JPH09135037A - 光起電力素子 - Google Patents

光起電力素子

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JPH09135037A
JPH09135037A JP7315832A JP31583295A JPH09135037A JP H09135037 A JPH09135037 A JP H09135037A JP 7315832 A JP7315832 A JP 7315832A JP 31583295 A JP31583295 A JP 31583295A JP H09135037 A JPH09135037 A JP H09135037A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 好適な反射防止を実現し、効率の改善された
光起電力素子を提供する。 【解決手段】 少なくとも裏面電極層７０２と、光起電
力層７０４と、光起電力層７０４の上に密着して設けら
れた透明電極層７０８と、さらにその上に設けられた透
明な保護層７１０からなる光起電力素子において、該透
明電極層７０８が、Ｚｎ2Ｉｎ2Ｏ5からなり、その厚さ
が該光起電力素子が最高の感度を有する光の波長の１／
４ｎ（ｎは該波長における該透明電極層７０８の屈折
率）である光起電力素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高性能でしかも量産
が容易な光起電力素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】人類のこれからのエネルギー源として、
その使用の結果発生する二酸化炭素の為に地球の温暖化
をもたらすと言われる石油や石炭、不測の事故により、
さらには正常な運転時に於いてすら放射線の危険が皆無
とは言えない原子力に全面的に依存していく事は問題が
多い。光起電力素子は太陽をエネルギー源としており地
球環境に対する影響が極めて少ないので、一層の普及が
期待されている。しかし現状に於いては、本格的な普及
を妨げているいくつかの問題点がある。中でも変換効率
（光起電力素子の表面に入射する太陽の輻射のエネルギ
ーの内、電力に変換できるエネルギーの割合）に比べ、
製造のコストが高い事は大きな問題点である。
【０００３】例えばＳｉやＧａＡｓ等の単結晶半導体を
用いた小面積の光起電力素子では、変換効率は２４〜２
５％に達しているが、単結晶の基板の製造に多くのエネ
ルギーと時間を要し、また変換効率を向上させるため構
造に工夫をこらしているので、製造コストが極端に高く
なる。製造が比較的容易な多結晶Ｓｉでは製造コストを
かなり下げる事ができるが、変換効率は小面積のもので
１７〜１８％程度、実用的な大面積の物で１４〜１５％
程度となる。さらに製造が容易で低コスト化可能なアモ
ルファスシリコン（ａ−Ｓｉと略記）では小面積のもの
で１２％程度、大面積のもので１０％程度となり、光起
電力素子の変換効率の向上とコストの低減とを両立させ
るのは困難と考えられてきた。
【０００４】変換効率を向上するためには入射する太陽
の輻射を出来るだけ有効利用するとよい。光起電力素子
の輻射の利用率を決める第１の要因は、使用する半導体
の光吸収特性であるが、一般により波長の長い光まで吸
収出来る半導体を用いると、出力電圧が低くなる傾向が
あるため、必ずしも期待通り変換効率が向上しない場合
がある。
【０００５】また輻射の利用率を決める第２の要因とし
て、半導体の表面における入射光の反射損失の低減をあ
げることが出来る。一般に半導体層は屈折率が大きく、
可視光領域でＳｉで３．４、ＧａＡｓで３．６、ＩｎＰ
で３．５程度であり、その表面での光の反射は３０％程
度に達し看過しえない大きさである。この問題を解決す
る為、半導体層の表面に反射防止層を設ける事が行なわ
れている。
【０００６】最も簡単な１層の反射防止層の場合には、
波長λの光に対して、図４に示すように外界の屈折率を
ｎｏ、半導体層の屈折率をｎｓ、反射防止層の屈折率を
ｎａ、反射防止層の厚さをｄａとする時、 ｎａ＝（ｎｏ・ｎｓ）1/2 ………（１） ｄａ＝λ／４ｎａ …………………（２） なる関係が成り立てば無反射となる事が知られている。
外界が空気の場合ｎｏ＝１であるので、例えば半導体層
がＳｉの場合はｎｓ＝３．４であるからｎａ＝１．８４
が最適となり、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3を主成分として若干量
のＳｎＯ2を含む。）やＺｎＯではｎ＝１．８〜２．０
程度なので、ほぼ条件（１）に適合している。
【０００７】さらに条件（２）に従って、これらの材料
の厚さを６８〜７２ｎｍとすれば、λ＝５５０ｎｍの光
に対しては事実上無反射となり、可視光領域全体でも、
かなり反射率を下げる事ができる。
【０００８】さらにＩＴＯやＺｎＯは、適当な条件で堆
積し必要に応じてドーピングすると、導電率σを１０-4
Ω・ｃｍ程度にまで高められるので、電極として機能す
る。それゆえＩＴＯやＺｎＯは透明電極として好適で、
光起電力素子に広く用いられている。生産面から考えて
も、これらの材料は蒸着・スパッタリング等既に確立さ
れた方法で堆積でき、しかも厚さ７０ｎｍ程度であれば
そのコストもわずかである。
【０００９】しかし光起電力素子は、風雨にさらされた
状態で長期間使用されるので、表面を保護する必要があ
る。通常よく用いられるのはガラス板で、結晶の光起電
力素子では、ウエファーをＰＶＡ（ポリビニルアセテー
ト）等の透明な接着剤で貼りつけて使用する事が多い。
またａ−Ｓｉの光起電力素子の場合では、ａ−Ｓｉをガ
ラス基板の上に堆積し、光が基板側から入射するように
設計すれば耐候性を確保することが出来る。またステン
レスシートの様な可撓性基板の上に堆積された光起電力
素子では、可撓性を生かす為耐候性のあるフッ素系の樹
脂フィルム等で表面を保護する事ができる。以下材質を
問わず、太腸電池の表面に後から貼りつけるフィルムや
ガラスを保穫層と呼ぶ事にする。
【００１０】ところで保穫層を用いると新たな問題が発
生する。これらの材料は一般に可視光領域で１．３〜
１．６程度の屈折率を有する事が多い。Ｓｉの場合ｎｓ
＝３．４、ｎｏ＝１．５なので再び（１）式に戻って、
好適なｎａは２．２５となり、ＩＴＯやＺｎＯではその
屈折率が不適当な為、５％以上の反射損失を生じる。一
方屈折率の高い透明材料としては、ＺｎＳ（ｎａ＝２．
３）やＴｉＯX（ｎａ＝２．２〜２．７、製法に依存す
る。）が知られており、これらの問題を原理的には解決
することが出来る。しかしこれらの材料はＩＴＯやＺｎ
Ｏに比べ、はるかに抵抗が高く電極としては不十分であ
る。強いて用いるには密度の高い櫛の歯状のグリッド電
極を併用する必要があって、その影の為実質的には入射
光の利用効率は下がってしまい、入射光の利用は不十分
なままであった。また生産面から言えば、スパッタリン
グ法を行なうには、ターゲットの抵抗が高くなる為高い
堆積速度が得にくいので不都合な面が有る。
【００１１】さらに入射光の利用率を向上させるための
方法としては、反射防止層を２層化する方法がよく知ら
れている。この場合には色々な設計法があるが、半導体
に適用する場合には、図５に示すように、ｎａ１を外界
側（保護側）の透明電極の屈折率、ｄａ１をその厚さ、
ｎａ２を半導体層側の透明電極の屈折率、ｄａ２をその
厚さとする時、 ｎｏ・ｎｓ＝ｎａ１・ｎａ２ ……… （３） ｃｏｓ2δ＝（ｎａ２2・ｎｏ−ｎａ１2・ｎｓ）／（ｎａ１＋ｎａ２）・（ｎｏ ・ｎａ２−ｎａ１・ｎｓ） ……… （４） 但し、δ＝π・ｎａ１・ｄａ１／λ＝π・ｎａ２・ｄａ２／λ …… （４’） なる条件が満たせると、反射率は２つの波長で０となり
広い範囲で反射率を下げることが出来、一層入射光の利
用率を高めることが出来る。しかしこの設計を保護層や
透明基板側から光が入射する場合に適用しようとする
と、例えばＳｉの場合ｎｓ＝３．４、ｎｏ＝１．５なの
で（３）式よりｎａ１・ｎａ２＝５．１となり、外界側
の透明電極にＩＴＯを用いるとして、（３）式から（ｎ
ａ１＝２．０として）ｎａ２＝２．５５が最適となり、
半導体層側の透明電極として使用可能な（抵抗の低い）
材料で適当な物が見当たらないためこの設計は実施でき
ない。このように透明電極材料の物性面の制約の為、光
起電力素子への入射光の利用は十分なものではなく、従
って変換効率にもなお改善の余地があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な現状
に鑑みなされたものであって、新たに見出された透明電
極材料の物性を生かす事によって、これまで説明してき
たような問題点を解決し、入射する太陽光を十分有効に
利用できるため変換効率が高い光起電力素子を提供す
る。また実施に伴うコストアップ要因はほとんどなく、
太陽光発電の本格的な普及に寄与するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】これまで説明してきた様
に、実用的な構成の光起電力素子（保護層や透明基板越
しに光が入射する光起電力素子）で、光の入射側の改善
で入射光の利用率を高める為には、屈折率が高くかつ導
電性も高い透明材料が必要になる。その様な材料として
ＺｎαＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）が見出された（Ｊ
ｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３４（’９
５）ｐｐ．Ｌ９７１−９７４）。
【００１４】上記課題を解決する光起電力素子は、少な
くとも裏面電極層と、光起電力層と、光起電力層の上に
密着して設けられた透明電極層と、さらにその上に設け
られた透明な保護層を有する光起電力素子において、該
透明電極層が、実質的にＺｎαＩｎβＯγ（０＜α、
β、γ）からなり、その厚さが該光起電力素子が最高の
感度を有する光の波長の１／４ｎ（ｎは該波長における
該透明電極層の屈折率）である事を特徴とする。
【００１５】また、少なくとも裏面電極層と、光起電力
層と、光起電力層の上に密着して設けられた少なくとも
２層よりなる透明電極層と、さらにその上に設けられた
透明な保護層を有する光起電力素子において、該光起電
力層側の透明電極層が、実質的にＺｎαＩｎβＯγ（０
＜α、β、γ）からなり、該保護層側の透明電極層が、
少なくとも該光起電力素子が最高の感度を有する波長の
光に対し、該光起電力層側の透明電極層より屈折率が低
い事を特徴とする。
【００１６】また、少なくとも裏面電極層と、光起電力
層と、光起電力層の上に密着して設けられた透明電極層
と、さらにその上に設けられた透明な保護層を有する光
起電力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎα
ＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなり、該保護層側か
ら該光起電力層側に進むにつれ、α／（α十β）が単調
に大きくなるが、最大値が０．５を越えない事を特徴と
する。
【００１７】また、少なくとも裏面電極層と、光起電力
層と、光起電力層の上に密着して設けられた透明電極層
と、さらにその上に設けられた透明な保護層を有する光
起電力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎα
ＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなり、該保護層側か
ら該光起電力層側に進むにつれ、β／（α＋β）が単調
に大きくなるが、最大値が０．５を越えない事を特徴と
する。
【００１８】また、少なくとも透明な基板と、その上に
密着して設けられた透明電極層と、さらにその上に密着
して設けられた光起電力層と、裏面電極層を有する光起
電力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎαＩ
ｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなり、その厚さが該光
起電力素子が最高の感度を有する光の波長の１／４ｎ
（ｎは該波長における該透明電極層の屈折率）である事
を特徴とする。
【００１９】また、少なくとも透明な基板と、その上に
密着して設けられた少なくとも２層からなる透明電極層
と、さらにその上に密着して設けられた光起電力層と、
裏面電極層を有する光起電力素子において、該光起電力
層側の透明電極層が、実質的にＺｎαＩｎβＯγ（０＜
α、β、γ）からなり、該透明な基板側の透明電極層
が、少なくとも該光起電力素子が最高の感度を有する波
長の光に対し、該光起電力層側の透明電極層より屈折率
が低い事を特徴とする。
【００２０】また、少なくとも透明な基板と、その上に
密着して設けられた透明電極層と、さらにその上に密着
して設けられた光起電力層と、裏面電極層を有する光起
電力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎαＩ
ｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなり、該透明な基板側
から該光起電力層側に進むにつれ、α／（α＋β）が単
調に大きくなるが、最大値が０．５を越えない事を特徴
とする。
【００２１】また、少なくとも透明な基板と、その上に
密着して設けられた透明電極層と、さらにその上に密着
して設けられた光起電力層と、裏面電極層を有する光起
電力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎαＩ
ｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなり、該透明な基板側
から該光起電力層側に進むにつれ、β／（α＋β）が単
調に大きくなるが、最大値が０．５を越えない事を特徴
とする。
【００２２】以下において本発明を説明するためこの材
料の関連する物性について述べる。
【００２３】（実験１）Ｉｎ2Ｏ3粉末とＺｎＯ粉末を適
当な割合で混合して作製した一連のターゲットを用意し
た。このターゲットを用いて、圧力１０ｍＴｏｒｒ、Ａ
ｒ流量１０ｓｃｃｍ、Ｏ2流量０．５ｓｃｃｍ、基板温
度２００℃、ＲＦパワー８０ＷにてＲＦスパッタリング
法により、＃７０５９ガラス基板及びＳｉウエファーの
上に厚さ３００ｎｍ程度の一連のＺｎαＩｎβＯγを堆
積した。この後まずＳｉウエファー上の膜をＸ線マイク
ロアナライザー（堀場製作所ＥＭＡＸ−５７７０）にて
組成を分析した。ついで＃７０５９ガラス基板に堆積し
た膜の分光透過率を積分球型分光測定機（日立計測器Ｕ
−４０００）で測定した。波長４００ｎｍから１０００
ｎｍの範囲の＃７０５９基板そのものの透過率を１００
％とした場合の透過率の平均値を図７に示す。一方Ｓｉ
ウエファーの上に堆積した膜の屈折率を、吸収が無い事
を仮定して位相差測定機（ニコンＮＰＤＭ−１０００Ｍ
ＫＩＩ）にて測定した。波長５５０ｎｍにおける屈折率
を図８に示す。さらに必要に応じてガラス基板に堆積し
た膜の結晶性をＸ線回折装置（理学電機ＲＩＮＴ２００
０）で評価した。
【００２４】図７によると光の透過率は、Ｚｎの割合が
多い方がやや高いが、わずかな違いであり、全般に透過
率が高い。一方屈折率は純粋のＩｎ2Ｏ3でもＺｎＯでも
２以下であるのに、Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｉｎ）が５０％近辺
で２．４に達した。Ｘ線回折を行なったところ、この膜
ではＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5の（１００）、（１０１）ピークが
観察された。以上の実験結果によれば、この膜は透明で
１．９から２．４の範囲で屈折率を変化させることがで
き反射防止膜として望ましい特性を持っている事が分か
った。
【００２５】（実験２）実験１と同じ要領で＃７０５９
基板に厚さ７０ｎｍの膜を堆積した。この上にマスク蒸
着法によりＡｌのコプラナー型の電極を形成しシート抵
抗を測定した。結果を図９に示す。Ｚｎの割合が多くな
るとやや抵抗が高くなるが実用の範囲である。実験１・
実験２の結果によりＺｎαＩｎβＯγが透明電極として
優れた特性を持っていることが分かった。
【００２６】（実験３）次に光起電力素子の例として、
ＺｎαＩｎβＯγをａ−Ｓｉ光起電力素子に適用してみ
た。図１にこの実験で用いた光起電力素子の断面構造を
示す。
【００２７】ここで７０１は表面を研磨したステンレス
の基板である。この上にスパッタリング法によって、厚
さ２００ｎｍのＡｇの膜７０２を堆積した。さらにその
上に同じくスパッタリング法によって、厚さ１０００ｎ
ｍのＺｎＯの膜７０３を堆積した。引き続きＺｎＯ膜７
０３の表面に、プラズマＣＶＤ法にて、ａ−Ｓｉを用い
た厚さ４００ｎｍのｐｉｎ型の光起電力層７０４を堆積
した。ここで７０５はｎ層、７０６はｉ層、７０７はｐ
層である。さらにその上に実験１で説明したスパッタリ
ング法により厚さ６０ｎｍのＺｎ0.38Ｉｎ0.62Ｏ1.25の
透明電極層７０８を堆積した（これ以降、特有の結晶構
造を持つ事が確認された場合を除き、α＋β＝１として
組成を表現する）。さらにこの上に電流取り出し用に櫛
の歯状のグリッド電極７０９を堆積し配線を行なった
後、厚さ２５μｍのアクリルウレタン樹脂の保護層７１
０を形成し試料１とした。
【００２８】ここでＡｇの層７０２とＺｎＯの層７０３
は、光起電力層７０４に吸収されなかった光を反射して
光起電力層７０４に再度吸収させるための裏面反射層で
あり、入射光を効果的に利用する為の別の工夫である。
【００２９】透明電極層７０８として、ＩＴＯ（Ｓｎ５
％）を同じスパッタリング装置で堆積した他は試料１と
同様にして試料２を作製した。このＩＴＯの屈折率は
２．０であり厚さを７２ｎｍに調整した。
【００３０】保護層７１０を堆積しなかった他は試料１
と同様にして試料３を作製した。
【００３１】保護層７１０を堆積しなかった他は試料２
と同様にして試料４を作製した。
【００３２】こうして得られた４枚の試料を、ＡＭ１．
５の標準太陽光シミュレーターのもとで、光電変換特性
を評価した。測定の結果を試料１の特性に対する相対値
として表１に示す。ここでＪｓｃの大きさは主に光起電
力層７０４であるａ−Ｓｉに吸収された入射光の利用率
できまる。また各試料とも透明電極層７０８、保護層７
１０以外は共通であり、Ｖｏｃ（開放端電圧）、ＦＦ
（曲線因子）は同等と考えられるので、Ｊｓｃ、Ｖｏ
ｃ、ＦＦの積である変換効率も、他の要因が無ければ入
射光の利用率で決まると考えられる。
【００３３】
【表１】
【００３４】この表から透明電極層７０８としてＩＴＯ
を用いると、保護層７１０をかける事によってＪｓｃ、
変換効率が低下するのに対し、透明電極層７０８として
Ｚｎ0.38Ｉｎ0.62Ｏ1.25を用いると逆に保護層７１０を
かける事で特性が向上した。これはＩＴＯが空気とａ−
Ｓｉ層（屈折率３．４）の組み合わせに対し最適な屈折
率を持っているのに対し、Ｚｎ0.38Ｉｎ0.62Ｏ1.25では
保護層７１０（屈折率１．５）とａ−Ｓｉ層の組み合わ
せに対し最適な屈折率を持っているためと考えられる。
【００３５】（実験４）透明電極層７０８として、スパ
ッタリング法によるＡｌを１％ドープしたＺｎＳを用い
た他は試料１と同様にして試料５を作製した。ここでＺ
ｎＳの屈折率は２．３でＺｎ0.38Ｉｎ0.62Ｏ1.25と同じ
だったので、厚さも同じく６０ｎｍとした。実験３と同
様に測定を行なった結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】ここでＪｓｃについては試料５の方がむし
ろ高かったにもかかわらず、変換効率としてはかなり低
くなったのは、Ａｌドープを行なう等して低抵抗化を試
みたにもかかわらず、ＺｎＳのシート抵抗がＺｎ0.38Ｉ
ｎ0.62Ｏ1.25にくらべ２桁程度高かった為と考えられ
る。
【００３８】以上説明してきたとおり、本発明によれば
実際に使用される状態（保穫層がかかった状態）で、よ
り高い変換効率を得ることが出来る。使用される材料
も、従来用いられてきた透明電極材料に比べ特にコスト
増の要因は無い。またこれまで述べてきた発明の原理の
説明や以下の実施例の説明において分かる様に、本発明
は透明基板に堆積され基板側から光入射させるａ−Ｓｉ
光起電力素子や、結晶Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の各種
の光起電力素子に適用可能であり極めて実用性が高い。
【００３９】
【発明の実施の形態】本発明の特徴は、少なくとも裏面
電極層と、光起電力層と、光起電力層の上に密着して設
けられた透明電極層と、さらにその上に設けられた透明
な保護層を有する光起電力素子、または少なくとも透明
な基板と、その上に密着して設けられた透明電極層と、
さらにその上に密着して設けられた光起電力層と、裏面
電極層を有する光起電力素子において、透明電極層が、
実質的にＺｎαＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなる
ことである。該透明電極層は単層でもよいし屈折率の異
なる少なくとも２層を組み合わせてもよい。また、単層
であってもＺｎαＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）の組成
を連続的に変化させることにより屈折率を変化させた層
としてもよい。
【００４０】透明電極層が単層よりなるときは、式
（２）の関係を成立させるために、その厚さを光起電力
素子が最高の感度を有する光の波長の１／４ｎ（ｎは該
波長における透明電極層の屈折率）とする必要がある。
少なくとも光起電力素子が最高の感度を有する波長に対
し、しばしばある様に光起電力層の屈折率が３．２以上
で保護層または透明な基板の屈折率が１．３以上である
場合に、透明電極層の組成が実質的にα＝２、β＝２、
γ＝５である事が好ましい。それはこの様な組成の時に
図８から分かる様に屈折率が高くなり、式（１）から決
まる反射損失の少ない理想的な値が得られるからであ
る。かつこの組成では図９から分かる様にシート抵抗も
下がるので、抵抗による損失も少なく、あいまって高い
変換効率が得られる。
【００４１】透明電極層を少なくとも２層から構成する
事で、より広い波長範囲の光に対し反射損失を減少させ
ることができる。この場合は、保護層または透明な基板
−第１の透明電極層、第１の透明電極層−第２の透明電
極層、第２の透明電極層−光起電力層の間の各々の屈折
率の差が少なくなる様に、少なくも光起電力素子が最高
の感度を有する波長又はその近傍の波長の光に対し、第
１の透明電極層の屈折率が、第２の透明電極層の屈折率
より低くなる様にする必要がある。ＺｎαＩｎβＯγは
組成の調整により、屈折率が変化した層が得られるので
第１の透明電極層にも第２の透明電極層にも用いられ
る。また第１の透明電極層と第２の透明電極層の屈折率
の差が大きい方が２層にした効果が大きくなるので、第
２の透明電極層としては屈折率の高いＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5を
用いるのが効果的である。
【００４２】透明電極層が屈折率が連続的に変化する層
よりなるときは、保護層側または透明な基板側から光起
電力層側に進むにつれ、α／（α十β）またはβ／（α
十β）が単調に大きくなるが、最大値が０．５を越えな
い事が必要である。最大値が０．５を越えないようにα
／（α十β）またはβ／（α十β）を単調に大きくする
ことにより、図８より分かるように透明電極層の屈折率
を連続的に大きくなる。保護層側または透明な基板側か
ら光起電力層側に進むにつれ屈折率を単調に大きくする
理由は、屈折率の異なる２層を組み合わせる場合と同様
の理由によると推定される。
【００４３】以下において本発明の実施に好適な光起電
力素子の代表的な構成について詳しく説明する。
【００４４】（金属基板を用いたａ−Ｓｉ光起電力素
子）図１を用いて金属基板の上に形成されたａ−Ｓｉ光
起電力素子について説明する。基板７０１としては各種
の金属が用いられる。中でもステンレス板、亜鉛鋼板、
クロムメッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、アルミニュー
ム板、銅板等は、比較的低コストであり好適である。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、長尺のシート状の形態で用いても良い。この場合に
はロール状に巻く事ができ、各種の層を順次堆積する方
法（ロール・ツー・ロール法）が適用できるので連続生
産に向き、保管や輸送も容易になる。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。
【００４５】アルミニューム板や銅板の様に、それ自体
で導電性があり反射率の高い金属の基板の場合は、基板
が裏面電極層を兼ねることもできるが、一般にＡｇ、Ｃ
ｕ、Ａｌの様な反射率の高い金属を裏面電極層７０２と
して堆積する事により、光起電力層７０４に吸収されな
かった光を効果的に反射して光起電力層７０４に再度吸
収させる事が出来る。裏面電極層７０２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。この中てスパッタリング法は、スループッ
トが高く、大面積への堆積が容易で、また堆積された膜
の基板への付着もよいので使い易い方法であり、実施例
の中で詳述する。またカソード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、堆積速度を高める事ができる。どの方法を用いる場
合でも、概ね基板７０１温度（Ｔｓ）を高めるにつれ堆
積された裏面電極層７０２の表面の凹凸が発達する傾向
がみられ、光起電力層７０４の中への光の閉じ込めに有
効なテクスチャー構造となり、大きなＪｓｃを得る事が
出来る。
【００４６】裏面電極層７０２の上に透明層７０３が堆
積されている。透明層７０３は裏面電極層７０２の金属
と光起電力層７０４が直接接触し反応するのを防止す
る、万一光起電力層７０４にピンホールが生じた場合で
も、過剰なリーク電流が流れるのを防止する等の効果が
ある。透明層７０３の光の透過率は一般的には高いほど
よいが、この条件は光起電力層７０４に完全に吸収され
る波長の光に対して成り立つ必要はない。一方光起電力
層７０４にまったく吸収されない波長の光にに対して成
り立つ必要もない。例えば、ａ−Ｓｉに対しては波長６
００〜８５０ｎｍ、ａ−ＳｉＧｅであれば波長６５０〜
１０００ｎｍの範囲の波長の光に対して透過率が高けれ
ば充分である。透明層７０３は光起電力層７０４のリー
クによる電流を抑制するため、ある程度の抵抗があった
方がよい。一方、直列抵抗損失が光起電力素子の変換効
率に与える影響が無視できる程度に低抵抗であることが
望ましく、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＴｉＯ2等が好適
に使用できる。透明層７０３も、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法等が用いられる。裏面電極層７０２
が平滑な場合でも、透明層７０３の表面をテクスチャー
構造とする事によって、光起電力層７０４の中への光の
閉じ込め効果が生じ、大きなＪｓｃを得る事が出来る。
【００４７】光起電力層７０４として以下では、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ等のａ−Ｓ
ｉ系の材料を使用した場合に即して説明するが、同等の
構成は薄膜結晶ＳｉやＣｄＳ／ＣｄＴｅ系の材料、Ｃｄ
Ｔｅ／ＣｕＩｎＳｅ2等のカルコパイライト系の材料等
基板に堆積出来る半導体について適用可能である。
【００４８】７０５は、ＰやＡｓをドープしたａ−Ｓｉ
等のｎ型半導体である。通常１０〜５０ｎｍ程度の厚さ
とする。７０６はａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−ＳｉＣ
等のｉ型半導体である。通常５０〜１０００ｎｍ程度の
厚さとする。７０７はＢ、Ｇａ、Ｉｎをドープしたａ−
Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、微結晶（μｃ）−Ｓｉ、μｃ−Ｓｉ
Ｃ等のｐ型半導体である。通常５〜２０ｎｍ程度の厚さ
とする。ｐｉｎの組（７０５、７０６、７０７）は一体
となって起電力を発生する。またこのようなｐｉｎの組
（セル）を２組積層することが出来る。この場合には、
基板７０１側のセル（ボトムセル）のｉ型半導体層には
光の吸収の強いａ−ＳｉＧｅ、透明電極層７０８側のｉ
型半導体層には、光の吸収が少ないが出力電圧が高いａ
−Ｓｉまたはａ−ＳｉＣを用いることにより高い変換効
率が得られる。この様なセル（ダブルセル）や、ｐｉｎ
の組を３組積層したセル（トリプルセル）では、最も透
明電極層７０８側のセルについて本発明を適用出来る。
光起電力層７０４の堆積には、実施例１で説明する様な
プラズマＣＶＤ法が用いられている。また生産の能率を
あげる為ロール・ツー・ロール法を適用することが出来
る。ロール・ツー・ロール法によるＣＶＤ法について
は、米国特許第４，４９２，１８１号明細書に詳細に記
載されている。また光起電力層７０４を高速度で堆積す
るのに有効なマイクロウエーブ成膜法をロール・ツー・
ロール法を適用した例については、特開平３−３０４１
９号公報に詳細に記載されている。
【００４９】７０８はＺｎαＩｎβＯγ（０＜α、β、
γ）の、透明電極層である。透明電極層７０８の機能に
ついては、本発明のポイントであり実験１〜実験４にお
いて詳細に説明した。この膜の堆積法としては、実験１
で説明した様なＩｎ2Ｏ3粉末とＺｎＯ粉末を適当な割合
で混合して作製した一連のターゲットを用いたスパッタ
リング法の他に、ＺｎとＩｎの合金のターゲットを用
い、スパッタリングガスとしてＡｒに酸素を１０〜５０
％程度加えて堆積した合金膜を酸化してＺｎαＩｎβＯ
γ（０＜α、β、γ）を得るリアクティブスパッタ法に
よっても良い。この場合にはこの他にも、抵抗加熱や電
子ビームによる真空蒸着法、イオンプレーティング法、
ＣＶＤ法の利用も考えられるが、以下ではもっぱらスパ
ッタリング法（リアクティブスパッタ法を含む。）によ
り説明を行なう。
【００５０】７０９はグリッド電極であり、透明電極層
７０８全面から取り出し電極（不図示）に、電流を収集
するためのものであり、導電性ペーストにより印刷す
る、金属ワイヤ等が用いられる。
【００５１】７１０は保穫層であり、光起電力素子の表
面を保護する為に設けられる。ガラスも使用可能であ
り、湿気の侵入はほぼ完全に防止出来るメリットがある
が、金属基板を用いたメリットを生かすためには、アク
リル樹脂、ポリカーボネイト、フッ素樹脂等のフィルム
を利用すると良い。またこれらのフィルムを接着するた
めには、ポリウレタン樹脂等、ＰＶＣ（ポリビニルクロ
ライド）、ＰＶＡ（ポリビニルブチロール）、ＥＶＡ
（エチレンビニルアセテート）等が使用できる。これら
の材料は概ね可視光に対し屈折率が１．３以上であり、
従来の透明電極を用いると、式（２）や式（４）・
（４’）により最適な膜厚を選んでも十分な反射防止効
果を得る事ができない。
【００５２】（ガラス基板を用いたａ−Ｓｉ光起電力素
子）図２はガラス等の透明な基板の上に形成された光起
電力素子の断面構成の模式図である。８０１はガラス基
板であり、信頼性の観点からはコーニング社製の＃７０
５９ガラスのようなアルカリ分を含まないガラスが好ま
しいが、アルカリ分を含むガラスでも表面にＳｉＯ2等
のコート層を敷く事によって問題なく使用出来る。この
構成ではガラス基板８０１側から光を入射させるように
すれば、特に保護層を設けなくとも、光起電力層８０３
を外界から保護することが出来る。ただしこれらのガラ
スでは屈折率は１．４〜１．６程度であり、Ｓｉを始め
とする光起電力層８０３に対して従来の透明電極材料で
は適当な反射防止条件を得る事が出来ない。したがって
保護層に対して説明したのと同様の理由で本発明のＺｎ
αＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）を透明電極層８０２と
して好適に使用する事が出来る。
【００５３】光起電力層８０３としてａ−Ｓｉ：Ｈ、ａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ等のａ−Ｓｉ系の材料
を使用した場合に即して説明するが、この場合も、同等
の構成は薄膜結晶ＳｉやＣｄＳ／ＣｄＴｅ系の材料、Ｃ
ｕＩｎＳｅ2等のカルコパイライト系の材料等基板に堆
積出来る半導体について適用可能である。ここで８０４
は、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎをドープしたａ−Ｓｉ、ａ−Ｓｉ
Ｃ、微結晶（μｃ）−Ｓｉ、μｃ−ＳｉＣ等のｐ型半導
体である。８０５はａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−Ｓｉ
Ｃ等のｉ型半導体である。８０６はＰやＡｓをドープし
たａ−Ｓｉ等のｎ型半導体である。ｐｉｎの組（８０
４、８０５、８０６）は一体となって起電力を発生す
る。この場合もタンデムセル、トリプルセルの構成とす
る事が出来る。
【００５４】８０７は図１の透明層７０３に対応する透
明層である。省略もできるが、信頼性の観点からはあっ
た方が望ましい。ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＴｉＯ2等
を用いることが出来る。
【００５５】８０８は図１の裏面電極層７０２に対応す
る裏面電極層である。Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌの様な反射率の
高い金属を用いる事が好ましい。
【００５６】（結晶Ｓｉ光起電力素子）図３は結晶Ｓｉ
の光起電力素子の断面構成の模式図である。９０１は結
晶のウエファーである。単結晶でも多結晶でも基本的な
構成は共通である。弱いｐ型のウエファーを使用する事
が多い。９０２はｎ型にドープされた領域で元々のｐ型
の領域との界面にｐｎ接合が形成される。ｎ型へのドー
プは熱拡散やイオン打ち込みによって行なわれる。９０
３はいわゆるバックサーフェス接合を形成する為のｐ＋
型領域（バックサーフェス領域）であり、Ａｌの裏面電
極層９０４からＡｌを熱拡散させて形成する事が多い。
９０５は保護ガラスであり、これにウエファー９０１が
ＰＶＡ等の樹脂９０６で貼りつけられている。ここでも
保護ガラス９０５や樹脂９０６は屈折率が１．３〜１．
６程度となっているので、透明電極層９０７としてＺｎ
αＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）を用いる事により変換
効率を改善する事が出来る。９０８は図１の７０９に相
当するグリッド電極である。
【００５７】
【実施例】以下で実施例により、本発明の方法について
さらに詳細に説明する。
【００５８】（実施例１）図２に示すような構成の光起
電力素子を作った。ここで８０１は表面を厚さ１０００
オングストロームのＳｉＯ2でコートしたソーダライム
ガラスの基板である（コート層は不図示）。このガラス
の表面の屈折率は波長５５０ｎｍの光に対し１．４５で
あった。この上に透明電極層８０２を堆積した。
【００５９】図１０は透明電極層８０２を堆積するのに
好適なスパッタリング装置の構成を示した物である。こ
こで真空排気可能なチャンバー１００１の内部に、配管
１００２−１よりＡｒガスを供給し、配管１００２−２
よりＯ2ガスを供給する事ができるようになっており、
また不図示の真空ポンプによって配管１００３より排気
出来る様になっている。基板支持台１００４にはガラス
基板８０１が固定されており、必要に応じヒーター１０
０６で加熱出来る様になっている。これと対向してター
ゲット支持台１００７には、バッキングプレート１００
８に張り合わされたターゲット１００９が固定されてい
る。ターゲット１００９の表面以外がスパッタリングさ
れないよう、チャンバー１００１と同電位とされたガー
ド電極１０１０が設けられている。ターゲット１００９
は必要に応じターゲット支持台１００７内に設けられた
不図示の水冷機構によって冷却できるようになってい
る。またターゲット支持台１００７には電源１０１１が
接続され、ＤＣや高周波（ＲＦ）の電圧が印加できるよ
うになっている。
【００６０】ＡｒまたはＯ2を流しながら排気し、チャ
ンバー１００１内の圧力を所定値に保ちつつ、ターゲッ
ト支持台１００７に電圧を印加するとターゲット１００
９と基板支持台１００４の間に、ブラズマ１０１２が生
起される。基板８０１上に薄膜を堆積するには、電源１
０１１より負のＤＣ電圧またはＲＦ電圧を印加すること
によりターゲット１００９の表面がプラズマ中の正に帯
電したＡｒイオンによってボンバードされるようにす
る。
【００６１】まず実験１で使用したのと同じ、Ｉｎ2Ｏ3
の粉末とＺｎＯの粉末（各々純度９９．９９％）を適当
量良く撹枠混合した後、ホットプレス法にて作製した一
連のターゲットの中から１枚を運びセットした（１００
９）。この状態で５０ｓｃｃｍ（毎分標準状態で５０ｃ
ｃ）のＡｒ、２ｓｃｃｍのＯ2を流した。一方チャンバ
ー１００１内を配管１００３より排気し、排気速度を調
整して圧力を１０ｍｔｏｒｒに保持した。ここで電源１
０１１より−４００Ｖを印加したところプラズマ１０１
２が生起された。この状態で約６０秒間放電を維持した
後、電圧の印加を止め、ガラス基板８０１の表面に約７
００オングストロームの透明電極層８０２を堆積した。
ここで式（２）で計算される透明電極層８０２の膜厚
が、波長５５０ｎｍにおいて反射が極小となるよう堆積
時間を調整した。
【００６２】ひき続き、このガラス基板８０１を市販の
容量結合型高周波ＣＶＤ装置にセットした。排気ポンプ
にて、反応容器の排気管を介して、荒引き、高真空引き
操作を行った。この時、基板の表面温度は２５０℃とな
るよう、温度制御機構により制御した。十分に排気が行
われた時点で、ガス導入管より、ＳｉＨ4５０ｓｃｃ
ｍ、ＰＨ3／Ｈ2（１％Ｈ2希釈）１０ｓｃｃｍ、Ｈ2４０
ｓｃｃｍを導入し、スロットルバルブの開度を調整し
て、反応容器の内圧を１Ｔｏｒｒに保持し、高周波電源
より５０Ｗの電力を投入した。プラズマは２分間持続さ
せ、ｎ型ａ−Ｓｉ層８０４を透明層８０２上に堆積し
た。
【００６３】再び排気をした後に、今度はガス導入管よ
りＳｉＨ4５０ｓｃｃｍ、ＧｅＨ２５ｓｃｃｍ、Ｈ2１０
０ｓｃｃｍを導入し、スロットルバルブの開度を調整し
て、反応容器の内圧を１Ｔｏｒｒに保持し、高周波電源
より５０Ｗの電力を投入し、プラズマは４０分間持続さ
せた。これによりｉ型ａ−ＳｉＧｅ層８０５をｎ型ａ−
Ｓｉ層８０４の上に形成した。
【００６４】再び排気をした後に、今度はガス導入管よ
りＳｉＨ4１０ｓｃｃｍ、ＢＦ3／Ｈ 2（１％Ｈ2希釈）２
０ｓｃｃｍ、Ｈ2１００ｓｃｃｍを導入し、スロットル
バルブの開度を調整して、反応容器の内圧を１Ｔｏｒｒ
に保持し、高周波電源より１００Ｗの電力を投入し、プ
ラズマを２分間持続させ、ｐ型μｃ−Ｓｉ層８０６をｉ
型ａ−Ｓｉ層８０５の上に堆積した。
【００６５】次に試料を高周波ＣＶＤ装置より取り出
し、図１０に示したのと同様なスパッタリング装置で厚
さ３０００オングストロームのＺｎＯ透明層８０７、さ
らに厚さ２０００オングストロームのＡｌの裏面電極層
８０８を堆積した。透明電極層８０２の組成を変えて作
製した、一連の光起電力素子の特性を、ＡＭ１．５（１
００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下にて測定した。
【００６６】
【表３】
【００６７】ここで最もＪｓｃが高かったのは試料９
（Ｚｎ2Ｉｎ2Ｏ5を使用した物）であった。図８の結果
と見比べると、ここで透明電極の屈折率が最も高くなっ
ており、そのため式（１）で表される反射防止条件が最
も完全に成立している為と考えられる。
【００６８】（実施例２）本実施においては、量産に好
適なロール・ツー・ロール方式により、図５に示した構
成の透明電極層を持つ光起電力素子の製造について説明
する。幅３５０ｍｍ厚さ０．２ｍｍのアルミニウムシー
トに、米国特許第４，４９２，１８１号明細書に記載さ
れている様なロール・ツー・ロール型ＣＶＤ装置を用い
て、シートを連続的に搬送しながら、ａ−Ｓｉのｎ層、
ｉ層、ｐ層をこの順に堆積した。巻き取られたシートの
コイル１１０４を図１１に示すようなロール・ツー・ロ
ール型のスパッタリング装置にセットした。
【００６９】ロード室１１０１にａ−Ｓｉのｎ層、ｉ
層、ｐ層が堆積されたコイル１１０４をセットした。こ
こで新しいウエブの先端を、堆積が終了しウエブゲート
１１１３で挟まれているコイル１１０６の終端と熔接し
た。次いでロード室１１０１及びアンロード室１１０３
を排気した後、ウエブゲート１１１３・１１１４を開
き、毎分２５ｃｍのスピードでａ−Ｓｉのｎ層、ｉ層、
ｐ層が堆積されたアルミニウムシート１１０５の搬送を
開始した。堆積室１１０２の１１０７はＩｎ2Ｏ3堆積用
のターゲットである。また１１０８はＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5堆
積用のターゲットである。また堆積室１１０２にはガス
を供給する配管や排気のための配管が接続されている
（不図示）。この状態でターゲット１１０７、１１０８
にそれぞれＡｒを１００ｓｃｃｍとＯ2を５ｓｃｃｍ流
した。次いでヒーター１１１０によリシート１１０５を
２００℃になるよう加熱した。ついで電源１１０９によ
り各ターゲットにＤＣ電圧を印加しグロー放電を生起
し、ａ−Ｓｉのｎ層、ｉ層、ｐ層が堆積されたアルミニ
ウムシート１１０５の上に、まず式（４）に従ってＺｎ
2Ｉｎ2Ｏ5の層を６８０ｎｍ、次いでＩｎ2Ｏ3の層を８
１０ｎｍ堆積した。透明電極層の堆積が終わったシート
ロール１１０４の殆ど全ての部分に膜が堆積された時点
で、ウエブゲート１１１３・１１１４によってウエブを
挟み、堆積室１１０２の内部の真空を保ったまま、堆積
の終了したコイル１１０６の取り出しと、新しいロール
１１０４の取り付けを行なう事が出来るため、堆積室１
１０２を大気にさらさずとも済み、不純物による汚染や
堆積室１１０２各部からの膜剥れを避け、生産性を高め
ることが出来る。
【００７０】この後、透明電極層のパターンニング及び
グリッド電極の形成を行ってからシートを切断し、さら
に保護層としてハードコート層を５０μ塗布して試料１
３とした。こうして工程の主要部分を連続的に処理し、
量産効果を挙げる事ができた。一方比較の為、ターゲッ
ト１１０７にＩＴＯのターゲットを取り付け、１１０８
は使用せずに式（２）に従って厚さ６９０オングストロ
ームのＩＴＯを透明電極層として堆積した他は試料１３
と同様にして試料１４とした。また１１０７にＺｎ2Ｉ
ｎ2Ｏ5用のターゲットを取り付け、１１０８は使用せず
に式（２）に従って厚さ５７０オングストロームのＺｎ
2Ｉｎ2Ｏ5を透明電極層として堆積した他は試料１３と
同様にして試料１５とした。この後ＡＭ１．５（１００
ｍＷ／ｃｍ2）光照射下にて特性評価を行った。
【００７１】
【表４】
【００７２】これまで述べたように、表面に保護層がか
かっている場合、透明電極層としてＩＴＯ層を用いる場
合（試料１４）に比べに比べＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5層を用いた
方が（試料１５）Ｊｓｃが増え、変換効率も高まるが、
さらに屈折率の異なる２層を使用すると（試料１３）、
一段と特性を向上できる事が分かった。
【００７３】（実施例３）試料１と同様にしてａ−Ｓｉ
のｐ層まで堆積した上に、図１２に示すスパッタリング
装置で図６に示した構成の透明電極層を堆積した。ここ
で１２０１は真空排気可能なチャンバーであり、この中
にターゲット１２０５、１２０６が配置されている。ま
た基板１２０３は回転するホルダー１２０２に固定さ
れ、モーター１２０４によって回転し、ターゲット１２
０５、１２０６の上を交互に通過する。またターゲット
１２０５、１２０６は電源１２０７、１２０８によって
電圧が印加される。さらに基板１２０３は裏面からヒー
ター１２０９によって加熱可能である。
【００７４】１２０５はＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5堆積用のターゲ
ットである。また１２０６はＩｎ2Ｏ3堆積用のターゲッ
トである。この装置でまず１２０５だけを使って、ａ−
Ｓｉのｐ層まで堆積された上に式（４）に従って、Ｚｎ
2Ｉｎ2Ｏ5を６８０ｎｍ堆積した。次いでＩｎ2Ｏ3を８
１０ｎｍ堆積した。この後、透明電極層のパターンニン
グ及びグリッド電極の形成を行いさらに保護層としてハ
ードコート層を５０μ塗布して試料１６とした。
【００７５】ついで１２０５をＺｎＯのターゲットと交
換した。再びａ−Ｓｉのｐ層まで堆積した上に、ターゲ
ット１２０５とターゲット１２０６を同時に電圧を印加
してＺｎαＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）を堆積した。
スパッタリングおいて、実際には基板の上にＺｎＯとＩ
ｎ2Ｏ3とが、交互に堆積されているが、基板の回転が早
い（毎分１０回転）ので、基板上でＺｎＯとＩｎ2Ｏ3の
反応が生じ、ＺｎＯとＩｎ2Ｏ3の混合物のターゲットを
用いたのと同様のＺｎαＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）
を堆積する事が出来る。さらにターゲット１２０５と１
２０６に印加する電力バランスを変化させる事によっ
て、透明電極層の組成を調整する事ができる。まず１２
０５と１２０６を同時に用いてＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5が堆積さ
れる条件とし堆積を開始した。この時ターゲット１２０
５、１２０６に印加されたＲＦ電力のパワーは共に２０
０Ｗであった。この後ターゲット１２０６に印加される
パワーを毎秒１Ｗの割合で低下させ３分間放電した。こ
うして膜厚方向に組成が連続的に変化した厚さ約１５０
０オングストロームの透明電極層を堆積した。最表面で
は透明電極層の組成はＺｎ0.09Ｉｎ0.91Ｏ1.42であっ
た。以後試料１６と同様にして保穫層まで形成し試料１
７とした。
【００７６】ついでＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5の堆積から始めてタ
ーゲット１２０５に印加されるパワーを毎秒１Ｗの割合
で低下させ３分開放電した。こうして膜厚方向に組成が
連続的に変化した厚さ約１５００オングストロームの透
明電極層を堆積した。最表面では透明電極層の組成はＺ
ｎ0.90Ｉｎ0.10Ｏ1.04であったと推定される。以後試料
１６と同様にして保護層まで形成し試料１８とした。こ
の後ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下にて特
性評価を行った。
【００７７】
【表５】
【００７８】そのメカニズムは明確で無いが、式
（３）、（４）、（４’）に従って設計された２層の透
明電極層にくらべ、基板側が高屈折率、保護層側が低屈
折率でその間が連続的に変化する透明電極層とする事に
より、さらにＪｓｃを改善することができた。このよう
な連続的変化による改善が図れるのは、ＺｎαＩｎβＯ
γ（０＜α、β、γ）がα、βのどのような割合におい
ても透明で導電性の膜となり、しかもＺｎ2Ｉｎ2Ｏ5を
最高として屈折率を連続的に変化させられるからであ
る。なお試料１７、１８においては最表面はＩｎ2Ｏ3や
ＺｎＯではないが、これはスパッタリング装置において
放電のパワーをある程度以下にすると、放電を維持でぎ
なくなるためである。製造法の工夫により最表面がＩｎ
2Ｏ3やＺｎＯになる様にすれば、さらなる改善が期待出
来る。
【００７９】
【発明の効果】本発明によれば、新規な透明電極材料を
使用する事により、表面に保護層を設けた場合でも１層
膜または２層膜の反射防止を光学的に最適化する事がで
きる。また本発明に記載した新規な透明電極材料は組成
を調整する事により連続的に屈折率を変える事ができ、
この事を利用してさらに好適な反射防止を実現でき、効
率の改善された光起電力素子が得られる。またこの新規
な透明電極は、従来の透明電極にくらべ、材料としても
堆積の方法もコスト増加の要因はなく量産性に富んでお
り、光起電力素子の本格的な普及に寄与するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光起電力素子の１実施例の構成を示す
図である。
【図２】本発明の光起電力素子の別の実施例の構成を示
す図である。
【図３】本発明の光起電力素子のさらに別の実施例の構
成を示す図である。
【図４】本発明の光起電力素子の透明電極層の１実施例
の構成を示す図である。
【図５】本発明の光起電力素子の透明電極層の別の実施
例の構成を示す図である。
【図６】本発明の光起電力素子の透明電極層のさらに別
の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明で用いる透明電極材料の組成と可視光の
平均透過率との相関を示す図である。
【図８】本発明で用いる透明電極材料の組成と波長５５
０ｎｍでの屈折率との相関を示す図である。
【図９】本発明で用いる透明電極材料の組成とシート抵
抗の相関を示す図である。
【図１０】本発明の透明電極層の堆積に好適なスパッタ
リング装置の説明図である。
【図１１】本発明の透明電極層の堆積に好適なロール・
ツー・ロール方式のスパッタリング装置の説明図であ
る。
【図１２】本発明の透明電極層の堆積に好適なダブルタ
ーゲット方式のスパッタリング装置の説明図である。
【符号の説明】
７０１、１２０３ 基板 ８０１ ガラス基板 ７０２、８０８、９０４ 裏面電極層 ７０３、８０７ 透明層 ７０４、８０３ ａ−Ｓｉのｐｉｎ層 ９０１ 結晶Ｓｉのバルク（弱いｐ型） ９０２ ｎ型にドープされた領域 ９０３ バックサーフェス領域 ７０８、８０２、９０７ 透明電極層 ７１０、９０５ 保護層 ９０６ 接着剤 １００１、１１０１、１１０２、１１０３、１２０１
真空排気可能なチャンバー １１０５ 基板（シート） １１０４、１１０６ 基板のコイル １００６、１１１０、１２０９ ヒーター １００９、１１０７、１１０８、１２０５、１２０６
ターゲット １０１１、１１０９、１２０７、１２０８ 電源

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも裏面電極層と、光起電力層
    と、光起電力層の上に密着して設けられた透明電極層
    と、さらにその上に設けられた透明な保護層を有する光
    起電力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎα
    ＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなり、その厚さが該
    光起電力素子が最高の感度を有する光の波長の１／４ｎ
    （ｎは該波長における該透明電極層の屈折率）である事
    を特徴とする光起電力素子。
  2. 【請求項２】 該透明電極層の組成が実質的にα＝２、
    β＝２、γ＝５である事を特徴とする請求項１に記載の
    光起電力素子。
  3. 【請求項３】 少なくとも該光起電力素子が最高の感度
    を有する波長に対し、該光起電力層の屈折率が３．２以
    上であり、該保護層の屈折率が１．３以上である事を特
    徴とする請求項１又は２に記載の光起電力素子。
  4. 【請求項４】 少なくとも裏面電極層と、光起電力層
    と、光起電力層の上に密着して設けられた少なくとも２
    層よりなる透明電極層と、さらにその上に設けられた透
    明な保護層を有する光起電力素子において、該光起電力
    層側の透明電極層が、実質的にＺｎαＩｎβＯγ（０＜
    α、β、γ）からなり、該保護層側の透明電極層が、少
    なくとも該光起電力素子が最高の感度を有する波長の光
    に対し、該光起電力層側の透明電極層より屈折率が低い
    事を特徴とする光起電力素子。
  5. 【請求項５】 該光起電力層側の透明電極層の組成が実
    質的にα＝２、β＝２、γ＝５である事を特徴とする請
    求項４に記載の光起電力素子。
  6. 【請求項６】 少なくとも裏面電極層と、光起電力層
    と、光起電力層の上に密着して設けられた透明電極層
    と、さらにその上に設けられた透明な保護層を有する光
    起電力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎα
    ＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなり、該保護層側か
    ら該光起電力層側に進むにつれ、α／（α十β）が単調
    に大きくなるが、最大値が０．５を越えない事を特徴と
    する光起電力素子。
  7. 【請求項７】 少なくとも裏面電極層と、光起電力層
    と、光起電力層の上に密着して設けられた透明電極層
    と、さらにその上に設けられた透明な保護層を有する光
    起電力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎα
    ＩｎβＯγ（０＜α、β、γ）からなり、該保護層側か
    ら該光起電力層側に進むにつれ、β／（α＋β）が単調
    に大きくなるが、最大値が０．５を越えない事を特徴と
    する光起電力素子。
  8. 【請求項８】 少なくとも透明な基板と、その上に密着
    して設けられた透明電極層と、さらにその上に密着して
    設けられた光起電力層と、裏面電極層を有する光起電力
    素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎαＩｎβ
    Ｏγ（０＜α、β、γ）からなり、その厚さが該光起電
    力素子が最高の感度を有する光の波長の１／４ｎ（ｎは
    該波長における該透明電極層の屈折率）である事を特徴
    とする光起電力素子。
  9. 【請求項９】 該透明電極層の組成が実質的にα＝２、
    β＝２、γ＝５である事を特徴とする請求項８に記載の
    光起電力素子。
  10. 【請求項１０】 少なくとも該光起電力素子が最高の感
    度を有する波長に対し、該光起電力層の屈折率が３．２
    以上であり、該透明な基板の屈折率が１．３以上である
    事を特徴とする請求項８又は９に記載の光起電力素子。
  11. 【請求項１１】 少なくとも透明な基板と、その上に密
    着して設けられた少なくとも２層からなる透明電極層
    と、さらにその上に密着して設けられた光起電力層と、
    裏面電極層を有する光起電力素子において、該光起電力
    層側の透明電極層が、実質的にＺｎαＩｎβＯγ（０＜
    α、β、γ）からなり、該透明な基板側の透明電極層
    が、少なくとも該光起電力素子が最高の感度を有する波
    長の光に対し、該光起電力層側の透明電極層より屈折率
    が低い事を特徴とする光起電力素子。
  12. 【請求項１２】 該光起電力層側の透明電極層の組成
    が実質的にα＝２、β＝２、γ＝５である事を特徴とす
    る請求項１１に記載の光起電力素子。
  13. 【請求項１３】 少なくとも透明な基板と、その上に密
    着して設けられた透明電極層と、さらにその上に密着し
    て設けられた光起電力層と、裏面電極層を有する光起電
    力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎαＩｎ
    βＯγ（０＜α、β、γ）からなり、該透明な基板側か
    ら該光起電力層側に進むにつれ、α／（α＋β）が単調
    に大きくなるが、最大値が０．５を越えない事を特徴と
    する光起電力素子。
  14. 【請求項１４】 少なくとも透明な基板と、その上に密
    着して設けられた透明電極層と、さらにその上に密着し
    て設けられた光起電力層と、裏面電極層を有する光起電
    力素子において、該透明電極層が、実質的にＺｎαＩｎ
    βＯγ（０＜α、β、γ）からなり、該透明な基板側か
    ら該光起電力層側に進むにつれ、β／（α＋β）が単調
    に大きくなるが、最大値が０．５を越えない事を特徴と
    する光起電力素子。
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