(57)【要約】【課題】基板側の透明電極層、中間層、及び裏面側の電極層の構造が最適化されることにより、取り出し電流が増大した光電変換装置を提供する。【解決手段】基板１上に、少なくとも、透明電極層２と、光電変換層３と、裏面電極層４とを備え、前記透明電極層２の前記光電変換層３が設けられている側の表面が、山部２ａと、該山部２ａの表面に設けられた微小凹凸部２ｂとを備え、凹凸構造のピッチが１．２μｍ以上１．６μｍ以下とされ、前記山部２ａの高さが０．２μｍ以上０．８μｍ以下とされ、前記微小凹凸部２ｂにおける凸部のピッチが０．０５μｍ以上０．１４μｍ以下とされ、前記凸部の高さが０．０２μｍ以上０．１μｍ以下とされることを特徴とする光電変換装置１００。【選択図】図１
2010205804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくとも、透明電極層と、光電変換層と、裏面電極層とを備え、
前記透明電極層の前記光電変換層が設けられている側の表面が、山部と、該山部の表面に設けられた微小凹凸部とからなる凹凸構造を備え、
前記透明電極層の前記凹凸構造のピッチが１．２μｍ以上１．６μｍ以下とされることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記山部の高さが、０．２μｍ以上０．８μｍ以下とされることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記微小凹凸部における凸部のピッチが、０．０５μｍ以上０．１４μｍ以下とされることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記微小凹凸部における凸部の高さが、０．０２μｍ以上０．１μｍ以下とされることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記光電変換層が、少なくとも、前記基板に最も近い第１のセル層と、該第１のセル層上に形成された第２のセル層とを備え、
前記第１のセル層と前記第２のセル層との間に、前記第２のセル層が設けられている側の表面が正弦曲線で表される凹凸構造とされた第１中間コンタクト層を備え、
該第１中間コンタクト層の平均膜厚が、０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下とされ、
前記第１中間コンタクト層の前記凹凸構造の高さが、０μｍ以上０．４２μｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記光電変換層が、前記第２のセル層上に形成された第３のセル層を更に備え、
前記第２のセル層と前記第３のセル層との間に、前記第３のセル層が設けられている側の表面が正弦曲線で表される凹凸構造とされた第２中間コンタクト層を備え、
該第２中間コンタクト層の平均膜厚が、０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下とされ、
前記第２中間コンタクト層の前記凹凸構造の高さが、０．２２μｍ以上０．７μｍ以下とされることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記光電変換層が結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を備え、該結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のゲルマニウム濃度が、１０原子％以上３５原子％以下とされることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
基板上に、少なくとも、透明電極層と、光電変換層と、裏面電極層とを備え、
前記透明電極層の前記光電変換層が設けられている側の表面がＶ字型の凹凸構造を有し、
前記透明電極層の前記凹凸構造のピッチが０．３μｍ以上５μｍ以下とされ、基板に平行な面に対する前記透明電極層の前記凹凸構造の凸部の傾斜が１５°以上６０°以下とされ、
前記光電変換層が結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を備え、該結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のゲルマニウム濃度が、１０原子％以上３５原子％以下とされることを特徴とする光電変換装置。
【請求項９】
基板上に透明酸化物を含む透明電極層が設けられ、
該透明電極層の前記基板と反対側の表面が、山部と、該山部の表面に設けられた微小凹凸部とからなる凹凸構造を備え、
前記透明電極層の前記凹凸構造のピッチが１．２μｍ以上１．６μｍ以下とされ、前記山部の高さが０．２μｍ以上１．５μｍ以下とされ、
前記微小凹凸部における凸部のピッチが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下とされ、前記凸部の高さが０．０２μｍ以上０．３２μｍ以下とされることを特徴とする光電変換装置用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関し、特に発電層を製膜で形成する薄膜系太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池に用いられる光電変換装置としては、ｐ型シリコン系半導体（ｐ層）、ｉ型シリコン系半導体（ｉ層）及びｎ型シリコン系半導体（ｎ層）の薄膜をプラズマＣＶＤ法等で製膜して形成した光電変換層を備えた薄膜シリコン系光電変換装置が知られている。
【０００３】
薄膜シリコン系太陽電池の変換効率を上げる手法としては、太陽光入射側の透明電極層、あるいは、裏面側の金属層表面にテクスチャ構造（凹凸表面）を設けることにより、薄膜シリコン系太陽電池の光電変換層を向上させる手法が挙げられる。透明電極層または金属層にテクスチャ構造があると、入射光が散乱されて光路長が長くなり、光電変換層に吸収される光の光量が増加するために、光電変換効率が向上する。
【０００４】
特許文献１には、ガラス基板上に、不連続な複数の山部によるマクロなテクスチャと、この山部間を埋める複数の平坦部とを有し、山部及び平坦部の該表面は、ミクロの多数のテクスチャを有する構造の透明導電性酸化物膜付き基体を開示している。特に、山部間のピッチが０．７〜１．２μｍ、山部の高さが０．２〜２．０μｍであることが好ましいと記載されている。
【０００５】
また、薄膜シリコン材料（非晶質シリコン、非晶質シリコンゲルマニウム、微結晶シリコン等）の膜の品質を向上させることの他、バンドギャップの異なる光電変換層を複数積層した多接合型光電変換装置、特に光電変換層を３層積層したトリプル型光電変換装置を採用することが知られている。バンドギャップの異なる光電変換層を組み合わせることで、波長範囲の広い太陽光エネルギーの有効利用を図れるとともに、各変換素子におけるフォトンエネルギーの変換効率の向上が可能なことが主な理由である。
【０００６】
特許文献２には、光入射側から順に第１の層としてアモルファスシリコン層、第２の層として微結晶シリコン層、及び第３の層として微結晶シリコンゲルマニウム層が積層された光電変換層を有する光電変換装置が開示されている。結晶質シリコンゲルマニウムｉ層のゲルマニウム含有率が４０ａｔ％以上のとき、微結晶シリコンゲルマニウムｉ層が長波長の光を吸収するのに適当なバンドギャップ長となり、第３の層で十分な電流を得ることができるため、全体として効率の改善が見られると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４７４９０号公報（請求項２、請求項５、[００４４]、[００４５]）
【特許文献２】特許第３６８４０４１号公報（請求項１１、請求項１６、[０１９８]〜[０１９９]、表１、表２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、上述の表面テクスチャ構造を有する透明導電性酸化物膜付き基体を、シングル型太陽電池に適用した実施例が開示されている。しかし、多接合型太陽電池に適用した場合や、シリコンゲルマニウムｉ層を含む光電変換層を形成した場合の電流については何ら検討されていない。
【０００９】
特許文献２に記載の太陽電池は、各ｐｉｎ構造で発生させた電流を整合させつつ、取出し電流を増加させるように最適化された構造ではなかった。また、シリコンゲルマニウムｉ層のゲルマニウム濃度は４０ａｔ％以上が好ましいとされているが、Ｓｉと比較して高価なＧｅ材料を多量に使用することにより、原料コストが大幅に増大することが問題となっていた。
【００１０】
本発明は、基板側の透明電極層、中間層、及び裏面側の電極層の構造が最適化されることにより、取出し電流が増大した光電変換装置、及び、光電変換装置の取出し電流を増大させるのに好適な透明電極層構造を備える基板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光電変換装置は、基板上に、少なくとも、透明電極層と、光電変換層と、裏面電極層とを備え、前記透明電極層の前記光電変換層が設けられている側の表面が、山部と、該山部の表面に設けられた微小凹凸部とからなる凹凸構造を備え、前記透明電極層の前記凹凸構造のピッチが１．２μｍ以上１．６μｍ以下とされることを特徴とする。
上記発明において、前記山部の高さが０．２μｍ以上０．８μｍ以下とされることが好ましい。前記微小凹凸部における凸部のピッチが０．０５μｍ以上０．１４μｍ以下とされることが好ましい。前記凸部の高さが０．０２μｍ以上０．１μｍ以下とされることが好ましい。
【００１２】
透明電極層の光電変換層側の表面が、山部と山部の表面に設けられた微小凹凸部とを備える凹凸構造とされ、山部及び微小凹凸部の形状が上述の範囲に設定された光電変換装置は、光散乱によって光路長増加するために、取出し電流が増加する。本発明によれば、電流を整合させつつ、光路長増加の効果により光電変換層の膜厚を薄くしても取出し電流の増大を図ることができる。さらに、本発明の光電変換装置は、光電変換層の膜厚を薄くできるために、製造時の原料コストを低減することができる。
【００１３】
上記発明において、前記光電変換層が、少なくとも、前記基板に最も近い第１のセル層と、該第１のセル層上に形成された第２のセル層とを備え、前記第１のセル層と前記第２のセル層との間に、前記第２のセル層が設けられている側の表面が正弦曲線で表される凹凸構造とされた第１中間コンタクト層を備え、該第１中間コンタクト層の平均膜厚が、０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下とされ、前記第１中間コンタクト層の前記凹凸構造の高さが、０μｍ以上０．４２μｍ以下とされることが好ましい。
また、前記光電変換層が、前記第２のセル層上に形成された第３のセル層を更に備え、前記第２のセル層と前記第３のセル層との間に、前記第３のセル層が設けられている側の表面が正弦曲線で表される凹凸構造とされた第２中間コンタクト層を備え、該第２中間コンタクト層の平均膜厚が、０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下とされ、前記第２中間コンタクト層の前記凹凸構造の高さが、０．２２μｍ以上０．７μｍ以下とされることが好ましい。
【００１４】
このように、第１中間コンタクト層の第２セル層側の表面形状や、第２中間コンタクト層の第３セル層側の表面形状を上述の範囲に設定することにより、各セル層の膜厚を薄くできるとともに、取出し電流を更に増大させることができる。
【００１５】
上記発明において、前記光電変換層が結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を備え、該結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のゲルマニウム濃度が、１０原子％以上３５原子％以下とされることが好ましい。
【００１６】
結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を備える光電変換装置では、上述した構造の透明電極層を形成することにより光路長が増大するために、結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のゲルマニウム濃度を１０原子％から３５原子％と従来よりも低くした場合でも、十分な取出し電流を確保することが判明した。また、電流を整合させながら光電変換層の膜厚を適正化させたところ、特に結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を従来の膜厚よりも薄くすることができることが判った。このため、原料コストを大幅に削減できるため、有利である。
【００１７】
また、本発明の光電変換装置は、基板上に、少なくとも、透明電極層と、光電変換層と、裏面電極層とを備え、前記透明電極層の前記光電変換層が設けられている側の表面がＶ字型の凹凸構造を有し、前記透明電極層の前記凹凸構造のピッチが０．３μｍ以上５μｍ以下とされ、基板に平行な面に対する前記透明電極層の前記凹凸構造の凸部の傾斜が１５°以上６０°以下とされ、前記光電変換層が結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を備え、該結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のゲルマニウム濃度が、１０原子％以上３５原子％以下とされることを特徴とする。
【００１８】
透明電極層の光電変換層側の表面が上述の形状に設定された光電変換装置は、光散乱により光路長が増大するために、結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のゲルマニウム濃度を１０原子％から３５原子％と従来よりも低くした場合でも、十分な取り出し電流を確保することができる。電流を整合させながら光電変換層の膜厚を適正化させたところ、従来の膜厚よりも光電変換層の膜厚、特に結晶質シリコンゲルマニウムｉ層の膜厚を薄くすることができることが判明した。このため、原料コストを大幅に削減するとともに、高い出力を示す光電変換装置とすることができる。
【００１９】
また、本発明は、基板上に透明酸化物を含む透明電極層が設けられ、該透明電極層の前記基板と反対側の表面が、山部と、該山部の表面に設けられた微小凹凸部とからなる凹凸構造を備え、前記透明電極層の前記凹凸構造のピッチが１．２μｍ以上１．６μｍ以下とされ、前記山部の高さが０．２μｍ以上０．８μｍ以下とされ、前記微小凹凸部における凸部のピッチが０．０５μｍ以上０．１４μｍ以下とされ、前記凸部の高さが０．０２μｍ以上０．１μｍ以下とされることを特徴とする光電変換装置用基板を提供する。
【００２０】
透明電極層の基板と反対側の表面が上述の形状に設定された基板を用いれば、光電変換層の膜厚が薄くても取出し電流の大きい光電変換装置を作製することができる。特に、光電変換層に結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を含む光電変換装置とした場合に、膜厚を薄くできるとともに、ゲルマニウム濃度を従来よりも低くすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
上記表面構造を有する透明電極層を形成することにより、光電変換層の膜厚を薄くしつつ取出し電流の増大を図ることができる。特に、光電変換層に結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を含む光電変換装置では、結晶質シリコンゲルマニウムｉ層の膜厚を薄くできるとともに、ｉ層中のゲルマニウム濃度を従来よりも低くすることができるために、原料コストの大幅な削減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る光電変換装置の構成を表す概略図である。
【図２】第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図３】第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図４】第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図５】第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図６】透明電極層の凹凸構造のピッチと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図７】透明電極層の山部の高さと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図８】透明電極層の微小凹凸部のピッチと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図９】透明電極層の微小凹凸部の高さと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１０】基板側反射抑制層の第１セル層側表面における凹凸形状のピッチと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１１】基板側反射抑制層の第１セル層側表面における凹凸形状の高さと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１２】第１セル層の第１中間コンタクト層側表面における凹凸形状のピッチと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１３】第１セル層の第１中間コンタクト層側表面における凹凸形状の高さと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１４】第１中間コンタクト層の第２セル層側表面における凹凸形状のピッチと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１５】第１中間コンタクト層の第２セル層側表面における凹凸形状の高さと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１６】第１中間コンタクト層の平均膜厚と、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１７】第１中間コンタクト層の凹凸構造の最大高さと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１８】第２中間コンタクト層の平均膜厚と、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図１９】第２中間コンタクト層の凹凸構造の高さと、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図２０】裏面側透明層の平均膜厚と、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図２１】第２実施形態に係る光電変換装置の構成を表す概略図である。
【図２２】第１中間コンタクト層の平均膜厚と、第２実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図２３】第１中間コンタクト層の凹凸構造の高さと、第２実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図２４】第２中間コンタクト層の平均膜厚と、第２実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図２５】第２中間コンタクト層の凹凸構造の高さと、第２実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図２６】裏面側透明層の平均膜厚と、第２実施形態に係るトリプル型太陽電池セルの短絡電流との関係を示すグラフである。
【図２７】実施例１及び比較例のトリプル型太陽電池セルについて、結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のＧｅ濃度と、短絡電流１１ｍＡ／ｃｍ２が実現できる各セル層の膜厚との関係を示すグラフである。
【図２８】実施例２及び比較例のトリプル型太陽電池セルについて、結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のＧｅ濃度と、短絡電流１１ｍＡ／ｃｍ２が実現できる各セル層のｉ層の膜厚との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る光電変換装置を、トリプル型太陽電池を例に挙げて説明する。
図１は、第１実施形態に係るトリプル型太陽電池の構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、基板１、透明電極層２、光電変換層３としての第１セル層９１（非晶質シリコン系）、第２セル層９２（結晶質シリコン系）、及び第３セル層９３（結晶質シリコンゲルマニウム系）、及び裏面電極層４を備える。透明電極層２と第１セル層９１との間に、基板側反射抑制層７が設けられる。第１セル層９１と第２セル層９２との間に、第１中間コンタクト層５ａが設けられる。第２セル層９２と第３セル層９３との間に、第２中間コンタクト層５ｂが設けられる。第３セル層９３と裏面電極層４との間に、裏面側透明層８が設けられる。
なお、結晶質シリコン系とは、非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコンや多結晶シリコンも含まれる。
【００２４】
第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を、太陽電池パネルを製造する工程を例に挙げて説明する。図２から図５は、本実施形態の太陽電池パネルの製造方法を示す概略図である。
【００２５】
（１）図２（ａ）
基板１としてソーダフロートガラス基板（例えば１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．５ｍｍ〜４．５ｍｍ）を使用する。基板端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
【００２６】
（２）図２（ｂ）
透明電極層２は、フッ素がドープされた酸化錫（ＳｎＯ２）など、酸化錫を主成分とし、膜厚約４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の透明導電膜とされる。透明電極層２は、光電変換層３側の表面に、山部２ａと、山部２ａの表面に設けられた微小凹凸部２ｂとからなる凹凸構造を有する。
【００２７】
凹凸構造のピッチは、図１に示す構造の横幅で表され、透明電極層表面の繰り返し単位に相当する。本実施形態において、凹凸構造のピッチは、１．２μｍ以上１．６μｍ以下とされる。
【００２８】
山部２ａの高さ（図１に「ｈ」として示される）は、０．２μｍ以上０．８μｍ以下とされる。
【００２９】
微小凹凸部２ｂのピッチは、１つの波の幅に相当する。本実施形態では、０．０５μｍ以上０．１４μｍ以下とされる。微小凹凸部２ｂの高さは、０．０２μｍ以上０．１μｍ以下とされる。
【００３０】
透明電極層２は、常圧ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング法などにより形成することができる。常圧ＣＶＤ法を用いて酸化錫膜を形成する場合、四塩化錫分圧、水蒸気分圧、製膜温度などの製膜条件により、透明電極層の表面形状を制御することが可能である。また、スパッタリング法で酸化錫膜を形成する場合は、スパッタガス圧力、製膜温度を変化させることにより、任意の密度で結晶粒を形成させることができる。このため、スパッタリング法で酸化錫膜を形成しても、製膜条件の調整により、表面形状を制御できる。
【００３１】
上記凹凸構造を有する透明電極層の形成では、ナノインプリント法を用いて、基板上に所定形状の山部を有するパターンを形成した後、スパッタリング法によりパターン表面に酸化錫膜を製膜しても良い。上述のように、スパッタリング条件を適宜設定することにより、山部に所定形状の微小凹凸部を有する酸化錫膜を製膜できる。あるいは、ナノインプリント法によりパターン形成されたレジスト膜を形成した基板に、スパッタリング法により酸化錫膜を製膜した後、レジストをエッチングすることで、レジスト上についた酸化錫膜を除去する。これにより、部分的に酸化錫膜が形成されたパターン構造を作製する。その後、更に酸化錫膜をスパッタ製膜することで、所定形状の凹凸構造を有する酸化錫膜で基板を被覆する。
【００３２】
本実施形態では、透明電極層２と基板１と間に、アルカリバリア膜（図示されず）を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
【００３３】
第１実施形態では、透明電極層２と第１セル層９１との間に基板側反射抑制層７を設ける。基板側反射抑制層７により、透明電極層２と第１セル層９１との間の光反射が抑制され、第１セル層９１への透過光が増加する。基板側反射抑制層７は、例えばＴｉＯ２膜など、第１セル層９１に近い屈折率を有する材料で構成され、膜厚０．００２μｍから０．０６μｍとされる。基板側反射抑制層７の膜厚は光学的には厚い方が良いが、厚すぎると導電性が劣化する。基板側反射抑制層７の膜厚は、太陽電池の短絡電流、開放電圧、形状因子、及び特に効率が最大となる条件で適宜決定される。
基板側反射抑制層７の光電変換層側表面の形状は、透明電極層２とほぼ同形状の山部と、山部の表面に設けられた微小凹凸部とを有する。基板側反射抑制層７表面の微小凹凸部のピッチは、０．０５μｍ以上０．１４μｍ以下とされる。また、基板側反射抑制層７表面の微小凹凸部の高さは、０．０２μｍ以上０．１μｍ以下とされる。
【００３４】
（３）図２（ｃ）
その後、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板１とレーザー光を相対移動して、溝１０を形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。
【００３５】
（４）図２（ｄ）
第１セル層９１として、非晶質シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層及びｎ層を、プラズマＣＶＤ装置により製膜する。ＳｉＨ４ガス及びＨ２ガスを主原料にして、減圧雰囲気：３０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃にて、透明電極層２上に太陽光の入射する側から非晶質シリコンｐ層、非晶質シリコンｉ層、非晶質シリコンｎ層の順で製膜する。非晶質シリコンｐ層は非晶質のＢドープシリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｉ層は、膜厚１５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｎ層は、非晶質シリコンに微結晶シリコンを含有するＰドープシリコンを主とし、膜厚３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｐ層と非晶質シリコンｉ層の間には、界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
【００３６】
上記のようにして形成された第１セル層９１の第１中間コンタクト層５ａ側の表面は、透明電極層の山部よりも低い山部を有する凹凸構造の表面に、微小凹凸部が形成された表面形状とされる。第１セル層９１の微小凹凸部の形状は、ピッチが０．０５μｍ以上０．１８μｍ以下、高さが０μｍ以上０．１μｍ以下とされる。
【００３７】
第１セル層９１と第２セル層９２の間に、接触性を改善するとともに電流整合性を取るために半反射膜となる第１中間コンタクト層５ａを設ける。第１中間コンタクト層５ａは、第１セル層９１を完全に被覆する。平均膜厚は０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下とされる。
第１コンタクト層５ａの第２セル層９２側表面は、例えば正弦曲線で表され、透明電極層の山部よりも高い山部を有する凹凸構造とされる。第１実施形態では、第１中間コンタクト層５ａの第２セル層９２側の最大高さを、凹凸構造における山―谷間の距離、すなわち、正弦曲線の波の中心からの最大偏差（振幅）の２倍から、下地である透明電極層の山部の高さを引いた差分と定義する。なお、正弦曲線の波の中心は、直下の第１セル層表面から第１コンタクト層５ａの平均膜厚だけ高い位置にある。また、正弦曲線が第１セル層表面よりも低い位置に来る場合は、その部分において第１セル層が露出する。
第１実施形態における第１中間コンタクト層５ａの最大高さは、０μｍ以上０．４２μｍ以下とされる。第１中間コンタクト層５ａの第２セル層９２側表面には、微小凹凸部が形成される。この微小凹凸部のピッチは、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下とされ、高さは０μｍ以上０．０８μｍ以下とされる。
【００３８】
第１中間コンタクト層５ａとしてＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜が、ターゲット：ＧａドープＺｎＯ焼結体を用いてスパッタリング装置により製膜される。第１コンタクト層５ａの第２セル層側表面形状は、スパッタガス圧力や製膜温度などの製膜条件を設定変更することにより制御可能である。
基板をターゲットと平行な位置から傾けて製膜する斜めスパッタを用いることで、第１セル層表面の山部のみに第１中間コンタクト層としてＧＺＯ膜を形成することが可能である。
また、ナノインプリント法により、第１セル層上にレジストをパターン化して塗布してから、ＧＺＯ膜を製膜した後、レジストのみをエッチングする。これにより、レジスト上に製膜されたＧＺＯ膜のみを除去して、第１セル層の山部のみにＧＺＯ膜が製膜されたパターン構造を作製する。その後、パターン構造上にＧＺＯ膜を全面に均一に製膜する。これにより、所定形状の第１中間コンタクト層を、第１セル層９１を完全に被覆して形成することができる。
【００３９】
第１中間コンタクト層５ａの上に、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、第２セル層９２としての結晶質シリコンｐ層、結晶質シリコンｉ層、及び、結晶質シリコンｎ層を順次製膜する。結晶質シリコンｐ層はＢドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。結晶質シリコンｉ層は微結晶シリコンを主とし、膜厚は１．０μｍ以上３．０μｍ以下である。結晶質シリコンｎ層はＰドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第２セル層９２の第２中間コンタクト層５ｂ側表面は、第１中間コンタクト層５ａの表面形状よりも緩やかな傾斜の凹凸形状となる。
【００４０】
微結晶シリコンを主とするｉ層膜をプラズマＣＶＤ法で形成するにあたり、プラズマ放電電極と基板１の表面との距離ｄは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることが好ましい。３ｍｍより小さい場合、大型基板に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離ｄを一定に保つことが難しくなるとともに、近過ぎて放電が不安定になる恐れがある。１０ｍｍより大きい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなるとともに、プラズマの均一性が低下しイオン衝撃により膜質が低下する。
【００４１】
第２セル層９２と第３セル層９３との間に、第２中間コンタクト層５ｂとして、ＧＺＯ膜をスパッタリング法により設ける。
図１に示すように、第２中間コンタクト層５ｂは、第２セル層９２を部分的に被覆する。第２中間コンタクト層５ｂの第３セル層９３側表面は、例えば正弦曲線で表される帽子状形状とされる。第２セル層９２表面よりも第２中間コンタクト層５ｂの正弦曲線が上側に存在するとき、第２セル層は第２中間コンタクト層によって部分的に被覆され、一部が露出する。この露出部分の基板面内での面積を開口率と規定すると、開口率は約４０％とされる。このような第２セル層を部分的に被覆する第２中間層は、例えば斜めスパッタリング法により形成することが可能である。
【００４２】
第２中間コンタクト層５ｂの第３セル層９３側表面の凹凸構造を正弦関数で表したとき、凹凸構造の高さ（山―谷間の距離、すなわち、正弦曲線の振幅の２倍）は、０．２２μｍ以上０．７μｍ以下とされる。第２セル層まで製膜すると、第２セル層の表面に透明電極層の表面形状の影響が出ないため、第１実施形態での第２中間コンタクト層５ｂの第３セル層９３側の凹凸構造の高さは、第２中間コンタクト層の最大高さと一致する。また、開口部を有する第２中間コンタクト層５ｂの平均膜厚は、開口部にも第２中間コンタクト層が存在すると仮定して平均化した膜厚とされる。本実施形態において、第２中間コンタクト層５ｂの平均膜厚は、０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下とされる。
なお、正弦曲線の波の中心は、直下の第２セル層表面から第２コンタクト層５ｂの平均膜厚だけ高い位置にある。また、正弦曲線が第２セル層表面よりも低い位置に来る場合は、その部分において第２セル層が露出する。
【００４３】
第２中間コンタクト層５ｂ上に、第３電池層９３として結晶質シリコン薄膜からなるｐ層、結晶質シリコンゲルマニウム薄膜からなるｉ層、及び、結晶質シリコン薄膜からなるｎ層を、プラズマＣＶＤ装置により製膜する。ＳｉＨ４ガス、ＧｅＨ４ガス及びＨ２ガスを主原料にして、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、ｐ層、ｉ層、ｎ層の順で製膜する。なお、ｐ層、ｎ層製膜時にはＧｅＨ４ガスは使用しない。結晶質シリコンゲルマニウムｉ層中のゲルマニウム原子とシリコン原子との和に対するゲルマニウム原子の割合（以下、Ｇｅ組成比と称する）は、原料ガスの流量比を調整することによって制御する。本実施形態において、Ｇｅ組成比は、１０原子％以上３５原子％以下とされることが好ましい。結晶質シリコンゲルマニウムｐ層はボロンドープした結晶質シリコン膜であり、膜厚１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。結晶質シリコンゲルマニウムｉ層の膜厚は、１．０μｍ以上４．０μｍ以下である。結晶質シリコンｎ層はリンドープした結晶質シリコン膜であり、膜厚１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
第３セル層９３の裏面側透明層８側表面は、第２中間コンタクト層表面よりも傾斜が緩やかとなる。
【００４４】
（５）図２（ｅ）
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、光電変換層３の膜面側から照射する。パルス発振：１０ｋＨｚから２０ｋＨｚとして、加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの約１００μｍから１５０μｍの横側を、溝１１を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板１側から照射しても良く、この場合は光電変換層３の非晶質シリコン系の第１セル層で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層３をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め公差を考慮して選定する。
【００４５】
第３セル層９３上に、接触抵抗低減と光反射向上を目的に、裏面側透明層８としてＧＺＯ膜をスパッタリング法により設ける。裏面側透明層８の平均膜厚は、０．２３μｍ以上０．３６μｍ以下とされる。裏面側透明層８の裏面電極層４側表面は、平坦とされる。これは、裏面側透明層を厚く形成することにより下地層の凹凸形状の影響が小さくなるためである。また、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、裏面側透明層表面をエッチングすることにより、表面を平坦化することも可能である。
また、裏面側透明層８として、ＧＺＯ膜の製膜に続けて、ＧＺＯ膜よりも低屈折率の透明層（例えばＳｉＯ２膜）を製膜しても良い。これにより、裏面側での反射率を更に向上させて、光電変換層に反射する光の光量を増大させることができる。
【００４６】
（６）図３（ａ）
裏面電極層４としてＡｇ膜／Ｔｉ膜を、スパッタリング装置により、減圧雰囲気、製膜温度：１５０℃から２００℃にて製膜する。本実施形態では、Ａｇ膜：１５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下を、この順に積層する。あるいは、裏面電極層４を、２５ｎｍから１００ｎｍの膜厚を有するＡｇ膜と、１５ｎｍから５００ｎｍの膜厚を有するＡｌ膜との積層構造としても良い。
【００４７】
（７）図３（ｂ）
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、基板１側から照射する。レーザー光が光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの２５０μｍから４００μｍの横側を、溝１２を形成するようにレーザーエッチングする。
【００４８】
（８）図３（ｃ）と図３（ａ）
基板端部におけるレーザーエッチング加工部の短絡を防止するため、周囲膜除去処理を行う。基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から照射する。レーザー光が透明電極層２と光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２が除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板１の端部から５ｍｍから２０ｍｍの位置を、図３（ｃ）に示すように、Ｘ方向絶縁溝１５を形成するようにレーザーエッチングする。なお、図３（ｃ）では、光電変換層３が直列に接続された方向に切断したＸ方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝１５位置には裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２の膜研磨除去をした周囲膜除去領域１４がある状態（図３（ａ）参照）が表れるべきであるが、基板１の端部への加工の説明の便宜上、この位置にＹ方向断面を表して形成された絶縁溝をＸ方向絶縁溝１５として説明する。このとき、Ｙ方向絶縁溝は後工程で基板１周囲膜除去領域の膜面研磨除去処理を行うので、設ける必要がない。
【００４９】
絶縁溝１５は基板１の端より５ｍｍから１５ｍｍの位置にてエッチングを終了させることにより、太陽電池パネル端部からの太陽電池モジュール６内部への外部湿分浸入の抑制に、有効な効果を呈するので好ましい。
【００５０】
尚、以上までの工程におけるレーザー光はＹＡＧレーザーとしているが、ＹＶＯ４レーザーやファイバーレーザーなどが同様に使用できるものがある。
【００５１】
（９）図４（ａ：太陽電池膜面側から見た図、ｂ：受光面の基板側から見た図）
後工程のＥＶＡ等を介したバックシート２４との健全な接着・シール面を確保するために、基板１周辺（周囲膜除去領域１４）の積層膜は、段差があるとともに剥離し易いため、この膜を除去して周囲膜除去領域１４を形成する。基板１の端から５〜２０ｍｍで基板１の全周囲にわたり膜を除去するにあたり、Ｘ方向は前述の図３（ｃ）工程で設けた絶縁溝１５よりも基板端側において、Ｙ方向は基板端側部付近の溝１０よりも基板端側において、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２を、砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去を行う。
研磨屑や砥粒は基板１を洗浄処理して除去した。
【００５２】
（１０）図５（ａ）（ｂ）
端子箱２３の取付け部分はバックシート２４に開口貫通窓を設けて集電板を取出す。この開口貫通窓部分には絶縁材を複数層で設置して外部からの湿分などの浸入を抑制する。
直列に並んだ一方端の太陽電池発電セルと、他方端部の太陽電池発電セルとから銅箔を用いて集電して太陽電池パネル裏側の端子箱２３の部分から電力が取出せるように処理する。銅箔は各部との短絡を防止するために銅箔幅より広い絶縁シートを配置する。
集電用銅箔などが所定位置に配置された後に、太陽電池モジュール６の全体を覆い、基板１からはみ出さないようにＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等による接着充填材シートを配置する。
ＥＶＡの上に、防水効果の高いバックシート２４を設置する。バックシート２４は本実施形態では防水防湿効果が高いようにＰＥＴシート／Ａｌ箔／ＰＥＴシートの３層構造よりなる。
バックシート２４までを所定位置に配置したものを、ラミネータにより減圧雰囲気で内部の脱気を行い約１５０〜１６０℃でプレスしながら、ＥＶＡを架橋させて密着させる。
【００５３】
（１１）図５（ａ）
太陽電池モジュール６の裏側に端子箱２３を接着剤で取付ける。
（１２）図５（ｂ）
銅箔と端子箱２３の出力ケーブルとをハンダ等で接続し、端子箱２３の内部を封止剤（ポッティング剤）で充填して密閉する。これで太陽電池パネル５０が完成する。
（１３）図５（ｃ）
図５（ｂ）までの工程で形成された太陽電池パネル５０について発電検査ならびに、所定の性能試験を行う。発電検査は、ＡＭ１．５、全天日射基準太陽光（１０００Ｗ／ｍ２）のソーラシミュレータを用いて行う。
（１４）図５（ｄ）
発電検査（図５（ｃ））に前後して、外観検査をはじめ所定の性能検査を行う。
【００５４】
図１に示す構造モデルのトリプル型太陽電池について、ガラス基板側から光が入射した場合のＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法による光学解析計算を行った。図１の各層の構成及び膜厚を、以下のように設定した。
透明電極層（ＦドープＳｎＯ２膜）：４６０ｎｍ
基板側反射抑制層（ＴｉＯ２膜）：０．０４μｍ
第１セル層  非晶質シリコンｐ層：１０ｎｍ
非晶質シリコンｉ層：２００ｎｍ
結晶質シリコンｎ層：４０ｎｍ
第２セル層  結晶質シリコンｐ層：３０ｎｍ
結晶質シリコンｉ層：１．７μｍ
結晶質シリコンｎ層：３０ｎｍ
第３セル層  結晶質シリコンｐ層：３０ｎｍ
結晶質シリコンゲルマニウムｉ層：１．５μｍ、Ｇｅ濃度：２０％
結晶質シリコンｎ層：３０ｎｍ
第２中間コンタクト層  開口率：４０％
裏面側透明層（ＧＺＯ膜／ＳｉＯ２膜）  ＳｉＯ２膜：０．０２μｍ
裏面電極層（Ａｇ膜）：１６０ｎｍ
【００５５】
解析では、変動させる数値以外の各表面形状及び膜厚を、下記の代表値に設定して計算を行った。
透明電極層の凹凸構造  ピッチ：１．５μｍ
透明電極層の山部  高さ：０．８μｍ
透明電極層の山部が凹凸構造の１ピッチで占める割合：３５％
透明電極層の微小凹凸部  ピッチ：０．１μｍ、高さ：０．１μｍ
基板側反射抑制層の第１セル層側表面の微小凹凸部  ピッチ：０．１μｍ、高さ：０．１μｍ
第１セル層の第１中間コンタクト層側表面の微小凹凸部  ピッチ：０．１μｍ、高さ：０．１μｍ
第１中間コンタクト層（ＧＺＯ膜）  平均膜厚：０．０８μｍ
第１中間コンタクト層  最大高さ：０．４２μｍ
第１中間コンタクト層の第２セル層側表面の微小凹凸部  ピッチ：０．０５μｍ、高さ：０．０８μｍ、
第２中間コンタクト層（ＧＺＯ膜）  平均膜厚：０．０３μｍ、凹凸構造の高さ：０．７μｍ
裏面側透明層  ＧＺＯ膜：０．２３μｍ
なお、第１中間コンタクト層の第２セル層側表面における凹凸構造の高さは、上記したＧＺＯ膜の最大高さと透明電極層の山部の高さとの和とした。
【００５６】
図６乃至図２０は、トリプル型太陽電池セルの各層の表面形状及び膜厚がセル短絡電流に与える影響を示すグラフである。各図において、縦軸は第１セル層乃至第３セル層で発生した短絡電流の和である。光学解析計算により０．３３％以上の電流値差が得られれば、実際に作製した太陽電池セルにおいても優位な差があるということができる。
【００５７】
図６に示すように、凹凸構造のピッチを１．２μｍ以上１．６μｍ以下、特に１．３μｍ以上１．５μｍ以下の範囲で、短絡電流の増加が見られる。
【００５８】
図７に示すように、透明電極層の山部の高さを０．２μｍ以上０．８μｍ以下、特に０．３μｍ以上０．８μｍ以下の範囲で、短絡電流増加が認められる。
【００５９】
透明電極層の微小凹凸部のピッチを０．０５μｍ以上０．１４μｍ以下とすることにより、図８に示すように短絡電流が増加する。また、図９に示すように、透明電極層の微小凹凸部の高さが０．０２μｍ以上０．１μｍ以下の範囲で短絡電流が増加する。特に、０．０３μｍ以上０．１μｍ以下の範囲とすることで、短絡電流をより増大させることができる。
【００６０】
このように、透明電極層表面の光電変換層側表面の形状を上記範囲内に最適化することにより、トリプル型太陽電池セルの短絡電流を増大させることができる。この結果、太陽電池セルの出力を増大させることができる。
【００６１】
図１０及び図１１に示すように、基板側反射抑制層の第１セル層側の表面形状を最適化することによって、トリプル型太陽電池セルの短絡電流を増大させることができる。基板側反射抑制層の第１セル層側表面の微小凹凸部のピッチを０．０５μｍ以上０．１４μｍ以下、特に０．０９μｍ以上０．１１μｍ以下とすると短絡電流が増加する。基板側反射抑制層の第１セル層側表面の微小凹凸部の高さは、セル短絡電流への影響が大きい。基板側反射抑制層の第１セル層側表面の微小凹凸部の高さを０．０２μｍ以上０．１μｍ以下、好ましくは０．０３μｍ以上０．１μｍ以下、特に好ましくは０．０５μｍ以上０．１μｍ以下とすることにより、セル短絡電流を大幅に増大させることができる。
【００６２】
図１２及び図１３に示すように、第１セル層の第１中間コンタクト層側の表面形状を最適化することによって、トリプル型太陽電池セルの短絡電流を増大させることができる。第１セル層の第１中間コンタクト層表面の微小凹凸部を、ピッチが０．０５μｍ以上０．１８μｍ以下、好ましくは０．０７μｍ以上０．１５μｍ以下、高さが０μｍ以上０．１μｍ以下、好ましくは０．０７μｍ以上０．１μｍ以下とすることにより、セル短絡電流を増大させることができる。
【００６３】
図１４及び図１５に示すように、第１中間コンタクト層の第２セル層表面の微小凹凸部を、ピッチが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下、高さが０μｍ以上０．０８μｍ以下、好ましくは０．０３μｍ以上０．０８μｍ以下の範囲とすることにより、セル短絡電流を増大させることができる。但し、第１中間コンタクト層表面の微小凹凸がセル短絡電流に与える影響は、他の因子と比べてやや小さい。
【００６４】
図１６に示すように、第１中間コンタクト層の平均膜厚を、０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以上０．０９μｍ以下とすることにより、短絡電流を増大させることができる。また、図１７に示すように、第１中間コンタクト層の最大高さを、０μｍ以上０．４２μｍ以下、好ましくは０．０８μｍ以上０．４２μｍ以下とすることにより、短絡電流を増大させることができる。
【００６５】
第２中間コンタクト層の平均膜厚は、０．０３μｍ以上０．０９μｍの範囲とすることが好ましい。ただし、図１８から明らかなように、第１実施形態の太陽電池セルの短絡電流に与える影響が小さい。
【００６６】
図１９に示すように、第２中間コンタクト層の凹凸構造の高さを０．２２μｍ以上０．７μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以上０．７μｍ以下とすることにより、短絡電流を増大させることができる。
【００６７】
図２０に示すように、裏面側透明層のＧＺＯ膜厚は、太陽電セルの短絡電流向上に寄与する。裏面側透明層のＧＺＯ膜厚を０．２３μｍ以上０．３６μｍ以下とすることにより、短絡電流を増大させることができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る光電変換装置を、トリプル型太陽電池を例に挙げて説明する。
図２１は、第２実施形態に係るトリプル型太陽電池の構成を示す概略図である。層構成及び各層の組成は、第１実施形態の太陽電池と同じである。
【００６９】
第２実施形態の太陽電池において、透明電極層２の基板側反射抑制層７側表面は、Ｖ字型の凹凸構造を有する。凹凸構造のピッチは、図２１に示す構造の横幅で表され、Ｖ字型形状の繰り返し単位に相当する。本実施形態において、凹凸構造のピッチは、０．３μｍ以上５μｍ以下とされる。Ｖ字型形状表面の基板面に対する角度を仰角θとしたとき、仰角θは、１５°以上６０°以下とされる。
【００７０】
上記の表面形状を有する透明電極層（酸化錫膜）は、常圧ＣＶＤ法などにより形成される。常圧ＣＶＤ法を用いた場合、表面形状は、四塩化錫分圧、水蒸気分圧製膜温度などの製膜条件を適宜設定することにより制御可能である。
【００７１】
第２実施形態の基板側反射抑制層７（例えばＴｉＯ２膜）は、膜厚０．００２μｍから０．０６μｍとされる。基板側反射抑制層７の第１セル層９１側表面は、透明電極層２に倣った大きな凹凸構造の表面に微小凹凸部が形成された表面形状を有する。なお、微小凹凸部が消失する場合もある。この微小凹凸部の形状は、第１実施形態と同じとされる。
【００７２】
第２実施形態の第１セル層９１の第１中間コンタクト層５ａ側の表面は、基板側反射抑制層７よりも緩やかな傾斜の大きな凹凸構造の表面に、微小凹凸部が形成された表面形状とされる。第１セル層９１の微小凹凸部の形状は、第１実施形態と同じとされる。
【００７３】
第２実施形態の第１中間コンタクト層５ａの第２セル層９２側の表面は、例えば正弦曲線で表される大きな凹凸構造の表面に、微小凹凸部が形成された表面形状とされる。
第１中間コンタクト層５ａの第２セル層９２側表面を正弦曲線で表したときの凹凸構造の高さは、０．２２μｍ以上０．６４μｍ以下とされる。また、第１中間コンタクト層５ａの平均膜厚は、０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下とされる。第２実施形態の第１中間コンタクト層５ａの微小凹凸部の形状は、第１実施形態と同じとされる。ここで、第２実施形態における第１中間コンタクト層５ａの第２セル層９２側表面の凹凸構造の高さは、第１中間コンタクト層５ａの最大高さと一致する。
【００７４】
第２実施形態の第２中間コンタクト層５ｂの第３セル層９３側の表面は、例えば正弦曲線で表される大きな凹凸構造を有する。第２実施形態において、第２中間コンタクト層５ｂは、開口率４０％である。
第２中間コンタクト層５ｂを正弦曲線で表したときの凹凸構造の高さは、０．２２μｍ以上０．６４μｍ以下とされる。また、第２中間コンタクト層５ｂの平均膜厚は、０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下とされる。ここで、第２実施形態における第２中間コンタクト層５ｂの第３セル層９３側表面の凹凸構造の高さは、第２中間コンタクト層５ｂの最大高さと一致する。
【００７５】
第２実施形態の裏面側透明層８におけるＧＺＯ膜の裏面電極側表面は、平坦とされる。裏面側透明層８の平均膜厚は、０．２３μｍ以上０．４μｍ以下とされる。
【００７６】
図２１に示す構造モデルのトリプル型太陽電池について、ガラス基板側から光が入射した場合の構造解析計算を行った。図２１の各層について、透明電極層の膜厚：７００ｎｍ、基板側反射抑制層の膜厚：０．０６μｍ、第１セル層の非晶質シリコンｉ層：２００ｎｍ、第２セル層の結晶質シリコンｉ層：１．６μｍ、第３セル層の結晶質シリコンゲルマニウムｉ層：１．６μｍ、Ｇｅ濃度：２０％、第２中間コンタクト層：開口率４０％とした以外は、第１実施形態と構造及び膜厚を同一とした。
【００７７】
解析では、数値変動させる表面形状以外の各表面形状及び膜厚を、下記の代表値に設定して計算を行った。
透明電極層のピッチ：１μｍ
透明電極層の仰角：３０°
基板側反射抑制層の第１セル層側表面の微小凹凸  ピッチ：０．１μｍ、高さ：０．１μｍ
第１セル層の第１中間コンタクト層側表面の微小凹凸  ピッチ：０．１μｍ、高さ：０．１μｍ
第１中間コンタクト層（ＧＺＯ膜）  平均膜厚：０．０３μｍ、凹凸構造高さ：０．７μｍ
第１中間コンタクト層の第２セル層側表面の微小凹凸  ピッチ：０．０５μｍ、高さ：０．０８μｍ
第２中間コンタクト層（ＧＺＯ膜）  平均膜厚：０．０６μｍ、凹凸構造高さ０．６４μｍ
裏面側透明層  ＧＺＯ膜：０．４μｍ
【００７８】
図２２乃至図２６は、トリプル型太陽電池セルの各層の表面形状及び膜厚がセル短絡電流に与える影響を示すグラフである。各図において、縦軸は第１セル層乃至第３セル層で発生した短絡電流の和である。なお、第１セル層の第１中間コンタクト層側表面の微小凹凸、第１中間コンタクト層の第２セル層側表面の微小凹凸、及び、第１中間コンタクト層の第２セル層側表面の微小凹凸については、第１実施形態と同様の傾向が得られた。
【００７９】
図２２は、第１中間コンタクト層の平均膜厚がセル短絡電流に与える影響を示す。第１中間コンタクト層の平均膜厚が増加するのに伴い、短絡電流が減少した。第１中間コンタクト層の平均膜厚を０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下、好ましくは０．０３μｍ以上０．０８μｍ以下とすることにより、高い短絡電流の太陽電池とすることができる。
【００８０】
図２３に示すように、第１中間コンタクト層の凹凸構造高さは、第２実施形態の太陽電池セルの短絡電流向上に対する寄与が大きい。第１中間コンタクト層の凹凸構造高さを０．２２μｍ以上０．６４μｍ以下、好ましくは０．２５μｍ以上０．６４μｍ以下とすることにより、短絡電流を大幅に増大させることができる。
【００８１】
図２４に示すように、第２中間コンタクト層の平均膜厚を０．０３μｍ以上０．０９μｍ以下、好ましくは０．０３μｍ以上０．０８μｍ以下とすることにより、高い短絡電流の太陽電池とすることができる。
【００８２】
図２５に示すように、第２中間コンタクト層の凹凸構造高さは、第２実施形態の太陽電池セルの短絡電流向上に寄与する。第２中間コンタクト層の凹凸構造高さを０．２２μｍ以上０．６４μｍ以下、好ましくは０．２５μｍ以上０．６４μｍ以下とすることにより、短絡電流を大幅に増大させることができる。
【００８３】
図２６は、裏面側透明層のＧＺＯ膜厚がセル短絡電流に与える影響を示す。裏面側透明層のＧＺＯ膜厚を０．２３μｍ以上０．４μｍ以下、好ましくは０．３８μｍ以上０．４μｍ以下とすることにより、短絡電流を増大させることができる。
【００８４】
上記実施形態では、トリプル型太陽電池について説明したが、本発明は、この例に限定されるものではない。例えば、結晶質シリコンゲルマニウムｉ層を備えるシングル型太陽電池、タンデム型太陽電池にも同様に適用可能である。
【実施例】
【００８５】
（実施例１）
図１に示す構造モデルのトリプル型太陽電池について、各層の構成及び膜厚を、以下のように設定した。
透明電極層（ＦドープＳｎＯ２膜）：４６０ｎｍ
基板側反射抑制層（ＴｉＯ２膜）：０．０４μｍ
第１セル層  非晶質シリコンｐ層：１０ｎｍ
結晶質シリコンｎ層：４０ｎｍ
第２セル層  結晶質シリコンｐ層：３０ｎｍ
結晶質シリコンｎ層：３０ｎｍ
第３セル層  結晶質シリコンｐ層：３０ｎｍ
結晶質シリコンｎ層：３０ｎｍ
第１中間コンタクト層（ＧＺＯ膜）：０．０８μｍ（平均膜厚）
第２中間コンタクト層（ＧＺＯ膜）：０．０３μｍ（平均膜厚）、開口率：４０％
裏面側透明層  ＧＺＯ膜：０．２３μｍ
ＳｉＯ２膜：０．０２μｍ
裏面電極層（Ａｇ膜）：１６０ｎｍ
各層の表面形状は、上記第１実施形態の表面形状の代表値に設定した。
【００８６】
第３セル層のシリコンゲルマニウムｉ層のＧｅ濃度を１０％から３５％の範囲内の値としたときの、セル短絡電流１１ｍＡ／ｃｍ２が得られる各セル層のｉ層膜厚をＦＤＴＤ法による光学解析により計算した。
【００８７】
（実施例２）
図２１に示す構造モデルのトリプル型太陽電池について、各層の構成及び膜厚を、以下のように設定した。
透明電極層（ＦドープＳｎＯ２膜）：７００ｎｍ
基板側反射抑制層（ＴｉＯ２膜）：０．０６μｍ
第１セル層  非晶質シリコンｐ層：１０ｎｍ
結晶質シリコンｎ層：４０ｎｍ
第２セル層  結晶質シリコンｐ層：３０ｎｍ
結晶質シリコンｎ層：３０ｎｍ
第３セル層  結晶質シリコンｐ層：３０ｎｍ
結晶質シリコンｎ層：３０ｎｍ
第１中間コンタクト層（ＧＺＯ膜）：０．０３μｍ（平均膜厚）
第２中間コンタクト層（ＧＺＯ膜）：０．０６μｍ（平均膜厚）
裏面側透明層  ＧＺＯ膜：０．２３μｍ
ＳｉＯ２膜：０．０２μｍ
裏面電極層（Ａｇ膜）：１６０ｎｍ
各層の表面形状は、上記第２実施形態の表面形状の代表値に設定した。
【００８８】
第３セル層のシリコンゲルマニウムｉ層のＧｅ濃度を１０％から３５％の範囲内の値としたときの、セル短絡電流１１ｍＡ／ｃｍ２が得られる各セル層のｉ層膜厚をＦＤＴＤ法による光学解析により計算した。
【００８９】
（比較例）
図２１と同様の構造モデルを有するトリプル型太陽電池セルについて、第１中間コンタクト層と第２中間コンタクト層それぞれを０ｎｍ（すなわち、第１及び第２中間コンタクト層を設けない）、裏面側透明層をＧＺＯ膜：８０ｎｍのみ、透明電極層の凹凸構造のピッチ：０．３μｍとした以外は、各構成の構成及び膜厚を実施例２と同じとした。また、比較例では、実施例２で適用した各層の表面形状は設定せずに、各層直下の表面に平行な表面形状とした。また、第３セル層のシリコンゲルマニウムｉ層のＧｅ濃度を４０％とした。
比較例のトリプル型太陽電池セルについて、セル短絡電流１１ｍＡ／ｃｍ２が得られる各セル層のｉ層膜厚をＦＤＴＤ法による光学解析により計算した。
【００９０】
図２７に、実施例１及び比較例のトリプル型太陽電池セルについて、各Ｇｅ濃度で短絡電流１１ｍＡ／ｃｍ２が実現できる各セル層のｉ層の膜厚を示す。図２８に、実施例２及び比較例のトリプル型太陽電池セルについて、各Ｇｅ濃度で短絡電流１１ｍＡ／ｃｍ２が実現できる各セル層のｉ層の膜厚を示す。同図において、横軸はＧｅ濃度、縦軸はｉ層膜厚である。
【００９１】
いずれの構造でも、第１セル層ｉ層の膜厚はほぼ同じであった。
実施例１及び実施例２の太陽電池セルでは、比較例よりも第２セル層ｉ層の膜厚を大幅に低減することができた。実施例の第２セル層ｉ層は、Ｇｅ濃度によりほとんど変化しなかった。
実施例１では、比較例よりも第３セル層ｉ層の膜厚を低減することができた。特に、Ｇｅ濃度１０％から３５％の範囲では、第３セル層ｉ層の膜厚が、２０００ｎｍ以下と大幅に低減することができた。また、各セル層ｉ層の膜厚の和は、最も大きいＧｅ濃度１０％の場合でも３１２０ｎｍであり、比較例の各セル層ｉ層の膜厚の和（６２３０ｎｍ）よりも低減できた。
実施例２では、Ｇｅ濃度１５％から３５％の範囲とすることで、第３セル層ｉ層の膜厚を、比較例の膜厚以下に低減することができた。また、各セル層ｉ層の膜厚の和は、最も大きいＧｅ濃度１０％及び１５％の場合でも４２００ｎｍであり、比較例の各セル層ｉ層の膜厚の和よりも低減できた。
このように、実施例の太陽電池セルは、比較例の太陽電池セルと同一電流出力でありながら、各セル層ｉ層の膜厚が低減されるために、低コスト化を実現できる。特に、第３セル層のシリコンゲルマニウムｉ層の膜厚を低減できるために、大幅なコストダウンが可能となる。
【符号の説明】
【００９２】
１  基板
２  透明電極層
２ａ  山部
２ｂ  微小凹凸部
３  光電変換層
４  裏面電極層
５ａ  第１中間コンタクト層
５ｂ  第２中間コンタクト層
６  太陽電池モジュール
７  基板側反射抑制層
８  裏面側透明層
９１  第１セル層
９２  第２セル層
９３  第３セル層
１００  光電変換装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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