JPH10256575A - 光電気変換体、建材及び発電装置 - Google Patents

光電気変換体、建材及び発電装置

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JPH10256575A
JPH10256575A JP9056077A JP5607797A JPH10256575A JP H10256575 A JPH10256575 A JP H10256575A JP 9056077 A JP9056077 A JP 9056077A JP 5607797 A JP5607797 A JP 5607797A JP H10256575 A JPH10256575 A JP H10256575A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光劣化を少なくし、変換効率が高
く、安価に製造でき、軽くて、フレキシブルな、総合的
に優れた光電気変換体の構成、これを用いた建材及び発
電装置を提案することを目的とする。 【解決手段】 半導体接合をもつ積層体における複数の
半導体接合は、互いに相違した分光感度と光照射によっ
て引き起こる光劣化に関する互いに相違した劣化率を持
ち、最少劣化率の半導体接合に基づく光電流が最大劣化
率の半導体接合に基づく光電流より大きくなる様に、該
２種の半導体接合を設けてなる光電気変換部、並びに、
前記光入射面上に、前記最少劣化率の半導体接合の分光
感度領域光を吸収させることによって、該最少劣化率の
半導体接合に基づく光電流を前記最大劣化率の半導体接
合に基づく光電流より小さくさせる表面部材を有する光
電気変換体に、特徴を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は変換効率を高めるた
めに複数の半導体接合を有し、屋外での長期間の使用を
考慮して光電気変換部に保護部材を施し、光劣化を押さ
えた太陽電池、センサー等の光電気変換体、これを用い
た建材及び発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気機器の独立電源としてや、系統電力
の代替えエネルギー源として様々な光電気変換体がすで
に利用されている。しかしながら、特に系統電力の代替
えとしては発電量当りの価格が依然高く、現在盛んに研
究や開発がなされている。
【０００３】たとえば光電気変換部そのものの材料につ
いては、単結晶や多結晶のシリコンからなる結晶材料
や、アモルファスシリコンや化合物半導体を用いたいわ
ゆる薄膜材料などの技術がある。
【０００４】また米国特許５，２９８，０８６にあるよ
うに、半導体接合を複数層設けるという光電気変換部の
層構成で変換効率を向上させる技術もある。
【０００５】また安価に作製する技術としては、基板に
ステンレススティールのロール状の基板を用いて連続的
に作製し、堆積速度が早くなるマイクロ波を用いた薄膜
半導体の作製技術もある。
【０００６】さらに半導体接合層の上に電極を兼ねた反
射防止層を設けて光を有効に利用する技術もある。
【０００７】これらに加え、実際の使用に際し問題とな
る、商品形態や耐久性の問題や系統電力への接続方法な
ど光電気変換部以外にもさまざまな技術が必要であり研
究や開発が進められている。
【０００８】特に太陽電池は長期間の屋外使用に耐えら
れるような設計をすることが求められおり、保護部材と
して一般に使われているガラス以外に、たとえば特開平
８−１３９３４７にある最表面にフッ素樹脂フィルム等
の透明なフッ化物重合体薄膜を設け、その内側には種々
の熱可塑性透明有機樹脂を封止材樹脂として用いる、軽
くてフレキシブル性のある構成の保護部材も提案されて
いる。
【０００９】またこの保護部材は屈折率を、透明抵抗層
の屈折率と大気の屈折率の中間に設定することにより反
射防止効果も兼ね備えられることも一般に知られてい
る。
【００１０】前述したように変換効率を高めるために複
数の半導体接合を直列に構成するいわゆるスタックドデ
バイスの技術が知られている。一般的に同じバンドギャ
ップの半導体接合を２つ設けた構成の方が、合計の厚み
と同じ厚みの１つの半導体接合の構成より、キャリアの
走行距離が短く再結合が少ないため変換効率は向上し、
また起電力が増し代わりに取り出し電流が減少するため
電流による内部抵抗損が減少して変換効率は向上する。
また複数の半導体接合のバンドギャップを異なる値に構
成して、広い波長域の光を利用することで、さらに高い
変換効率を得ることも可能である。
【００１１】しかしながら複数の半導体接合を用いる場
合、各半導体接合の条件を如何に決定するかは複雑であ
り、最も効率の良い構成を見出すことは必ずしも簡単で
はない。特に半導体接合が３つ以上の構成では複雑にな
る。何らかの指針を見出し、設計に自由度を持たせるこ
とは重要な課題である。
【００１２】このような変換効率を向上させる技術が研
究されている一方、光電気変換体を利用する立場として
最も重要なことは、使用する材料の量や作製にかかる費
用や設置面積や外観等の総合したものが、得られる発電
量に見合ったものであるかどうかである。つまり光から
電気への変換効率だけが必ずしも最も重要というわけで
はない。変換効率の高い結晶系光電気変換体に対して、
変換効率はやや劣るが圧倒的に低価格で作製できる可能
性のあるアモルファス系の光電気変換体が注目を浴びる
のもこの理由による。
【００１３】アモルファスシリコン系半導体の場合には
D.L.StaeblerとC.R.Wronskiにより発見された光劣化現
象(Applied Physics Letters,Vol.31,No.4,15 August 1
977p292)がある。この光劣化現象は現在までのところ十
分な解決に至っておらず、したがって初期の変換効率と
ともに長期間の光劣化を含めた変換効率と価格等のバラ
ンスも考慮して最適な構成を決定することも重要な課題
である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光劣
化を少なくし、変換効率が高く、安価に製造でき、軽く
て、フレキシブルな、総合的に優れた光電気変換体の構
成、これを用いた建材及び発電装置を提案するものであ
る。
【００１５】また、本発明の別の目的は、長期間の使用
において、変換効率をほぼ一定に維持させた光電気変換
体、これを用いた建材及び発電装置を提供することにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、基
板、該基板上に配置した非結晶半導体によって形成させ
た半導体接合を複数積層させた積層体及び光入射面を持
つ光電気変換部であって、該積層体における複数の半導
体接合は、互いに相違した分光感度と光照射によって引
き起こる光劣化に関する互いに相違した劣化率を持ち、
最少劣化率の半導体接合に基づく光電流が最大劣化率の
半導体接合に基づく光電流より大きくなる様に、該２種
の半導体接合を設けてなる光電気変換部、並びに、前記
光入射面上に、前記最少劣化率の半導体接合の分光感度
領域光を吸収させることによって、該最少劣化率の半導
体接合に基づく光電流を前記最大劣化率の半導体接合に
基づく光電流より小さくさせる表面部材を有する光電気
変換体に、第１の特徴を有し、第２に、本発明は、複数
の非単結晶の半導体接合からなる光電気変換部の光入射
面に、特定の光の波長域に対して透過率の低い、透明導
電層と保護部材からなる表面部材を設け、記表面部材を
透して光を照射した時に、前記複数の半導体接合のうち
最も特性の良い半導体接合で発生する光電流が、長期使
用の間常に、それ以外の半導体接合で発生する光電流よ
り少なくすることにより、劣化が少なく、変換効率が高
く、安価に製造できて、軽くて、フレキシブルな、総合
的に優れた光電気変換体に。第２の特徴を有し、第３
に、本発明は、ａ．基板、並びに、該基板上に配置した
非結晶半導体によって形成させた半導体接合を複数積層
させた積層体及び光入射面を持つ光電気変換部であっ
て、該積層体における複数の半導体接合は、互いに相違
した分光感度と光照射によって引き起こる光劣化に関す
る互いに相違した劣化率を持ち、最少劣化率の半導体接
合に基づく光電流が最大劣化率の半導体接合に基づく光
電流より大きくなる様に、該２種の半導体接合を設けて
なる光電気変換部を有する光電気変換体、ｂ．裏面補強
材、並びに、ｃ．前記光電気変換体の光入射面上に、前
記最少劣化率の半導体接合の分光感度領域光を吸収させ
ることによって、該最少劣化率の半導体接合に基づく光
電流を前記最大劣化率の半導体接合に基づく光電流より
小さくさせる表面部材を有し、該表面部材と前記裏面補
強材とを一体封止する封止構造体を有する建材に、第３
の特徴を有し、第４に、本発明は、ａ．基板、該基板上
に配置した非結晶半導体によって形成させた半導体接合
を複数積層させた積層体及び光入射面を持つ光電気変換
部であって、該積層体における複数の半導体接合は、互
いに相違した分光感度と光照射によって引き起こる光劣
化に関する互いに相違した劣化率を持ち、最少劣化率の
半導体接合に基づく光電流が最大劣化率の半導体接合に
基づく光電流より大きくなる様に、該２種の半導体接合
を設けてなる光電気変換部、並びに、前記光入射面上
に、前記最少劣化率の半導体接合の分光感度領域光を吸
収させることによって、該最少劣化率の半導体接合に基
づく光電流を前記最大劣化率の半導体接合に基づく光電
流より小さくさせる表面部材を有する光電気変換体、並
びにｂ．前記光電気変換体からの発電された電力を所定
の電力に変換する電力変換手段を有する発電装置に、第
４の特徴を有している。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明者等は、如何にして変換効
率が高く、光劣化が少なく、信頼性があり、作製が容易
である光電気変換体を達成すべきか鋭意研究してきた結
果、下記の発明を見出したのである。
【００１８】本発明では、非単結晶の半導体接合を複数
積層してなる光電気変換体が用いられる。
【００１９】本発明者等の実験により、複数の各半導体
接合の厚みを、基板に向かって、肉薄層から肉厚層に変
化させた構成を用いることによって、最も変換効率が良
くなることを見つけた。また、本発明者等は、この時の
各半導体接合毎の分光感度特性と、光劣化試験を行った
後の各半導体接合毎の分光感度特性とを比較して、最も
劣化の少ない特性の良い半導体接合を見出した。この最
も特性の良い半導体接合の光電流を、長期使用の間、常
に、他の半導体接合の光電流より少なく再度作製する
と、初期の変換効率はほとんど変わらず、光劣化の度合
いがこの最も特性の良い半導体接合の挙動に支配され少
なくなるということも見出した。なお、各半導体接合を
単体で光電気変換体に作製した時の、電流電圧曲線のフ
ィルファクターやエレクトロスピンレゾナンスによるス
ピン密度の測定やタイムオブフライト法によるキャリア
走行性の測定などでも最も特性の良い半導体接合は見出
せる。
【００２０】これとは別に、以下のことをも見出した。
図２は、日本工業規格（ＪＩＳ）の太陽光スペクトルを
示すが、太陽光には３００ｎｍの紫外線から１０００ｎ
ｍ以上の赤外線まで幅広い波長の光が含まれている。光
電気変換体はできる限り太陽光の全てを利用した方が変
換効率は向上する。しかしながら、実際には利用できな
い波長の光も存在する。この利用できない波長の光は、
光劣化を引き起こすため、光電気変換部へは到達させな
い方が良い。また利用できる波長でも、変換効率に寄与
する効果と光劣化を引き起こす効果を同時に考慮した
時、総合的には光電気変換部へ到達させない方が良い場
合もあることも見出した。たとえば３５０ｎｍ付近の紫
外線は光子当りのエネルギーが高く、光劣化を強く引き
起こすため、変換効率を大きく低下させない程度に保護
部材で反射させたりや吸収させるなどの方が良い。
【００２１】また屋根材として使用する場合は外観や色
合いも重要な要素になる場合があり、故意に特定の波長
を反射させ色合いをつける場合もある。このような場合
にも特定の波長域の光の透過率が低下する。
【００２２】複数の半導体接合の内、特定の波長域に対
応する半導体接合の光電流を、保護部材がない場合に多
く発生するように構成しておき、保護部材を設けた後、
光電流が少なくなった後でも、長期使用の間常に、最も
特性の良い半導体接合の光電流が最も少なくなるように
構成することで、この最も特性の良い半導体接合の特性
が光電気変換体全体の特性を決定づけることを見出し
た。
【００２３】以上のようにして複数の半導体接合の構成
を決定し特定の波長域の光を透過させない保護部材を設
けることにより、変換効率を大きく低下させることなく
光劣化を低く押さえることができる。
【００２４】これらに加えて一般的には電流を多くする
ためには膜厚を厚くする。これにより基板の形状を被覆
しきれないような欠陥が減少するという効果もある。ま
た電圧がかかった場合の破壊にいたるまでの程度が改善
され信頼性の高い光電気変換体が得られるという効果も
ある。
【００２５】これらに更に加えて、特定の波長域の光を
透過させない保護部材の厚みや分布を調整することで、
対応する半導体接合の光電流を調節できる。プラズマCV
D法などにより作製する半導体接合では作製後に修正は
困難であり、またある程度の分布は必ず存在する。保護
部材の厚みの調節が可能であることは半導体接合の作製
条件に許容範囲を広く持たせられるという効果もある。
【００２６】本発明の光電気変換体の断面の一例を図１
に模式図で示す。
【００２７】基板１０１に反射層１０２を設けた上に透
明抵抗層１０３をスパッタリング法や水溶液からの電気
析出法等により堆積する。透明抵抗層１０３の表面は数
１００ｎｍの凸凹があった方が光を散乱でき変換効率は
向上する。作製条件で凸凹を形成してよく、また平坦な
表面をウェットエッチングして凸凹を大きくしてもよ
い。
【００２８】この基板を例えば図2に示す真空装置に２
０７として設置する。送り出し室２０１から成膜室２０
２、２０３、２０４、２０５と回収室２０６まではゲー
トバルブで仕切られている状態で、不図示の真空ポンプ
で所定の圧力まで排気する。まず送り出し室２０１と成
膜室２０２の間のゲートバルブを開け基板２０７を基板
ホルダー兼電極の２１２の下に搬送し、基板ホルダー兼
電極の２１２を下降させて基板に接触させる。ヒータ２
０８にて基板を加熱し所定の温度に保つ。バルブを閉
め、ガス供給管２２０からシランとホスフィンと水素の
材料ガスを供給し、不図示の排気バルブの開度を調整し
所定の圧力に調整する。この状態で電極２１６に高周波
電力を所定時間だけ供給しｎ型アモルファス（以下「ａ
−」で表わす）Ｓｉ１０４を作製する。材料ガスを一度
排気した後、ゲートバルブを開け次の成膜室へ基板を搬
送し、再び材料ガスとしてシランとゲルマンと水素を供
給し所定の圧力にした後、導波管とバイアス電極２１７
に所定電力を所定時間だけ供給しｉ型 ａ−Ｓｉ Ｇｅ１
０５を作製する。同じように繰り返して、成膜室２０４
でｐ型マイクロクリスタル（以下「μｃ−」で表わす）
Ｓｉを作製し、以上でもっとも基板側の半導体接合が作
製できる。同じ順序で次のｎｉｐ接合１０７、１０８、
１０９をそれぞれ作製し、中間の半導体接合が作製でき
る。さらに成膜室２０２で同じようにｎ型ａ−Ｓｉ１１
０を作製した後今度は成膜室２０５でシランと水素のみ
を供給してｉ型ａ−Ｓｉ１１１を作製し、最後に成膜室
２０４でｐ型μｃ−Ｓｉ１１２を作製して表面側の半導
体接合を完成する。このような方法で作製した試料に光
劣化試験を行って、半導体接合の光電流の劣化率を求め
た。また半導体接合を上記と同じ方法で１つづつ別箇に
作製しフィルファクターも測定した。さらに３つのｉ層
のみを同じ条件で厚く堆積した試料を作り、エレクトロ
ンスピンレゾナンスでスピン密度を測定し、タイムオブ
フライト法でキャリアの走行性を測定した。結果を以下
の表１にまとめて示すが、表面側の半導体接合の特性が
最も良かった。これは堆積速度の早いマイクロ波電力の
影響とシリコンとシリコンゲルマニウムの差と考えられ
る。
【００２９】
【表１】
【００３０】したがって本発明の試料を作成する時は、
表面側のｉ型ａ−Ｓｉ１１１は保護部材を設けない時の
光電流が他の半導体接合の少なくとも一つよりは多くな
るように、材料ガス濃度を高めたり、基板温度を高くし
たり、バンドギャップを変えたり、シリコンとゲルマニ
ウムの比を変えたりまたは堆積時間を長くしたりする。
なお半導体接合御作製にはマイクロ波や高周波以外に
２．４５ＧＨｚ、５００ＭＨｚ、１０５ＭＨｚなどマイ
クロ波から高周波までのさまざまな電力が使用できる。
【００３１】なお、半導体接合の表面は透明抵抗層の凸
凹を反映している場合が多い。
【００３２】この上にさらに別の真空装置で透明電極を
兼ねた反射防止層１１３を作製する。
【００３３】その上に櫛型の集電電極１１４を設け、取
り出し電極を付け、裏面補強部剤１１５として鋼板を用
い、更に、表面の光入射面１１８の上に、表面フィルム
１１７としてのフッ化物重合体薄膜と表面封止部材１１
６としての熱可塑性透明有機樹脂とを接着して設け、こ
れを保護部材とし、光電気変換体を完成した。この表面
封止部材１１６としての熱可塑性透明有機樹脂中には、
図５に図示する透過率特性５１の紫外線吸収材を含有さ
せた。図５における紫外線吸収剤の透過率特性５１にお
いて、透過率１．０のを超えている波長領域を生じた理
由は、この紫外線吸収剤が屈折率２．０の透明導電層で
ある反射防止層１１３の上に設けられた場合の透過率特
性５１であり、更に保護部材自身の屈折率が約１．５で
あることによる反射防止効果のためである。
【００３４】図４は、上記表面封止材１１６及び表面フ
ィルム１１７からなる保護部材を設ける前の光電気変換
体の分光感度を示している。同図において、４１は、ト
ップ半導体接合の分光感度であり、４２は、ミドル半導
体接合の分光感度であり、４３は、ボトム半導体接合の
分光感度であり、４４は、これら３種の半導体接合を積
層させてなるトリプルセルとしての総合分光感度であ
る。
【００３５】図４において、この光電気変換体は、３０
０ｎｍから９００ｎｍまで広い範囲で光を利用できてい
ることが判る。この時の表面側半導体接合（トップ半導
体接合）、中間半導体接合（ミドル半導体接合）、基板
側の半導体接合（ボトム半導体接合）により発生する光
電流（ＪＳＣ）は、それぞれ７．６３ｍＡ／ｃｍ2、
７．４５ｍＡ／ｃｍ2、７．７８ｍＡ／ｃｍ2であった。
【００３６】図６は、上述した光電気変換体の上に（光
入射面１１８）、上記した表面封止部材１１６と表面フ
ィルム１１７とからなる保護部材を設けた後の上記と同
様の測定を行なった結果を図示している。
【００３７】図６において、６１は、トップ半導体接合
の分光感度であり、３５０ｎｍ以下の波長の光が有効に
カットされ、ミドル半導体接合及びボトム半導体接合の
光劣化を抑制している。本発明の好ましい具体例では、
表面封止材１１６中に、ミドル半導体接合及びボトム半
導体接合の光劣化を抑制するのに充分な量であって、且
つトップ半導体接合に対する分光感度を実質的に低下さ
せない選択された紫外線吸収剤を含有させるのがよい。
６２は、ミドル半導体接合の分光感度であり、６３は、
ボトム半導体接合の分光感度であり、６４は、これら３
種の半導体接合を積層させてなるトリプルセルとしての
総合分光感度である。
【００３８】また、この時のトップ、ミドル及びボトム
半導体接合によりそれぞれ発生する光電流は、７．３３
ｍＡ／ｃｍ2、７．６０ｍＡ／ｃｍ2、７．９７ｍＡ／ｃ
ｍ2であった。
【００３９】また、上記保護部材を設けた後の光電気変
換体となる太陽電池セルにおける初期の変換効率は１
０．２％、劣化試験後の変換効率は８．７％であった。
【００４０】図７は、トップ半導体接合において発生す
る光電流が最少になるように成膜条件や設計膜厚等を変
更させ、各種条件を選択して作成した数多くの試料（ト
ップ律速セル）と、やはりミドル半導体接合において発
生する光電流が最少になるように成膜条件等を選択して
作成した数多くの試料（ミドル律速セル）をを用いて測
定し、各試料毎の測定結果をプロットしたものである。
【００４１】図７において、横軸に、上記保護部材を設
ける前の中間の半導体接合（ミドル半導体接合）の光電
流〔ＪＳＣ（Ｍｉｄ）〕に対する表面側の半導体接合
（トップ半導体接合）の光電流〔ＪＳＣ（Ｔｏｐ）〕の
割合から１を差し引いた値であるＪＳＣ（Ｔｏｐ）／Ｊ
ＳＣ（Ｍｉｄ）−１（％）を各試料毎に求め、これをプ
ロットした。
【００４２】図７に於いて、縦軸に、上記保護部材を設
ける前の光電気変換体のフィルファクタ〔ＦＦ（保護部
材なし）〕に対する保護部材を設けた後の光電気変換体
のフィルファクタ〔ＦＦ（保護部材あり）〕の割合から
１を差し引いた値であるＦＦ（保護部材なし）／ＦＦ
（保護部材あり）−１（％）を各試料毎に求め、これを
プロットしたものである。また、図中における「トップ
律速」は、トップ半導体接合での発生光電流を最少に設
定した太陽電池セルを意味し、「ミドル律速」は、ミド
ル半導体接合での発生光電流を最少に設定した太陽電池
セルを意味している。また、「ＦＦ改善」は、矢印方向
ほど、ＦＦ改善された条件を表している。図７は、保護
部材作搭載後のフィルファクターの変化を示し手いる。
【００４３】図８の横軸は、保護部材を設ける前の光電
気変換体におけるミドル半導体接合の光電流〔ＪＳＣ
（Ｍｉｄ）〕に対するトップ半導体接合の光電流〔ＪＳ
Ｃ（Ｔｏｐ）〕から１を差し引いた値である。
【００４４】ＪＳＣ（Ｍｉｄ）／ ＪＳＣ（Ｔｏｐ）−
１（％）をプロットし、縦軸は、保護部材を設ける前の
光電気変換体の変換効率〔Ｅｆｆ（保護部材なし）〕に
対する保護部材を設けた後の光電気変換体の変換効率
〔Ｅｆｆ（保護部材あり）〕の割合から１を差し引いた
値であるＥｆｆ（保護部材なし）／Ｅｆｆ（保護部材あ
り）−１（％）を各試料毎に求め、これをプロットした
ものである。従って、図８は、変換効率の変化を図８に
示すもので、トップ半導体接合の光電流が０〜６％ほど
多い状態で、保護部材を設けた場合、特には３〜５％多
い状態で、最もフィルファクター（ＦＦ）がよく、変換
効率の低下も比較的少ないことが分かる。
【００４５】この様に、紫外線吸収剤を含有させた保護
部材を用いた光電気変換体は、フィルファクターが高
く、光電気変換効率が向上する。また長時間にわたり特
性に変化が少なく信頼性も大幅に改善される。
【００４６】図９の横軸は、表面封止剤１１６及び表面
フィルム１１７から成る保護部材を設けた後のトップ半
導体接合で発生する光電流（トップＪＳＣ）と、ミドル
半導体接合で発生する光電流（ミドルＪＳＣ）との比
で、縦軸は、保護部材を設けた後のフィルファクター
（ＦＦ）である。
【００４７】図７、８及び９中の黒い点は、さまざまな
条件で試作した異なる光電気変換体についての測定結果
を上記グラフ軸にたいしてプロットしたものである。
【００４８】次に本発明の構成要素について個別に説明
する。
【００４９】（基板１０１）基板１０１は、半導体層を
介して一方の下部電極も兼ねるが、金属や合金あるいは
その積層品、反射層を形成してあるカーボンシート、導
電層が形成してある樹脂フィルムなどが使用可能であ
る。これらは、ロール状で利用できるため連続作製に好
適である。また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に反射層や導電層を設けて用
いる事もできる。基板の表面は研磨や洗浄をしても良い
が、そのまま用いても良い。また表面に凹凸を有したも
のも使用可能である。また、ステンレススティール（Ｓ
ＵＳ４３０）のような磁性体を用いると磁石を内蔵した
ローラで位置を正確に制御しつつ搬送することも可能で
ある。
【００５０】（反射層１０２）反射層１０２は、反射率
の高い基板を用いる場合は改めて設ける必要はない。基
板１０１にステンレススティールやカーボンシートなど
を使用するときはスパッタリング等によりアルミニウム
などを形成する。
【００５１】（透明抵抗層１０３）透明抵抗層１０３
は、スパッタリング法や真空蒸着法や化学的気相成長法
やイオンプレーティング法やイオンビーム法やイオンビ
ームスパッタ法などで作製できる。また、硝酸基や酢酸
基やアンモニア基などと金属イオンからなる水溶液中か
らの電気析出法や浸漬法でも作製できる。抵抗層の性質
は基板まで光を透過させるため透明度が高いことが望ま
しい。また、半導体層の欠陥を通じて流れる電流を抑制
するため適度の抵抗を持つことが望ましい。具体的には
透過率が９０％以上で、導電率が１０−８（１／Ωｃ
ｍ）以上、１０−１（１／Ωｃｍ）以下であることが望
ましい。材料としては酸化亜鉛や酸化インジウムや酸化
錫またはその含有物などが利用できる。
【００５２】作製条件を制御することにより表面に数１
００ｎｍの大きさの凹凸を作製することができるが、平
坦な場合は酢酸水溶液等でウェットエッチングして凸凹
にしてもよい。たとえばスパッタリングの場合は基板温
度を高くし、堆積速度を遅くし、厚みを厚くすることで
凸凹を大きくできる。また水溶液の電気析出法では亜鉛
濃度を濃くし、厚みを厚くすることで凸凹を大きくでき
る。
【００５３】（半導体接合）半導体層の作成には高周波
からマイクロ波までの電力を利用するＣＶＤ装置などが
利用できる。真空室内に材料ガスとして ＳｉＨ4 、Ｐ
Ｈ3 、Ｈ2などを供給し、電力を投入して、これにより
ｎ型 ａ−Ｓｉ層１０４、１０７、１１０が形成でき
る。さらにＳｉＨ4 、ＧｅＨ4 、Ｈ2などを用い、これ
によりｉ型 ａ−ＳｉＧｅ層１０５，１０８が形成で
き、ＳｉＨ4 、Ｈ2などを用い、これによりｉ型 ａ−Ｓ
ｉ層１１１が形成でる。さらにＳｉＨ4 、ＢＦ3、Ｈ2な
どを用い、ｐ型μｃ（微結晶）−Ｓｉ層１０６が形成で
き、複数のｎｉｐの半導体接合が形成できる。この半導
体層は非単結晶として、アモルファスやマイクロクリス
タル（微結晶）に制限されず、ｎｉｐの構成もｐｉｎで
も可能である。
【００５４】また半導体接合の数も２つ以上でよく例に
ある３つに限定されるものではない。
【００５５】また、インライン方式の装置で連続的に作
製することも可能である。
【００５６】図１において、１０４は、ｎ型半導体層
で、１０５は、ｉ型半導体層で、１０６は、ｐ型半導体
層で、これらの半導体層１０４、１０５と１０６とによ
って、ボトムｐｉｎ（ｎｉｐ）半導体接合１１を構成
し、１０７は、ｎ型半導体層で、１０８は、ｉ型半導体
層で、１０９は、ｐ型半導体層で、これらの半導体層１
０７、１０８と１０９とによって、ミドルｐｉｎ（ｎｉ
ｐ）半導体接合１２を構成し、１１０は、ｎ型半導体層
で、１１１は、ｉ型半導体層で、１１２は、ｐ型半導体
層で、これらの半導体層１１０、１１１と１１２とによ
って、トップｐｉｎ（ｎｉｐ）半導体接合１３を構成し
ている。
【００５７】本発明の好ましい具体例では、トップｐｉ
ｎ半導体接合を最少劣化率の半導体接合とし、この分光
感度は、短波長側に設定され、またボトムｐｉｎ半導体
接合を最大劣化率の半導体接合とし、この分光感度は、
長波長側に設定されている。この際の最少劣化率の半導
体接合の分光感度ピークは、５００ｎｍ以下の波長に設
定され、前記最大劣化率の半導体接合の分光感度ピーク
は、７００ｎｍ以上の波長に設定されている。
【００５８】また、上記最少劣化率の半導体接合と最大
劣化率の半導体接合との間に、中間に、ミドルｐｉｎ半
導体接合１２として、中間劣化率の半導体接合を設ける
ことができる。この中間劣化率の半導体接合の分光感度
ピークは、５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の範囲に設定
される。
【００５９】本発明の好ましい具体例において、トップ
ｐｉｎ半導体接合のｉ型半導体層は、ラジオ周波数の様
な高周波電力を用いたプラズマＣＶＤによる比較的成膜
速度を遅くさせた堆積を用いるのがよく、一方ボトムｐ
ｉｎ半導体接合のｉ型半導体は、マイクロ波を用いたプ
ラズマＣＶＤによる比較的成膜速度を早くさせた堆積を
用いるのがよい。
【００６０】（反射防止層１１３）反射防止層１１３
は、上記半導体層１０４―１１２を介した基板とは反対
側の上部電極を兼ね、低抵抗であることが望ましい。酸
化インジウムや酸化錫や酸化チタンや酸化亜鉛やその混
合物などを原材料にし、抵抗加熱や電子ビームによる真
空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法、スプレー法、
浸積法等で作製できる。また、光入射面１１８とする上
で、良好な反射防止効果を得るために反射防止層の膜厚
は、主に反射を防止したい光の波長に比べ、反射防止膜
の屈折率の４倍分の１程度が良い。たとえば屈折率が２
で最も透過したい波長が５００ｎｍとすると膜厚は、約
６３ｎｍ程度が望ましい。また屈折率の異なる材料を積
層する構成でも良い。
【００６１】本発明の好ましい例においては、下部電
極、半導体接合及び上部電極の一体構成によって、光電
気変換体を構成しているが、本発明の光電気変換体は、
上記した構造には、限定されない。
【００６２】（集電電極１１４）反射防止層１１３の上
には電流を効率よく集電するために、格子状の集電電極
１１４を設けてもよい。集電電極１１４の形成方法とし
ては、マスクパターンを用いたスパッタリング、抵抗加
熱、ＣＶＤ法や、全面に金属膜を蒸着した後で不必要な
部分をエッチングで取り除きパターニングする方法、光
ＣＶＤにより直接グリッド電極パターンを形成する方
法、グリッド電極パターンのネガパターンのマスクを形
成した後にメッキする方法、導電性ペーストを印刷する
方法などがある。
【００６３】なおこの後、必要に応じて起電力を取り出
すために出力端子を基板１０１と集電電極１１４に取り
付けてもよい。
【００６４】（表面封止材１１６）表面封止材１１６
は、光電気変換体の凹凸を樹脂で被覆し、変換体を温度
変化、湿度、衝撃などの過酷な外部環境から守りかつ表
面フィルムと変換体との接着を確保するために必要であ
る。したがって、耐候性、接着性、充填性、耐熱性、耐
寒性、耐衝撃性が要求される。これらの要求を満たす樹
脂としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、
エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチ
レン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、ポリビニ
ルブチラール樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ウレタ
ン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられ
る。なかでも、ＥＶＡは太陽電池用途としてバランスの
とれた物性を有しており、好んで用いられる。ただ、そ
のままでは熱変形温度が低いために容易に高温使用下で
変形やクリープを呈するので、架橋して耐熱性を高めて
おくことが望ましい。ＥＶＡの場合は有機過酸化物で架
橋するのが一般的である。有機過酸化物による架橋は有
機化酸化物から発生する遊離ラジカルが樹脂中の水素や
ハロゲン原子を引き抜いてＣ−Ｃ結合を形成することに
よって行われる。有機過酸化物の活性化方法には、熱分
解、レドックス分解およびイオン分解が知られている。
一般には熱分解法が好んで行われている。有機過酸化物
の添加量の具体例としては、ヒドロペルオキシド、ジア
ルキル（アリル）ぺルオキシド、ジアシルペルオキシ
ド、ペルオキシケタール、ペルオキシエステル、ペルオ
キシカルボネートおよびケトンペルオキシドなどが挙げ
られる。なお、有機過酸化物の添加量は封止材樹脂１０
０重量部に対して０．５重量部以上５重量部以下であ
る。
【００６５】上記有機過酸化物を封止材１１６に併用
し、真空下で加圧加熱しながら架橋および熱圧着を行う
ことが可能である。加熱温度ならびに時間は各々の有機
過酸化物の熱分解温度特性で決定することができる。一
般には熱分解が９０％より好ましくは９５％以上進行す
る温度と時間をもって加熱加圧を終了する。封止材樹脂
の架橋を確かめるにはゲル分率を測定すれば良く、高温
下での封止材樹脂の変形を防ぐためにはゲル分率が７０
ｗｔ％以上となるように架橋することが望ましい。
【００６６】上記架橋反応を効率良く行うためには、架
橋助剤と呼ばれるトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩ
Ｃ）を用いることも可能である。一般には封止材樹脂１
００重量部に対して１重量部以上５重量部以下の添加量
である。
【００６７】本発明に用いられる封止材の材料は耐候性
において優れたものであるが、更なる耐候性の改良、あ
るいは、封止材下層の保護のために、紫外線吸収剤を併
用することもできる。紫外線吸収剤としては、公知の化
合物が用いられるが、太陽電池モジュールの使用環境を
考慮して低揮発性の紫外線吸収剤を用いることが好まし
い。具体的にはサルチル酸系、ベンゾフェノン系、ベン
ゾトリアゾール系、シアノアクリレート系の各種有機化
合物を挙げることができる。
【００６８】紫外線吸収剤の他に光安定化剤も同時に添
加すれば、光に対してより安定な封止材となる。代表的
な光安定化剤はヒンダードアミン系光安定化剤である。
ヒンダードアミン系光安定化剤は紫外線吸収剤のように
は紫外線を吸収しないが、紫外線吸収剤と併用すること
によって著しい相乗効果を示す。
【００６９】上記紫外線吸収剤および光安定化剤の添加
量は、封止材樹脂に対してそれぞれ０．１〜１．０ｗｔ
％、０．０５〜１．０ｗｔ％が望ましい。
【００７０】さらに、耐熱性・熱加工性改善のために酸
化防止剤を添加することも可能である。酸化防止剤の化
学構造としてはモノフェノール系、ビスフェノール系、
高分子型フェノール系、硫黄系、燐酸系がある。酸化防
止剤の添加量は封止材樹脂に対して０．０５〜１．０ｗ
ｔ％であることが好ましい。
【００７１】より厳しい環境下で光電気変換体の使用が
想定される場合には封止材樹脂と光電気変換体あるいは
表面樹脂フィルムとの接着力を向上することが好まし
い。シランカップリング剤や有機チタネート化合物を封
止材に添加することで前記接着力を改善することが可能
である。添加量は、封止材樹脂１００重量部に対して
０．１重量部以上３重量部以下が好ましく、０．２５重
量部以上１重量部以下がより好ましい。
【００７２】一方、光電気変換体に到達する光量の減少
をなるべく抑えるために、表面封止材１１７は透明でな
くてはならず、具体的には光透過率が４００ｎｍ以上８
００ｎｍ以下の可視光波長領域において８０％以上であ
ることが望ましく、９０％以上であることがより望まし
い。また、大気からの光の入射を容易にするために、摂
氏２５度における屈折率が１．１から２．０であること
が好ましく、１．１から１．６であることがより好まし
い。具体的な透過スペクトルの例を図５に示すが、３０
０ｎｍ〜４００ｎｍの透過率は０％〜９０％が望まし
い。
【００７３】（表面フィルム１１７）本発明で用いられ
る表面樹脂フィルム１１７は、太陽電池モジュールの最
表層に位置するため耐候性、耐汚染性、機械強度をはじ
めとして、太陽電池モジュールの屋外暴露における長期
信頼性を確保するための性能が必要である。本発明に好
適に用いられる材料としてはフッ素樹脂、アクリル樹脂
などがある。なかでもフッ素樹脂は耐候性、汚染性に優
れているため好んで用いられる。具体的にはポリフッ化
ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂あるいは四フッ
化エチレン−エチレン共重合体などがある。耐候性の観
点ではポリフッ化ビニリデン樹脂が優れているが、耐候
性および機械的強度の両立と透明性では四フッ化エチレ
ン−エチレン共重合体が優れている。
【００７４】表面樹脂フィルム１１７の厚さは機械的強
度の確保のためにある程度厚くなければならず、またコ
ストの観点からはあまり厚すぎるのにも問題がある。具
体的には、２０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、よ
り好適には３０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００７５】なお、前記表面樹脂フィルム１１７と前記
封止材１１６との接着性の改良のために、コロナ処理、
プラズマ処理、オゾン処理、ＵＶ照射、電子線照射、火
炎処理等の表面処理を表面樹脂フィルム１１７の片面に
行うことが望ましい。この中でもコロナ放電処理は処理
速度が速く比較的簡易な装置で接着力の大きな向上が図
れるので好適に用いられる。
【００７６】表面樹脂フィルム１１７及び表面封止材１
１６には凹凸が形成されている。この凹凸は被覆形成工
程中に設けられても良いし、被覆形成後プレスなどの方
法によって設けられてもよい。
【００７７】（裏面補強部材１１５）裏面補強材の具体
例として用いた被覆フィルムは、光電気変換体の導電性
基板１０１と外部との電気的絶縁を保つために必要であ
る。材料としては、導電性基板１０１と充分な電気絶縁
性を確保でき、しかも長期耐久性に優れ熱膨張、熱収縮
に耐えられる、柔軟性を兼ね備えた材料が好ましい。好
適に用いられるフィルムとしては、ナイロン、ポリエチ
レンテレフタレートが挙げられる。
【００７８】裏面補強材としては、前記被覆フィルムの
他に、太陽電池モジュールの機械的強度を増すために、
あるいは、温度変化による歪、ソリを防止するために、
例えば、鋼板、プラスチック板、ＦＲＰ（ガラス繊維強
化プラスチック）板を用いてもよい。この機械的強度が
大きい裏面補強部材の場合には、屋根材などの建材に適
用することができる。
【００７９】図１１に本発明の電力制御方式を用いた発
電装置の一例を示す。太陽電池１１０１の直流出力が電
力変換装置１１０２に入力され負荷１１０３へと供給さ
れる。
【００８０】太陽電池１１０１としては、前述した図１
の太陽電池モジュールを用いることができ、これを直列
又は並列に接続させて太陽電池アレイとして、所望の電
圧、電流を得る様に構成している。
【００８１】電力変換装置１１０２としては、パワート
ランジスタ、パワーＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の自己消弧型ス
イッチング素子を用いたＤＣ／ＤＣコンバーター、自励
式ＤＣ／ＡＣインバーター等がある。該電力変換装置
は、すべてゲートパルスのＯＮ／ＯＦＦデューティ比
（いわゆる通流率）と周波数によって、電力潮流、入出
力電圧、出力周波数等を制御できるものである。
【００８２】負荷１１０３としては、電熱負荷、電動機
負荷等種々のものがあるが、交流の場合には商用交流系
統であってもよい。商用交流系統が負荷の場合、該シス
テムを「系統連系太陽発電システム」といい、電力系統
が負荷であるために投入しうる電力に制限がなく、太陽
電池等から最大限の電力を投入する本発明の制御方式
は、特に好ましい。また、同様に、直流負荷として２次
電池をも使用できるが、その場合には、２次電池の容量
を十分大きくし、電池の充電状態の管理を行うことが望
ましい。なお、負荷が直流の場合には電力変換装置１１
０２としてはＤＣ／ＤＣコンバーターが使用される。
【００８３】太陽電池１１０１の出力電圧および出力電
流は電圧検出手段１１０４、電流検出手段１１０５によ
って検出され、その検出信号が太陽電池の出力電圧設定
手段１１０６に入力される。
【００８４】電圧検出手段１１０４は太陽電池出力電圧
を抵抗で分圧し、Ａ／Ｄ変換してデジタル値に変換して
出力電圧設定手段１１０６の制御手段１１０７に送る。
この際、ノイズの混入等を避けるために、太陽電池の出
力回路と検出信号の送信回路は入出力間の絶縁を完全に
行えるフォトカプラ等で絶縁しておくことが望ましい。
電流検出手段１１０５は、ホール素子または標準抵抗等
で電流を電圧に変換し、電圧検出手段１１０４と同様に
検出信号をデジタル値として電圧設定手段１１０６に送
り込むとよい。これらの検出手段に用いられるＡ／Ｄコ
ンバーターは十分高速かつ高精度であることが好まし
く、具体的には、１０ビット以上の分解能を持ち、５０
ＫＨｚ以上のサンプリング速度を持つものが好ましい。
このようなＡ／Ｄコンバーターは、０．１％以下の誤差
で、かつ１秒以下の応答を持った制御系を構成できる。
【００８５】出力電圧設定手段１１０６は、上記検出信
号をもとに演算を行い、出力電圧設定値を決定し、太陽
電池出力電圧が設定値となるように電力変換装置のゲー
ト回路の通流率等を制御する。出力電圧設定手段１１０
６は、制御用マイクロコンピュータとして具体化され、
ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力ポート、数値演算器等
を備えることが出来る。
【００８６】電力変換装置の制御手段１１０７は、いわ
ゆるゲート駆動回路であり、瞬時値電流比較、正弦波／
三角波比較方式等により、ゲートパルスを発生する。こ
れにより、太陽電池の出力電圧が出力電圧設定手段１１
０６の出力に一致するように、電力変換装置１１０２の
通流率を制御する。この制御手段１１０７は、アナログ
回路でもデジタル回路でも構成できるが、最近ではほと
んどがデジタル化されており、ＣＰＵや高速ＣＰＵであ
るＤＳＰ（Ｄｅｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓｏｒ）を装備している。
【００８７】デジタル化された場合の制御手段１１０７
は、前述の出力電圧設定手段１１０６と類似の構成であ
り、両者を兼用することも可能である。
【００８８】以下、本発明を実施例に従って、説明す
る。
【００８９】
【実施例】
（実施例１）本実施例においては以下に詳細を示すが、
図１の断面模式図に示す構成の光電気変換体をバッチ方
式で作成し、紫外線を吸収する保護部材を設けた。最も
特性の良い半導体接合は表面側に作成した紫外線に対応
する半導体接合である。
【００９０】基板１０１には縦横４５ｍｍ×４５ｍｍ、
厚さ ０．１５ｍｍの形状で、一般的にダル仕上げと呼
ばれる凹凸つけたＳＵＳ４３０を使用した。この基板を
８枚同じように作製した。市販の直流マグネトロンスパ
ッタ装置に８枚同時に設置し、圧力が１０−５ｔｏｒｒ
以下になるまで排気した。この後アルゴンガスを各々３
０ｓｃｃｍ供給し圧力を２ｍｔｏｒｒに保持した。基板
は加熱せず６ｉｎｃｈΦのアルミニウムターゲットに１
２０ｗの直流電力を印加し９０秒間で７０ｎｍの厚みの
アルミニウムの反射層を形成した。引き続き基板温度を
３００℃に加熱し、６ｉｎｃｈΦの酸化亜鉛のターゲッ
トに電気接続を切り替えて５００ｗの直流電力を１０分
間印加し約１０００ｎｍの酸化亜鉛の抵抗層を作製し
た。表面には約３００ｎｍの凸凹が形成された。
【００９１】この試料を図２に概略を示す装置の送り出
し室２０１に１枚ずつ設置し、１０-4ｔｏｒｒまで真空
ポンプで排気した後、ゲートバルブを開け、ｎ層成膜室
２０２に基板を移動した。基板ホルダーを２１２を下
げ、ヒータ２０８にて基板の表面温度は２５０℃に制御
した。十分に排気が行われた時点で、ガス導入管２２０
より、Ｓｉ2Ｈ6１ｓｃｃｍ、ＰＨ3 ／Ｈ2(１％Ｈ2希釈)
０．５ｓｃｃｍ、Ｈ2４０ｓｃｃｍ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１ｔｏｒ
ｒに保持し、圧力が安定したところで、直ちに高周波電
源より３Ｗの電力を投入した。プラズマは１８０秒間持
続させた。これにより、ｎ型ａ−Ｓｉ層１０４が透明抵
抗層１０３上に形成された。再び排気をした後に、マイ
クロ波ｉ層成膜室２０３に基板を移し、基板温度は２５
０℃にして、ガス導入管２２１よりＳｉＨ4４０ｓｃｃ
ｍ、ＧｅＨ4５０ｓｃｃｍ、Ｈ2２００ｓｃｃｍ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１．５ｍｔｏｒｒに保持し、圧力が安定したところ
で、直ちに１０５ＭＨｚのマイクロ波電源より１５０Ｗ
の電力を投入し、バイアス電極に１３．５６ＭＨｚの高
周波電力８００ｗを印加して１５秒間持続させた。これ
によりｉ型ａ−ＳｉＧｅ層１０５が形成された。再び排
気をした後に、ｐ層成膜室２０４に基板を移し、基板温
度は２５０℃にして、ガス導入管２２２よりＳｉＨ4／
Ｈ2（１０％Ｈ2希釈）０．５ｓｃｃｍ、ＢＦ3／Ｈ2（１
％Ｈ2希釈）１ｓｃｃｍ、Ｈ2５０ｓｃｃｍ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１
ｔｏｒｒに保持し、圧力が安定したところで、直ちに高
周波電源より２００Ｗの電力を投入した。プラズマは１
２０秒間持続させた。これによりｐ型μｃ−Ｓｉ層１０
６が形成された。
【００９２】次に再びｎ層成膜室２０２に基板を移動し
た。ヒータ２０８にて基板の表面温度は２３０℃に制御
した。十分に排気が行われた時点で、ガス導入管２２０
より、Ｓｉ2Ｈ6１ｓｃｃｍ、ＰＨ3／Ｈ2(１％Ｈ2希釈)
０．５ｓｃｃｍ、Ｈ2４０ｓｃｃｍ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１ｔｏｒ
ｒに保持し、圧力が安定したところで、直ちに高周波電
源より３Ｗの電力を投入した。プラズマは１８０秒間持
続させた。これにより、ｎ型 ａ−Ｓｉ層１０７が形成
された。再び排気をした後に、マイクロ波ｉ層成膜室２
０３に基板を移し、基板温度は２３０℃にして、ガス導
入管２２１よりＳｉＨ4４０ｓｃｃｍ、ＧｅＨ4４０ｓｃ
ｃｍ、Ｈ2２００ｓｃｃｍ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１．５ｍｔｏｒｒ
に保持し、圧力が安定したところで、直ちにマイクロ波
電源より１５０Ｗの電力を投入し、バイアス電極に高周
波電力８００ｗを印加して１５秒持続させた。これによ
りｉ型a-ＳｉＧｅ層１０８が形成された。再び排気をし
た後に、ｐ層成膜室２０４に基板を移し、基板温度は２
３０℃にして、ガス導入管２２２よりＳｉＨ4／Ｈ2（１
０％ Ｈ2希釈）０．５ｓｃｃｍ、ＢＦ3／Ｈ2（１％ Ｈ2
希釈）１ｓｃｃｍ、Ｈ2５０ｓｃｃｍ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１ｔｏ
ｒｒに保持し、圧力が安定したところで、直ちに高周波
電源より２００Ｗの電力を投入した。プラズマは１２０
秒間持続させた。これによりｐ型μｃ−Ｓｉ層１０９が
形成された。
【００９３】次に再びｎ層成膜室２０２に基板を移動し
た。ヒータ２０８にて基板の表面温度は２００℃に制御
した。十分に排気が行われた時点で、ガス導入管２２０
より、Ｓｉ2Ｈ6１ｓｃｃｍ、ＰＨ3／Ｈ2(１％Ｈ2希釈)
０．５ｓｃｃｍ、Ｈ2４０ｓｃｃｍ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１ｔｏｒ
ｒに保持し、圧力が安定したところで、直ちに高周波電
源より３Ｗの電力を投入した。プラズマは１８０秒間持
続させた。これにより、ｎ型 ａ−Ｓｉ層１１０が形成
された。再び排気をした後に、高周波ｉ層成膜室２０５
に基板を移し、基板温度は２００℃にして、ガス導入管
２２１よりＳｉ2Ｈ6１ｓｃｃｍ、Ｈ2４０ｓｃｃｍ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、圧力が安定したところで、
直ちに高周波電源より２Ｗの電力を投入し、放電を６０
０秒持続させた。これによりｉ型ａ−Ｓｉ層１１１が形
成された。再び排気をした後に、ｐ層成膜室２０４に基
板を移し、基板温度は２００℃にして、ガス導入管２２
２よりＳｉＨ4／Ｈ2（１０％ Ｈ2希釈）０．５ｓｃｃ
ｍ、ＢＦ3／Ｈ2（１％ Ｈ2希釈）１ｓｃｃｍ、Ｈ2５０
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、圧力が安定
したところで、直ちに高周波電源より２００Ｗの電力を
投入した。プラズマは２分間持続させた。これによりｐ
型μｃ−Ｓｉ層１１２が形成された。
【００９４】次に試料を図２の装置から取り出し、ＤＣ
マグネトロンスパッタ装置のアノードの表面に取り付
け、ステンレススティールのマスクで試料の周囲を遮蔽
して、中央部４０ｍｍ×４０ｍｍの領域に１０重量％の
酸化錫と９０重量％の酸化インジウムからなるターゲッ
トを用いて透明導電層１１３をスパッタリングした。堆
積条件は基板温度２００℃、不活性ガスとしてアルゴン
の流量５０ｓｃｃｍ 、酸素ガス０．５ｓｃｃｍ、堆積
室内の圧力３ｍＴｏｒｒ、ターゲットの単位面積当たり
の投入電力量 ０．２Ｗ／ｃｍ2にて約１００秒で厚さが
７０ｎｍとなるように堆積した。膜の厚みは前もって同
じ条件で堆積時間との関係を検量して堆積することによ
り所定の厚みとした。
【００９５】以上のようにして作製した試料に銀ペース
トをスクリーン印刷して集電電極を面積の２％の領域に
形成し出力端子を付け、最後にマイナス側端子として銅
タブをステンレス基板にステンレス半田を用いて取り付
け、プラス側端子としては錫箔のテープを導電性接着剤
にて集電電極１１４に取り付け出力端子とした。なお、
プラス側端子は絶縁体を介して裏面に回し、後述する裏
面被覆材の穴から出力を取り出せるようにした。
【００９６】この光電気変換体の取り出し電極まで作製
した試料の８枚の内４枚について、保護部材を設けない
ときの特性を測定し後述の比較例１−１とした。本実施
例では残りの４枚の試料を次の方法で被覆した。
【００９７】光電気変換部の受光面側にＥＶＡシート
（スプリングボーンラボラトリーズ社製、商品名フォト
キャップ、厚さ４６０マイクロメートル）と片面をコロ
ナ放電処理した無延伸のＥＴＦＥフィルム（デュポン社
製、商品名 テフゼルフィルム、厚さ５０マイクロメー
トル）を、裏側にＥＶＡシート（スプリングボーンラボ
ラトリーズ社製、商品名フォトキャップ、厚さ４６０マ
イクロメートル）とナイロンフィルム（デュポン社製、
商品名 ダーテック、厚さ６３．５マイクロメートル）
とガルバリウム鋼板（亜鉛メッキ鋼板、厚さ０．２７ｍ
ｍ）をＥＴＦＥ／ＥＶＡ／光電気変換部／ＥＶＡ／ナイ
ロン／ＥＶＡ／鋼板という順に重ねた。この際にＥＴＦ
Ｅの外側に、はみ出したＥＶＡのための離型用テフロン
フィルム（デュポン社製、商品名テフロンＰＦＡフィル
ム、厚さ５０マイクロメートル）を介してアルミニウム
メッシュ（１６×１８メッシュ、線径０．０１１イン
チ）を配置した。この積層体を真空ラミネート装置を用
いて加圧脱気しながら１５０℃で３０分加熱することに
より、アルミニウムメッシュにより表面に凹凸が形成さ
れた光電気変換体を得た。なお、ここで用いたＥＶＡシ
ートは太陽電池の封止材として広く用いられているもの
であり、ＥＶＡ樹脂（酢酸ビニル含有率３３％）１００
重量部に対して架橋剤１．５重量部、紫外線吸収剤０．
３重量部、光安定化剤０．１重量部、酸化防止剤０．２
重量部、シランカップリング剤０．２５重量部を配合し
たものである。出力端子はあらかじめ光起電力素子裏面
にまわしておき、ラミネート後、ガルバリウム鋼板に予
め開けておいた端子取り出し口から出力が取り出せるよ
うにした。保護樹脂を接着して完成した。
【００９８】この完成した４枚の光電気変換体について
分光感度を図６に示す。３００ｎｍから３７０ｎｍまで
の分光感度が保護部材の吸収により低下していることが
わかる。この時の表面側、中間、基板側の半導体接合に
より発生する光電流はそれぞれ７．３±０．１ｍＡ／ｃ
ｍ2、７．６±０．１ｍＡ／ｃｍ2、８．０±０．１ｍＡ
／ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ２）照
射時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは
０．７２±０．０１、変換効率は初期の変換効率は１
０．２±０．１％と比較例１−１の保護部材を設ける前
の１０．４±０．１％よりわずかに低下した。しかしＡ
Ｍ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験
後の変換効率は８．７±０．１％であり、比較例１−１
の保護部材のない場合の８．３％を上回る結果であっ
た。なお劣化試験後の光電流は７．２±０．１ｍＡ／ｃ
ｍ2、７．３±０．１ｍＡ／ｃｍ2、７．８±０．１ｍＡ
／ｃｍ2と変化しており、表面側の半導体接合の光電流
の変化が最も少なく、最も特性の良い半導体接合となっ
ていた。また変化後も最も特性の良い表面側の半導体接
合の光電流が最も少ない状態を保っていた。
【００９９】また半導体接合１つづつの試料とｉ層のみ
の厚い試料も作成し、フィルファクター、スピン密度、
キャリアー走行性も測定したが前述の値とであった。
【０１００】さらにこのサンプルを温度８５℃、湿度８
５％の環境試験箱による１０００時間の環境試験を行っ
た。変換効率の変化は０．０２％低下しただけで全く問
題なかった。
【０１０１】（比較例１−１）実施例１の取り出し電極
まで作製した試料の８枚の内４枚について、保護部材を
設けないときの特性を測定し分光感度を図４に示す。３
００ｎｍから９００ｎｍまで広い範囲で光を利用できて
いる。この時の表面側、中間、基板側の半導体接合によ
り発生する光電流はそれぞれ７．６±０．１ｍＡ／ｃｍ
２、７．４±０．１ｍＡ／ｃｍ2、７．８±０．１ｍＡ
／ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照
射時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは
０．７０±０．０１、変換効率は初期の変換効率は１
０．４±０．１％であった。保護部材を設けないでＡＭ
１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験後
の変換効率は８．３±０．１％であった。基板による差
はほとんどなく残りの４枚についても同じ特性を示すと
思われる。
【０１０２】保護部材を設けない光電気変換体は屋外で
の使用では簡単に壊れ、特に雨にぬれた場合に集電電極
からの漏電により破壊にいたる。
【０１０３】（比較例１−２）高周波ｉ層成膜室２０５
でｉ型ａ−Ｓｉ層１１１を作製する時に、実施例１では
６００秒の放電を発生させたところを本比較例では５４
０秒に短縮した以外は実施例１と同じ方法で光電気変換
体を作製した。
【０１０４】保護部材を設ける前の分光感度から測定で
きる光電流は表面側、中間、基板側の半導体接合それぞ
れで７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．４ｍＡ／ｃｍ2、７．８ｍ
Ａ／ｃｍ2であった。
【０１０５】保護部材を設けた後それぞれの光電流は
６．９ｍＡ／ｃｍ2、７．６ｍＡ／ｃｍ2、８．０ｍＡ／
ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射
時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは０．
７１であった。初期の変換効率は１０．０％、ＡＭ１.
５（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験後の
変換効率は８．５％となり実施例１に比べ約２％低下し
ている。
【０１０６】（比較例１−３）高周波ｉ層成膜室２０５
でｉ型a-Ｓｉ層１１１を作製する時に、実施例１では６
００秒の放電を発生させたところを本比較例では６６０
秒に延長した以外は実施例１と同じ方法で光電気変換体
を作製した。
【０１０７】保護部材を設ける前の分光感度から測定で
きる光電流は表面側、中間、基板側の半導体接合それぞ
れで７．９ｍＡ／ｃｍ2、７．４ｍＡ／ｃｍ2、７．８ｍ
Ａ／ｃｍ2であった。
【０１０８】保護部材を設けた後それぞれの光電流は
７．６ｍＡ／ｃｍ2、７．６ｍＡ／ｃｍ2、８．０ｍＡ／
ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射
時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは０．
６７であった。初期の変換効率は９．９％、ＡＭ１.５
（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験後の変
換効率は７．４％となった。表面側と中央の２つの半導
体接合の光電流がそろうことでフィルファクターが著し
く低下している。なお劣化後の光電流はそれぞれ７．５
ｍＡ／ｃｍ2、７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．７ｍＡ／ｃｍ2
であり、中間の半導体接合の光電流が最も少なくなって
いた。
【０１０９】（実施例２）中間の半導体接合のｎ型ａ−
Ｓｉ１０７までは実施例１と同じ方法で作製した。
【０１１０】このあと高周波ｉ層成膜室２０５に基板を
移し、基板温度は２３０℃にして、ガス導入管２２１よ
りＳｉＨ4２ｓｃｃｍ、ＧｅＨ4２ｓｃｃｍ、Ｈ2４０ｓ
ｃｃｍ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、圧力が安定した
ところで、直ちに高周波電源より２Ｗの電力を投入し、
放電を６００秒持続させた。これによりｉ型ａ−ＳｉＧ
ｅ層１０８を形成した。再び排気をした後に、ｐ層成膜
室２０４に基板を移し、基板温度は２３０℃にして、ガ
ス導入管２２２よりＳｉＨ4／Ｈ2（１０％ Ｈ2希釈）
０．５ｓｃｃｍ、ＢＦ3／Ｈ2（１％ Ｈ2希釈）１ｓｃｃ
ｍ、Ｈ2５０ｓｃｃｍ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、
圧力が安定したところで、直ちに高周波電源より２００
Ｗの電力を投入した。プラズマは１２０秒間持続させ
た。これによりｐ型μｃ−Ｓｉ層１０９が形成された。
【０１１１】次に再びｎ層成膜室２０２に基板を移動し
た。ヒータ２０８にて基板の表面温度は２００℃に制御
した。十分に排気が行われた時点で、ガス導入管２２０
より、Ｓｉ2Ｈ6１ｓｃｃｍ、ＰＨ3／Ｈ2(１％Ｈ2希釈)
０．５ｓｃｃｍ、Ｈ2４０ｓｃｃｍ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１ｔｏｒ
ｒに保持し、圧力が安定したところで、直ちに高周波電
源より３Ｗの電力を投入した。プラズマは１８０秒間持
続させた。これにより、ｎ型 ａ−Ｓｉ層１１０が形成
された。再び排気をした後に、マイクロ波ｉ層成膜室２
０３に基板を移し、基板温度は２００℃にして、ガス導
入管２２１よりＳｉＨ4６０ｓｃｃｍ、ＧｅＨ4１０ｓｃ
ｃｍ、Ｈ2２００ｓｃｃｍ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１．５ｍｔｏｒｒ
に保持し、圧力が安定したところで、直ちにマ１０５Ｍ
Ｈｚのマイクロ波電源より１５０Ｗの電力を投入し、バ
イアス電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を８００ｗ
印加して１５秒間持続させた。これによりｉ型ａ−Ｓｉ
Ｇｅ層１１１が形成された。再び排気をした後に、ｐ層
成膜室２０４に基板を移し、基板温度は２００℃にし
て、ガス導入管２２２よりＳｉＨ4／Ｈ2（１％ Ｈ2希
釈）０．５ｓｃｃｍ、ＢＦ3／Ｈ2（１％ Ｈ2希釈）１ｓ
ｃｃｍ、Ｈ2５０ｓｃｃｍ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、圧力が安定したところで、直ちに高周波電源より２
００Ｗの電力を投入した。プラズマは１２０秒間持続さ
せた。これによりｐ型μｃ−Ｓｉ層１１２が形成され
た。
【０１１２】この後は実施例１と同じ方法で光電気変換
体を作製した。
【０１１３】保護部材を設ける前の分光感度から測定で
きる光電流は表面側、中間、基板側の半導体接合それぞ
れで７．９ｍＡ／ｃｍ2、７．５ｍＡ／ｃｍ2、７．６ｍ
Ａ／ｃｍ2であった。
【０１１４】保護部材を設けた後それぞれの光電流は
７．６ｍＡ／ｃｍ2、７．３ｍＡ／ｃｍ2、７．８ｍＡ／
ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射
時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは０．
７０であった。初期の変換効率は１０．３％、ＡＭ１.
５（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験後の
変換効率は８．６％となった。なお劣化後の光電流はそ
れぞれ７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．１ｍＡ／ｃｍ2、７．４
ｍＡ／ｃｍ2であり、中間の半導体接合の光電流の変化
が最も少なく、最も特性の良い半導体接合となってい
た。また変化後も最も特性の良い表面側の半導体接合の
光電流が最も少ない状態を保っていた。
【０１１５】さらにこのサンプルを温度８５℃、湿度８
５％の環境試験箱による１０００時間の環境試験を行っ
た。変換効率の変化は０．０１％低下しただけで全く問
題なかった。
【０１１６】（比較例２）マイクロ波ｉ層成膜室２０３
でｉ型ａ−ＳｉＧｅ層１１１を作製する時に、実施例２
では１５秒の放電を発生させたところを本比較例では１
３秒に短縮した以外は実施例２と同じ方法で光電気変換
体を作製した。
【０１１７】保護部材を設ける前の分光感度から測定で
きる光電流は表面側、中間、基板側の半導体接合それぞ
れで７．５ｍＡ／ｃｍ2、７．５ｍＡ／ｃｍ2、７．７ｍ
Ａ／ｃｍ2であった。
【０１１８】保護部材を設けた後それぞれの光電流は
７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．６ｍＡ／ｃｍ2、７．８ｍＡ／
ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射
時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは０．
６８であった。初期の変換効率は９．８％、ＡＭ１.５
（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験後の変
換効率は７．３％となり実施例２に比べ著しく低下し
た。
【０１１９】（実施例３）屋根材としては外観の好みの
ため、赤色を含む色合いにする場合もある。保護部材に
着色してもよいが簡単には透明導電層の厚みで調節可能
である。本実施例は透明導電層の厚みを薄くし、長波長
の光の反射を多くし、それに伴って半導体接合の光電流
を調節した例を示す。
【０１２０】実施例１では基板側の半導体接合のｉ層１
０５の作製時間は１５秒であり、中間の半導体接合のｉ
層１０８の作製時間も１５秒であり、表面側の半導体接
合のｉ層１１１の作製時間は６００秒であり、透明導電
層は１００秒の作製時間で７０ｎｍの厚みに作製した
が、本実施例では基板側の半導体接合のｉ層１０５の作
製時間を１７秒とし、中間の半導体接合のｉ層１０８の
作製時間も１７秒とし、表面側の半導体接合のｉ層１１
１の作製時間を５７０秒とし、透明導電層は７１秒の作
製時間で５０ｎｍの厚みに作製した以外は実施例１と同
じ方法で光電気変換体を作製した。
【０１２１】保護部材を設ける前の分光感度から測定で
きる光電流は表面側、中間、基板側の半導体接合それぞ
れで７．８ｍＡ／ｃｍ2、７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．６ｍ
Ａ／ｃｍ2であった。
【０１２２】保護部材を設けた後それぞれの光電流は
７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．５ｍＡ／ｃｍ2、７．９ｍＡ／
ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射
時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは０．
７２であった。初期の変換効率は１０．３％、ＡＭ１.
５（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験後の
変換効率は８．７％となった。なお劣化後の光電流はそ
れぞれ７．１ｍＡ／ｃｍ2、７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．７
ｍＡ／ｃｍ2であり、表面側の半導体接合の光電流の変
化が最も少なく、最も特性の良い半導体接合となってい
た。また変化後も最も特性の良い表面側の半導体接合の
光電流が最も少ない状態を保っていた。
【０１２３】さらにこのサンプルを温度８５℃、湿度８
５％の環境試験箱による１０００時間の環境試験を行っ
た。変換効率の変化は０．０１％低下しただけで全く問
題なかった。
【０１２４】（比較例３）透明導電層を７１秒の作製時
間で５０ｎｍの厚みに作製した以外は実施例１と同じ方
法で光電気変換体を作製した。
【０１２５】保護部材を設ける前の分光感度から測定で
きる光電流は表面側、中間、基板側の半導体接合それぞ
れで７．９ｍＡ／ｃｍ2、７．０ｍＡ／ｃｍ2、７．４ｍ
Ａ／ｃｍ2であった。
【０１２６】保護部材を設けた後それぞれの光電流は
７．３ｍＡ／ｃｍ2、７．３ｍＡ／ｃｍ2、７．７ｍＡ／
ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射
時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは０．
６６であった。初期の変換効率は９．５％、ＡＭ１.５
（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験後の変
換効率は７．２％となった。なお劣化後の光電流はそれ
ぞれ７．２ｍＡ／ｃｍ2、６．９ｍＡ／ｃｍ2、７．５ｍ
Ａ／ｃｍ2であり、表面側の半導体接合の光電流の変化
が最も少なく、最も特性の良い半導体接合となっていた
が、中間の半導体接合の光電流が最も少ない状態になり
効率を大きく低下させていた。
【０１２７】（実施例４）２４ｃｍ×３５ｃｍの大きな
基板を用いた。大きな基板が処理できるスケールアップ
した装置を用いた以外は実施例１と同じ方法で作製し
た。この時表面側の半導体接合のｉ層を作製する高周波
法の成膜室で、対向電極の設定位置のずれから長手方向
の両端が厚くなる分布があった。これは装置の調整でな
くすこともできたがそのまま作製した。
【０１２８】保護部材を形成する時に中央部の４分の２
が凸状態の加圧板を乗せ、保護部材の両端を約５００μ
ｍに厚く形成した。
【０１２９】保護部材を設ける前の分光感度から測定で
きる光電流は表面側、中間、基板側の半導体接合それぞ
れで７．４ｍＡ／ｃｍ2、７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．６ｍ
Ａ／ｃｍ2であった。
【０１３０】保護部材を設けた後それぞれの光電流は
７．１ｍＡ／ｃｍ2、７．４ｍＡ／ｃｍ2、７．９ｍＡ／
ｃｍ2であった。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射
時の電圧電流特性から得られるフィルファクターは０．
７１であった。初期の変換効率は１０．２％、ＡＭ１.
５（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０００時間の劣化試験後の
変換効率は８．６％となった。なお劣化後の光電流はそ
れぞれ７．１ｍＡ／ｃｍ2、７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．７
ｍＡ／ｃｍ2であり、表面側の半導体接合の光電流の変
化が最も少なく、最も特性の良い半導体接合となってい
た。また変化後も最も特性の良い表面側の半導体接合の
光電流が最も少ない状態を保っていた。
【０１３１】さらにこのサンプルを温度８５℃、湿度８
５％の環境試験箱による１０００時間の環境試験を行っ
た。変換効率の変化は０．０３％低下しただけで全く問
題なかった。
【０１３２】（比較例４）２４ｃｍ×３５ｃｍの大きな
基板を用いて、大きな基板が処理できるスケールアップ
した装置を用いた以外は実施例１と同じ方法で作製し
た。この時表面側の半導体接合のｉ層を作製する高周波
法の成膜室で、対向電極の設定位置のずれから長手方向
の両端が厚くなる分布があった。これは装置の調整でな
くすこともできたがそのまま作製した。保護部材を形成
する時にも実施例１と同じ方法で保護部材の厚みを均一
に形成した。
【０１３３】保護部材を設ける前の分光感度から測定で
きる光電流は場所により異なり、表面側、中間、基板側
の半導体接合それぞれで７．４〜７．６ｍＡ／ｃｍ2、
７．０〜７．２ｍＡ／ｃｍ2、７．４〜７．６ｍＡ／ｃ
ｍ2であった。
【０１３４】保護部材を設けた後それぞれの光電流は
７．１〜７．３ｍＡ／ｃｍ2、７．２〜７．４ｍＡ／ｃ
ｍ2、７．７〜７．９ｍＡ／ｃｍ2であった。ＡＭ１.５
（１００ｍＷ／ｃｍ2）照射時の電圧電流特性から得ら
れるフィルファクターは０．６８であった。初期の変換
効率は９．８％、ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）４０
００時間の劣化試験後の変換効率は７．７％となった。
これは場所により特性の最も良い表面側の半導体接合の
光電流が最も少ない状態となっていない領域があるた
め、この部分により全体の特性が低下しているためと思
われる。
【０１３５】
【発明の効果】本発明によって作製される構成の光電気
変換体を用いる事により、フィルファクターが高く、光
電気変換効率が向上する。また長時間にわたり特性に変
化が少なく信頼性も良い。
【０１３６】また屋根材として使用する場合は外観や色
合いも重要な要素になる場合があり、故意に特定の波長
を反射させ色合いをつける場合にも、変換効率を大きく
低下させることなく光劣化を低く押さえることができ
る。
【０１３７】これらに加えて膜厚を厚くできることによ
り基板の形状を被覆しきれないような欠陥が減少すると
いう効果もある。また電圧がかかった場合の破壊にいた
るまでの程度が改善され信頼性の高い光電気変換体が得
られるという効果もある。
【０１３８】これらに更に加えて、特定の波長域の光を
透過させない保護部材の厚みや分布を調整することで、
半導体接合の作製条件に許容範囲を広く持たせられると
いう効果もある。
【０１３９】また、本発明によれば、１０年ないしは２
０年のように長期間の使用において、変換効率をほぼ一
定に維持させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜半導体光電気変換体の１実施例の
断面構造を示す概略図。
【図２】本発明の半導体接合層を作製するために好適な
装置の概略図。
【図３】太陽光スペクトルを示す図。
【図４】本発明の１例の保護部材（表面封止剤１１６及
び表面フィルム１１７）を施す前の分光感度特性を示す
図。
【図５】本発明の１例の保護部材（表面封止剤１１６及
び表面フィルム１１７）の透過率特性を示す図。
【図６】本発明の１例の保護部材（表面封止剤１１６及
び表面フィルム１１７）を施した後の分光感度特性を示
す図。
【図７】本発明の１例の保護部材（表面封止剤１１６及
び表面フィルム１１７）を設ける前後でのフィルファク
ターの変化の度合いを示す図。
【図８】本発明の１例の保護部材（表面封止剤１１６及
び表面フィルム１１７）を設ける前後での変換効率の変
化の度合いを示す図。
【図９】本発明の１例の保護部材（表面封止剤１１６及
び表面フィルム１１７）を設けた後でのフィルファクタ
ーを示す図。
【図１０】本発明の１例の保護部材（表面封止剤１１６
及び表面フィルム１１７）を設けた後での変換効率を示
す図。
【図１１】本発明の発電装置のブロック図。
【符号の説明】
１０１ 基板 １０２ 反射層 １０３ 透明抵抗層 １０４ ｎ型ａ−Ｓｉ １０５ ｉ型ａ−ＳｉＧｅ １０６ ｐ型μｃ−Ｓｉ １０７ ｎ型ａ−Ｓｉ １０８ ｉ型ａ−ＳｉＧｅ １０９ ｐ型μｃ−Ｓｉ １１０ ｎ型ａ−Ｓｉ １１１ ｉ型ａ−Ｓｉ または ａ−ＳｉＧｅ １１２ ｐ型μｃ−Ｓｉ １１３ 反射防止層兼透明導電層 １１４ 集電電極 １１５ 裏面補強部材 １１６ 表面封止材 １１７ 表面フィルム １１８ 光入射面 １１ ボトムｐｉｎ半導体接合 １２ ミドルｐｉｎ半導体接合 １３ トップｐｉｎ半導体接合 ２０１ 送り出し室 ２０２ ｎ層成膜室 ２０３ マイクロ波ｉ層成膜室 ２０４ ｐ層成膜室 ２０５ 高周波ｉ層成膜室 ２０６ 回収室 ２０７ 基板 ２０８、２０９、２１０、２１１ ヒータ ２１２、２１３、２１４、２１５ 基板ホルダー兼電極 ２１６、２１８、２１９ 対向電極 ２１７ マイクロ波導入管とバイアス電極 ２２０、２２１、２２２、２２３ ガス導入管 ２２４〜２３４ ガス供給ライン １１０１ 光電気変換体 １１０２ 電力変換手段 １１０３ 負荷 １１０４ 電圧検出手段 １１０５ 電流検出手段 １１０６ 出力電圧設定装置 １１０７ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 恵志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板、該基板上に配置した非結晶半導体
    によって形成させた半導体接合を複数積層させた積層体
    及び光入射面を持つ光電気変換部であって、該積層体に
    おける複数の半導体接合は、互いに相違した分光感度と
    光照射によって引き起こる光劣化に関する互いに相違し
    た劣化率を持ち、最少劣化率の半導体接合に基づく光電
    流が最大劣化率の半導体接合に基づく光電流より大きく
    なる様に、該２種の半導体接合を設けてなる光電気変換
    部、並びに、前記光入射面上に、前記最少劣化率の半導
    体接合の分光感度領域光を吸収させることによって、該
    最少劣化率の半導体接合に基づく光電流を前記最大劣化
    率の半導体接合に基づく光電流より小さくさせる表面部
    材を有する光電気変換体。
  2. 【請求項２】 前記最少劣化率の半導体接合の分光感度
    は、短波長側に設定され、前記最大劣化率の半導体接合
    の分光感度は、長波長側に設定されている請求項１に記
    載の光電気変換体。
  3. 【請求項３】 前記最少劣化率の半導体接合の分光感度
    ピークは、５００ｎｍ以下の波長に設定され、前記最大
    劣化率の半導体接合の分光感度ピークは、７００ｎｍ以
    上の波長に設定されている請求項１に記載の光電気変換
    体。
  4. 【請求項４】 前記最少劣化率の半導体接合は、前記最
    大劣化率の半導体接合の上に配置されてなる請求項１に
    記載の光電気変換体。
  5. 【請求項５】 前記最少劣化率の半導体接合は、前記最
    大劣化率の半導体接合の上に配置され、該最少劣化率の
    半導体接合と該最大劣化率の半導体接合との間に、中間
    劣化率の半導体接合を設けてなる請求項１に記載の光電
    気変換体。
  6. 【請求項６】 前記最少劣化率の半導体接合の分光感度
    ピークは、５００ｎｍ以下の波長に設定され、前記中間
    劣化率の半導体接合の分光感度ピークは、５００ｎｍ〜
    ７００ｎｍの波長の範囲に設定され、前記最大劣化率の
    半導体接合の分光感度ピークは、７００ｎｍ以上の波長
    に設定されている請求項１に記載の光電気変換体。
  7. 【請求項７】 前記半導体接合は、ｐｉｎ接合を有する
    接合である請求項１ないし６のいずれか一つに記載の光
    電気変換体。
  8. 【請求項８】 前記最少劣化率の半導体接合は、マイク
    ロ波電力を用いたプラズマＣＶＤによって成膜させて得
    たｉ型半導体を有している請求項１に記載の光電気変換
    体。
  9. 【請求項９】 前記最大劣化率の半導体接合は、高周波
    電力を用いたプラズマＣＶＤによって成膜させて得たｉ
    型半導体を有している請求項１に記載の光電気変換体。
  10. 【請求項１０】 前記最大劣化率の半導体接合は、ラジ
    オ波電力を用いたプラズマＣＶＤによって成膜させて得
    たｉ型半導体を有している請求項１に記載の光電気変換
    体。
  11. 【請求項１１】 前記最少劣化率の半導体接合は、マイ
    クロ波電力を用いたプラズマＣＶＤによって成膜させて
    得たｉ型半導体を有し、前記最大劣化率の半導体接合
    は、ラジオ波周波数電力を用いたプラズマＣＶＤによっ
    て成膜させて得たｉ型半導体を有している請求項１に記
    載の光電気変換体。
  12. 【請求項１２】 前記表面部材は、紫外線吸収材を含有
    する部材である請求項１に記載の光電気変換体。
  13. 【請求項１３】 前記表面部材は、３５０ｎｍ以下の波
    長光に対して大きい吸収特性をもつ部材である請求項１
    に記載の光電気変換体。
  14. 【請求項１４】 前記表面部材は、表面封止材と表面フ
    ィルムとによって構成した部材である請求項１３に記載
    の光電気変換体。
  15. 【請求項１５】 前記封止材は、紫外線吸収材を含有さ
    せた部材である請求項１４に記載の光電気変換体。
  16. 【請求項１６】 複数の非単結晶の半導体接合からなる
    光電気変換部の光入射面に、特定の光の波長域に対して
    透過率の低い、透明導電層と保護部材からなる表面部材
    を設け、前記表面部材を透して光を照射した時に、前記
    複数の半導体接合のうち最も特性の良い半導体接合で発
    生する光電流が、長期使用の間常に、それ以外の半導体
    接合で発生する光電流より少ないことを特徴とする光電
    気変換体。
  17. 【請求項１７】 最も特性の良い半導体接合のｉ層が非
    単結晶シリコンからなり、それ以外の半導体接合のｉ層
    が非単結晶シリコンゲルマニウムからなることを特徴と
    する請求項１６に記載の光電気変換体。
  18. 【請求項１８】 最も特性の良い半導体接合のｉ層を高
    周波電力で作製し、それ以外の半導体接合のｉ層をマイ
    クロ波電力で作製することを特徴とする請求項１６に記
    載の光電気変換体。
  19. 【請求項１９】 最も特性の良い半導体接合のｉ層の堆
    積速度を、それ以外の半導体接合のｉ層の堆積速度より
    遅くしたことを特徴とする請求項１６に記載の光電気変
    換体。
  20. 【請求項２０】 最も特性の良い半導体接合のｉ層のダ
    ングリングボンド密度が、それ以外の半導体接合のｉ層
    のダングリングボンド密度より少ないことを特徴とする
    請求項１６に記載の光電気変換体。
  21. 【請求項２１】 最も特性の良い半導体接合の光劣化
    が、それ以外の半導体接合の光劣化より少ないことを特
    徴とする請求項１６に記載の光電気変換体。
  22. 【請求項２２】 最も特性の良い半導体接合のｉ層のス
    ピン密度が、それ以外の半導体接合のｉ層のスピン密度
    より少ないことを特徴とする請求項１６に記載の光電気
    変換体。
  23. 【請求項２３】 最も特性の良い半導体接合の曲線因子
    が、それ以外の半導体接合の曲線因子より大きいことを
    特徴とする請求項１６に記載の光電気変換体。
  24. 【請求項２４】 最も特性の良い半導体接合のｉ層のキ
    ャリア走行性が、それ以外の半導体接合のｉ層のキャリ
    ア走行性より大きいことを特徴とする請求項１６に記載
    の光電気変換体。
  25. 【請求項２５】 表面部材の少なくとも一部の透過率
    が、３５０ｎｍの波長の光に対して低いことを特徴とす
    る請求項１６に記載の光電気変換体。
  26. 【請求項２６】 複数の非単結晶の半導体接合とその上
    に透明導電層とを設けた光電気変換部の光入射面に、保
    護部材を設けず光を照射した場合、最も特性の良い半導
    体接合で発生する光電流が、それ以外の半導体接合の少
    なくとも１つで発生する光電流よりは多く、かつ、特定
    の光の波長域に対して透過率の低い保護部材を設けて光
    を照射した時に、最も特性の良い半導体接合で発生する
    光電流が、長期使用の間常に、それ以外の半導体接合で
    発生する光電流より少なくなることを特徴とする光電気
    変換体。
  27. 【請求項２７】 最も特性の良い半導体接合で発生する
    光電流が、それ以外の半導体接合の少なくとも１つで発
    生する光電流よりは０〜６％多く、かつ、特定の光の波
    長域に対して透過率の低い保護部材を設けて光を照射し
    た時に、最も特性の良い半導体接合で発生する光電流
    が、長期使用の間常に、それ以外の半導体接合で発生す
    る光電流より少なくなることを特徴とする光電気変換
    体。
  28. 【請求項２８】 ａ．基板、並びに、該基板上に配置し
    た非結晶半導体によって形成させた半導体接合を複数積
    層させた積層体及び光入射面を持つ光電気変換部であっ
    て、該積層体における複数の半導体接合は、互いに相違
    した分光感度と光照射によって引き起こる光劣化に関す
    る互いに相違した劣化率を持ち、最少劣化率の半導体接
    合に基づく光電流が最大劣化率の半導体接合に基づく光
    電流より大きくなる様に、該２種の半導体接合を設けて
    なる光電気変換部を有する光電気変換体、 ｂ．裏面補強材、並びに、 ｃ．前記光電気変換体の光入射面上に、前記最少劣化率
    の半導体接合の分光感度領域光を吸収させることによっ
    て、該最少劣化率の半導体接合に基づく光電流を前記最
    大劣化率の半導体接合に基づく光電流より小さくさせる
    表面部材を有し、該表面部材と前記裏面補強材とを一体
    封止する封止構造体を有する建材。
  29. 【請求項２９】 前記補強材は、屋根用金属鋼板である
    請求項２８に記載の建材。
  30. 【請求項３０】 前記表面部材は、紫外線吸収材を含有
    する部材である請求項２９に記載の建材。
  31. 【請求項３１】 前記表面部材は、３５０ｎｍ以下の波
    長光に対して大きい吸収特性をもつ部材である請求項２
    ９に記載の建材。
  32. 【請求項３２】 前記表面部材は、表面封止材と表面フ
    ィルムとによって構成した部材である請求項３１に記載
    の建材。
  33. 【請求項３３】 前記封止材は、紫外線吸収材を含有さ
    せた部材である請求項３２に記載の建材。
  34. 【請求項３４】 ａ．基板、該基板上に配置した非結晶
    半導体によって形成させた半導体接合を複数積層させた
    積層体及び光入射面を持つ光電気変換部であって、該積
    層体における複数の半導体接合は、互いに相違した分光
    感度と光照射によって引き起こる光劣化に関する互いに
    相違した劣化率を持ち、最少劣化率の半導体接合に基づ
    く光電流が最大劣化率の半導体接合に基づく光電流より
    大きくなる様に、該２種の半導体接合を設けてなる光電
    気変換部、並びに、前記光入射面上に、前記最少劣化率
    の半導体接合の分光感度領域光を吸収させることによっ
    て、該最少劣化率の半導体接合に基づく光電流を前記最
    大劣化率の半導体接合に基づく光電流より小さくさせる
    表面部材を有する光電気変換体、並びに ｂ．前記光電気変換体からの発電された電力を所定の電
    力に変換する電力変換手段を有する発電装置。
  35. 【請求項３５】 前記電力変換手段は、前記光電気変換
    手段からの電力を交流波形電圧に変換する手段である請
    求項３４に記載の発電装置。
  36. 【請求項３６】 前記電力変換手段は、前記光電気変換
    手段からの電力を直流波形電圧に変換する手段である請
    求項３４に記載の発電装置。
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