(57)【要約】  光電変換素子１０は、透明導電膜１１、ｐ型非晶質シリコン膜１２、ｉ型非晶質シリコン膜１３、ｎ型単結晶シリコン基板１４、ｉ型非晶質シリコン膜１５  、ｐ型非晶質シリコン膜１６、透明導電膜１７、金属膜１８を含み、透明導電膜１７の膜厚は透明導電膜１１の膜厚以上である。
2012105148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面及び前記第１主面と対向する第２主面を含む結晶系半導体基板と、
前記結晶系半導体基板の前記第１主面上に形成された第１半導体層と、
前記第１半導体層上に形成された第１透明導電膜と、
前記結晶系半導体基板の前記第２主面上に形成された第２半導体層と、
前記第２半導体層上に形成され、前記第１透明導電膜の膜厚以上の膜厚を有する第２透明導電膜と、
前記第２透明導電膜上に形成された金属層と、を備えた光電変換素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換素子において、
前記第１半導体層は、第１導電型の非晶質系半導体層を含み、
前記第２半導体層は、前記第１導電型と逆導電型の第２導電型の非晶質系半導体層を含む光電変換素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光電変換素子において、
前記第１透明導電膜に含まれる水分量が前記第２透明導電膜に含まれる水分量よりも大きい光電変換素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の光電変換素子において、
前記金属層は、前記第２透明導電膜の形成領域の面積の略全面の面積を有する光電変換素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の光電変換素子において、
前記第２透明導電膜は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、及び酸化チタン（ＴｉＯ2）の金属酸化物を少なくとも１つを含む光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、表面および裏面を有し、表面側から光が入射される第１導電型の結晶系半導体基板と、結晶系半導体基板の表面上に形成された非晶質半導体膜と、非晶質半導体膜上に形成され、１．５質量％以上５質量％以下の金属ドーパントが含有される第１透明導電膜と、結晶系半導体基板の裏面上に形成され、第１透明導電膜の金属ドーパントの含有量よりも少ない金属ドーパントが含有されている第２透明導電膜とを備えた、光起電力素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換素子では、赤外領域の光の透過が問題となっていた。加えて、光電変換部の薄膜化が進むにつれて、他の領域の光の透過も問題となってきた。【０００５】
このような問題に対して、光電変換部において、光が入射される受光面側だけでなく、裏面側からの反射光でも効率よく発電することで、光電変換効率を向上することが望まれる。また、光電変換部と集電極との間の抵抗値を下げることで集電効率を向上することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光電変換素子は、第１主面及び第１主面と対向する第２主面を含む結晶系半導体基板と、結晶系半導体基板の第１主面上に形成された第１半導体層と、第１半導体層上に形成された第１透明導電膜と、結晶系半導体基板の第２主面上に形成された第２半導体層と、第２半導体層上に形成され、第１透明導電膜の膜厚以上の膜厚を有する第２透明導電膜と、第２透明導電膜上に形成された金属層と、を備えた。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光電変換素子の特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施の形態において、太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、光電変換素子の受光面側の平面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、光電変換素子の裏面側の平面図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ線断面図であり、光電変換素子の断面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、透明導電膜の膜厚を変えた場合に、入射光の波長に対する反射率特性が変わる様子を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、透明導電膜の膜厚を変えた場合に、入射角に対する反射率特性が変わる様子を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、透明導電膜の膜厚を変えた場合に、入射角に対する反射率特性が変わる様子を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、透明導電膜に対して３０°未満で入射した場合に生じるエバネッセント光の光路を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、透明導電膜に対して３０°以上で入射した場合に生じるエバネッセント光の光路を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、光電変換素子の変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向、形成方法及び製造方法等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。
【００１０】
全ての図面において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１１】
図１は、太陽電池モジュール１の断面図である。太陽電池モジュール１は、複数の光電変換素子１０と、複数の配線部材５と、封止材３と、第１の保護部材２と、第２の保護部材４とを備える。ここでは、第１の保護部材２の受光面側（第１の保護部材２に対して光電変換素子１０が配置される側と反対側）から太陽光等の光が主に入射されるものとして説明する。
【００１２】
複数の光電変換素子１０は、整列して配置される。各配線部材５は、隣接する光電変換素子１０同士を電気的に接続する。これにより、複数の光電変換素子１０は、直列または並列に接続される。
【００１３】
第１の保護部材２は、光電変換素子１０の受光面側に配置される。第１の保護部材２は、例えば、ガラス、透光性樹脂等を用いて構成することができる。
【００１４】
第２の保護部材４は、光電変換素子１０の裏面側に配置される。第２の保護部材４は、アルミニウム箔等の金属箔を介在させた樹脂フィルムを用いて構成することができる。
【００１５】
封止材３は、光電変換素子１０と第１の保護部材２との間、及び光電変換素子１０と第２の保護部材４との間に充填される。複数の光電変換素子１０は、この封止材３によって封止される。封止材３は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の透光性を有する樹脂を用いて構成することができる。
【００１６】
図２は、光電変換素子１０の受光面側の平面図である。図３は、光電変換素子１０の裏面側の平面図である。図４は、図２におけるＡ−Ａ線断面図であり、光電変換素子１０の断面図である。ここで、「受光面」とは、太陽光等の光が主に入射される面を意味する。また、「裏面」とは、受光面と反対側の面を意味する。
【００１７】
光電変換素子１０は、光入射側から、透明導電膜１１と、ｐ型非晶質シリコン膜１２と、ｉ型非晶質シリコン膜１３と、ｎ型単結晶シリコン基板１４と、ｉ型非晶質シリコン膜１５と、ｎ型非晶質シリコン膜１６と、透明導電膜１７と、金属膜１８とが積層されて構成される。そして、光電変換素子１０の受光面側には、複数のフィンガー電極部２０と複数のバスバー電極部１９とを含む集電極２１が設けられる。また、光電変換素子１０の裏面側には、複数の突起電極部２２を含む集電極２３が設けられる。
【００１８】
ｉ型非晶質シリコン膜１３は、ｎ型単結晶シリコン基板１４の受光面上に積層形成される。ｉ型非晶質シリコン膜１３の膜厚は、例えば、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好適である。ｉ型非晶質シリコン膜１３は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて形成することができる。
【００１９】
ｐ型非晶質シリコン膜１２は、ｉ型非晶質シリコン膜１３上に積層形成される。ｐ型非晶質シリコン膜１２の膜厚は、６ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好適である。ｐ型非晶質シリコン膜１２は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて形成することができる。
【００２０】
透明導電膜１１は、ｐ型非晶質シリコン膜１２上に積層形成される。透明導電膜１１は、例えば、多結晶構造を有する酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、及び酸化チタン（ＴｉＯ2）等の金属酸化物のうちの少なくとも１つを含んで構成される。これらの金属酸化物に、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、セリウム（Ｃｅ）、ガリウム（Ｇａ）などのドーパントがドープされていてもよい。ドーパントの濃度は、０〜２０ｗｔ％とすることができる。ここでは、透明導電膜１１はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いて形成されているものとして説明する。透明導電膜１１の膜厚は、例えば、１００ｎｍであることが好適である。
【００２１】
バスバー電極部１９は、光電変換素子１０において発電された電気を集電して取り出すために設けられる電極部材である。バスバー電極部１９は、後述するフィンガー電極部２０において集電された電気をできるだけ均等に集電するように配置することが好適である。例えば、バスバー電極部１９は、複数設けてもよい。このとき、バスバー電極部１９は、透明導電膜１１上に互いに平行に形成することが好適である。バスバー電極部１９の幅は、集電される電流の大きさ、バスバー電極部１９の厚さ等に応じて適宜決定され、例えば、１．５ｍｍとされる。
【００２２】
フィンガー電極部２０は、バスバー電極部１９とともに、光電変換素子１０において発電された電気を集電して取り出すために設けられる電極部材である。フィンガー電極部２０は、光電変換素子１０の面内からまんべんなく集電が行われるように配置することが好適である。透明導電膜１１上において、フィンガー電極部２０は、バスバー電極部１９と交差して電気的に接続されるように配置される。例えば、複数のフィンガー電極部２０は、互いに平行に配置される。フィンガー電極部２０の幅は、集電される電流の大きさ、フィンガー電極部２０の厚さ等に応じて適宜決定され、例えば、１００μｍとされる。また、フィンガー電極部２０のピッチは、例えば、２ｍｍであることが好適である。
【００２３】
バスバー電極部１９及びフィンガー電極部２０は、導電材料であって、例えば、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）及びＣｒ（クロム）等の金属や、これらの金属のうちの一種類以上を含む合金によって構成することができる。また、バスバー電極部１９及びフィンガー電極２０は、例えば、上記金属や合金からなる複数の導電層の積層体によって構成されていてもよい。バスバー電極部１９及びフィンガー電極部２０は、例えば、Ａｇペースト等の導電性ペーストを用いて形成することができる。ここでは、バスバー電極部１９及びフィンガー電極部２０はＡｇを用いて形成されるものとして説明する。
【００２４】
ｉ型非晶質シリコン膜１５は、ｎ型単結晶シリコン基板１４の裏面上に積層形成される。ｉ型非晶質シリコン膜１５の膜厚は、例えば、３．５ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好適である。ｉ型非晶質シリコン膜１５は、例えば、プラズマＣＶＤ（化学蒸着）法を用いて形成することができる。
【００２５】
ｎ型非晶質シリコン膜１６は、ｉ型非晶質シリコン膜１５上に積層形成される。ｎ型非晶質シリコン膜１６の膜厚は、例えば、２ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好適である。ｎ型非晶質シリコン膜１６は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて形成することができる。
【００２６】
透明導電膜１７は、ｎ型非晶質シリコン膜１６上に積層形成される。透明導電膜１７は、例えば、多結晶構造を有する酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、及び酸化チタン（ＴｉＯ2）等の金属酸化物のうちの少なくとも１つを含んで構成される。これらの金属酸化物に、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、セリウム（Ｃｅ）、ガリウム（Ｇａ）などのドーパントがドープされていてもよい。ドーパントの濃度は、０〜２０ｗｔ％とすることができる。ここでは、透明導電膜１７はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いて形成されているものとして説明する。透明導電膜１７の膜厚は、透明導電膜１１の厚み以上であることが好適であり、例えば、１００ｎｍよりも大きく以上であって１５０ｎｍよりも小さいことが好適である。
【００２７】
金属膜１８は、透明導電膜１７上に積層形成される。金属膜１８は、透明導電膜１７の形成領域の略全面を覆うように積層される。ここで、「透明導電膜１７の形成領域の略全面を覆うように」とは、透明導電膜１７上の実質的に全体を覆っているとみなせる状態を意味し、例えば、透明導電膜１７上に積層された金属膜１８の一部が欠けている状態も含む。金属膜１８の形成領域の面積は、透明導電膜１７の形成領域の面積の９０％〜１００％範囲が好適である。
【００２８】
金属膜１８は、透明導電膜１７よりも、光電変換素子１０で利用される波長領域のうち、特に波長８００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の赤外領域の光の光反射率が高く、かつ、導電性が高い金属を用いて構成することが好適である。このため、金属膜１８は、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＣｒ等の金属や、これらの金属の一種類以上を含む合金により形成することができる。金属膜１８は、上記金属や合金からなる複数の膜の積層体によって構成されていてもよい。金属膜１８は、赤外領域の波長において反射率が高いＡｇを用いることがより好適である。金属膜１８の膜厚は、例えば、１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好適であり、さらに３００ｎｍ以上５００ｎｍとすることが好適である。ここでは、金属膜１８はＡｇを用いて形成されるものとして説明する。
【００２９】
突起電極部２２は、光電変換素子１０において発電された電気を集電して取り出すために設けられる電極部材である。突起電極部２２は、金属膜１８において集電された電気をできるだけ均等に集電するように配置することが好適である。突起電極部２２は、複数設けてもよい。このとき、突起電極部２２は、透明導電膜１１上に互いに平行に形成することが好適である。突起電極部２２の幅は、集電される電流の大きさ、バスバー電極部１９の厚さ等に応じて適宜決定され、例えば、０．０５μｍ〜２ｍｍ程度であることが好適であり、さらに、０．０５μｍ〜０．５ｍｍ程度であることがより好適である。突起電極部２２の膜厚は、金属膜１８よりも厚いことが好ましく、例えば、５μｍ〜２０μｍであることが好適である。突起電極部２２の材料及び形成方法は、バスバー電極部１９と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３０】
上記で例示した各膜厚は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて測定することができる。そして、上記で例示した各膜厚は、光電変換素子１０の断面において、積層方向に沿った厚みの平均膜厚を示している。
【００３１】
以下に透明導電膜１１及び透明導電膜１７の役割を考慮して、それぞれの膜厚について詳述する。
【００３２】
まず、透明導電膜１１について詳述する。受光面側に配置される透明導電膜１１の役割の１つは、入射光の透明導電膜１１における表面反射を抑制することである。そのためには、透明導電膜１１の屈折率は、透明導電膜１１の入射側の媒体の屈折率と、透明導電膜１１の透過側の媒体の屈折率との間にすることが好適である。具体的には、図１に示されるとおり、透明導電膜１１の入射側の媒体は封止材３であって、図４に示されるとおり、透明導電膜１１の透過側の媒体はｐ型非晶質シリコン膜１２であるから、透明導電膜１１の屈折率は、封止材３の屈折率とｐ型非晶質シリコン膜１２の屈折率との間にすることが好適である。
【００３３】
透明導電膜１１は、太陽光スペクトルの強度が強い４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光の反射率を低減することが好適である。図５は、透明導電膜１１の膜厚を変えた場合に、光電変換素子１０の表面に対して垂直方向から入射した入射光の波長に対する反射率特性が変わる様子を示す図である。図５に示されるように、４００ｎ〜６００ｎｍの波長領域で著しく反射率が低いのは透明導電膜１１を１００ｎｍとした場合である。したがって、透明導電膜１１を１００ｎｍとすることが好適である。
【００３４】
次に、透明導電膜１７について詳述する。裏面側に配置される透明導電膜１７の役割の１つは、ｎ型単結晶シリコン基板１４を介して透明導電膜１７に向かってくる光の反射を高めることである。そのためには、透明導電膜１７の屈折率は、透明導電膜１７の入射側の媒体の屈折率と、透明導電膜１７の透過側の媒体の屈折率との間にすることが好適である。具体的には、図４に示されるとおり、透明導電膜１７の入射側の媒体はｎ型非晶質シリコン膜１６であって、透明導電膜１７の透過側の媒体は金属膜１８であるから、透明導電膜１７の屈折率は、ｎ型非晶質シリコン膜１６の屈折率と金属膜１８の屈折率との間にすることが好適である。
【００３５】
図６は、透明導電膜１７の膜厚を変えた場合に、入射角に対する反射率特性が変わる様子を示す図である。ただし、ここでは、透明導電膜１７が赤外領域の波長における光の吸収をしないものと仮定した。ここでいう赤外領域の波長における光とは、主に、ｎ型非晶質シリコン膜１６、透明導電膜１７及び金属膜１８という積層構造において、透明導電膜１７又は金属膜１８において反射したときに透明導電膜１７又は金属膜１８側にわずかに染み出す光であるエバネッセント光を指す。このような場合、図６に示されるように、透明導電膜１７の膜厚が０ｎｍの場合を除いて、透明導電膜１７の膜厚を大きくするほど、透明導電膜１７は、反射率が高くなっていることがわかる。さらに、透明導電膜１７の膜厚を透明導電膜１１の膜厚（１００ｎｍ）よりも大きくすると、入射角が５０°〜６０°の範囲で膜厚が５０ｎｍの場合に比べて反射率が格段に高くなっている。透明導電膜１７の膜厚が０ｎｍの場合、光電変換素子１０では、金属膜１８とｎ型非晶質シリコン膜１６とが直接接触してしまい、ｎ型非晶質シリコン膜１６に欠陥準位が生じる可能性がある。したがって、透明導電膜１７の膜厚を０ｎｍとしないことを前提にすると、透明導電膜１７の膜厚は、透明導電膜１１の膜厚以上にするとよいことがわかる。以下では、透明導電膜１７の膜厚を０ｎｍとしないことを前提に説明する。
【００３６】
このように、光電変換素子１０では、透明導電膜１７の膜厚を透明導電膜１１の膜厚以上にすることによって、ｎ型単結晶シリコン基板１４を介して透明導電膜１７に向かってくる光の反射を高めている。この機能を実現している理由の一つは、金属膜１８におけるエバネッセント光の吸収が起因している。すなわち、光電変換素子１０では、金属膜１８は、透明導電膜１７の略全域を覆うように積層されている。これによって、金属膜１８におけるエバネッセント光の吸収の影響が大きくなる。しかし、光電変換素子１０では、透明導電膜１７の膜厚は、透明導電膜１１の膜厚以上に形成されている。これによって、金属膜１８におけるエバネッセント光の吸収を抑制することができる。
【００３７】
なお、透明導電膜１７におけるエバネッセント光の吸収を考慮しても、透明導電膜１７の膜厚は、透明導電膜１１の膜厚以上に形成するとよい。図７は、透明導電膜１７におけるエバネッセント光の吸収を考慮して、透明導電膜１７の膜厚を変えた場合に、入射角に対する反射率特性が変わる様子を示す図である。このような場合、図７に示されるように、透明導電膜１７の膜厚を５０ｎｍとした場合は入射角が５０°〜８０°の範囲で他の膜厚に比べて反射率が低くなっている。なお、透明導電膜１７の膜厚を２５０ｎｍとした場合は入射角が０°〜３０°の範囲で他の膜厚に比べて反射率が低くなっている。したがって、前述のとおり、全ての入射角において反射率を高めるために、透明導電膜１７を透明導電膜１１の膜厚（１００ｎｍ）以上とすることが好適であって、１００ｎｍ〜１５０ｎｍとすることがより好適である。
【００３８】
ここで、前述したエバネッセント光について詳述する。ここでのエバネッセント光は、ｎ型非晶質シリコン膜１６、透明導電膜１７及び金属膜１８という積層構造において、透明導電膜１７又は金属膜１８において全反射したときに透明導電膜１７又は金属膜１８側にわずかに染み出す光を指す。このエバネッセント光は、透明導電膜１７や金属膜１８によって吸収される。透明導電膜１７に対する入射角が約３０°未満のときは、透明導電膜１７において全反射しないが金属膜１８において略全反射されるため、反射率を考える場合には、図８に示されるように、（ａ）光が透明導電膜１７を通過することによる光の吸収、及び、（ｂ）金属膜１８によるエバネットセント光の吸収を考慮する必要がある。一方、透明導電膜１７に対する入射角が約３０°以上のときは、透明導電膜１８において略全反射されるため、反射率を考える場合には、図９に示されるように、（ｃ）透明導電膜１７におけるエバネッセント光の吸収、及び、（ｄ）金属膜１８によるエバネッセント光の吸収を考慮する必要がある。透明導電膜１７の膜厚を大きくすることによって、上記（ｂ）及び（ｄ）の金属膜１８におけるエバネッセント光を減少させることができるというメリットがある一方、上記（ａ）の透明導電膜１７を通過することによる光の吸収が増加してしまうというデメリットもある。これらのことから、透明導電膜１７の膜厚を２５０ｎｍとすると（ａ）の透明導電膜１７を通過することによる光の吸収の増加が顕著になってしまうために、上述したとおり、透明導電膜１１を１００〜１５０ｎｍとすることが好適である。
【００３９】
次に、光電変換素子１０の製造方法の一例を説明する。なお、光電変換素子１０の製造方法は、各工程において示す製造方法に限定されない。各工程において、例えば、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、スクリーン印刷法或いはメッキ法等を適宜用いることができる。
【００４０】
まず、ｎ型単結晶シリコン基板１４を真空チャンバ内に搬入し、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｎ型単結晶シリコン基板１４の受光面上にｉ型非晶質シリコン膜１３を形成する。続いて、プラズマＣＶＤ法を用いてｉ型非晶質シリコン膜１３上にｐ型非晶質シリコン膜１２を形成する。
【００４１】
次いで、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｎ型単結晶シリコン基板１４上にｉ型非晶質シリコン膜１５を形成する。続いて、プラズマＣＶＤ法を用いてｉ型非晶質シリコン膜１５上にｎ型非晶質シリコン膜１６を形成する。
【００４２】
その後、スパッタリング法を用いて、ｐ型非晶質シリコン膜１２およびｎ型非晶質シリコン膜１６上に、それぞれＩＴＯからなる透明導電膜１１及び透明導電膜１７を形成する。このとき、透明導電膜１７に含まれる水分量（水素量）が透明導電膜１１に含まれる水分量（水素量）よりも大きくなることが好ましい。このように、ｎ型非晶質シリコン膜１６上に積層される透明導電膜１７の水分量を大きくすることで、透明導電膜１７及びｎ型非晶質シリコン膜１６の間におけるコンタクトがよくなるため、光電変換素子１０のフィルファクター（Ｆ．Ｆ）が増加する。ここで、透明導電膜１１，１７に含まれる水分量は、ラザフォード後方散乱分光法（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＲＢＳ）で測定することができる。ＲＢＳでは、高速イオン（Ｈｅ+、Ｈ+等）を透明導電膜１１，１７に照射したときに、弾性散乱する散乱イオンのエネルギーと収量等から水素量を求めることができ、測定された水素量に基づいて膜中の水分量を求めることができる。
【００４３】
そして、スパッタリング法や蒸着法を用いて、透明導電膜１７上に金属膜１８を形成する。最後に、スクリーン印刷法を用いて、透明導電膜１１及び金属膜１８上に、それぞれ集電極２１及び集電極２３を形成する。
【００４４】
続いて、上記光電変換素子１０の作用について説明する。光電変換素子１０において、光は透明導電膜１１側からｎ型単結晶シリコン基板１４に入射され、この際、発電に寄与しなかった光は、透明導電膜１７を介して金属層１８に向かう。ここで、金属膜１８は、赤外領域の波長において反射率が高いＡｇを用いて構成されている。また、金属膜１８は、透明導電膜１７の形成領域の略全面において接触している。これにより、従来のように裏面にフィンガー電極部及びバスバー電極部を設けるのみの構成より裏面での光の反射率を高めることができる。
【００４５】
また、ｎ型非晶質シリコン膜１６と金属膜１８とが接すると、金属膜１８を構成する金属原子がｎ型非晶質シリコン膜１６に拡散して欠陥準位を発生させ、キャリアがトラップされるという問題が生じうる。ここで、金属膜１８は、透明導電膜１７によって、ｎ型非晶質シリコン膜１６と直接接触しないように配置されている。これにより、欠陥準位の発生を抑制できる。
【００４６】
また、光電変換素子１０では、透明導電膜１７の膜厚を透明導電膜１１よりも大きくすることが好適である。透明導電膜１７の膜厚を厚くすることによって、透明導電膜１７と金属膜１８との積層構造における金属膜１８による光の吸収が低減される効果がある。これにより、ｎ型非晶質シリコン膜１６、透明導電膜１７及び金属膜１８という積層構造における光の反射率を向上させることができる。ｎ型単結晶シリコン基板１４からｎ型非晶質シリコン膜１６を透過してきた光は、ｎ型非晶質シリコン膜１６、透明導電膜１７及び金属膜１８という積層構造において反射されて再びｎ型単結晶シリコン基板１４に向かう。したがって、光が、ｎ型単結晶シリコン基板１４の受光面側及び裏面側から効率よく入射されるため、光電変換素子１０における光電変換効率を向上させることができる。一般的に、透明導電膜の厚みが増すと製造コストの増大に繋がるが、ここでは積極的に裏面側に位置する透明導電膜１７の膜厚を大きくすることにより、光電変換素子１０における光電変換効率の向上を優先させている。
【００４７】
次に、光電変換素子１０の変形例である光電変換素子１０ａについて説明する。図１０は、光電変換素子１０ａの断面図である。光電変換素子１０ａと光電変換素子１０との相違は、金属膜１８と突起電極部２２（集電極２３）の配置関係だけであるため、その相違点を中心に説明する。
【００４８】
突起電極部２２は、光電変換素子１０において発電された電気を集電して取り出すために設けられる電極部材である。突起電極部２２は、光電変換素子１０において発電された電気を均等に集電するように配置することが好適である。例えば、突起電極部２２は、複数設けてもよい。突起電極部２２は、透明導電膜１７の裏面側に互いに平行に形成される。突起電極部２２の各面のうち、透明導電膜１７との接触面以外の三方の面は、金属膜１８と接触している。なお、突起電極部２２の幅、膜厚、構成材料及び形成方法は、特に限定されないが、光電変換素子１０の突起電極部２２と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４９】
金属膜１８は、透明導電膜１７上及び突起電極部２２の上記三方の面上に積層形成される。金属膜１８は、透明導電膜１７の形成領域の略全面を覆うように積層される。ここで、「透明導電膜１７の形成領域の略全面を覆うように」とは、透明導電膜１７上の実質的に全体を覆っているとみなせる状態を意味し、例えば、透明導電膜１７上に積層された金属膜１８の一部が欠けている状態も含む。好ましくは、金属膜１８の形成領域の面積は、透明導電膜１７の形成領域の面積よりも小さいとよい。また、金属膜１８の幅、膜厚、構成材料及び形成方法は、特に限定されないが、光電変換素子１０の金属膜１８と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５０】
続いて、上記光電変換素子１０ａの作用について説明する。光電変換素子１０ａにおいて、光は透明導電膜１１側からｎ型単結晶シリコン基板１４に入射され、この際、発電に寄与しなかった赤外領域の波長の光は、透明導電膜１７を介して金属層１８及び突起電極部２２に向かう。ここで、金属膜１８及び突起電極部２２は、赤外領域の波長において反射率が高いＡｇを用いて構成されている。また、金属膜１８及び突起電極部２２は、透明導電膜１７の形成領域の略全面において接触している。これにより、従来のように裏面にフィンガー電極部及びバスバー電極部を設けるのみの構成より裏面での光の反射率を高めることができる。
【００５１】
また、光電変換素子１０ａでは、透明導電膜１７の膜厚を透明導電膜１１よりも大きくすることが好適である。透明導電膜１７の膜厚を厚くすることによって、透明導電膜１７と金属膜１８との積層構造における金属膜１８による光の吸収が低減される効果がある。これにより、ｎ型非晶質シリコン膜１６、透明導電膜１７及び金属膜１８という積層構造における光の反射率を向上させることができる。ｎ型単結晶シリコン基板１４からｎ型非晶質シリコン膜１６を透過してきた光は、ｎ型非晶質シリコン膜１６、透明導電膜１７及び金属膜１８という積層構造において反射されて再びｎ型単結晶シリコン基板１４に向かう。したがって、光が、ｎ型単結晶シリコン基板１４の受光面側及び裏面側から効率よく入射されるため、光電変換素子１０における光電変換効率を向上させることができる。一般的に、透明導電膜の厚みが増すと製造コストの増大に繋がるが、ここでは積極的に裏面側に位置する透明導電膜１７の膜厚を大きくすることにより、光電変換素子１０ａにおける光電変換効率の向上を優先させている。
【００５２】
上記のように、光電変換素子１０及び光電変換素子１０ａでは、金属膜１８及び突起電極部２２は、Ａｇを用いて構成するものとして説明したが、当該突起電極部２２については、Ａｇ以外の金属、例えば、製造コストの安いＡｌを用いることができる。これにより、光電変換素子１０及び光電変換素子１０ａの製造コストを削減することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  太陽電池モジュール、２  第１の保護部材、３  封止材、４  第２の保護部材、５  配線部材、１０  光電変換素子、１１  透明導電膜、１２  ｐ型非晶質シリコン膜、１３  ｉ型非晶質シリコン膜、１４  ｎ型単結晶シリコン基板、１５  ｉ型非晶質シリコン膜、１６  ｎ型非晶質シリコン膜、１７  透明導電膜、１８  金属膜、１９  バスバー電極部、２０  フィンガー電極部、２１  集電極、２２  突起電極部、２３  集電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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