持ち、そ
の表面はテクスチャー構造となっている。特に水蒸気を
反応ガスとして用いると同じ膜厚でＡｒ等の不活性ガス
のみを放電ガスとして用いた場合に比べて発達したテク
スチャー構造が得られる（図１（ｂ））。
【００３４】次に、透明酸化物層１０３の上に半導体接
合１０６を形成する。図１では半導体接合としてｐｉｎ
型のａ−Ｓｉ太陽電池を用いた例である。即ち１０７は
ｎ型ａ−Ｓｉ、１０８はｉ型ａ−Ｓｉ、１０９はｐ型ａ
−Ｓｉである。半導体接合１０６が薄い場合には、図１
（ｃ）に示すように半導体接合全体が、透明層１０３と
同様のテクスチャー構造を示すことが多い。
合１０６を形成する。図１では半導体接合としてｐｉｎ
型のａ−Ｓｉ太陽電池を用いた例である。即ち１０７は
ｎ型ａ−Ｓｉ、１０８はｉ型ａ−Ｓｉ、１０９はｐ型ａ
−Ｓｉである。半導体接合１０６が薄い場合には、図１
（ｃ）に示すように半導体接合全体が、透明層１０３と
同様のテクスチャー構造を示すことが多い。
【００３５】半導体接合の上に、透明電極１１０、櫛型
の集電電極１１１を形成する（図１（ｃ））。
の集電電極１１１を形成する（図１（ｃ））。
【００３６】以上の手順によって作製した半導体太陽電
池は次のような効果を有する。即ち、 （１） 金属層１０２の表面の酸化を還元することによ
り、金属面での光の反射率が高まる。しかも透明酸化物
層層１０３（及び半導体接合１０６）の表面がＡｒガス
のみを用いた場合に比べ、テクスチャー構造が発達した
構造となり、半導体接合１０６内部での光トラップ効果
が高まる。そのため入射した太陽光が効果的に吸収さ
れ、太陽電池の変換効率が向上する。 （２） 金属層１０２（又は基板１０１自身）の表面が
平滑であるため、透明酸化物層１０３との接触面積が減
少し、透明酸化物層１０３への金属原子の拡散等の反応
が起こりにくくなる。 （３） 透明酸化物層１０３が適度な抵抗を持っている
ため、たとえ半導体層に欠陥が生じても過剰な電流が流
れない。
池は次のような効果を有する。即ち、 （１） 金属層１０２の表面の酸化を還元することによ
り、金属面での光の反射率が高まる。しかも透明酸化物
層層１０３（及び半導体接合１０６）の表面がＡｒガス
のみを用いた場合に比べ、テクスチャー構造が発達した
構造となり、半導体接合１０６内部での光トラップ効果
が高まる。そのため入射した太陽光が効果的に吸収さ
れ、太陽電池の変換効率が向上する。 （２） 金属層１０２（又は基板１０１自身）の表面が
平滑であるため、透明酸化物層１０３との接触面積が減
少し、透明酸化物層１０３への金属原子の拡散等の反応
が起こりにくくなる。 （３） 透明酸化物層１０３が適度な抵抗を持っている
ため、たとえ半導体層に欠陥が生じても過剰な電流が流
れない。
【００３７】以下本発明の作用効果をより詳細に示すた
めに行った実験について説明する。
めに行った実験について説明する。
【００３８】（実験１）ガラス基板上にＤＣマグネトロ
ンスパッタ法にて、Ａｒガス又は／及びＨ2Ｏ雰囲気中
にて酸化亜鉛のターゲット（Ｚｎ：Ｏ＝５６：４４）を
用いて透明酸化層を４００ｎｍ堆積した。透明層のテク
スチャー構造を観察する為に走査型プローブ顕微鏡（De
sital Instruments社製 Nano Scope III）を使用しテク
スチャー度（山と谷の差の平均高さ）を求めた。結果を
表１に示す。
ンスパッタ法にて、Ａｒガス又は／及びＨ2Ｏ雰囲気中
にて酸化亜鉛のターゲット（Ｚｎ：Ｏ＝５６：４４）を
用いて透明酸化層を４００ｎｍ堆積した。透明層のテク
スチャー構造を観察する為に走査型プローブ顕微鏡（De
sital Instruments社製 Nano Scope III）を使用しテク
スチャー度（山と谷の差の平均高さ）を求めた。結果を
表１に示す。
【００３９】
【表１】 表１から、Ａｒ＋Ｈ2Ｏ雰囲気中のＨ2Ｏの割合を増やす
ほどテクスチャー度は上昇することが分かる。このこと
からＨ2Ｏの導入はテクスチャー構造の向上に効果があ
るといえる。
ほどテクスチャー度は上昇することが分かる。このこと
からＨ2Ｏの導入はテクスチャー構造の向上に効果があ
るといえる。
【００４０】（実験２）ガラス基板の代わりにＳＵＳ板
を用い、その上にＡｇを６０ｎｍの堆積させた後、実験
１と同様にして透明酸化物層を形成し、テクスチャー度
及び反射率を測定した。結果を表２に示す。
を用い、その上にＡｇを６０ｎｍの堆積させた後、実験
１と同様にして透明酸化物層を形成し、テクスチャー度
及び反射率を測定した。結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】 なお、全反射率とは、全方位に反射する光の強度を入射
光の強度に対する割合を示すものであり、乱反射率と
は、反射角方向の光以外の反射光の強度を入射光強度に
対する割合で示したものである。
光の強度に対する割合を示すものであり、乱反射率と
は、反射角方向の光以外の反射光の強度を入射光強度に
対する割合で示したものである。
【００４２】テクスチャー度は実験１の結果と同様に、
Ｈ2０の割合を増やすにつれて増加するが、反射率は低
下した。試料を酢酸でエッチングしてＡｇ表面を観察し
たところ、Ａｇの表面が酸化して黒化していることが分
かり、これは、放電ガス中のＨ2Ｏが放電で活性化し、
Ａｇの表面の酸化を促進した為と思われる。
Ｈ2０の割合を増やすにつれて増加するが、反射率は低
下した。試料を酢酸でエッチングしてＡｇ表面を観察し
たところ、Ａｇの表面が酸化して黒化していることが分
かり、これは、放電ガス中のＨ2Ｏが放電で活性化し、
Ａｇの表面の酸化を促進した為と思われる。
【００４３】（実験３）ＳＵＳ板の上にＡｇを６０ｎｍ
堆積させ、その上に、実験２で発生したＡｇの酸化の防
止対策として、ターゲットのＺｎＯの組成比を表３のよ
うに変化させて１０ｎｍの第１の透明酸化物層を堆積さ
せ、続いて実験２と同様にして第２の透明酸化物層を形
成した。評価結果を表３に示す。ここで、ターゲットの
組成比は、ＸＭＡにより測定した結果である。また、表
中のＲはターゲット中のＺｎ組成を化学量論組成に対す
る比で表したものである。
堆積させ、その上に、実験２で発生したＡｇの酸化の防
止対策として、ターゲットのＺｎＯの組成比を表３のよ
うに変化させて１０ｎｍの第１の透明酸化物層を堆積さ
せ、続いて実験２と同様にして第２の透明酸化物層を形
成した。評価結果を表３に示す。ここで、ターゲットの
組成比は、ＸＭＡにより測定した結果である。また、表
中のＲはターゲット中のＺｎ組成を化学量論組成に対す
る比で表したものである。
【００４４】
【表３】 表３から、ターゲット中のＺｎ成分を増やすことによ
り、全反射率は増加しその後減少することが分かる。特
に、Ｒが１．０６〜１．２の範囲で高い反射率を示すこ
とが分かる。
り、全反射率は増加しその後減少することが分かる。特
に、Ｒが１．０６〜１．２の範囲で高い反射率を示すこ
とが分かる。
【００４５】（実験４）実験３の（ｃ）の条件、即ち、
ターゲット組成が５６：４４（Ｒ＝１．１２）のターゲ
ットを用いて第１の透明酸化物層を成膜する際、その膜
厚を種々変化させた時の評価結果を表４に示す。
ターゲット組成が５６：４４（Ｒ＝１．１２）のターゲ
ットを用いて第１の透明酸化物層を成膜する際、その膜
厚を種々変化させた時の評価結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】 表４より、第１の透明酸化物層が２ｎｍ以上で全反射率
は大きな値となった。これは、２ｎｍ以上で酸化防止層
としての役割を有効に果しているものと考えられる。ま
た、膜厚を厚くしていくと、金属としてのＺｎによる色
が現れ、反射率が低下するため、Ａｇ層の酸化防止のた
めのＺｎ＋ＺｎＯ層も、その性質上適切な膜厚で用いる
ことが必要であることが分かる。表から明らかなよう
に、第１の透明酸化物層は５〜２０ｎｍが好ましい。
は大きな値となった。これは、２ｎｍ以上で酸化防止層
としての役割を有効に果しているものと考えられる。ま
た、膜厚を厚くしていくと、金属としてのＺｎによる色
が現れ、反射率が低下するため、Ａｇ層の酸化防止のた
めのＺｎ＋ＺｎＯ層も、その性質上適切な膜厚で用いる
ことが必要であることが分かる。表から明らかなよう
に、第１の透明酸化物層は５〜２０ｎｍが好ましい。
【００４７】（実験５）ＳＵＳ板の上に、表５に示す材
料を用いて、金属層を６０ｎｍ、第１の透明酸化物層を
１０ｎｍとし、種々の構成の裏面反射層を作製して、反
射率を測定した。結果も表５に示す。なお、表中の○
は、全反射率が７０％以上の場合で、×は、全反射率が
７０％未満の場合である。
料を用いて、金属層を６０ｎｍ、第１の透明酸化物層を
１０ｎｍとし、種々の構成の裏面反射層を作製して、反
射率を測定した。結果も表５に示す。なお、表中の○
は、全反射率が７０％以上の場合で、×は、全反射率が
７０％未満の場合である。
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】
【表７】 表５より、透明酸化物層がＺｎの場合は、金属層が何れ
の場合でも高い反射率を示し、Ｉｎの場合は金属層がＡ
ｇ、Ｃｕの場合に効果が観られた。また、Ｓｎの場合
は、効果はなかった。
の場合でも高い反射率を示し、Ｉｎの場合は金属層がＡ
ｇ、Ｃｕの場合に効果が観られた。また、Ｓｎの場合
は、効果はなかった。
【００５１】表６に各元素の電子親和力を示す（改訂３
版化学便覧基礎編II 日本化学会編丸善株式会社）。ま
た、表７は、金属層と透明層の金属の電子親和力の差Ｅ
（Ａ）−Ｅ（Ｂ）を示す値である。
版化学便覧基礎編II 日本化学会編丸善株式会社）。ま
た、表７は、金属層と透明層の金属の電子親和力の差Ｅ
（Ａ）−Ｅ（Ｂ）を示す値である。
【００５２】表７を表５の比較から、電子親和力の差Ｅ
（Ａ）−Ｅ（Ｂ）が０．４６ｅＶ以上で裏面反射層とし
て高い特性が得られることが分かる。
（Ａ）−Ｅ（Ｂ）が０．４６ｅＶ以上で裏面反射層とし
て高い特性が得られることが分かる。
【００５３】（実験６）５×５ｃｍのステンレス板（Ｓ
ＵＳ４３０）上にＤＣマグネトロンスパッタ法にてＡｇ
を６０ｎｍ堆積した。この時の基板温度は室温とした。
その上にＤＣマグネトロンスパッタ法にてＡｒガス雰囲
気中にて酸化亜鉛のターゲットを用いて透明酸化物層を
基板温度１５０℃で４００ｎｍ堆積した。このときの基
板温度を１５０℃とした。続いて、裏面反射層の上にグ
ロー放電分解法にて、ＳｉＨ4、ＰＨ3を原料ガスとして
ｎ型ａ−Ｓｉ層を２０ｎｍ、ＳｉＨ4、ＧｅＨ4を原料ガ
スとしてｉ型ａ−ＳｉＧｅ層を４００ｎｍ、ＳｉＨ4、
ＢＦ3、Ｈ2を原料ガスとしてｐ型微結晶（μｃ）Ｓｉ層
を１０ｎｍ堆積し半導体接合を形成した（尚ＳｉＨ4な
どの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、一般にはａ−Ｓｉ：Ｈと
表記されるが、本説明中では簡単のため単にａ−Ｓｉと
表記するものとする）。この上に透明電極として抵抗加
熱蒸着法によりＩＴＯ膜を６５ｎｍ堆積した。さらにそ
の上に銀ペーストで幅３００μｍの集電電極を形成し
た。これを試料６ａとする。
ＵＳ４３０）上にＤＣマグネトロンスパッタ法にてＡｇ
を６０ｎｍ堆積した。この時の基板温度は室温とした。
その上にＤＣマグネトロンスパッタ法にてＡｒガス雰囲
気中にて酸化亜鉛のターゲットを用いて透明酸化物層を
基板温度１５０℃で４００ｎｍ堆積した。このときの基
板温度を１５０℃とした。続いて、裏面反射層の上にグ
ロー放電分解法にて、ＳｉＨ4、ＰＨ3を原料ガスとして
ｎ型ａ−Ｓｉ層を２０ｎｍ、ＳｉＨ4、ＧｅＨ4を原料ガ
スとしてｉ型ａ−ＳｉＧｅ層を４００ｎｍ、ＳｉＨ4、
ＢＦ3、Ｈ2を原料ガスとしてｐ型微結晶（μｃ）Ｓｉ層
を１０ｎｍ堆積し半導体接合を形成した（尚ＳｉＨ4な
どの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、一般にはａ−Ｓｉ：Ｈと
表記されるが、本説明中では簡単のため単にａ−Ｓｉと
表記するものとする）。この上に透明電極として抵抗加
熱蒸着法によりＩＴＯ膜を６５ｎｍ堆積した。さらにそ
の上に銀ペーストで幅３００μｍの集電電極を形成し
た。これを試料６ａとする。
【００５４】透明酸化物層の膜厚を８００ｎｍとした以
外は、試料６ａと同様にして試料６ｂを作製した。さら
に、放電ガスをＡｒとＨ2Ｏが、１：１ととなる様にし
た以外は、試料６ａ、６ｂと同様にして試料６ｃ、６ｄ
を作製した。
外は、試料６ａと同様にして試料６ｂを作製した。さら
に、放電ガスをＡｒとＨ2Ｏが、１：１ととなる様にし
た以外は、試料６ａ、６ｂと同様にして試料６ｃ、６ｄ
を作製した。
【００５５】また、ＤＣマグネトロンスパッタ法にてＡ
ｒとＨ2Ｏ が、１：１の雰囲気中にてＺｎ＋ＺｎＯター
ゲット（Ｚｎ：Ｏ＝５６：４４）を用いて第１の透明酸
化物層を１０ｎｍ堆積し、続いて第２の透明酸化物層
を、試料６ｃ、６ｄと同様な方法で形成し、試料６ｅ、
６ｆを作製した。
ｒとＨ2Ｏ が、１：１の雰囲気中にてＺｎ＋ＺｎＯター
ゲット（Ｚｎ：Ｏ＝５６：４４）を用いて第１の透明酸
化物層を１０ｎｍ堆積し、続いて第２の透明酸化物層
を、試料６ｃ、６ｄと同様な方法で形成し、試料６ｅ、
６ｆを作製した。
【００５６】こうして得られた試料をＡＭ−１．５のソ
ーラーシミュレーターの下で太陽電池特性を測定した。
結果を表８に示す。
ーラーシミュレーターの下で太陽電池特性を測定した。
結果を表８に示す。
【００５７】
【表８】 試料６ａと６ｃまたは試料６ｂと６ｄの比較から、放電
ガスがＡｒだけの場合に比べて、Ｈ2Ｏを導入した場合
は、テクスチャー構造が発達し電流値が向上することが
分かる。更に、第１の透明酸化物層を形成すると、試料
６ｃと６ｅまたは試料６ｄと６ｆとの関係から明らかな
ように、更に電流値が向上し、それにより、効率も向上
することが分かる。
ガスがＡｒだけの場合に比べて、Ｈ2Ｏを導入した場合
は、テクスチャー構造が発達し電流値が向上することが
分かる。更に、第１の透明酸化物層を形成すると、試料
６ｃと６ｅまたは試料６ｄと６ｆとの関係から明らかな
ように、更に電流値が向上し、それにより、効率も向上
することが分かる。
【００５８】次に本発明の光起電力素子の裏面反射層に
ついてさらに詳しく説明する。
ついてさらに詳しく説明する。
【００５９】（基板及び金属層）基板としては各種の金
属が用いられる。中でもステンレス鋼板、亜鉛鋼板、ア
ルミニウム板、銅板等は、価格が比較的低く好適であ
る。これらの金属板は、一定の形状に切断して用いても
良いし、板厚によっては長尺のシート状の形態で用いて
も良い。この場合にはコイル状に巻くことができるので
連続生産に適合性がよく、保管や輸送も容易になる。又
用途によってはシリコン等の結晶基板、ガラスやセラミ
ックスの板を用いることもできる。基板の表面は研磨し
ても良いが、例えばブライトアニール処理されたステン
レス板の様に仕上がりの良い場合にはそのまま用いても
良い。
属が用いられる。中でもステンレス鋼板、亜鉛鋼板、ア
ルミニウム板、銅板等は、価格が比較的低く好適であ
る。これらの金属板は、一定の形状に切断して用いても
良いし、板厚によっては長尺のシート状の形態で用いて
も良い。この場合にはコイル状に巻くことができるので
連続生産に適合性がよく、保管や輸送も容易になる。又
用途によってはシリコン等の結晶基板、ガラスやセラミ
ックスの板を用いることもできる。基板の表面は研磨し
ても良いが、例えばブライトアニール処理されたステン
レス板の様に仕上がりの良い場合にはそのまま用いても
良い。
【００６０】ステンレス鋼板や亜鉛鋼板の様にそのまま
では光の反射率が低い基板、ガラス等の絶縁性基板で
は、その上に銀やアルミニウムの様な反射率の高い金属
の層を堆積して用いるのが好ましい。但し裏面反射層と
して用いる場合には、太陽光のスペクトルの内の短波長
の成分は、既に半導体に吸収されているので、それより
長波長の光に対して反射率が高ければ十分である。どの
波長以上で反射率が高ければ良いかは、用いる半導体の
光吸収係数、膜厚に依存する。例えば厚さ４００ｎｍの
ａ−Ｓｉの場合には、この波長は約６００ｎｍとなり、
銅が好適に使用できる（図６参照）。またガラスやセラ
ミックスの様にそのままでは導電性の低い材料でも、金
属層を設けることによって基板として使用可能となる。
では光の反射率が低い基板、ガラス等の絶縁性基板で
は、その上に銀やアルミニウムの様な反射率の高い金属
の層を堆積して用いるのが好ましい。但し裏面反射層と
して用いる場合には、太陽光のスペクトルの内の短波長
の成分は、既に半導体に吸収されているので、それより
長波長の光に対して反射率が高ければ十分である。どの
波長以上で反射率が高ければ良いかは、用いる半導体の
光吸収係数、膜厚に依存する。例えば厚さ４００ｎｍの
ａ−Ｓｉの場合には、この波長は約６００ｎｍとなり、
銅が好適に使用できる（図６参照）。またガラスやセラ
ミックスの様にそのままでは導電性の低い材料でも、金
属層を設けることによって基板として使用可能となる。
【００６１】金属層の堆積には、抵抗加熱や電子ビーム
による真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法、ＣＶＤ法、メッキ法等が用いられる。成膜法
の一例としてスパッタリング法の場合を説明する。図３
にスパッタリング装置の一例を示す。３０１は堆積室で
あり、不図示の排気ポンプで真空排気できる。この内部
に、不図示のガスボンベに接続されたガス導入管３０２
より、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが所定の流量導
入され、排気弁３０３の開度を調整し堆積室３０１内は
所定の圧力とされる。また基板３０４は内部にヒーター
３０５が設けられたアノード３０６の表面に固定され
る。アノード３０６に対向してその表面にターゲット３
０７が固定されたカソード電極３０８が設けられてい
る。ターゲット３０７は堆積されるべき金属のブロック
である。通常は純度９９．９％〜９９．９９９％程度の
純金属であるが、場合により特定の不純物を導入しても
良い。カソード電極は電源３０９に接続されている。電
源３０９により、ラジオ周波数（ＲＦ）や直流（ＤＣ）
の高電圧を加え、カソード・アノード間にプラズマ３１
０をたてる。このプラズマの作用によりターゲット３０
７の金属原子が基板３０４上に堆積される。またカソー
ド３０８の内部に磁石を設けプラズマの強度を高めたマ
グネトロンスパッタリング装置では、堆積速度を高める
ことができる。
による真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法、ＣＶＤ法、メッキ法等が用いられる。成膜法
の一例としてスパッタリング法の場合を説明する。図３
にスパッタリング装置の一例を示す。３０１は堆積室で
あり、不図示の排気ポンプで真空排気できる。この内部
に、不図示のガスボンベに接続されたガス導入管３０２
より、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが所定の流量導
入され、排気弁３０３の開度を調整し堆積室３０１内は
所定の圧力とされる。また基板３０４は内部にヒーター
３０５が設けられたアノード３０６の表面に固定され
る。アノード３０６に対向してその表面にターゲット３
０７が固定されたカソード電極３０８が設けられてい
る。ターゲット３０７は堆積されるべき金属のブロック
である。通常は純度９９．９％〜９９．９９９％程度の
純金属であるが、場合により特定の不純物を導入しても
良い。カソード電極は電源３０９に接続されている。電
源３０９により、ラジオ周波数（ＲＦ）や直流（ＤＣ）
の高電圧を加え、カソード・アノード間にプラズマ３１
０をたてる。このプラズマの作用によりターゲット３０
７の金属原子が基板３０４上に堆積される。またカソー
ド３０８の内部に磁石を設けプラズマの強度を高めたマ
グネトロンスパッタリング装置では、堆積速度を高める
ことができる。
【００６２】（透明酸化物層及びそのテクスチャー構
造）表面が微細な凹凸状の透明酸化物層の成膜法を酸化
亜鉛について図２を用いて説明する。ターゲットとし
て、酸化亜鉛の金属成分の割合が４８％〜５２％（Ｒ＝
０．９６〜１．０４）のターゲットを用いる場合と、酸
化亜鉛の金属成分の割合が、５３％〜６０％（Ｒ＝１．
０６〜１．２）のターゲットを用いる場合がある。
造）表面が微細な凹凸状の透明酸化物層の成膜法を酸化
亜鉛について図２を用いて説明する。ターゲットとし
て、酸化亜鉛の金属成分の割合が４８％〜５２％（Ｒ＝
０．９６〜１．０４）のターゲットを用いる場合と、酸
化亜鉛の金属成分の割合が、５３％〜６０％（Ｒ＝１．
０６〜１．２）のターゲットを用いる場合がある。
【００６３】前者のターゲットは通常の方法作製される
が、後者の場合は作製条件を変化させる必要がある。即
ち、Ａｒ雰囲気中で長時間高温でプレスを行い、さらに
は雰囲気中に還元性のガスを導入して金属成分の割合を
増加させる。金属成分の割合を変化させるには、還元性
のガスの導入量により制御することができる。
が、後者の場合は作製条件を変化させる必要がある。即
ち、Ａｒ雰囲気中で長時間高温でプレスを行い、さらに
は雰囲気中に還元性のガスを導入して金属成分の割合を
増加させる。金属成分の割合を変化させるには、還元性
のガスの導入量により制御することができる。
【００６４】両者のターゲットを用いるいずれの場合
も、成膜条件は、電源がＲＦかＤＣか、ターゲット背面
の磁石の有無、磁石を設置した場合の磁場の強弱、基板
とターゲットの距離等々によって多少の違いはあるが、
一般的には、前者（Ｚｎ＝４８〜５２％）の場合で、投
入電力量はターゲットの単位面積当たり０．５〜５Ｗ／
ｃｍ2、好ましくは０．５〜４Ｗ／ｃｍ2、更に好ましく
は０．７〜３Ｗ／ｃｍ2である。また導入するＯ2流量は
導入する不活性ガス流量１００に対して０〜１０、好ま
しくは０〜５、更に好ましくは０〜２である。また成膜
時の堆積室内の圧力は０．５〜５０ｍＴｏｒｒ、好まし
くは１〜３０ｍＴｏｒｒ、更に好ましくは２〜２０ｍＴ
ｏｒｒである。同様に後者（Ｚｎ＝５３〜６０％）の場
合では、投入電力量はターゲットの単位面積当たり１〜
１０Ｗ／ｃｍ2、好ましくは１〜７Ｗ／ｃｍ2、更に好ま
しくは１〜５Ｗ／ｃｍ2である。また成膜時の導入する
Ｏ 2流量、堆積室の圧力の好適な範囲は前者のターゲッ
トと同様である。
も、成膜条件は、電源がＲＦかＤＣか、ターゲット背面
の磁石の有無、磁石を設置した場合の磁場の強弱、基板
とターゲットの距離等々によって多少の違いはあるが、
一般的には、前者（Ｚｎ＝４８〜５２％）の場合で、投
入電力量はターゲットの単位面積当たり０．５〜５Ｗ／
ｃｍ2、好ましくは０．５〜４Ｗ／ｃｍ2、更に好ましく
は０．７〜３Ｗ／ｃｍ2である。また導入するＯ2流量は
導入する不活性ガス流量１００に対して０〜１０、好ま
しくは０〜５、更に好ましくは０〜２である。また成膜
時の堆積室内の圧力は０．５〜５０ｍＴｏｒｒ、好まし
くは１〜３０ｍＴｏｒｒ、更に好ましくは２〜２０ｍＴ
ｏｒｒである。同様に後者（Ｚｎ＝５３〜６０％）の場
合では、投入電力量はターゲットの単位面積当たり１〜
１０Ｗ／ｃｍ2、好ましくは１〜７Ｗ／ｃｍ2、更に好ま
しくは１〜５Ｗ／ｃｍ2である。また成膜時の導入する
Ｏ 2流量、堆積室の圧力の好適な範囲は前者のターゲッ
トと同様である。
【００６５】ここでは一例としてＤＣマグネトロンスパ
ッタ法を説明する。図２において、２０１は堆積室であ
り、不図示の排気ポンプで真空排気できる。この内部
に、不図示のガスボンベに接続されたガス導入管２０２
ａ、２０２ｂより、Ｈ2Ｏおよびアルゴン（Ａｒ）等の
不活性ガスが所望の混合比となるように所定流量導入さ
れ、排気弁２０３の開度を調整し堆積室２０１内は所定
の圧力とされる。また平滑な金属層を表面に有する基板
２０４は内部にヒーター２０５が設けられたアノード２
０６の表面に固定される。アノード２０６に対向してそ
の表面にターゲット２０７が固定され、その内部に不図
示の磁石を備えたカソード電極２０８が設けられてい
る。ターゲット２０７は酸化亜鉛の金属成分の割合が５
３〜６０％（Ｒ＝１．０６〜１．２）である。カソード
電極は電源２０９に接続されている。電源２０９によ
り、直流（ＤＣ）の高電圧を加え、カソード・アノード
間にプラズマ２１０をたてる。このプラズマ中での作用
によりターゲット２０７の酸化亜鉛が基板２０４上に堆
積される。
ッタ法を説明する。図２において、２０１は堆積室であ
り、不図示の排気ポンプで真空排気できる。この内部
に、不図示のガスボンベに接続されたガス導入管２０２
ａ、２０２ｂより、Ｈ2Ｏおよびアルゴン（Ａｒ）等の
不活性ガスが所望の混合比となるように所定流量導入さ
れ、排気弁２０３の開度を調整し堆積室２０１内は所定
の圧力とされる。また平滑な金属層を表面に有する基板
２０４は内部にヒーター２０５が設けられたアノード２
０６の表面に固定される。アノード２０６に対向してそ
の表面にターゲット２０７が固定され、その内部に不図
示の磁石を備えたカソード電極２０８が設けられてい
る。ターゲット２０７は酸化亜鉛の金属成分の割合が５
３〜６０％（Ｒ＝１．０６〜１．２）である。カソード
電極は電源２０９に接続されている。電源２０９によ
り、直流（ＤＣ）の高電圧を加え、カソード・アノード
間にプラズマ２１０をたてる。このプラズマ中での作用
によりターゲット２０７の酸化亜鉛が基板２０４上に堆
積される。
【００６６】この様な方法によって得られたその表面が
微細な凹凸状の透明酸化物層の光の透過率は一般的には
高いほど良いが、半導体に吸収される波長域の光に対し
ては、透明である必要はない。透明層はピンホールなど
による電流を抑制するためにはむしろ抵抗があった方が
よい。一方この抵抗による直列抵抗損失が太陽電池の変
換効率に与える影響が無視できる範囲でなくてはならな
い。この様な観点から単位面積（１ｃｍ2）あたりの抵
抗の範囲は好ましくは１０-6〜１０Ω、更に好ましくは
１０-5〜３Ω、最も好ましくは１０-4〜１Ωである。ま
た透明層の膜厚は透明性の点からは薄いほどよいが、よ
り光トラップ効果の高いテクスチャー構造を取るために
は平均的な膜厚として１００ｎｍ以上とするのが好まし
い。また信頼性の点からこれ以上の膜厚が必要な場合も
ある。
微細な凹凸状の透明酸化物層の光の透過率は一般的には
高いほど良いが、半導体に吸収される波長域の光に対し
ては、透明である必要はない。透明層はピンホールなど
による電流を抑制するためにはむしろ抵抗があった方が
よい。一方この抵抗による直列抵抗損失が太陽電池の変
換効率に与える影響が無視できる範囲でなくてはならな
い。この様な観点から単位面積（１ｃｍ2）あたりの抵
抗の範囲は好ましくは１０-6〜１０Ω、更に好ましくは
１０-5〜３Ω、最も好ましくは１０-4〜１Ωである。ま
た透明層の膜厚は透明性の点からは薄いほどよいが、よ
り光トラップ効果の高いテクスチャー構造を取るために
は平均的な膜厚として１００ｎｍ以上とするのが好まし
い。また信頼性の点からこれ以上の膜厚が必要な場合も
ある。
【００６７】テクスチャー構造によって光閉じ込めが起
こる理由としては、金属層自身がテクスチャー構造を取
っている場合には金属層での光の散乱が考えられるが、
金属層が平滑で透明酸化物層がテクスチャー構造を取る
場合には、半導体の表面及び／又は透明層との界面に於
いて入射光の位相が凹部と凸部でずれることによる散乱
が考えられる。ピッチとして好ましくは３００〜２００
０ｎｍ程度、より好ましくは４００〜１５００ｎｍ、ま
た高さの差として好ましくは５０〜２０００ｎｍ、より
好ましくは７０〜１０００ｎｍとなる。また半導体の表
面が透明層と同様なテクスチャー構造になると光の位相
差による光の散乱が起こり易く光トラップの効果が高く
なる。
こる理由としては、金属層自身がテクスチャー構造を取
っている場合には金属層での光の散乱が考えられるが、
金属層が平滑で透明酸化物層がテクスチャー構造を取る
場合には、半導体の表面及び／又は透明層との界面に於
いて入射光の位相が凹部と凸部でずれることによる散乱
が考えられる。ピッチとして好ましくは３００〜２００
０ｎｍ程度、より好ましくは４００〜１５００ｎｍ、ま
た高さの差として好ましくは５０〜２０００ｎｍ、より
好ましくは７０〜１０００ｎｍとなる。また半導体の表
面が透明層と同様なテクスチャー構造になると光の位相
差による光の散乱が起こり易く光トラップの効果が高く
なる。
【００６８】
【実施例】以下に実施例を上げて本発明をより詳細に説
明する。
明する。
【００６９】（実施例１）本実施例では、図５に示す太
陽電池を作製した。
陽電池を作製した。
【００７０】まず、図４に示す装置を用いて連続的に裏
面反射層の形成を行った。ここで基板送り出し室４０３
には洗浄済みの幅３５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、長さ５
００ｍのステンレスシートロール４０１がセットされて
いる。ここからステンレスシート４０２は金属層堆積室
４０４、透明酸化物層堆積室４０５を経て基板巻き取り
室４０６に送られて行く。シート４０２は各々の堆積室
にて基板ヒーター４０７、４０８にて所望の温度に加熱
できるようになっている。堆積室４０４のターゲット４
０９は純度９９．９９％のＡｇで、ＤＣマグネトロンス
パッタリング法によりシート４０２上にＡｇ層５０２を
堆積する。
面反射層の形成を行った。ここで基板送り出し室４０３
には洗浄済みの幅３５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、長さ５
００ｍのステンレスシートロール４０１がセットされて
いる。ここからステンレスシート４０２は金属層堆積室
４０４、透明酸化物層堆積室４０５を経て基板巻き取り
室４０６に送られて行く。シート４０２は各々の堆積室
にて基板ヒーター４０７、４０８にて所望の温度に加熱
できるようになっている。堆積室４０４のターゲット４
０９は純度９９．９９％のＡｇで、ＤＣマグネトロンス
パッタリング法によりシート４０２上にＡｇ層５０２を
堆積する。
【００７１】堆積室４０５のターゲット４１０は亜鉛と
酸素の組成比が、５６：４４の純度９９．５％の酸化亜
鉛で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により第１の
透明酸化物層５０４を堆積する。ターゲット４１１は純
度９９．５％の酸化亜鉛（Ｚｎ：Ｏ＝５０：５０）で、
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により引き続き第２
の透明酸化物層５０５を堆積する。堆積速度、所望の膜
厚の関係でターゲット４１１は３枚からなる。
酸素の組成比が、５６：４４の純度９９．５％の酸化亜
鉛で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により第１の
透明酸化物層５０４を堆積する。ターゲット４１１は純
度９９．５％の酸化亜鉛（Ｚｎ：Ｏ＝５０：５０）で、
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により引き続き第２
の透明酸化物層５０５を堆積する。堆積速度、所望の膜
厚の関係でターゲット４１１は３枚からなる。
【００７２】この装置を用いて裏面反射層の形成を行っ
た。シートの送り速度を毎分２０ｃｍとし基板ヒーター
４０８のみを用いて透明層堆積時の基板温度を１００℃
となるよう調整した。Ｈ2Ｏ：Ａｒ＝１：１の比となる
ようにそれぞれのガスを流して圧力を３．０ｍＴｏｒｒ
とし、各々のカソードに５００ＶのＤＣ電圧を印加し
た。ターゲット４０９には６Ａ、ターゲット４１０、４
１１には各４Ａの電流が流れた。巻き取られたシートを
調べたところＡｇの厚さは６０ｎｍ、透明層の厚さは平
均８００ｎｍであり透明層の表面は白濁していた。な
お、第１の透明酸化物層の厚さは走査型プローブ顕微鏡
により、１０ｎｍであることが分かった。
た。シートの送り速度を毎分２０ｃｍとし基板ヒーター
４０８のみを用いて透明層堆積時の基板温度を１００℃
となるよう調整した。Ｈ2Ｏ：Ａｒ＝１：１の比となる
ようにそれぞれのガスを流して圧力を３．０ｍＴｏｒｒ
とし、各々のカソードに５００ＶのＤＣ電圧を印加し
た。ターゲット４０９には６Ａ、ターゲット４１０、４
１１には各４Ａの電流が流れた。巻き取られたシートを
調べたところＡｇの厚さは６０ｎｍ、透明層の厚さは平
均８００ｎｍであり透明層の表面は白濁していた。な
お、第１の透明酸化物層の厚さは走査型プローブ顕微鏡
により、１０ｎｍであることが分かった。
【００７３】この上にボトムセル５０６、トップセル５
１０を、米国特許４，４９２，１８１に記載されている
様なロール・ツー・ロール型成膜装置を用いて連続的に
形成した。なお、５０７、５１１はｎ型ａ−Ｓｉ層、５
０９、５１３はｐ型μｃ−Ｓｉ、５０８はｉ型ａ−Ｓｉ
Ｇｅ層、５１２はｉ型ａ−Ｓｉ層である。
１０を、米国特許４，４９２，１８１に記載されている
様なロール・ツー・ロール型成膜装置を用いて連続的に
形成した。なお、５０７、５１１はｎ型ａ−Ｓｉ層、５
０９、５１３はｐ型μｃ−Ｓｉ、５０８はｉ型ａ−Ｓｉ
Ｇｅ層、５１２はｉ型ａ−Ｓｉ層である。
【００７４】続いて、透明電極５１４を図４と類似のス
パッタリング装置で堆積した。透明電極のパターンニン
グ及び集電電極５１５の形成を行った後シート４０２を
切断した。こうして全工程を連続的に処理し、量産効果
を挙げることができた。
パッタリング装置で堆積した。透明電極のパターンニン
グ及び集電電極５１５の形成を行った後シート４０２を
切断した。こうして全工程を連続的に処理し、量産効果
を挙げることができた。
【００７５】この方法で１００枚の試料を作製し、ＡＭ
１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下にて特性評価を
行ったところ、光電変換効率で１１．０±０．３％と優
れた変換効率が再現性良く得られた。また、これらの太
陽電池を温度５０℃、湿度９０％の環境下に１０００時
間放置したが変換効率は１０．４±０．６％とほとんど
劣化が認められなかった。また、この方法で作製した別
の１００枚を、開放状態にてＡＭ１．５相当の光に６０
０時間照射したところ１０．１±０．４％と光による劣
化も少なかった。
１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下にて特性評価を
行ったところ、光電変換効率で１１．０±０．３％と優
れた変換効率が再現性良く得られた。また、これらの太
陽電池を温度５０℃、湿度９０％の環境下に１０００時
間放置したが変換効率は１０．４±０．６％とほとんど
劣化が認められなかった。また、この方法で作製した別
の１００枚を、開放状態にてＡＭ１．５相当の光に６０
０時間照射したところ１０．１±０．４％と光による劣
化も少なかった。
【００７６】以上のように本発明の裏面反射層の効果に
より、変換効率が高く、信頼性の高い太陽電池が得られ
た。
より、変換効率が高く、信頼性の高い太陽電池が得られ
た。
【００７７】（実施例２）透明酸化物層を堆積する際に
Ｏ2を２ｓｃｃｍ導入した他は、実施例１と同様にして
１０枚の試料を作成した。
Ｏ2を２ｓｃｃｍ導入した他は、実施例１と同様にして
１０枚の試料を作成した。
【００７８】この太陽電池をＡＭ１．５（１００ｍＷ／
ｃｍ2）光照射下にて特性評価を行ったところ、変換効
率が１１．５％±０．３％と優れた変換効率が得られ
た。おもにフィルファクターが向上していた。この試料
の裏面反射層をＳＥＭで観察すると、透明層のテクスチ
ャーの角が滑らかになっていた。このために角の部分で
発生しやすい電子とホールの再結合が減少したためと思
われる。
ｃｍ2）光照射下にて特性評価を行ったところ、変換効
率が１１．５％±０．３％と優れた変換効率が得られ
た。おもにフィルファクターが向上していた。この試料
の裏面反射層をＳＥＭで観察すると、透明層のテクスチ
ャーの角が滑らかになっていた。このために角の部分で
発生しやすい電子とホールの再結合が減少したためと思
われる。
【００７９】（実施例３）実施例１と同様の方法で裏面
反射層を形成し、この基板の上にスパッタリング法にて
Ｃｕを０．２μｍ、インジウム（Ｉｎ）を０．４μｍ堆
積した。次いでこの試料を石英ガラス製のベルジャーに
移し４００℃に加熱しながらベルジャー内に水素で１０
％に希釈したセレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を流し、ＣｕＩ
ｎＳｅ2（ＣＩＳ）の薄膜を形成した。この上に再びス
パッタリング法によりＣｄＳの層を０．１μｍ堆積した
後２５０℃でアニールしｐ／ｎ接合を形成した。この上
に実施例１と同様にして透明電極、集電電極を形成し
た。
反射層を形成し、この基板の上にスパッタリング法にて
Ｃｕを０．２μｍ、インジウム（Ｉｎ）を０．４μｍ堆
積した。次いでこの試料を石英ガラス製のベルジャーに
移し４００℃に加熱しながらベルジャー内に水素で１０
％に希釈したセレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を流し、ＣｕＩ
ｎＳｅ2（ＣＩＳ）の薄膜を形成した。この上に再びス
パッタリング法によりＣｄＳの層を０．１μｍ堆積した
後２５０℃でアニールしｐ／ｎ接合を形成した。この上
に実施例１と同様にして透明電極、集電電極を形成し
た。
【００８０】この太陽電池をＡＭ１．５（１００ｍＷ／
ｃｍ2）光照射下にて特性評価を行ったところ、変換効
率が９．３％と優れた変換効率が得られ、本発明の製法
がａ−Ｓｉ以外の薄膜半導体に対しても効果があること
が分かった。
ｃｍ2）光照射下にて特性評価を行ったところ、変換効
率が９．３％と優れた変換効率が得られ、本発明の製法
がａ−Ｓｉ以外の薄膜半導体に対しても効果があること
が分かった。
【００８１】
【発明の効果】以上説明した様に本発明により、反射金
属層の酸化による反射率低下を防ぎ、高変換効率化に効
果的なテクスチャー構造を有する透明酸化物層を得るこ
とができる。また金属原子が半導体膜中に拡散しにくく
なり、さらに半導体中に部分的な短絡箇所があっても適
度な電気抵抗によってリーク電流が抑えられ、信頼性の
高い光起電力素子が得られる。更にこの様な裏面反射層
はロール・ツー・ロール法等の量産性に富む方法の一環
として製造することができる。
属層の酸化による反射率低下を防ぎ、高変換効率化に効
果的なテクスチャー構造を有する透明酸化物層を得るこ
とができる。また金属原子が半導体膜中に拡散しにくく
なり、さらに半導体中に部分的な短絡箇所があっても適
度な電気抵抗によってリーク電流が抑えられ、信頼性の
高い光起電力素子が得られる。更にこの様な裏面反射層
はロール・ツー・ロール法等の量産性に富む方法の一環
として製造することができる。
【００８２】このように本発明は太陽光発電の普及に大
いに寄与するものである。
いに寄与するものである。
【図１】本発明の薄膜半導体太陽電池の製造工程の一例
を示す模式的断面図である。
を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の裏面反射層を製造するに好適なスパッ
タリング装置の一例を示す模式図である。
タリング装置の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の裏面反射層を製造するに好適なスパッ
タリング装置の他の例を示す模式図である。
タリング装置の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明の裏面反射層を製造するに好適なロール
・ツー・ロール式のスパッタリング装置を示す模式図で
ある。
・ツー・ロール式のスパッタリング装置を示す模式図で
ある。
【図５】本発明の薄膜半導体太陽電池の他の例を示す模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図６】シリコンと金属の界面での反射率に対するＺｎ
Ｏの効果を示すグラフである。
Ｏの効果を示すグラフである。
【図７】テクスチャー構造による太陽電池の分光感度の
改善を示すグラフである。
改善を示すグラフである。
１０１、２０４、３０４、５０１ 基板、 １０２、５０２ 金属層、 １０３、５０３ 透明酸化物層、 １０４、５０４ 第１の透明酸化物層、 １０５、５０５ 第２の透明酸化物層、 １０６ ｐｉｎ接合、 １０７、５０７、５１１ ｎ型ａ−Ｓｉ、 １０８、５１２ ｉ型ａ−Ｓｉ、 １０９、５０９、５１３ ｐ型μｃ−Ｓｉ、 １１０、５１４ 透明電極、 １１１、５１５ 集電電極、 ２０１、３０１ 堆積室、 ２０２ａ、２０２ｂ、３０２ ガス導入管、 ２０３、３０３ 排気弁、 ２０５、３０５、４０７、４０８ 基板加熱ヒーター、 ２０６、３０６ アノード、 ２０７、３０７、４０９、４１０、４１１ ターゲッ
ト、 ２０８、３０８ カソード電極、 ２０９、３０９ 電源、 ２１０、３１０ プラズマ、 ４０１ 基板のロール、 ４０２ 長尺基板、 ４０３ 基板送り出し室、 ４０４ 金属層堆積室、 ４０５ 透明層堆積室、 ４０６ 基板巻き取り室、 ５０６ ボトムセル、 ５０８ ｉ型ａ−ＳｉＧｅ、 ５１０ トップセル。
ト、 ２０８、３０８ カソード電極、 ２０９、３０９ 電源、 ２１０、３１０ プラズマ、 ４０１ 基板のロール、 ４０２ 長尺基板、 ４０３ 基板送り出し室、 ４０４ 金属層堆積室、 ４０５ 透明層堆積室、 ４０６ 基板巻き取り室、 ５０６ ボトムセル、 ５０８ ｉ型ａ−ＳｉＧｅ、 ５１０ トップセル。
Claims (9)
- 【請求項１】 金属または合金（以下、第１の金属）
と、該第１の金属上に形成された第２の金属の透明酸化
物層とからなる光起電力素子用裏面反射層であって、前
記第２の金属の電子親和力が前記第１の金属の電子親和
力よりも０．４６ｅＶ以上小さく、前記透明酸化物層
が、少なくともＨ2Ｏおよび不活性ガスからなる雰囲気
中で、前記第２の金属の組成比が化学量論組成の１．０
６〜１．２倍となるターゲットを用いてスパッタリング
法により形成されたことを特徴とする光起電力素子用裏
面反射層。 - 【請求項２】 前記透明酸化物層の膜厚は、５ｎｍ〜２
０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の光起電力
素子用裏面反射層。 - 【請求項３】 前記透明酸化物層上に、第２の透明酸化
物層が、前記第２の金属の組成比が化学量論組成の０．
９６〜１．０４倍となるターゲットを用いてスパッタリ
ング法により形成されていることを特徴とする請求項１
または２に記載の光起電力素子用裏面反射層。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光
起電力素子用裏面反射層上に半導体接合が形成されてい
ることを特徴とする光起電力素子。 - 【請求項５】 金属または合金（以下、第１の金属）上
に、該第１の金属より電子親和力が０．４６ｅＶ以上小
さい第２の金属の透明酸化物層を成膜してなる光起電力
素子用裏面反射層の形成方法であって、前記透明酸化物
層を、少なくともＨ2Ｏおよび不活性ガスからなる雰囲
気中で、前記第２の金属の組成比が化学量論組成の１．
０６〜１．２倍となるターゲットを用い、スパッタリン
グ法により形成することを特徴とする光起電力素子用裏
面反射層の形成方法。 - 【請求項６】 前記透明酸化物層の膜厚は、５ｎｍ〜２
０ｎｍであることを特徴とする請求項５記載の光起電力
素子用裏面反射層の形成方法。 - 【請求項７】 前記透明酸化物層を形成後、さらに、前
記第２の金属の組成比が化学量論組成の０．９６〜１．
０４倍となるターゲットを用いて透明酸化物層を形成す
ることを特徴とする請求項５または６に記載の光起電力
素子用裏面反射層の形成方法。 - 【請求項８】 前記雰囲気中にＯ2ガスを添加すること
を特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光起
電力素子裏面反射層の形成方法。 - 【請求項９】 請求項５〜８のいずれか１項に記載の光
起電力素子用裏面反射層の形成方法に従って裏面反射層
を形成後、半導体接合を形成することを特徴とする光起
電力素子の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19934394A JP3651932B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 光起電力素子用裏面反射層及びその形成方法並びに光起電力素子及びその製造方法 |
| US08/515,296 US5620530A (en) | 1994-08-24 | 1995-08-15 | Back reflector layer, method for forming it, and photovoltaic element using it |
| DE69532430T DE69532430T2 (de) | 1994-08-24 | 1995-08-23 | Ein Herstellungsverfahren einer Rückreflektorschicht für ein photovoltaisches Bauelement |
| EP95113240A EP0698929B1 (en) | 1994-08-24 | 1995-08-23 | A method for forming a back reflector layer for a photovoltaic element |
| KR1019950026060A KR100237661B1 (ko) | 1994-08-24 | 1995-08-23 | 이면 반사층 및 그 형성방법과 이면 반사층을 이용한 광기전력 소자 및 그 제조방법 |
| CN95116679A CN1057872C (zh) | 1994-08-24 | 1995-08-24 | 背部反射体层及其形成方法和应用它的光电元件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19934394A JP3651932B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 光起電力素子用裏面反射層及びその形成方法並びに光起電力素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864849A true JPH0864849A (ja) | 1996-03-08 |
| JP3651932B2 JP3651932B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=16406203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19934394A Expired - Fee Related JP3651932B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 光起電力素子用裏面反射層及びその形成方法並びに光起電力素子及びその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5620530A (ja) |
| EP (1) | EP0698929B1 (ja) |
| JP (1) | JP3651932B2 (ja) |
| KR (1) | KR100237661B1 (ja) |
| CN (1) | CN1057872C (ja) |
| DE (1) | DE69532430T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164644A (ja) * | 2003-04-14 | 2009-07-23 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 導電性光反射膜、薄膜太陽電池用基板およびそれを適用した薄膜太陽電池 |
| WO2010084758A1 (ja) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | 株式会社アルバック | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
| WO2011024867A1 (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-03 | シャープ株式会社 | 積層型光起電力素子および積層型光起電力素子の製造方法 |
| JP2011049305A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Sharp Corp | 積層型光起電力素子の製造方法および積層型光起電力素子 |
| JP2011049304A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Sharp Corp | 積層型光起電力素子 |
| KR101269608B1 (ko) * | 2011-03-29 | 2013-06-05 | 한국에너지기술연구원 | 박막 태양전지용 후면반사막, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 박막 태양전지 |
| JP2013540358A (ja) * | 2010-10-05 | 2013-10-31 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 太陽光発電装置及びその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2984595B2 (ja) * | 1996-03-01 | 1999-11-29 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子 |
| JPH10178193A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Canon Inc | 光起電力素子の製造方法 |
| DE19713215A1 (de) * | 1997-03-27 | 1998-10-08 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Solarzelle mit texturierter TCO-Schicht sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen TCO-Schicht für eine solche Solarzelle |
| US6140570A (en) * | 1997-10-29 | 2000-10-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic element having a back side transparent and electrically conductive layer with a light incident side surface region having a specific cross section and a module comprising said photovolatic element |
| FR2771855B1 (fr) * | 1997-12-01 | 1999-12-31 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de photodetection, procede de fabrication de ce dispositif et application a la detection multispectrale |
| JP2001345460A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-12-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池装置 |
| JP4497660B2 (ja) | 2000-06-01 | 2010-07-07 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子の製造方法 |
| US6930025B2 (en) * | 2001-02-01 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Transparent conductive film formation process, photovoltaic device production process, transparent conductive film, and photovoltaic device |
| JP2003013218A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Canon Inc | 長時間スパッタリング方法 |
| US20050126620A1 (en) * | 2002-03-06 | 2005-06-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting device and its production method |
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