JPH11233800A

JPH11233800A - 太陽電池用基板、その製造方法及び半導体素子

Info

Publication number: JPH11233800A
Application number: JP10029730A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ito; 伊藤　　晋; Takeshi Nakanishi; 健中西; Katsushi Kishimoto; 克史岸本; Takashi Ouchida; 敬大内田; Shinsuke Tachibana; 伸介立花; Hitoshi Sannomiya; 仁三宮; Hiroshi Taniguchi; 浩谷口; Katsuhiko Nomoto; 克彦野元
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-12
Also published as: JP3801342B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光拡散効果により高い変換効率を有する太陽
電池用基板を提供することを目的とする。【解決手段】基板上に、表面に酸又はアルカリ溶液で
のエッチングによる凹凸を有する透明導電膜を備えてな
る太陽電池用基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池用基板、そ
の製造方法及び半導体素子に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
太陽電池の効率を上げるため、光拡散にて短絡光電流密
度を高める検討がなされている。これに使用される材料
として、主に、ＳｎＯ₂テクスチャー付ガラス基板が用
いられており、このようなガラス基板は、通常、ガラス
基板上に常圧ＣＶＤ法によりＳｎＯ₂膜を形成すること
により得られる。

【０００３】しかし、この方法ではプロセス的には簡便
な方法であるが、膜厚分布による斑が発生しやすいとい
う問題がある。また、製造コストが高く、量産性に欠け
るため、太陽電池用の基板として使用して太陽電池を量
産するのには適していない。本発明は上記課題に鑑みな
されたものであり、低コストで汎用性に富む太陽電池用
の基板として好適に使用することができる材料を提供す
ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、基板上
に、表面に酸又はアルカリ溶液でのエッチングによる凹
凸を有する酸化亜鉛からなる透明導電膜を備えてなる太
陽電池用基板が提供される。また、基板上に酸化亜鉛か
らなる透明導電膜を形成し、該透明導電膜を酸又はアル
カリ溶液でエッチングすることにより表面に凹凸を形成
する上記太陽電池用基板の製造方法が提供される。

【０００５】さらに、本発明によれば、上記太陽電池用
基板上にアモルファスシリコン又はアモルファスシリコ
ン合金のｐ層、ｉ層及びｎ層が形成され、さらに該ｎ層
上に導電層が積層されてなる半導体素子が提供される。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の太陽電池用基板に使用さ
れる基板としては、通常、基板として使用されるもので
あれば特に限定されるものではなく、ガラス基板、ステ
ンレスあるいはアルミニウム等の金属基板、ポリイミ
ド、ポリビニル等の２００℃程度の温度に耐えられるも
のからなる樹脂基板は、金属基板に２００℃以上の温度
に耐えられる樹脂が塗布された基板、樹脂基板に金属層
が形成された基板等、種々のものが挙げられる。なお、
この基板は、基板の利用態様に応じて、さらに絶縁膜、
金属や半導体等による他の導電膜あるいは配線層、バッ
ファ層等又はこれらが組み合わされて形成された基板で
あってもよい。基板の厚さは特に限定されるものではな
いが、適当な強度や重量を有するように、例えば０．１
〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。

【０００７】基板上に備えられる酸化亜鉛からなる透明
導電膜は、通常電極として使用される透明な導電膜であ
り、化学式ＺｎＯ_x（０．８≦ｘ＜１）で表される。透
明な導電膜としては、他にＳｎＯ₂、ＩＴＯ等が挙げら
れるが、広く一般に行われているプラズマＣＶＤ法によ
る半導体素子層の形成では、還元性の水素プラズマ気体
にさらされるために、導電膜が耐プラズマ性を持つこと
が重要である。よって、耐プラズマ性という観点から、
特にＺｎＯ_xが好ましい。この導電膜は、公知の方法、
例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法
等により形成することができるが、なかでもスパッタリ
ング法が好ましい。膜厚は特に限定されるものではない
が、例えば、０．１〜２μｍ程度が挙げられる。

【０００８】この透明導電膜の表面には、凹凸が形成さ
れている。凹凸は、可視光領域の光の波長程度、０．１
〜１．２μｍ程度の高さを有していることが好ましく、
より好ましくは、０．１〜１．０μｍ程度、さらに好ま
しくは、可視光領域の光の波長の半分程度、０．１〜
０．６μｍ程度の高さを有している。また、凹凸は、
０．１〜１０μｍのピッチを有することが好ましい。

【０００９】また、透明導電膜は、Ｇａ又はＡｌを不純
物として含有していることが好ましい。これら不純物
は、イオン注入、不純物拡散法等により含有させること
ができる。また、スパッタリング法に用いるターゲット
にはじめから含有させてもよい。この際、形成された透
明導電膜には不純物が、例えば、５×１０²⁰〜５×１０
²¹ｃｍ^-3程度の濃度で含有されていることが好ましい。

【００１０】さらに、この透明導電膜は、１層で形成さ
れていてもよいし、２層以上の積層膜で形成されていて
もよい。２層以上の積層膜で形成されている場合には、
各層の結晶状態が異なることが好ましい。具体的には、
基板に遠い層から近い層にかけてＣ軸配向性が連続的に
又は段階的に高くなるように形成されることが好まし
い。ここで、Ｃ軸配向性が高いとは、Ｘ線回折法で得ら
れる結晶による回折ピークでＺｎＯ膜のＣ軸配向を示す
（００１）方位のピークの積分強度の割合が７０％以上
の場合を意味する。

【００１１】本発明における太陽電池用基板の製造方法
を以下に説明する。まず、上述したように基板上に透明
導電膜を形成する。次いで、この透明導電膜を酸又はア
ルカリ溶液でエッチングすることにより表面に凹凸を形
成する。この際に使用することができる酸溶液として
は、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、酢酸、蟻酸等
の１種又は２種以上の混合物が挙げられる。なかでも塩
酸、酢酸が好ましい。また、アルカリ溶液としては、水
酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化
カルシウム等の１種又は２種以上の混合物が挙げられ
る。なかでも水酸化ナトリウムが好ましい。これら酸溶
液は、例えば０．０５重量％〜５重量％程度の濃度で使
用することができ、特にこれらのうち比較的弱い酸の場
合には、０．１重量％〜５重量％程度の濃度であること
が好ましい。アルカリ溶液は、１重量％〜１０重量％程
度の濃度であることが好ましい。

【００１２】なお、本発明の方法においては、透明導電
膜を形成した後、エッチングする前に、アニールしても
よい。アニールは、炉アニール、コンベアアニール等の
方法により行うことができる。また、アニールは大気
中、窒素ガス等の不活性雰囲気中、酸素雰囲気中のいず
れの雰囲気中で行ってもよく、圧力は特に限定されない
が、例えば、０．０１〜１００ｍＴｏｒｒの圧力範囲が
挙げられる。また、真空中でアニールを行ってもよい。
アニール温度は、例えば、１８０〜７００℃程度の温度
範囲で、１０〜１８０分間程度行うことが好ましい。

【００１３】また、本発明における半導体素子は、主と
して上記で太陽電池用基板として挙げられている表面に
透明導電層を備えた基板上に、アモルファスシリコン又
はアモルファスシリコン合金のｐ層、ｉ層及びｎ層、導
電層が積層されてなる。なお、基板上に形成された透明
導電層とアモルファスシリコン合金の積層層との間に、
金属による電極層やその他の導電層等を形成してもよ
い。また、アモルファスシリコン合金の積層層を構成す
る各層の間にはシリコンによるバッファ層や中間層等を
形成してもよい。さらに、アモルファスシリコン合金と
導電層との間にも透明電極層やその他の導電層を形成し
てもよい。

【００１４】上述のアモルファスシリコン又はアモルフ
ァスシリコン合金の積層層を構成する各層は、公知の方
法、例えばＣＶＤ法等の方法により通常の膜厚、通常の
不純物種、不純物濃度で形成することができる。上記半
導体素子の具体的な構成としては、例えば、ガラス基板
上に透明電極層が形成された本発明の太陽電池用基板の
上に、アモルファスシリコン又はアモルファスシリコン
合金のｐ層、ｉ層及びｎ層をこの順で形成し、さらにこ
の上に透明導電層及び金属膜からなる電極層を形成した
もの、金属基板、樹脂基板上に金属膜が形成されて構成
された基板上に透明電極層が形成された本発明の太陽電
池用基板の上に、アモルファスシリコン又はアモルファ
スシリコン合金のｎ層、ｉ層及びｐ層をこの順に形成
し、さらにこの上に透明電極層からなる電極層を形成し
たもの等が挙げられる。ここで、アモルファスシリコン
又はアモルファスシリコン合金上に形成する透明導電層
としては、ＺｎＯのほか、ＳｎＯ₂、ＩＴＯ等を使用す
ることができる。また、金属膜としては、通常電極とし
て使用できる導電膜、例えば、金、白金、銀、銅、アル
ミニウム等を使用することができる。これらの膜厚は、
半導体素子の使用態様に応じて適宜選択することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施例１図１に示したように、透光性絶縁性基板として厚さ１〜
４ｍｍ程度のガラス基板１を使用し、このガラス基板１
上に、不純物としてＧａ原子を２×１０²¹ｃｍ ^-3程度ド
ープしたＺｎＯ膜２（透明導電膜）をマグネトロンスパ
ッタリング法により、膜厚８００ｎｍ程度で成膜した。
この際、基板１の温度を１５０℃に保持し、アルゴン圧
力６ｍＴｏｒｒ、投入パワー密度２．５Ｗ／ｃｍ²とし
た。成膜されたＺｎＯ膜２のシート抵抗は６Ωで、可視
光領域での透光性は８０％以上であった。

【００１６】次いで、２５℃に液温を保持した１重量％
の酢酸水溶液に得られた基板１を浸した後、水溶液を２
１０秒間静置した。その後、基板１を流水に浸し、エッ
チング反応を停止させた。このエッチングにより、８０
０ｎｍであったＺｎＯ膜２の膜厚がエッチングによって
平均膜厚４００ｎｍに減少し、シート抵抗が１２Ωとな
った。このＺｎＯ膜２の膜表面を走査電子顕微鏡で詳細
に観察すると、表面に直径２００ｎｍ〜８００ｎｍの円
形の穴が無数に存在し、凹凸形状２ａが形成されている
ことが確認された。また、このＺｎＯ膜２における波長
６００ｎｍの光に対するヘイズ率を測定すると、１８％
であった。

【００１７】このようにして得られた基板１上に、プラ
ズマＣＶＤ法により、水素化非晶質シリコン膜３を成膜
した。この水素化非晶質シリコン膜３は、膜厚１２ｎｍ
のｐ型非晶質シリコンカーボン膜、膜厚１５ｎｍの非晶
質シリコンカーボン膜のバッファ層、膜厚４５０ｎｍの
ｉ型非晶質シリコン膜及び膜厚３０ｎｍのｎ型非晶質シ
リコン膜３を積層することにより形成した。各膜の成膜
条件を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】続いて、得られた水素化非晶質シリコン膜
３上に、スパッタリング法により、裏面電極４として酸
化インジウム錫／銀膜を膜厚６０ｎｍ／５００ｎｍで形
成し、薄膜太陽電池を作製した。また、上記と同様のガ
ラス基板１を用い、ＺｎＯ膜を酢酸で処理しなかった場
合の薄膜太陽電池を比較例１として作製した。

【００２０】得られた薄膜太陽電池を、それぞれ、ＡＭ
１．５（標準太陽光スペクトル）の下で電流ー電圧特性
を測定して、太陽電池としての特性を評価した。その結
果を表２に示す。なお、上記と同様のガラス基板に透明
導電膜として酸化錫を熱ＣＶＤ法により形成して薄膜太
陽電池を作製したものを従来例として示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】実施例１の薄膜太陽電池では、短絡電流が
１２．１ｍＡ／ｃｍ²から１６．７ｍＡ／ｃｍ²に上昇
しており、４０％程度改善していることがわかる。ま
た、変換効率が７．３％から１０．０％になり、透明電
極の酸エッチングによる基板凹凸によって、確実に薄膜
太陽電池の特性が向上することが確認された。特に、短
絡電流が増加することによる改善が大きいことがわか
る。さらに、従来例と比較した場合にも、特性において
それを上回る結果が得られた。短絡電流の増加分が、曲
線因子の低下分を補い、全体として従来例の薄膜太陽電
池に比較して良好な特性を有することがわかる。

【００２３】実施例２実施例１と同様のガラス基板上に不純物としてＧａ原子
を２×１０²¹ｃｍ^-3程度ドープしたＺｎＯ膜をマグネト
ロンスパッタリング法で、膜厚５００ｎｍ程度で成膜し
た。この際、基板の温度を３００℃に保持し、アルゴン
圧力を３ｍＴｏｒｒ、投入パワー密度２．５Ｗ／ｃｍ²
にて成膜した。得られたＺｎＯ膜のシート抵抗は５．５
Ωで、可視光領域での透光性は８０％以上であった。

【００２４】次いで、２５℃に液温を保持した０．５重
量％の塩酸に得られた基板を浸した後、６０秒間水溶液
を静置した。６０秒後、基板を流水に浸し、エッチング
反応を停止させる。このエッチングにより、５００ｎｍ
であったＺｎＯ膜の膜厚がエッチングによって平均膜厚
２００ｎｍに減少し、シート抵抗が１４Ωとなった。こ
の際のＺｎＯ膜の膜表面を走査電子顕微鏡で詳細に観察
すると、表面に直径３００ｎｍ〜４００ｎｍの円形の穴
が無数に存在し、凹凸形状が形成されていることが確認
された。また、このＺｎＯ膜における波長６００ｎｍの
光に対するヘイズ率を測定すると、１８％であった。

【００２５】このようにして得られた基板上に、実施例
１と同様の方法で同様の水素化非晶質シリコン膜を成膜
した。続いて、得られた基板上に、実施例１と同様の方
法で、同様の裏面電極を形成し、薄膜太陽電池を作製し
た。また、上記と同様のガラス基板を用い、ＺｎＯ膜を
塩酸で処理しなかった場合の薄膜太陽電池を比較例２と
して作製した。

【００２６】得られた薄膜太陽電池をＡＭ１．５（標準
太陽光スペクトル）の下で電流ー電圧特性を測定して、
太陽電池としての特性を評価した。その結果を表３に示
す。

【００２７】

【表３】

【００２８】実施例２の薄膜太陽電池では、短絡電流が
１２．０ｍＡ／ｃｍ²から１６．８ｍＡ／ｃｍ²に上昇
しており、４０％程度改善していることがわかる。ま
た、変換効率が７．４％から１０．４％になり、透明電
極の酸エッチングによる基板凹凸によって、確実に薄膜
太陽電池の特性が向上することが確認された。特に、短
絡電流が増加することによる改善が大きいことがわか
る。さらに、従来例と比較した場合にも、特性において
それを上回る結果が得られた。短絡電流の増加分が、曲
線因子の低下分を補い、全体としては従来例による薄膜
太陽電池に比較して良好な特性を有することがわかる。

【００２９】実施例３〜７実施例１と同様のガラス基板を使用し、このガラス基板
上に透光性絶縁性基板として厚さ１〜４ｍｍ程度のガラ
ス基板を使用し、このガラス基板上に不純物としてＧａ
原子を２×１０²¹ｃｍ^-3程度ドープしたＺｎＯ膜をマグ
ネトロンスパッタリング法で、膜厚８００ｎｍ程度で成
膜した。この際、基板の温度を１５０℃に保持し、アル
ゴン圧力を６ｍＴｏｒｒ、投入パワー密度２．５Ｗ／ｃ
ｍ²として成膜した。得られたＺｎＯ膜のシート抵抗は
６Ωで、可視光領域での透光性は８０％以上であった。

【００３０】次いで、２５℃に液温を保持した１重量％
の酢酸水溶液に得られた基板を浸した後、静置した。こ
の際、酢酸水溶液に浸す時間を３０から２４０秒間の範
囲とした。その後、基板を流水に浸し、エッチング反応
を停止させる。このエッチングにより、得られた基板の
シート抵抗、波長６００ｎｍの光に対するヘイズ率を測
定した。その結果を表４に示す。なお、酢酸水溶液に浸
す時間が２１０秒間の場合は実施例１と同様である。

【００３１】

【表４】

【００３２】得られたＺｎＯ膜の表面を走査電子顕微鏡
で詳細に観察すると、表面に直径２００ｎｍ〜８００ｎ
ｍの円形の穴が無数に存在して、凹凸形状が形成されて
いることが確認された。このようにして得られた基板上
に、実施例１と同様の方法で、同様の水素化非晶質シリ
コン膜を成膜した。

【００３３】続いて、実施例１と同様の方法で、同様の
裏面電極を形成し、薄膜太陽電池を作製した。得られた
薄膜太陽電池をＡＭ１．５（標準太陽光スペクトル）の
下で電流ー電圧特性を測定して、太陽電池としての特性
を評価した。その結果を表４に示す。

【００３４】エッチング時間を長くすることで、ヘイズ
率は最大１９％まで、短絡電流は１６．８ｍＡ／ｃｍ²
まで増加することがわかった。また、ヘイズ率が１８％
になっとところで、変換効率が１０．０％で最大値をと
り、その後、若干ではあるが低下し始めた。これは短絡
電流以外の開放電圧、曲線因子が低下したためで、プラ
ズマＣＶＤ法による水素化非晶質シリコン膜の成膜条件
を最適化することによりさらなる特性向上を期待するこ
とができる。さらに、従来例と比較した場合にも、広い
範囲のエッチング条件で良好な特性を有することがわか
る。

【００３５】実施例８〜９実施例１と同様のガラス基板を使用し、このガラス基板
上に不純物としてＧａ原子を２×１０²¹ｃｍ^-3程度ドー
プしたＺｎＯ膜２をマグネトロンスパッタリング法で条
件を変えて成膜した。この際の成膜条件を表５に示す。

【００３６】成膜された各膜の可視光領域での透光性は
８０％以上であり、シート抵抗は表５のとおりであっ
た。

【００３７】

【表５】

【００３８】次いで、２５℃に液温を保持した０．５重
量％の塩酸に得られた基板を浸した後、塩酸水溶液を静
置した。その後、基板を流水に浸し、エッチング反応を
停止させる。得られた基板のシート抵抗及び波長６００
ｎｍの光に対するヘイズ率を測定した。その結果を表６
に示す。

【００３９】この際のＺｎＯ膜の表面を走査電子顕微鏡
で詳細に観察すると、実施例の膜表面には直径３００ｎ
ｍ〜４００ｎｍの円形の穴が無数に存在し、凹凸形状が
形成されていることが確認された。このようにして得ら
れた基板上に、実施例１と同様の方法で、同様の水素化
非晶質シリコン膜を成膜した。

【００４０】続いて、実施例１と同様の方法で、同様の
裏面電極を形成し、薄膜太陽電池を作製した。得られた
薄膜太陽電池をＡＭ１．５（標準太陽光スペクトル）の
下で電流ー電圧特性を測定して、太陽電池としての特性
を評価した。その結果を表６に示す。

【００４１】

【表６】

【００４２】表６の結果からは、ＺｎＯ膜の広範な成膜
条件において、ＺｎＯ膜の酸によるエッチングによって
基板表面に凹凸が形成され、これに起因する光り閉じ込
め効果によって短絡電流を増大させ、薄膜太陽電池の特
性改善に効果があることを示している。

【００４３】実施例１０実施例１と同様のガラス基板を使用し、このガラス基板
上に不純物としてＧａ原子を２×１０²¹ｃｍ^-3程度ドー
プしたＺｎＯ膜をマグネトロンスパッタリング法で、膜
厚８００ｎｍ程度で成膜した。この際、基板の温度を１
５０℃に保持し、アルゴン圧力を６ｍＴｏｒｒ、投入パ
ワー密度２．５Ｗ／ｃｍ²として成膜した。成膜された
ＺｎＯ膜のシート抵抗は６Ωで、可視光領域での透光性
は８０％以上であった。

【００４４】次いで、２５℃に液温を保持したアルカリ
性の水溶液に得られた基板を４８０秒間浸した後、静置
した。その後、基板を流水に浸し、エッチング反応を停
止させる。なお、ここで使用したアルカリ性の溶液は、
ＮＨ₃：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：１：２０の組成比を有
する溶液を使用した。このエッチングにより、８００ｎ
ｍであった膜厚をエッチングによって平均膜厚５００ｎ
ｍに減少し、シート抵抗が１０Ωとなった。この際のＺ
ｎＯ膜表面を走査電子顕微鏡で詳細に観察すると、表面
には直径２００ｎｍ〜８００ｎｍの円形の穴が無数に存
在し、凹凸形状が形成されていることが確認された。ま
た、ＺｎＯ膜における波長６００ｎｍの光に対するヘイ
ズ率を測定すると、１４％であった。

【００４５】このようにして得られた基板上に、実施例
１と同様の方法で、同様の水素化非晶質シリコン膜を成
膜した。続いて、実施例１と同様の方法で、同様の裏面
電極を形成し、薄膜太陽電池を作製した。得られた薄膜
太陽電池をＡＭ１．５（標準太陽光スペクトル）の下で
電流ー電圧特性を測定して、太陽電池としての特性を評
価した。その結果を表７に示す。

【００４６】

【表７】

【００４７】実施例の薄膜太陽電池では、短絡電流が１
２．１ｍＡ／ｃｍ²から１６．０ｍＡ／ｃｍ²に上昇し
ており、３０％程度改善していることがわかる。また、
変換効率が７．３％から９．５％になり、透明電極のア
ルカリエッチングによる基板凹凸によって、確実に薄膜
太陽電池の特性が向上することが確認された。特に、短
絡電流が増加することによる改善が大きいことがわか
る。

【００４８】実施例１１実施例１と同様のガラス基板上に、スパッタリング法に
より、Ｇａを２×１０ ²¹ｃｍ^-3程度の濃度で含有するＺ
ｎＯ膜を二層積層形成した。ガラス基板に近い第一層Ｚ
ｎＯ膜１２ａは基板温度１５０℃、Ａｒ圧６ｍｔｏｒ
ｒ、パワー７．２５ｋＷで膜厚３０００Å成膜した。第
二層ＺｎＯ膜１２ｂは基板温度３００℃、Ａｒ圧２０ｍ
ｔｏｒｒ、パワー７．２５ｋＷ条件で３０００Å成膜し
た。

【００４９】成膜後、第一層ＺｎＯ膜１２ｂ、第二層Ｚ
ｎＯ膜１２ａのＸ線回折測定を行った。その結果を図２
及び図３に示す。図２及び図３に示したように第一層Ｚ
ｎＯ膜１２ｂは（００２）ピークのみでＣ軸配向性が強
いが、第二層ＺｎＯ膜１２ａは（１０１）ピークが現れ
ており、Ｃ軸配向性が乱れていることがわかる。これを
モデルにすると図４の断面図のように表すことができ
る。

【００５０】このようにして得られたＺｎＯ膜を１重量
％の酢酸で２１０秒間エッチングし、乾燥後、シート抵
抗及びヘイズ率を測定した。得られた結果を表８に示
す。

【００５１】

【表８】

【００５２】このようにして得られた基板上に、実施例
１と同様の方法で、同様の水素化非晶質シリコン膜を成
膜した。続いて、実施例１と同様の方法により、同様の
裏面電極を形成し、薄膜太陽電池を作製した。得られた
薄膜太陽電池に、ソーラーシミュレータによりＡＭ１．
５（標準太陽光スペクトル）、１００ｍＷ／ｃｍ²の疑
似太陽光を照射し、短絡電流密度Ｊ_sc、開放電圧Ｖ_oc、
曲線因子ＦＦ、変換効率ηの測定を行った。得られた結
果を表８に示す。

【００５３】実施例１２エッチング液として０．５重量％塩酸を使用した。それ
以外は実施例１１と同様の方法で薄膜太陽電池を作製
し、同様に評価した。得られた結果を表８に示す。

【００５４】実施例１３エッチング液として３重量％ＮａＯＨを使用した。それ
以外は実施例１１と同様の方法で薄膜太陽電池を作製
し、同様に評価した。得られた結果を表８に示す。

【００５５】比較例３基板上にＺｎＯを形成後、エッチングを行わなかった。
それ以外は実施例１と同様の方法で薄膜太陽電池を作製
し、同様に評価した。得られた結果を表８に示す。

【００５６】比較例４ＳｎＯ₂テクスチャー付ガラスを基板として使用し、こ
の上に実施例１と同様の方法で薄膜太陽電池を作製し、
同様に評価した。得られた結果を表８に示す。

【００５７】実施例１４実施例１と同様のガラス基板を使用し、このガラス基板
上に、スパッタリング法により、Ｇａを２×１０²¹ｃｍ
^-3程度の濃度で含むＺｎＯ膜を膜厚８０００Å形成し
た。この際、基板温度を１５０℃、Ａｒ圧を６ｍｔｏｒ
ｒ、パワーを７．２５ｋＷで成膜した。得られた基板を
２００℃で０．５時間、大気中でアニールした。

【００５８】アニール後、得られた膜のＸ線回折測定を
行った。その結果を図５に示す。図５からＺｎＯ膜の
（００２）ピークが増加していることがわかる。このよ
うにして得られたＺｎＯ膜を１重量％の酢酸で２４０秒
間エッチングし、乾燥後、シート抵抗及びヘイズ率を測
定した。得られた結果を表９に示す。

【００５９】

【表９】

【００６０】このようにして得られた基板上に、実施例
１１と同様の方法で、同様のｐ層、ｉ層及びｎ層からな
る水素化非晶質シリコン膜を成膜した。続いて、実施例
１と同様の方法で、同様の裏面電極を形成し、薄膜太陽
電池を作製した。得られた薄膜太陽電池に、ソーラーシ
ミュレータによりＡＭ１．５（標準太陽光スペクト
ル）、１００ｍＷ／ｃｍ²の疑似太陽光を照射し、短絡
電流密度Ｊ_sc、開放電圧Ｖ_oc、曲線因子ＦＦ、変換効率
ηの測定を行った。得られた結果を表９に示す。

【００６１】実施例１５エッチング液として０．５重量％塩酸を使用し、エッチ
ング時間を６０秒間とした。それ以外は実施例１４と同
様の方法で薄膜太陽電池を作製し、同様に評価した。得
られた結果を表９に示す。

【００６２】実施例１６エッチング液として０．１重量％硫酸を使用し、エッチ
ング時間を５０秒間とした。それ以外は実施例１４と同
様の方法で薄膜太陽電池を作製し、同様に評価した。得
られた結果を表９に示す。

【００６３】比較例５基板上にＺｎＯを形成後、アニールを行わなかった。そ
れ以外は実施例１４と同様の方法で薄膜太陽電池を作製
し、同様に評価した。得られた結果を表９に示す。ま
た、得られた膜のＸ線回折測定を行った。その結果を図
５に示す。

【００６４】比較例６ＳｎＯ₂テクスチャー付ガラスを基板を使用し、この上
に実施例１４と同様の方法で薄膜太陽電池を作製し、同
様に評価した。得られた結果を表９に示す。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、基板表面に、表面に凹
凸を有する透明導電層を備えるため、光拡散効果による
短絡電流密度を飛躍的に向上させることができ、ひいて
は、太陽電池の変換効率を向上させることができる。特
に、表面の凹凸が、０．１〜１．２μｍの高さを有し、
０．１〜１０μｍのピッチを有する場合、透明導電膜
が、Ｇａ又はＡｌを不純物として含有するＺｎＯ膜であ
る場合、なかでもこの透明導電膜が、結晶状態の異なる
２層以上の積層膜でる場合、この透明導電膜が、基板に
遠い層から近い層にかけてＣ軸配向性が高くなる場合に
は、さらに太陽電池の変換効率を飛躍的に向上させるこ
とができる。

【００６６】また、本発明の半導体素子によれば、上記
本発明の太陽電池用基板上にアモルファスシリコン又は
アモルファスシリコン合金のｐ層、ｉ層及びｎ層が形成
され、さらに該ｎ層上に導電層が積層されてなるため、
ことに太陽電池の変換効率が向上した、良好な特性を有
するとともに、信頼性の高い素子を、簡便な製造方法、
ひいては低い製造コストで実現できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池用基板を使用して作製された
太陽電池の構造を示す概略断面図である。

【図２】本発明の太陽電池用基板における第一層目の透
明導電膜のＸ線回折パターンを示した図である。

【図３】本発明の太陽電池用基板における第二層目の透
明導電膜のＸ線回折パターンを示した図である。

【図４】本発明における２層構造の透明導電膜を備える
太陽電池用基板の摸式断面図である。

【図５】本発明の太陽電池用基板をアニールした場合と
しない場合における透明導電膜のＸ線回折パターンを示
した図である。

【符号の説明】

１基板２ＺｎＯ膜（透明導電膜）２ａ凹凸形状３アモルファスシリコン層４裏面電極１２ａ第二層ＺｎＯ膜１２ｂ第一層ＺｎＯ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大内田敬大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者立花伸介大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者三宮仁大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者谷口浩大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者野元克彦大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、表面に酸又はアルカリ溶液で
のエッチングによる凹凸を有する酸化亜鉛からなる透明
導電膜を備えてなることを特徴とする太陽電池用基板。
【請求項２】凹凸が、０．１〜１．２μｍの高さを有
し、０．１〜１０μｍのピッチを有する請求項１記載の
太陽電池用基板。
【請求項３】導電膜が、Ｇａ又はＡｌを不純物として
含有するＺｎＯ膜である請求項１又は２記載の太陽電池
用基板。
【請求項４】導電膜が、結晶状態の異なる２層以上の
積層膜である請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽
電池用基板。
【請求項５】導電膜が、基板に遠い層から近い層にか
けてＣ軸配向性が高くなる請求項４記載の太陽電池用基
板。
【請求項６】基板上に酸化亜鉛からなる透明導電膜を
形成し、該透明導電膜を酸又はアルカリ溶液でエッチン
グすることにより表面に凹凸を形成することを特徴とす
る請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池用基板
の製造方法。
【請求項７】酸溶液が、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、
酢酸、蟻酸の１種又は２種以上の混合物である請求項６
記載の太陽電池用基板の製造方法。
【請求項８】アルカリ溶液が水酸化ナトリウム、アン
モニア、水酸化カリウム、水酸化カルシウム１種又は２
種以上の混合物である請求項６記載の太陽電池用基板の
製造方法。
【請求項９】基板上に透明導電膜を形成した後、かつ
エッチングする前にアニールする請求項６記載の太陽電
池用基板の製造方法。
【請求項１０】請求項１〜５のいずれかに記載の太陽
電池用基板上にアモルファスシリコン又はアモルファス
シリコン合金のｐ層、ｉ層及びｎ層が形成され、さらに
該ｎ層上に導電層が積層されてなる半導体素子。