JPH11266027A

JPH11266027A - シリコン系薄膜光電変換装置

Info

Publication number: JPH11266027A
Application number: JP10066546A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yoshimi; 雅士吉見; Hiroko Tawada; 裕子多和田; Kenji Yamamoto; 憲治山本
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマＣＶＤ法による低温プロセスを用い
て形成される結晶質シリコン系薄膜光電変換層を含む光
電変換装置の低コスト化と高性能化を図る。【解決手段】シリコン系薄膜光電変換装置は、基板１
上に順次に積層された裏面電極１０、少なくとも１つの
半導体光電変換ユニット１１、および前面透明電極２を
含み、裏面電極１０は順次に積層された金属層１０１，
１０２と透明導電性酸化物層１０３を含み、この透明導
電性酸化物層１０３は１００〜４５０℃の範囲内の下地
温度の下で気相堆積法によって形成されたものであって
１００ｎｍ以上の平均結晶粒径を有し、光電変換ユニッ
ト１１は透明導電性酸化物層１０３上にプラズマＣＶＤ
法によって順次に堆積された１導電型層１１１と、結晶
質シリコン系薄膜光電変換層１１２と、逆導電型層１１
３とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜光電変換装置に
関し、特に、シリコン系薄膜光電変換装置の低コスト化
と性能改善に関するものである。なお、本願明細書にお
いて、「結晶質」と「微結晶」の用語は、部分的に非晶
質を含むものをも意味するものとする。

【０００２】

【従来の技術】近年、たとえば多結晶シリコンや微結晶
シリコンのような結晶質シリコンを含む薄膜を利用した
光電変換装置の開発が精力的に行なわれている。これら
の開発は、安価な基板上に低温プロセスで良質の結晶質
シリコン薄膜を形成することによって光電変換装置の低
コスト化と高性能化を両立させるという試みであり、太
陽電池だけでなく光センサ等のさまざまな光電変換装置
への応用が期待されている。

【０００３】このような良質の結晶質シリコン薄膜を形
成する方法としては、基板上に大結晶粒径のシリコン薄
膜の下地層を何らかのプロセスで形成した後に、この下
地層をシード層または結晶化制御層として用いることに
よって、結晶粒界や粒内欠陥が少なくて１方向に強く結
晶配向した良質の光電変換層となる結晶質シリコン薄膜
をその下地層上に堆積させるという手法が知られてい
る。具体的には、基板上に堆積されたシリコン膜をゾー
ンメルト法によって大結晶粒径化したものを下地層に用
いる方法がSolar Energy Materials and Solar Cells,
Vol.34, 1994, p.285 に記載されており、また、基板上
に堆積されたシリコン膜を固相成長法によって大粒径化
したものを下地層に用いる方法がSolar Energy Materia
ls and Solar Cells, Vol.34, 1994, p.257 に記載され
ている。しかし、これらのいずれにおいても、下地層ま
たは光電変換層の形成に５５０℃以上の比較的に高温度
のプロセスを含んでいることから、用いられ得る基板の
種類に制約がある。

【０００４】他方、安価な低融点ガラスの基板を用いる
ことができかつ熱膨張係数の差異に基づく積層膜内の応
力や歪みが生じにくい比較的低温のプロセスのみを用い
る方法であって、優れた光電変換効率の結晶質シリコン
系薄膜光電変換装置を形成し得る方法が近年脚光を浴び
ている。たとえば、微結晶シリコンのｐｉｎ接合からな
る光電変換ユニットを含む光電変換装置がAppl. Phys.
Lett., Vol.65, 1994,p.860に記載されている。この光
電変換ユニットは、簡便にプラズマＣＶＤ法で順次積層
されたｐ型半導体層、光電変換層たるｉ型半導体層、お
よびｎ型半導体層からなり、これらの半導体層のすべて
が微結晶シリコンであることを特徴としている。

【０００５】また、金属層とその上に酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）等の透明導電性酸化物層とを含む下地電極上にシリ
コン系光電変換ユニットを堆積させた光電変換層装置が
近年数多く試みられており、たとえば特開平３−９９４
７７や特開平７−２６３７３１またはIEEE 1st World C
onf. on Photovoltaic Energy Conversion, p.405 （19
94）やAppl. Phys. Lett., vol.70, 1997, p.2975 など
において報告されている。このように、下地電極の金属
層とシリコン系光電変換ユニットとの間に透明導電性酸
化物層を介在させることによって、それらの間の熱膨張
係数の相違による熱歪みを緩和しかつ金属原子がシリコ
ン系光電変換ユニット内へ拡散して混入することを防止
し得る。その結果、得られる光電変換装置の歩留まりと
信頼性が向上するのみならず、光感度が改善されて光電
変換特性も向上することが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光電変換ユニットを構
成するシリコン系薄膜のすべてを低温プロセスのみで形
成しようとする場合、光電変換層のための下地層とし
て、シード層となり得る大粒径結晶質シリコン薄膜を形
成することは非常に困難である。そして、下地層の結晶
構造や表面状態の如何によっては、結晶質シリコン系光
電変換層を形成するときに、その成長初期過程において
必要以上に多数の結晶核を生じ、その結果として光電変
換特性に悪影響を及ぼす結晶粒界や粒内欠陥の多い膜に
なりやすいという問題がある。また、下地層として金属
層が用いられる場合には、結晶質シリコン系光電変換層
の成長過程において金属原子が拡散によってその光電変
換層内に不純物として混入してしまうという現象が生じ
る。

【０００７】また、上述の先行技術中で、微結晶シリコ
ンのｐｉｎ接合をプラズマＣＶＤ法にて低温で形成する
光電変換ユニットでは、導電型微結晶シリコンが光電変
換層の下地層になっているものの、これは単に光電変換
層との材料的類似性を考慮したものであって、光電変換
層の結晶性を積極的に制御しようとするためのものでは
ない。また、ＺｎＯ等の透明導電性酸化物層を含む下地
電極を利用する場合においても同様であって、その上に
成長させられる結晶質シリコン系光電変換層の結晶性を
制御して改善しようという意図は全くみられない。

【０００８】上述のような先行技術の課題に鑑み、本発
明の目的は、安価な基板が使用可能な低温プロセスのみ
を用いて形成されるシリコン系光電変換装置において、
結晶質シリコン系薄膜光電変換層中の結晶粒界や粒内欠
陥を低減させるとともに拡散による金属原子の混入を抑
制することにより、光電変換特性を改善することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるシリコン系
薄膜光電変換装置は、基板上に順次に積層された裏面電
極、少なくとも１つの半導体光電変換ユニット、および
前面透明電極を含み、裏面電極は順次に積層された金属
層と透明導電性酸化物層を含み、この透明導電性酸化物
層は１００〜４５０℃の範囲内の下地温度の下でスパッ
タリング法、蒸着法およびＣＶＤ法のうちのいずれかの
方法によって形成されたものであって１００ｎｍ以上の
平均結晶粒径を有し、光電変換ユニットは透明導電性酸
化物層上にプラズマＣＶＤ法によって順次に堆積された
１導電型層と、結晶質シリコン系薄膜からなる光電変換
層と、逆導電型層とを含むことを特徴としている。

【００１０】すなわち、本発明発明者らは、上述の先行
技術における課題を解決すべく検討を重ねた結果、光電
変換ユニットに含まれる半導体層のすべてをプラズマＣ
ＶＤ法にて低温で形成するシリコン系薄膜光電変換装置
の場合に、下地電極に含まれる金属層上の透明導電性酸
化物層の結晶性と表面状態をその形成条件により制御す
ることによって、透明導電性酸化物層に堆積される光電
変換ユニットへの金属原子の拡散を抑制できるととも
に、光電変換層の成長初期過程における結晶核発生密度
が適度に制御され、結晶粒界や粒内欠陥が少なくかつ１
方向に強く結晶配向した良質の光電変換層が得られるこ
とを見出したのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態によるシリコン系薄膜光電変換装置を模式的な断面図
で図解している。この光電変換装置の基板１にはステン
レス等の金属、有機フィルム、または低融点の安価なガ
ラス等が用いられ得る。

【００１２】基板１上の裏面電極１０は、下記の金属薄
膜（Ａ）と透明導電性酸化膜（Ｂ）との組合せを含み、
たとえば蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等によって形成
され得る。（Ａ）Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰ
ｔから選択された少なくとも１以上の金属またはこれら
の合金からなる層を含む金属薄膜。（Ｂ）ＩＴＯ、ＳｉＯ₂およびＺｎＯから選択された
少なくとも１以上の酸化物の層を含む透明導電性薄膜。

【００１３】裏面電極１０の上表面１Ａは、実質的に平
坦であるか、または数百ｎｍから数μｍ程度の間隔の微
細な凹凸を含む表面テクスチャ構造を有している。この
ような裏面電極１０の上面１Ａにおけるテクスチャ構造
は、たとえば表面が微細な凹凸を有するように加工され
た基板１上に裏面電極１０を堆積するか、または裏面電
極１０に含まれる少なくとも１つの層が自然に微細な凹
凸表面を生じる堆積条件で形成されることによって得る
ことができる。

【００１４】光電変換ユニット１１の下地として利用さ
れる透明導電性酸化物層１０３は１００ｎｍ以上の平均
結晶粒径を有することが望ましく、そのためには透明導
電性酸化物層１０３を１００℃以上の下地温度の下で形
成することが好ましい。ただし、高い下地温度の下で形
成された透明導電性酸化物層１０３はそれ自身が自然に
凹凸表面を形成するが、下地温度が高すぎる場合には凹
凸の高低差が大きすぎて凹部と凸部の角度が鋭くなっ
て、その上に形成されるシリコン系光電変換ユニット１
１中の半導体接合が適正に形成され難くなり、光電変換
装置の開放端電圧や歩留まりの低下を招いてしまう。ま
た、あまりに高い温度の下では下地電極１０に含まれる
金属層１０２から金属原子が拡散して透明導電性酸化物
層１０３内に混入されやすくなる。さらに、高温の下で
は低融点の安価なソーダライムガラスを用いることがで
きないので、光電変換装置の低コスト化を図ることがで
きなくなる。これらの理由から、透明導電性酸化物層１
０３を形成する際の下地温度としては、４５０℃以下で
あることも望まれる。

【００１５】また、透明導電性酸化物層１０３として
は、前述の薄膜（Ｂ）の中でもＺｎＯを主成分とする薄
膜が特に好ましい。ＺｎＯが特に好ましいのは、材料コ
ストが安いという理由からだけでなく、その酸化膜１０
３上にプラズマＣＶＤ法にて光電変換ユニットを形成す
る際の耐プラズマ性が高いという理由からでもある。Ｚ
ｎＯを主成分とする透明導電性酸化膜は、５０ｎｍ〜１
μｍの範囲内の厚さと１．５×１０^-3Ωｃｍ以下の比抵
抗を有することが好ましい。

【００１６】裏面電極１０上には、シリコン系光電変換
ユニット１１が形成される。この光電変換ユニット１１
に含まれるすべての半導体層が、４００℃以下の下地温
度の条件の下にプラズマＣＶＤ法によって堆積される。
プラズマＣＶＤ法としては、一般によく知られている平
行平板型のＲＦプラズマＣＶＤを用い得る他、周波数が
１５０ＭＨｚ以下のＲＦ帯からＶＨＦ帯までの高周波電
源を利用するプラズマＣＶＤを用いてもよい。

【００１７】裏面電極１０上には、まず光電変換ユニッ
ト１１に含まれる１導電型層１１１が堆積される。この
１導電型層１１１としては、たとえば導電型決定不純物
原子であるリンがドープされたｎ型シリコン系薄膜、ま
たはボロンがドープされたｐ型シリコン系薄膜などが用
いられ得る。しかし、この１導電型層についてのこれら
の条件は限定的なものではなく、不純物原子としては、
たとえばｎ型層においては窒素等でもよく、また材料と
しては非晶質シリコンまたは非晶質シリコンカーバイド
や非晶質シリコンゲルマニウム等の合金材料の他に、多
結晶もしくは部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンま
たはその合金材料を用いることもできる。なお、望まれ
る場合には、堆積されたこのような１導電型層にパルス
レーザ光を照射することにより、その結晶化分率や導電
型決定不純物原子によるキャリア濃度を制御することも
できる。

【００１８】１導電型層１１１上には、光電変換層１１
２として、結晶質シリコン系薄膜光電変換層が堆積され
る。この結晶質シリコン系光電変換層１１２としては、
ノンドープの真性半導体の多結晶シリコン薄膜や体積結
晶化分率が８０％以上の微結晶シリコン膜、または微量
の不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型で光電変換機能を
十分に備えているシリコン系薄膜材料が用いられ得る。
しかし、この光電変換層はこれらに限定されず、シリコ
ンカーバイドやシリコンゲルマニウム等の合金材料を用
いて形成されてもよい。

【００１９】このような光電変換層１１２の厚さは０．
５〜２０μｍの範囲内にあり、これは結晶質シリコン系
薄膜光電変換層として必要かつ十分な膜厚である。ま
た、この結晶質光電変換層１１２は４００℃以下の低温
で形成されるので、結晶粒界や粒内における欠陥を終端
または不活性化させる水素原子を多く含み、その水素含
有量は１〜３０原子％の範囲内にある。さらに、結晶質
シリコン系薄膜光電変換層１１２に含まれる結晶粒の多
くは下地層から上方に柱状に延びて成長しており、その
膜面に平行に（１１０）の優先結晶配向面を有し、その
Ｘ線回折における（２２０）回折ピークに対する（１１
１）回折ピークの強度比は０．２以下である。

【００２０】結晶質光電変換層１１２上には、１導電型
層１１１とは逆タイプの逆導電型層１１３としてのシリ
コン系薄膜が堆積される。この逆導電型層１１３として
は、たとえば導電型決定不純物原子であるボロンがドー
プされたｐ型シリコン系薄膜、またはリンがドープされ
たｎ型シリコン系薄膜などが用いられ得る。しかし、こ
の逆導電型層１１３についてのこれらの条件は限定的な
ものではなく、不純物原子としてはたとえばｐ型層にお
いてはアルミニウム等でもよく、また材料としては非晶
質シリコンまたは非晶質シリコンカーバイドや非晶質シ
リコンゲルマニウム等の合金材料の他に、多結晶もしく
は部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその合
金材料を用いることもできる。

【００２１】ここで、裏面電極１０の表面１Ａが実質的
に平坦である場合でも、その上に堆積される光電変換ユ
ニット１１の上面１Ｂには、そのユニットの厚さよりも
約１桁ほど小さな間隔の微細な凹凸を含む表面テクスチ
ャ構造が形成される。また、裏面電極１０の上面１Ａが
凹凸テクスチャ構造を有する場合、光電変換ユニット１
１の上面１Ｂのテクスチャ構造における微細な凹凸の平
均間隔は、裏面電極１０のそれと比べて約２／３以下に
小さくなる。これは、光電変換ユニット１１に含まれる
結晶質光電変換層１１２がその堆積時に自然に凹凸テク
スチャ構造を生じることによるものであり、これによっ
て、光電変換ユニット１１の上面１Ｂが、広範囲の波長
領域の入射光を散乱させるのに一層適した微細な表面凹
凸テクスチャ構造になり、光電変換装置における光閉じ
込め効果も大きくなる。

【００２２】光電変換ユニット１１の積層が終了した後
に、ＩＴＯ、ＳｉＯ₂およびＺｎＯから選択された１以
上の層を含む透明導電性酸化膜２が前面電極として形成
される。さらに、この前面電極２上のグリッド電極３と
して、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔから選択され
た少なくとも１以上の金属またはこれらの合金の層を含
む櫛型状の金属電極が形成されて光電変換装置が完成す
る。このようなシリコン系薄膜光電変換装置において、
光電変換されるべき光４は透明前面電極２側から照射さ
れる。

【００２３】図２は、本発明の第２の実施の形態による
タンデム型シリコン系薄膜光電変換装置を模式的な断面
図で図解している。図２のタンデム型光電変換装置にお
いては、図１の場合と同様に基板１上の複数の層２０１
〜２０３および２１１〜２１３が、図１の基板１上の複
数の層１０１〜１０３および１１１〜１１３に対応して
同様に形成される。しかし、図２のタンデム型光電変換
装置においては、第１の光電変換ユニット２１上に重ね
て第２の光電変換ユニット２２がさらに形成される。第
２の光電変換ユニット２２は、第１の光電変換ユニット
２１上に順次積層された１導電型の微結晶または非晶質
のシリコン系薄膜２２１、実質的に真性半導体である非
晶質シリコン系薄膜光電変換層２２２、および逆導電型
の微結晶または非晶質のシリコン系薄膜２２３を含んで
いる。第２の光電変換ユニット２２上には、前面透明電
極２および櫛型金属電極３が図１の場合と同様に形成さ
れ、これによって図２のタンデム型光電変換装置が完成
する。

【００２４】

【実施例】以下において、本発明のいくつかの実施例に
よるシリコン系薄膜光電変換装置が比較例による光電変
換装置とともに説明される。

【００２５】（実施例１）図１を参照して説明された第
１の実施の形態に対応して、シリコン薄膜光電変換装置
が実施例１として作製された。この実施例１において
は、ガラス基板１上に裏面電極１０が形成された。裏面
電極１０は、１００℃の下地温度の条件の下で順次に堆
積された厚さ２０ｎｍのＴｉ層１０１、厚さ３００ｎｍ
のＡｇ層１０２、および厚さ１００ｎｍのＺｎＯ層１０
３を含んでいる。裏面電極１０上には、シリコン薄膜光
電変換ユニット１１に含まれるｎ型層１１１、ノンドー
プの光電変換層１１２、およびｐ型層１１３がプラズマ
ＣＶＤ法によって形成された。また、光電変換ユニット
１１上の前面電極２としては厚さ８０ｎｍの透明導電性
ＩＴＯ膜が形成され、その上に電流取出し用の櫛型Ａｇ
電極３が形成された。

【００２６】裏面電極１０に含まれる透明導電性酸化膜
であるＺｎＯ膜１０３は、ＲＦスパッタ法によって堆積
させられた。このときのスパッタ条件としては、Ａｒの
スパッタガス、３×１０^-3Ｔｏｒｒの圧力、８５０ｍＷ
／ｃｍ²のＲＦパワー密度、および３００℃の下地温度
が用いられた。得られたＺｎＯ膜１０３は、１８０μｍ
の平均粒径と、８．７×１０^-4Ωｃｍの比抵抗を有して
いた。

【００２７】また、光電変換ユニット１１に含まれるノ
ンドープの結晶質光電変換層１１２は３００℃の下地温
度の下でＲＦプラズマＣＶＤ法によって堆積され、その
膜厚は３．０μｍにされた。この結晶質光電変換層１１
２において、２次イオン質量分析法によって求められた
水素含有量は２．３原子％であり、Ｘ線回折における
（２２０）回折ピークに対する（１１１）回折ピークの
強度比は０．０８４であった。

【００２８】このような実施例１による光電変換装置に
入射光４としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ²の
光量で照射したときの出力特性においては、開放端電圧
が０．５３１Ｖ、短絡電流密度が２６．６ｍＡ／ｃ
ｍ²、曲線因子が７６．８％、そして変換効率が１０．
８％であった。

【００２９】（実施例２〜６および比較例１〜２）実施
例２〜６および比較例１〜２においては、ＲＦスパッタ
法によりＺｎＯ膜１０３を形成する際の下地温度が種々
に変えられたこと以外は、実施例１と同じ方法と条件の
下でシリコン薄膜光電変換装置が作製された。得られた
ＺｎＯ膜１０３の平均結晶粒径と比抵抗、結晶質シリコ
ン系光電変換層１１２のＸ線回折における（２２０）回
折ピークに対する（１１１）回折ピークの比、および光
電変換装置の種々の光電変換特性が表１に示されてい
る。なお、表１においては、実施例１に関する結果も示
されている。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１中の比較例１からわかるように、Ｚｎ
Ｏ膜１０３の形成温度が５０℃のように低い場合には、
平均結晶粒径が小さくて比抵抗も高い低品位のＺｎＯ膜
しか得られない。また、比較例１においては結晶質シリ
コン系光電変換層１１２のＸ線回折における（１１１）
／（２２０）回折ピーク比も大きくて結晶配向性も低下
しており、結晶質シリコン膜が成長する際に下地として
の異種材料のＺｎＯ膜１０３の結晶的品質が影響してい
ることがわかる。すなわち、比較例１のＺｎＯ膜１０３
においては数十ｎｍの小さな結晶粒が多数存在している
ので、この上に結晶質シリコン膜を成長させる初期過程
においてシリコン結晶核が必要以上に数多く発生する。
その結果、結晶質光電変換層１１２内には、光電変換特
性に悪影響を及ぼす結晶粒界や粒内欠陥が数多く含まれ
ることになる。このような比較例１に比べて、表１中の
実施例１〜６から明らかなように、ＺｎＯ膜１０３の形
成温度が１００℃以上であれば、ＺｎＯ膜１０３の平均
結晶粒径が増大しかつ比抵抗が減少し、それにつれて結
晶質シリコン膜１１２の結晶配向性が向上するととも
に、光電変換装置の変換効率も改善されている。

【００３２】他方、比較例２からわかるように、ＺｎＯ
膜１０３の形成温度が５００℃のように高い場合では、
ＺｎＯ膜自身の結晶粒径と比抵抗は改善されるが、結晶
質シリコン膜１１２の品質および光電変換装置の変換効
率がかえって低下する。高い下地温度の下で形成された
ＺｎＯ膜１０３はそれ自身が自然に凹凸表面を形成する
が、それらの凹凸の高低差が大きすぎて凹部と凸部の角
度が鋭くなれば、その上に形成される光電変換ユニット
に含まれる半導体接合が適正に形成され難くなり、光電
変換装置の開放端電圧や歩留まりの低下を招く。また、
高温の下では、ＺｎＯ膜１０３の下層のＡｇ膜１０２か
ら金属原子が拡散して結晶質シリコン膜１１２内へ混入
されやすくなる。さらに、５００℃のような高温度のプ
ロセスでは、結晶質シリコン膜１１２の品質とは直接関
係しないものの、低融点のソーダライムガラスの基板１
を用いることができないので、光電変換装置の低コスト
化が図れなくなる。

【００３３】以上の理由から、裏面電極１０中の透明導
電性酸化物層１０３としてＺｎＯ層を形成する際の下地
温度は、１００〜４５０℃の範囲内にあることが好まし
い。なお、上述の実施例において裏面電極１０に含まれ
る透明導電性酸化物層１０３としてＺｎＯ膜がスパッタ
法で形成されたが、透明導電性酸化膜（Ｂ）として例示
された他の材料が用いられてもよく、また、スパッタ法
のみならず真空蒸着法やＣＶＤ法によって形成されても
よい。

【００３４】（実施例７）図２を参照して説明された本
発明の第２の実施の形態に対応して、実施例７としてタ
ンデム型光電変換装置が作製された。この実施例７のタ
ンデム型光電変換装置においては、ガラス基板１上の要
素２０１〜２０３および２１１〜２１３が、実施例１の
対応する要素１０１〜１０３および１１１〜１１３と同
様に形成された。しかし、実施例３のタンデム型光電変
換装置においては、第１の光電変換ユニット２１上に、
第２の光電変換ユニット２２がさらに積層された。この
第２の光電変換ユニット２２は、ｎ型層２２１、非晶質
シリコン系光電変換層２２２、およびｐ型層２２３を含
んでいる。非晶質光電変換層２２２の厚さは、３００ｎ
ｍにされた。第２の光電変換ユニット２２上には、実施
例１の場合と同様に、透明前面電極２と櫛型Ａｇ電極３
が形成された。

【００３５】このような実施例７による非晶質シリコン
／結晶質シリコン型のタンデム型光電変換装置に対して
入射光４としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ²の
光量で照射したときの出力特性としては、開放端電圧が
１．４０Ｖ、短絡電流密度が１３．０ｍＡ／ｃｍ²、曲
線因子が７３．３％、そして変換効率が１３．３％であ
った。

【００３６】以上のように、本発明によれば、安価な基
板を用いながらも結晶質シリコン系光電変換層を高品質
化することができ、シリコン系薄膜光電変換装置の低コ
スト化と高性能化に大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による結晶質シリコ
ン系薄膜光電変換装置の一例を示す模式的な断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態による非晶質シリコ
ン／結晶質シリコン型のタンデム型光電変換装置の一例
を示す模式的な断面図である。

【符号の説明】

１：ガラス等の基板２：透明導電性酸化膜３：櫛型電極４：照射光１０、２０：裏面電極１１、２１：結晶質シリコン系光電変換ユニット２２：非晶質シリコン系光電変換ユニット１０１、２０１：たとえばＴｉ等の金属膜１０２、２０２：たとえばＡｇ等の金属膜１０３、２０３：たとえばＺｎＯ等の透明導電性酸化物
層１１１、２１１、２２１：ｎ型層１１２、２１２：結晶質シリコン系光電変換層２２２：非晶質シリコン系光電変換層１１３、２１３、２２３：ｐ型層１Ａ、２Ａ：下地電極の上表面２Ａ、２Ｂ：結晶質シリコン系光電変換ユニットの上表
面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に順次に積層された裏面電極、少
なくとも１つの半導体光電変換ユニット、および前面透
明電極を含み、前記裏面電極は順次に積層された金属層と透明導電性酸
化物層を含み、この透明導電性酸化物層は１００〜４５
０℃の範囲内の下地温度の下でスパッタリング法、蒸着
法およびＣＶＤ法のうちのいずれかの方法によって形成
されたものであって１００ｎｍ以上の平均結晶粒径を有
し、前記光電変換ユニットは前記透明導電性酸化物層上にプ
ラズマＣＶＤ法によって順次に堆積された１導電型層
と、結晶質シリコン系薄膜からなる光電変換層と、逆導
電型層とを含むことを特徴とするシリコン系薄膜光電変
換装置。
【請求項２】前記透明導電性酸化物層は主成分として
酸化亜鉛を含み、５０ｎｍ〜１μｍの厚さと１．５×１
０^-3Ωｃｍ以下の比抵抗を有することを特徴とする請求
項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置。
【請求項３】前記光電変換層は４００℃以下の下地温
度の下に形成されたものであって、８０％以上の体積結
晶化分率と、１〜３０原子％の範囲内の水素含有量と、
０．５〜２０μｍの範囲内の厚さと、その膜面に平行な
（１１０）の優先結晶配向面を有し、そのＸ線回折にお
ける（２２０）回折ピークに対する（１１１）回折ピー
クの強度比が０．２以下であることを特徴とする請求項
１または２に記載のシリコン系薄膜光電変換装置。
【請求項４】前記シリコン系薄膜光電変換装置は前記
光電変換ユニット上にさらに積層された少なくとも１つ
の非晶質シリコン系光電変換ユニットを含むタンデム型
であることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項
に記載のシリコン系薄膜光電変換装置。