WO2011105171A1 - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

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健之 関本
茂郎 矢田
松本　光弘
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三洋電機株式会社
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    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell including a reflective layer that reflects a part of incident light.
  • Solar cells are expected as a new energy source because they can directly convert light from the sun, which is a clean and inexhaustible energy source, into electricity.
  • a solar cell absorbs light incident on a solar cell between a transparent electrode layer provided on the light incident side and a back electrode layer provided on the opposite side of the light incident side, and generates a photogenerated carrier.
  • a photoelectric conversion unit to be generated is provided.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a solar cell with improved power generation efficiency.
  • a solar cell includes a light-receiving surface electrode layer, a first photoelectric conversion unit stacked on the light-receiving surface electrode layer, a reflection layer made of SiO stacked on the first photoelectric conversion unit, and a reflection layer A second photoelectric conversion unit stacked on the second photoelectric conversion unit, and a back electrode layer stacked on the second photoelectric conversion unit, the oxygen concentration of the reflective layer is from the first photoelectric conversion unit side to the second photoelectric conversion unit side
  • the gist is that it is becoming higher.
  • the manufacturing method of the solar cell according to the present invention includes a step A for forming the light-receiving surface electrode layer, a step B for forming the first photoelectric conversion portion on the light-receiving surface electrode layer, and a SiO layer on the first photoelectric conversion portion.
  • a process C for forming a reflective layer comprising: a process D for forming a second photoelectric conversion part on the reflective layer; and a process E for forming a back electrode layer on the second photoelectric conversion part.
  • the oxygen concentration of the reflective layer is formed so as to increase from the first photoelectric conversion unit side toward the second photoelectric conversion unit side.
  • the present invention it is possible to provide a solar cell in which the loss of generated photogenerated carriers is suppressed and the power generation efficiency is improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a solar cell 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the solar cell 10 includes a substrate 1, a light-receiving surface electrode layer 2, a stacked body 3, and a back electrode layer 4.
  • the substrate 1 has translucency and is made of a translucent material such as glass or plastic.
  • the light-receiving surface electrode layer 2 is laminated on the substrate 1 and has conductivity and translucency.
  • a metal oxide such as tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), or titanium oxide (TiO 2 ) can be used. These metal oxides may be doped with fluorine (F), tin (Sn), aluminum (Al), iron (Fe), gallium (Ga), niobium (Nb), or the like.
  • the laminate 3 is provided between the light-receiving surface electrode layer 2 and the back electrode layer 4.
  • the stacked body 3 includes a first photoelectric conversion unit 31, a reflective layer 32, and a second photoelectric conversion unit 33.
  • the first photoelectric conversion unit 31, the reflection layer 32, and the second photoelectric conversion unit 33 are sequentially stacked from the light receiving surface electrode layer 2 side.
  • the first photoelectric conversion unit 31 generates photogenerated carriers by light incident from the light receiving surface electrode layer 2 side or light reflected from the reflective layer 32.
  • the first photoelectric conversion unit 31 has a pin junction in which a p-type amorphous silicon semiconductor, an i-type amorphous silicon semiconductor, and an n-type amorphous silicon semiconductor are stacked from the substrate 1 side (not shown). .
  • the reflective layer 32 reflects a part of the light transmitted through the first photoelectric conversion unit 31 to the first photoelectric conversion unit 31 side.
  • the reflective layer 32 is laminated so as to contact sequentially from the first photoelectric conversion unit 31 side.
  • the reflective layer 32 is made of silicon oxide (SiO) as the main translucent conductive material.
  • SiO silicon oxide
  • the SiO used here the one in which the oxygen concentration in the layer increases from the first photoelectric conversion unit 31 side toward the second photoelectric conversion unit 33 side described later is used.
  • the change in the oxygen concentration in the SiO layer is increased at a constant rate from the first photoelectric conversion unit 31 side to the second photoelectric conversion unit 33 side. It is also possible to make it higher.
  • the oxygen concentration of the SiO layer only needs to be higher on the second photoelectric conversion unit 33 side than on the first photoelectric conversion unit 31 side.
  • the intermediate layer 32b has a thickness of 50 nm, but is preferably 30 to 150 nm.
  • the second photoelectric conversion unit 33 generates a photogenerated carrier by light that passes through the first photoelectric conversion unit 31 and is incident from the light receiving surface electrode layer 2 side, or light that is reflected from the back electrode layer 4.
  • the second photoelectric conversion unit 33 has a pin junction in which a p-type microcrystalline silicon semiconductor, an i-type microcrystalline silicon semiconductor, and an n-type microcrystalline silicon semiconductor are stacked from the substrate 1 side (not shown).
  • the back electrode layer 4 is composed of one or more layers having conductivity.
  • the back electrode layer has a configuration in which a layer containing ZnO and a layer containing Ag are stacked from the stacked body 3 side. It was.
  • the present invention is not limited to this, and the back electrode layer 4 may have only a layer containing Ag.
  • the oxygen concentration of the reflective layer 32 is increased from the first photoelectric conversion unit 31 side toward the second photoelectric conversion unit 33 side. Thereby, the following effects are acquired.
  • the reflection resistance while suppressing contact resistance generated at the contact interface between the reflection layer 32 having a high oxygen concentration and the first photoelectric conversion unit 31 is reduced.
  • the refractive index of the entire reflection layer 32 is increased, so that the reflection layer 32 and the first photoelectric conversion unit 31 or the reflection layer 32 and the second The reflectance at the interface with the two photoelectric conversion unit 33 is increased.
  • the reflection effect at the interface between the reflection layer 32 and the first photoelectric conversion unit 31 or between the reflection layer 32 and the second photoelectric conversion unit 33 is enhanced, and the first photoelectric layer composed of the reflection layer 32 and silicon having a high oxygen concentration.
  • An increase in the series resistance (series resistance) value of the solar cell 10 due to the high contact resistance generated between the conversion units 31 can be suppressed.
  • the reflection layer 32 and the first photoelectric conversion unit 31 or the second photoelectric conversion unit 33 are suppressed while suppressing a decrease in the fill factor (FF) of the solar cell 10 due to an increase in the series resistance value.
  • the short-circuit current can be increased and the power generation efficiency of the solar cell 10 can be improved.
  • the reflective layer 32 is formed such that the CO 2 flow rate is higher at the end of film formation than at the start of film formation, so that the film formation end time is higher than the film formation start time. It can be made difficult to crystallize, and it can suppress that the crystallization rate of the reflective layer 32 becomes high. As a result, the amorphous component that easily takes in more oxygen than the crystalline component can be increased, the oxygen concentration can be increased, and the light absorption loss in the reflective layer 32 can be reduced.
  • the reflectance at the interface with silicon having a refractive index of about 4.3 can be set to 8% or more by making the refractive index of the reflection layer 32 as a whole with respect to light having a wavelength of 550 nm less than 2.4. it can.
  • the reflectance at the interface with silicon having a refractive index of about 4.3 can be set to 8% or more by making the refractive index of the reflection layer 32 as a whole with respect to light having a wavelength of 550 nm less than 2.4. it can.
  • SiO used as the reflective layer 32 is a microcrystal. Thereby, the following effects are acquired.
  • the conductivity can be increased as compared with the amorphous SiO alone.
  • the second photoelectric conversion unit 33 In the case where the second photoelectric conversion unit 33 is made of microcrystalline silicon, the second photoelectric conversion unit 33 can be crystal-grown using the reflective layer 32 as a base layer by using microcrystalline silicon as the reflective layer 32. And can be crystallized better. As a result, the film quality of the second photoelectric conversion unit 33 is improved, and the power generation efficiency of the solar cell 10 can be improved.
  • the laminate 3 may include three or more photoelectric conversion units.
  • the reflective layer 32 can be provided between any two adjacent photoelectric conversion units.
  • the first photoelectric conversion unit 31 includes a p-type amorphous silicon semiconductor, an i-type amorphous silicon semiconductor, and an n-type amorphous silicon semiconductor stacked from the substrate 1 side.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first photoelectric conversion unit 31 has a pin junction in which a p-type crystalline silicon semiconductor, an i-type crystalline silicon semiconductor, and an n-type crystalline silicon semiconductor are stacked from the substrate 1 side. May be.
  • crystalline silicon includes microcrystalline silicon and polycrystalline silicon.
  • the second photoelectric conversion unit 33 includes a pin in which a p-type microcrystalline silicon semiconductor, an i-type microcrystalline silicon semiconductor, and an n-type microcrystalline silicon semiconductor are stacked from the substrate 1 side. Although it has joining, it is not limited to this. Specifically, the first photoelectric conversion unit 31 has a pin junction in which a p-type amorphous silicon semiconductor, an i-type amorphous silicon semiconductor, and an n-type amorphous silicon semiconductor are stacked from the substrate 1 side. You may have.
  • the first photoelectric conversion unit 31 and the second photoelectric conversion unit 33 have pin junctions, but are not limited thereto. Specifically, even if at least one of the first photoelectric conversion unit 31 and the second photoelectric conversion unit 33 has a pn junction in which a p-type silicon semiconductor and an n-type silicon semiconductor are stacked from the substrate 1 side. Good.
  • the solar cell 10 has the structure by which the light-receiving surface electrode layer 2, the laminated body 3, and the back surface electrode layer 4 were laminated
  • the present invention is not limited to this.
  • the solar cell 10 may have a configuration in which the back electrode layer 4, the stacked body 3, and the light receiving surface electrode layer 2 are sequentially stacked on the substrate 1.
  • the solar cell according to the present invention will be specifically described with reference to examples.
  • the present invention is not limited to those shown in the following examples, and can be implemented with appropriate modifications within a range not changing the gist thereof.
  • Example 1 The solar cell 10 according to Example 1 was produced as follows.
  • a 600 nm thick SnO 2 layer (light-receiving surface electrode layer 2) having a concavo-convex shape on the surface was formed by thermal CVD on a glass substrate (substrate 1) having a thickness of 4 mm.
  • a p-type amorphous silicon semiconductor, an i-type amorphous silicon semiconductor, and an n-type amorphous silicon semiconductor are formed on the SnO 2 layer (light-receiving surface electrode layer 2) using a plasma CVD method.
  • the first cell (first photoelectric conversion unit 31) was formed by sequentially stacking.
  • the plasma CVD method for example, it is preferable to apply 13.56 MHz RF plasma CVD.
  • the plasma input power density is preferably 5 mW / cm 2 or more and 100 mW / cm 2 or less.
  • a reflective layer 32 made of SiO was formed on the first photoelectric conversion unit 31 by using a plasma CVD method.
  • the CO 2 flow rate was increased from 120 sccm to 180 sccm at a constant rate from the start of film formation to the end of film formation. That is, when the normalized flow rate of CO 2 flow rate to SiH 4 flow rate at the start deposited as 1.0 (hereinafter, standard flow rate ratio of the CO 2 flow rate to SiH 4 flow rate at the start deposited as 1.0 In the film formation, the flow rate of SiH 4 is not changed, only the flow rate of CO 2 is changed at a constant rate, and the CO 2 / SiH 4 flow rate ratio is changed from 1.0 to 1.5. average CO 2 / SiH 4 flow ratio was set to be 1.25.
  • the refractive index of a material mainly composed of silicon with respect to light having a wavelength of 550 nm is about 4.3. It is preferable to adjust the average CO 2 / SiH 4 flow rate ratio during the formation of the reflective layer 32 so that the refractive index of the entire layer 32 is less than 2.4.
  • CO or O 2 may be used instead of CO 2
  • Si 2 H 6 may be used instead of SiH 4 .
  • a p-type microcrystalline silicon semiconductor, an i-type microcrystalline silicon semiconductor, and an n-type microcrystalline silicon semiconductor are stacked on the reflective layer 32 using a plasma CVD method, and the second photoelectric conversion unit 33 is formed. Formed.
  • the plasma CVD method it is preferable to apply, for example, 13.56 MHz RF plasma CVD as in the first photoelectric conversion unit 31.
  • the plasma input power density is preferably 5 mW / cm 2 or more and 100 mW / cm 2 or less.
  • a ZnO layer and an Ag layer were formed on the second photoelectric conversion unit 33 by sputtering.
  • Table 1 shows the conditions for forming the first photoelectric conversion unit 31, the reflective layer 32, and the second photoelectric conversion unit 33 described above.
  • the thicknesses of the ZnO layer and the Ag layer (back electrode layer 4) were 90 nm and 200 nm, respectively.
  • the first photoelectric conversion unit 31 side to the second photoelectric conversion unit 33 side are provided between the first photoelectric conversion unit 31 and the second photoelectric conversion unit 33.
  • a solar cell 10 having a reflective layer 32 made of microcrystalline SiO with an increasing oxygen concentration was formed.
  • a reflective layer 132 made of SiO was formed on the first photoelectric conversion unit 131 by using a plasma CVD method.
  • the reflective layer 132 was formed by supplying a constant ratio with the CO 2 / SiH 4 flow rate ratio being 1.0. That is, the reflective layer 132 was formed without changing the flow rate ratio while maintaining the flow rate ratio of the CO 2 flow rate to the SiH 4 flow rate at the start of film formation in the example.
  • a second photoelectric conversion unit 133, a ZnO layer, and an Ag layer (back electrode layer 14) were sequentially formed on the reflective layer 132.
  • Table 2 shows the conditions for forming the reflective layer 132 described above.
  • the formation conditions of the 1st photoelectric conversion part 131 and the 2nd photoelectric conversion part 133 are the same as the formation conditions in the said Example.
  • the thicknesses of the ZnO layer and the Ag layer (back electrode layer 14) were set to 90 nm and 200 nm, respectively, as in the above examples.
  • the CO 2 / SiH 4 flow rate ratio is 1.0 and supplied at a constant rate between the first photoelectric conversion unit 131 and the second photoelectric conversion unit 133.
  • the solar cell 20 having the reflective layer 132 made of microcrystalline SiO having a constant oxygen concentration was formed.
  • a reflective layer 232 made of SiO was formed on the first photoelectric conversion unit 131 using a plasma CVD method.
  • the reflective layer 232 is fed at a constant rate of CO 2 / SiH 4 flow ratio as 1.25 were formed.
  • a second photoelectric conversion unit 133, a ZnO layer, and an Ag layer (back electrode layer 14) were sequentially formed on the reflective layer 232.
  • Table 3 shows the conditions for forming the reflective layer 232 described above.
  • the formation conditions of the 1st photoelectric conversion part 131 and the 2nd photoelectric conversion part 133 are the same as the formation conditions in the said Example.
  • the thicknesses of the ZnO layer and the Ag layer (back electrode layer 14) were set to 90 nm and 200 nm, respectively, as in the above examples.
  • the CO 2 / SiH 4 flow rate ratio is 1.25 and supplied at a constant rate between the first photoelectric conversion unit 131 and the second photoelectric conversion unit 133.
  • the solar cell 30 having the reflective layer 232 made of microcrystalline SiO having a constant oxygen concentration was formed.
  • a reflective layer 332 made of SiO was formed on the first photoelectric conversion unit 131 using a plasma CVD method.
  • the reflective layer 332 was formed by supplying a constant ratio with the CO 2 / SiH 4 flow rate ratio being 1.5.
  • a second photoelectric conversion unit 133, a ZnO layer, and an Ag layer (back electrode layer 14) were sequentially formed on the reflective layer 332.
  • Table 4 shows the conditions for forming the reflective layer 332 described above.
  • the formation conditions of the 1st photoelectric conversion part 131 and the 2nd photoelectric conversion part 133 are the same as the formation conditions in the said Example.
  • the thicknesses of the ZnO layer and the Ag layer (back electrode layer 14) were set to 90 nm and 200 nm, respectively, as in the above examples.
  • a CO 2 / SiH 4 flow rate ratio of 1.5 is supplied between the first photoelectric conversion unit 131 and the second photoelectric conversion unit 133 at a constant rate.
  • the solar cell 40 having the reflective layer 332 made of microcrystalline SiO having a constant oxygen concentration was formed.
  • the amount of oxygen in the layer is increased to reduce the refractive index of the reflective layer 32 as a whole. Since the difference in refractive index could be increased, more light can be reflected on the reflective layer 32, which is considered to have been increased. Also, the film was formed by changing the CO 2 / SiH 4 flow rate ratio from 1.0 to 1.5 from the short-circuit current, and the oxygen concentration was formed with the CO 2 / SiH 4 flow rate ratio kept constant at 1.25. It was also confirmed to have a reflection effect similar to the above.
  • the oxygen concentration of the reflective layer 32 on the side in contact with the first photoelectric conversion unit 31 can be reduced as compared with Comparative Example 2 and Comparative Example 3. It is considered that the series resistance value at 20 could be increased because it could be reduced.
  • the present invention can be used for solar cells.

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Abstract

【課題】発電効率を向上させつつ、発生した光生成キャリアをより多く取り出すことができる太陽電池を提供する。 【解決手段】受光面電極層２と、受光面電極層２上に積層された第１光電変換部３１と、第１光電変換部３１上に積層されたＳｉＯからなる反射層３２と、反射層３２上に積層された第２光電変換部３３と、第２光電変換部３３上に積層された裏面電極層４と、を有し、反射層３２の酸素濃度は、第１光電変換部３１側よりも前記第２光電変換部３３側の方が高くなっている。

Description

太陽電池およびその製造方法
　本発明は、入射した光の一部を反射する反射層を備える太陽電池に関する。
　太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから、新しいエネルギー源として期待されている。
　一般的に、太陽電池は、光入射側に設けられる透明電極層と、光入射側の反対側に設けられる裏面電極層との間に、太陽電池に入射した光を吸収して光生成キャリアを生成する光電変換部を備えている。
　従来から、光電変換に寄与する積層体として複数の光電変換部を設け、入射した光の多くを光電変換に寄与させることが知られている。このような複数の光電変換部は、光入射側に設けられた光電変換部で光電変換に寄与することなく透過した光の一部を、他の光電変換部により光電変換に寄与させることができるため、光電変換部において吸収される光の量が増加する。その結果、光電変換部において生成される光生成キャリアが増加するため、太陽電池の発電効率が向上する。
特開平４－１６７４７４
　しかしながら、近年、太陽電池の発電効率のさらなる向上が求められている。
　ここで、発電効率をさらに向上させるためには、光電変換部において生成される光生成キャリアを増加させることが有効である。そこで、複数の光電変換部の間に反射層を設けることが検討されている。これにより、入射した光の一部を反射して光入射側の光電変換部に入射させるとともに、裏面電極層側の他の光電変換部においては、入射した光のうち裏面電極層などにより反射された光を再度反射して閉じ込めることができる。上記のような反射材料の主体となる透光性導電材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ）を用いて、研究開発が行われてきた。
　しかし、より多くの光を反射させて光入射側の光電変換部に入射させるとともに、より多くの光を裏面電極側の他の光電変換部に閉じ込めるために低屈折の反射層を用いた場合、隣接する光電変換部とのコンタクト抵抗が大きくなり、生成された光生成キャリアをロスする問題が生じていた。
　そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、発電効率を向上させた太陽電池を提供することを目的とする。
　本発明に係る太陽電池は、受光面電極層と、受光面電極層上に積層された第１光電変換部と、第１光電変換部上に積層されたＳｉＯからなる反射層と、反射層上に積層された第２光電変換部と、第２光電変換部上に積層された裏面電極層と、を有し、反射層の酸素濃度は、第１光電変換部側から第２光電変換部側に向かって高くなっていることを要旨とする。
　また、本発明に係る太陽電池の製造方法は、受光面電極層を形成する工程Ａと、受光面電極層上に第１光電変換部を形成する工程Ｂと、第１光電変換部上にＳｉＯからなる反射層を形成する工程Ｃと、反射層上に第２光電変換部を形成する工程Ｄと、第２光電変換部上に裏面電極層を形成する工程Ｅと、を有し、工程Ｃにおいて、反射層の酸素濃度が第１光電変換部側から第２光電変換部側に向かって高くなるように形成されることを要旨とする。
　本発明によれば、発生した光生成キャリアのロスを抑制し、発電効率を向上させた太陽電池を提供することができる。
　図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　［第１実施形態］
　〈太陽電池の構成〉
　以下において、本発明の第１実施形態に係る太陽電池の構成について、図１を参照しながら説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池１０の断面図である。
　太陽電池１０は、基板１と、受光面電極層２と、積層体３と、裏面電極層４とを備える。
　基板１は、透光性を有し、ガラス、プラスチック等の透光性材料により構成される。
　受光面電極層２は、基板１上に積層されており、導電性および透光性を有する。受光面電極層２としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、又は酸化チタン（ＴｉＯ２）などの金属酸化物を用いることができる。尚、これらの金属酸化物に、フッ素（Ｆ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ガリウム（Ｇａ）、ニオブ（Ｎｂ）などがドープされていてもよい。
　積層体３は、受光面電極層２と裏面電極層４との間に設けられる。積層体３は、第１光電変換部３１と、反射層３２と、第２光電変換部３３とを含む。
　第１光電変換部３１、反射層３２、および第２光電変換部３３は、受光面電極層２側から順に積層される。
　第１光電変換部３１は、受光面電極層２側から入射する光、又は反射層３２から反射される光により光生成キャリアを生成する。第１光電変換部３１は、ｐ型非晶質シリコン半導体と、ｉ型非晶質シリコン半導体と、ｎ型非晶質シリコン半導体とが基板１側から積層されたｐｉｎ接合を有する（不図示）。
　反射層３２は、第１光電変換部３１を透過した光の一部を第１光電変換部３１側に反射する。反射層３２は、第１光電変換部３１側から順次、接触するように積層される。
　反射層３２は、主体となる透光性導電材料として酸化シリコン（ＳｉＯ）が用いられる。ここで用いられるＳｉＯは、層中の酸素濃度が第１光電変換部３１側から後述する第２光電変換部３３側に向かって高くなるものが用いられる。なお、本実施形態においてはＳｉＯ層の酸素濃度の変化を第１光電変換部３１側から第２光電変換部３３側に向かって一定の割合で高くなるようにしたが、これに限らず段階的に高くなるようにしたものでも良い。要するに、ＳｉＯ層の酸素濃度は、第１光電変換部３１側よりも第２光電変換部３３側の方が高くなっていれば良い。また、本実施形態においては、中間層３２ｂは、膜厚を５０ｎｍとしたが、３０～１５０ｎｍとすることが好適である。
　第２光電変換部３３は、第１光電変換部３１を透過して受光面電極層２側から入射する光、又は裏面電極層４から反射される光により光生成キャリアを生成する。第２光電変換部３３は、ｐ型微結晶シリコン半導体と、ｉ型微結晶シリコン半導体と、ｎ型微結晶シリコン半導体とが基板１側から積層されたｐｉｎ接合を有する（不図示）。
　裏面電極層４は、導電性を有する１または複数の層からなる。裏面電極層４としては、ＺｎＯ、銀（Ａｇ）などを用いることができ、本実施形態では、裏面電極層が、ＺｎＯを含む層と、Ａｇを含む層とを積層体３側から積層した構成とした。しかし、これに限るものではなく、裏面電極層４は、Ａｇを含む層のみを有していてもよい。
　〈作用および効果〉
　本発明の第１実施形態に係る太陽電池１０の効果について、以下に詳説する。
　（１）太陽電池１０では、反射層３２の酸素濃度を第１光電変換部３１側から第２光電変換部３３側に向かって高くなるようにする。これにより、以下の効果が得られる。
　（ａ）酸素濃度が第１光電変換部３１側から第２光電変換部３３側に向かって高くなるように反射層３２を形成することにより、反射層３２の第１光電変換部３１側においては、反射層３２の平均酸素濃度に比べて酸素濃度が低く、高屈折率の膜となる。一方、反射層３２の第２光電変換部３３側においては、反射層３２の平均酸素濃度に比べて酸素濃度が高く、低屈折率の膜となる。この結果、反射層３２全体としての屈折率は相殺され、反射層３２全体の光学特性は、反射層３２の平均酸素濃度を均一に有する膜と同等となる。つまり、反射層３２の第１光電変換部３１側の酸素濃度を低くすることにより高い酸素濃度を有する反射層３２と第１光電変換部３１との接触界面で生じるコンタクト抵抗を抑制しつつ、反射層３２中の第２光電変換部３３側の酸素濃度を高くすることにより反射層３２全体の屈折率が高くなるようにして、反射層３２と第１光電変換部３１、もしくは反射層３２と第２光電変換部３３との界面での反射率が高くなるようにする。この結果、反射層３２と第１光電変換部３１、もしくは反射層３２と第２光電変換部３３との界面での反射効果を高めつつ、酸素濃度が高い反射層３２とシリコンからなる第１光電変換部３１間で生じる高いコンタクト抵抗から起因する太陽電池１０のシリーズ抵抗（直列抵抗）値の増大を抑制することができる。
　従って、太陽電池１０において、シリーズ抵抗値の増大による太陽電池１０の曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の減少を抑制しつつ、反射層３２と第１光電変換部３１、もしくは第２光電変換部３３との界面での反射率が高められることによって短絡電流を増加させ、太陽電池１０の発電効率の向上を図ることができる。
　（ｂ）本実施形態では、ＣＯ２流量を成膜開始時よりも成膜終了時の方が多くなるようにして反射層３２を成膜することにより、成膜開始時よりも成膜終了時の方が結晶化し難くすることができ、反射層３２の結晶化率が高くなることを抑制できる。これにより、結晶成分に比べ多くの酸素を取り込み易いアモルファス成分を多くし、より良く酸素濃度を高めることができ、反射層３２での光吸収ロスを小さくすることができる。
　尚、５５０ｎｍの波長の光に対する反射層３２全体としての屈折率を２．４未満とすることにより、４．３程度の屈折率を有するシリコンとの界面における反射率を８％以上とすることができる。これにより、非晶質シリコンからなる第１光電変換部３１に入射する光を多くすることができ、実質的に第1光電変換部３１の厚さを厚くしたときと同様の効果を得ることができる。この結果、厚さが厚いほど問題となる第１光電変換部３１の光劣化を抑制しつつ、第１光電変換部３１において生成される光生成キャリアの減少を抑制することができる。
　（２）本発明の第１実施形態に係る太陽電池１０では、反射層３２として用いたＳｉＯを微結晶とする。これにより、以下の効果が得られる。
　（ａ）反射層３２を微結晶として、アモルファスＳｉＯ中に結晶成分を含むものとすることにより、アモルファスＳｉＯのみからなるものに比べ、導電性を高めることができる。
　（ｂ）第２光電変換部３３を微結晶シリコンとした場合においては、反射層３２として微結晶シリコンを用いることにより、反射層３２を下地層として第２光電変換部３３を結晶成長させることができ、より良く結晶化させることができる。この結果、第２光電変換部３３の膜質が向上し、太陽電池１０の発電効率を向上させることができる。
　〈その他の実施形態〉
　本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
　例えば、上述した第１実施形態では、積層体３に含まれる光電変換部が２つ（第１光電変換部３１および第２光電変換部３３）であるが、これに限定されるものではない。具体的には、積層体３には、３つ以上の光電変換部が含まれていてもよい。このような場合、反射層３２は、任意の隣接する２つの光電変換部の間に設けることができる。
　また、上述した第１実施形態では、第１光電変換部３１は、ｐ型非晶質シリコン半導体と、ｉ型非晶質シリコン半導体と、ｎ型非晶質シリコン半導体とが基板１側から積層されたｐｉｎ接合を有するが、これに限定されるものではない。具体的には、第１光電変換部３１は、ｐ型結晶質シリコン半導体と、ｉ型結晶質シリコン半導体と、ｎ型結晶質シリコン半導体とが基板１側から積層されたｐｉｎ接合を有していてもよい。尚、結晶質シリコンには、微結晶シリコンや多結晶シリコンが含まれるものとする。
　さらに、上述した第１実施形態では、第２光電変換部３３は、ｐ型微結晶シリコン半導体と、ｉ型微結晶シリコン半導体と、ｎ型微結晶シリコン半導体とが基板１側から積層されたｐｉｎ接合を有するが、これに限定されるものではない。具体的には、第１光電変換部３１は、ｐ型非晶質シリコン半導体と、ｉ型非晶質シリコン半導体と、ｎ型非晶質シリコン半導体とが基板１側から積層されたｐｉｎ接合を有していてもよい。
　また、上述した第１実施形態では、第１光電変換部３１および第２光電変換部３３は、ｐｉｎ接合を有するが、これに限定されるものではない。具体的には、第１光電変換部３１および第２光電変換部３３の少なくとも一方が、ｐ型シリコン半導体と、ｎ型シリコン半導体とが基板１側から積層されたｐｎ接合を有していてもよい。
　また、上述した第１実施形態では、太陽電池１０は、基板１上に、受光面電極層２と、積層体３と、裏面電極層４とが順に積層された構成を有しているが、これに限定されるものではない。具体的には、太陽電池１０は、基板１上に、裏面電極層４と、積層体３と、受光面電極層２とが順に積層された構成を有していてもよい。
　このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
　以下、本発明に係る太陽電池について、実施例を挙げて具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
　〈実施例〉
　以下のようにして、実施例１に係る太陽電池１０を作製した。
　まず、厚さ４ｍｍのガラス基板（基板１）上に、熱ＣＶＤにより表面に凹凸形状を有する６００ｎｍ厚のＳｎＯ２層（受光面電極層２）を形成した。
　次に、ＳｎＯ２層（受光面電極層２）上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型非晶質シリコン半導体と、ｉ型非晶質シリコン半導体と、ｎ型非晶質シリコン半導体とを順次積層し、第１セル（第１光電変換部３１）を形成した。
　プラズマＣＶＤ法としては、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤを適用することが好適である。プラズマの投入電力密度は、５ｍＷ／ｃｍ２以上１００ｍＷ／ｃｍ２以下とすることが好ましい。
　次に、第１光電変換部３１上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯからなる反射層３２を形成した。反射層３２形成する際には、成膜開始時から成膜終了時までにＣＯ２流量を１２０ｓｃｃｍから１８０ｓｃｃｍに一定の割合で増加させた。つまり、成膜開始時のＳｉＨ４流量に対するＣＯ２流量の流量比を１．０として規格化した場合（以後、成膜開始時のＳｉＨ４流量に対するＣＯ２流量の流量比を１．０として規格化したものを記載する）、成膜時にはＳｉＨ４流量を変えず、ＣＯ２流量のみを一定の割合で変えてＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．０から１．５として反射層３２全体のＣＯ２／ＳｉＨ４流量比の平均が１．２５となるようにした。
　なお、接する面の屈折率差が大きいほど反射率は大きくすることができるため、５５０ｎｍの波長の光に対するシリコンを主体とする材料の屈折率は４．３程度であることから、ＳｉＯからなる反射層３２全体での屈折率は２．４未満となるように反射層３２成膜時の平均ＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を調整することが好適である。
　また、ＣＯ２に代えて例えばＣＯやＯ２、さらにはＳｉＨ４に代えて例えばＳｉ２Ｈ６を用いてもよい。
　次に、反射層３２上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型微結晶シリコン半導体と、ｉ型微結晶シリコン半導体と、ｎ型微結晶シリコン半導体とを積層し、第２光電変換部３３を形成した。
　プラズマＣＶＤ法としては、第１光電変換部３１と同様に、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤを適用することが好適である。プラズマの投入電力密度は、５ｍＷ／ｃｍ２以上１００ｍＷ／ｃｍ２以下とすることが好ましい。
　次に、第２光電変換部３３上に、スパッタ法を用いて、ＺｎＯ層およびＡｇ層（裏面電極層４）を形成した。
　上述した第１光電変換部３１、反射層３２および第２光電変換部３３の形成条件を表１に示す。尚、ＺｎＯ層およびＡｇ層（裏面電極層４）の厚さは、それぞれ９０ｎｍ、２００ｎｍとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上により、本実施例１では、図１に示すように、第１光電変換部３１と第２光電変換部３３との間に、第１光電変換部３１側から第２光電変換部３３側に向かって酸素濃度が高くなった微結晶ＳｉＯからなる反射層３２を有する太陽電池１０を形成した。
　〈比較例１〉
　以下のようにして、比較例１に係る太陽電池２０を作製した。
　まず、上記実施例１および２と同様にして、厚さ４ｍｍのガラス基板（基板２１）上に、熱ＣＶＤにより表面に凹凸形状を有する６００ｎｍ厚のＳｎＯ２層（受光面電極層１２２）、第１光電変換部１３１を順次形成した。
　次に、第１光電変換部１３１上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯからなる反射層１３２を形成した。本比較例１では、反射層１３２はＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．０として一定の割合で供給し、形成した。つまり、実施例の成膜開始時のＳｉＨ４流量に対するＣＯ２流量の流量比のまま、流量比を変化させることなく反射層１３２の成膜を行った。
　次に、上記実施例と同様にして、反射層１３２上に、第２光電変換部１３３、ＺｎＯ層およびＡｇ層（裏面電極層１４）を順次形成した。
　上述した反射層１３２の形成条件を表２に示す。尚、第１光電変換部１３１、第２光電変換部１３３の形成条件は、上記実施例における形成条件と同様である。また、ＺｎＯ層およびＡｇ層（裏面電極層１４）の厚さは、上記実施例と同様に、それぞれ９０ｎｍ、２００ｎｍとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　以上により、本比較例では、図２に示すように、第１光電変換部１３１と第２光電変換部１３３との間に、ＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．０として一定の割合で供給して形成し、一定の酸素濃度を有する微結晶ＳｉＯからなる反射層１３２を有する太陽電池２０を形成した。
　〈比較例２〉
　以下のようにして、比較例２に係る太陽電池３０を作製した。
　まず、上記実施例１および２と同様にして、厚さ４ｍｍのガラス基板（基板２１）上に、熱ＣＶＤにより表面に凹凸形状を有する６００ｎｍ厚のＳｎＯ２層（受光面電極層２２２）、第１光電変換部１３１を順次形成した。
　次に、第１光電変換部１３１上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯからなる反射層２３２を形成した。本比較例２では、反射層２３２はＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．２５として一定の割合で供給し、形成した。
　次に、上記実施例と同様にして、反射層２３２上に、第２光電変換部１３３、ＺｎＯ層およびＡｇ層（裏面電極層１４）を順次形成した。
　上述した反射層２３２の形成条件を表３に示す。尚、第１光電変換部１３１、第２光電変換部１３３の形成条件は、上記実施例における形成条件と同様である。また、ＺｎＯ層およびＡｇ層（裏面電極層１４）の厚さは、上記実施例と同様に、それぞれ９０ｎｍ、２００ｎｍとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　以上により、本比較例では、図３に示すように、第１光電変換部１３１と第２光電変換部１３３との間に、ＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．２５として一定の割合で供給して形成し、一定の酸素濃度を有する微結晶ＳｉＯからなる反射層２３２を有する太陽電池３０を形成した。
　〈比較例３〉
　以下のようにして、比較例３に係る太陽電池４０を作製した。
　まず、上記実施例１および２と同様にして、厚さ４ｍｍのガラス基板（基板２１）上に、熱ＣＶＤにより表面に凹凸形状を有する６００ｎｍ厚のＳｎＯ２層（受光面電極層３２２）、第１光電変換部１３１を順次形成した。
　次に、第１光電変換部１３１上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯからなる反射層３３２を形成した。本比較例３では、反射層３３２はＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．５として一定の割合で供給し、形成した。
　次に、上記実施例と同様にして、反射層３３２上に、第２光電変換部１３３、ＺｎＯ層およびＡｇ層（裏面電極層１４）を順次形成した。
　上述した反射層３３２の形成条件を表４に示す。尚、第１光電変換部１３１、第２光電変換部１３３の形成条件は、上記実施例における形成条件と同様である。また、ＺｎＯ層およびＡｇ層（裏面電極層１４）の厚さは、上記実施例と同様に、それぞれ９０ｎｍ、２００ｎｍとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　以上により、本比較例では、図４に示すように、第１光電変換部１３１と第２光電変換部１３３との間に、ＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．５として一定の割合で供給して形成し、一定の酸素濃度を有する微結晶ＳｉＯからなる反射層３３２を有する太陽電池４０を形成した。
　〈特性評価〉
　実施例、および比較例１～３に係る太陽電池について、開放電圧、短絡電流、曲線因子および発電効率の各特性値の比較を行った。比較結果を表５に示す。尚、表５においては、比較例１における各特性値を１．００として規格化して表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５に示すように、実施例では、短絡電流については比較例１よりも増加し、また曲線因子については比較例２および比較例３よりも増加し、発電効率がいずれの比較例よりも高くなることが確認された。
　短絡電流については、実施例に係る太陽電池２０では、比較例１に比べ、層中の酸素量を増加させて反射層３２全体としての屈折率を小さくしたことより第１光電変換部３１との屈折率差を大きくすることができたため、より多くの光を反射層３２に反射させることが可能になり、増加させることができたと考えられる。また、短絡電流からＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．０から１．５に変えながら形成して酸素濃度が膜は、ＣＯ２／ＳｉＨ４流量比を１．２５と一定にして形成したものと同様の反射効果を有することも確認された。
　曲線因子については、実施例に係る太陽電池２０では、比較例２および比較例３に比べ、第１光電変換部３１に接する側の反射層３２の酸素濃度を小さくすることができるため、太陽電池２０におけるシリーズ抵抗値を低下させることができたことにより増加させることができたと考えられる。
　従って、短絡電流および曲線因子の改善により、より多くの光を第１光電変換部３１に入射させてより多くの光キャリアを発生させ、さらに第１光電変換部３１と反射層３２との界面でのロスを少なくすることにより、より多くの電流を取り出すことが可能となり、実施例では、いずれの比較例よりも発電効率を向上させることができることが確認された。
本発明の第１実施形態（実施例）に係る太陽電池１０の断面図である。 本発明の比較例１に係る太陽電池２０の断面図である。 本発明の比較例２に係る太陽電池３０の断面図である。 本発明の比較例３に係る太陽電池４０の断面図である。
１，１１…基板
２，１２…受光面電極層
３…積層体
３１，１３１，２３１，３３１…第１光電変換部
３２，１３２，２３２，３３２…反射層
３３，１３３，２３３，３３３…第２光電変換部
４，１４…裏面電極層
１０，２０，３０，４０…太陽電池
　本発明は、太陽電池に利用可能である。

Claims (5)

  1. 　受光面電極層と、
    　前記受光面電極層上に積層された第１光電変換部と、
    　前記第１光電変換部上に積層されたＳｉＯからなる反射層と、
    　前記反射層上に積層された第２光電変換部と、
    　前記第２光電変換部上に積層された裏面電極層と、
    を有し、
    　前記反射層の酸素濃度は、前記第１光電変換部側よりも前記第２光電変換部側の方が高くなっている
    ことを特徴とする太陽電池。
  2. 　前記反射層の酸素濃度は、前記第１光電変換部側から前記第２光電変換部側に向かって徐々に又は段階的に高くなっていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 　前記反射層は、微結晶からなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  4. 　受光面電極層を形成する工程Ａと、
    　前記受光面電極層上に第１光電変換部を形成する工程Ｂと、
    　前記第１光電変換部上にＳｉＯからなる反射層を形成する工程Ｃと、
    　前記反射層上に第２光電変換部を形成する工程Ｄと、
    　前記第２光電変換部上に裏面電極層を形成する工程Ｅと、
    を有し、
    　前記工程Ｃにおいて、前記反射層の酸素濃度が前記第１光電変換部側よりも前記第２光電変換部側の方が高くなるように形成されること
    を特徴とする太陽電池の製造方法。
  5. 　前記工程Ｃは、前記反射層をシリコンを含むガスと酸素を含むガスとを用いたプラズマＣＶＤ法により形成する工程であって、酸素を含むガスの流量が成膜開始時に比べ、成膜終了時に多くなるようにして形成することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
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