(57)【要約】【課題】シリコン層とＧａ含有率の高いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層とのヘテロ界面でのキャリア再結合を抑制可能な構造を備えた太陽電池を提供すること。【解決手段】太陽電池は、ｐ型シリコン層と、Ｇａ含有率が異なる２以上の非晶質酸化物半導体層とを備える。Ｇａ含有率が異なる非晶質酸化物半導体層は、ｐ型シリコン層上に設けられ、ＩｎとＧａとＺｎとを含む。ｐ型シリコン層側に設けられた非晶質酸化物半導体層におけるＧａ含有率は、ｐ型シリコン層から遠い位置に設けられた非晶質酸化物半導体層におけるＧａ含有率よりも低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型シリコン層と、
前記ｐ型シリコン層上に設けられ、ＩｎとＧａとＺｎとを含み、Ｇａ含有率が異なる２以上の非晶質酸化物半導体層とを備えた太陽電池であって、
前記ｐ型シリコン層側に設けられた非晶質酸化物半導体層におけるＧａ含有率は、前記ｐ型シリコン層から遠い位置に設けられた非晶質酸化物半導体層におけるＧａ含有率よりも低い太陽電池。
【請求項２】
前記ｐ型シリコン層は、単結晶ｐ型シリコン層、多結晶ｐ型シリコン層および非晶質ｐ型シリコン層のうちの少なくとも１層からなる請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記ｐ型シリコン層側に設けられた非晶質酸化物半導体層の厚さは、１０ｎｍ以下である請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記Ｇａ含有率が異なる非晶質酸化物半導体層は、いずれも、スパッタ法により形成される請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に関し、特にＩｎとＧａとＺｎとを含む非晶質酸化物半導体層を備えた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明酸化物半導体であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ（以下、「ＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体」と記載する）は、約３ｅＶ以上という大きなバンドギャップエネルギーを有し、室温下で成膜した場合であっても多結晶酸化物半導体（たとえばＺｎＯ）よりも大きな電子移動度（＞１０ｃｍ2／Ｖｓ）を有する。これらのことから、ＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体は、電子ペーパー、液晶パネルおよび有機ＥＬなどを駆動するＴＦＴのチャネル層の材料として注目を集めている。
【０００３】
このようなワイドギャップ材料（バンドギャップエネルギーが大きな材料）であるＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体は、たとえば、ｐ型シリコン基板とのヘテロ接合太陽電池において、開放電圧を向上させ且つ光学吸収ロスを減らすｎ型窓層を構成する材料としても魅力的である（たとえば特許文献１、特許文献２および非特許文献１など）。
【０００４】
特許文献１では、ｐ型半導体基板と、ｐ型半導体基板上に設けられたｎ型透明非結晶酸化物半導体層とを備えた光電デバイスを提案している。特許文献１に記載のｐ型半導体基板は、ｐ型シリコンウェハまたはｐ型シリコン薄膜などのようなｐ型半導体材料により形成されている。特許文献１に記載のｎ型透明非結晶酸化物半導体層は、主に、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、錫酸化物と亜鉛酸化物との混合体（ＺｎＯ−ＳｎＯ2混合体）または亜鉛酸化物とインジウム酸化物との混合体（ＺｎＯ−Ｉｎ2Ｏ3混合体）から形成され、更に、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ホウ素、イットリウム、スカンジウム、フッ素、バナジウム、シリコン、ゲルマニウム、ジルコニウム、ハフニウム、窒素およびベリリウムの少なくとも一つを含む。
【０００５】
特許文献２では、ｐ型シリコン層とｎ型酸化物半導体層とが積層されてなる光電変換素子を提案している。特許文献２に記載のｐ型シリコン層は、単結晶ｐ型シリコン層、多結晶ｐ型シリコン層および非晶質ｐ型シリコン層から選択される１種以上の層からなる。特許文献２に記載のｎ型酸化物半導体層は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズおよび酸化ガリウムから選択される１種以上の酸化物半導体からなる。
【０００６】
非特許文献１では、ＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物からなる層（ＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層）がｐ型結晶シリコン層上に形成されてなるヘテロ接合太陽電池を提案している。
【０００７】
一方、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ（原子比）が１：１：１であるＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層の電子親和力は、結晶Ｓｉの電子親和力よりも大きい。そのため、このＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層を備えた太陽電池では、高い開放電圧が得られない。非特許文献１では、高い開放電圧を期待して、電子親和力が小さくバンドギャップエネルギーがより大きいという特徴を有するＧａ含有率の高いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層をｐ型結晶シリコン層上に形成してなるヘテロ接合型太陽電池を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２８３８８６号公報
【特許文献２】特開２０１１−８６７７０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Kyeongmi Lee, et. al ‘Photovoltaic properties of n-type amorphous In-Ga-Zn-O and p-type single crystal Si heterojunction solar cells: Effects of Ga content’ Thin Solid Films 520 (2012) 3808-3812
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、Ｇａ含有率の高いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体は、価電子帯の上端に、多くの欠陥準位を有する（非特許文献１参照）。このため、Ｇａ含有率の高いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層をｐ型結晶シリコン層上に直接形成することによりヘテロ接合を形成すると、ヘテロ界面でのキャリア再結合が増大し、光電変換効率が低下する要因となる。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリコン層とＧａ含有率の高いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層とのヘテロ界面でのキャリア再結合を抑制可能な構造を備えた太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
太陽電池は、ｐ型シリコン層と、ｐ型シリコン層上に設けられ、ＩｎとＧａとＺｎとを含み、Ｇａ含有率が異なる２以上の非晶質酸化物半導体層とを備える。ｐ型シリコン層側に設けられた非晶質酸化物半導体層におけるＧａ含有率は、ｐ型シリコン層から遠い位置に設けられた非晶質酸化物半導体層におけるＧａ含有率よりも低い。
【００１３】
ｐ型シリコン層は、単結晶ｐ型シリコン層、多結晶ｐ型シリコン層および非晶質ｐ型シリコン層のうちの少なくとも１層からなることが好ましい。ｐ型シリコン層側に設けられた非晶質酸化物半導体層の厚さは、１０ｎｍ以下であることが好ましい。Ｇａ含有率が異なる非晶質酸化物半導体層は、スパッタ法により形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
ｐ型シリコン層とＧａ含有率の高いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層とのヘテロ界面に、このＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層よりもＧａ含有率の低い別のＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層を設けることで、ｐ型シリコン層とＧａ含有率の低いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層とでヘテロ界面が形成される。そのため、ヘテロ界面におけるキャリア再結合が抑制されるので、本発明の太陽電池では光電変換効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の太陽電池の構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の太陽電池について詳細に説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
【００１７】
［太陽電池の構成］
図１は、本発明の太陽電池の構成の一例を示す断面図である。図１に示す太陽電池１０では、裏面電極１１と、ｐ型シリコン層１２と、Ｇａ含有率の低いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層１３（単に「非晶質酸化物半導体層１３」と記すことがある）と、Ｇａ含有率の高いＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層１４（単に「非晶質酸化物半導体層１４」と記すことがある）と、表面電極１５とを備えている。以下、太陽電池１０の構成を説明する。
【００１８】
＜裏面電極＞
裏面電極１１は、ｐ型シリコン層１２の裏面側に形成され、Ａｌなどの金属からなることが好ましい。裏面電極１１の厚さは特に制限されない。
【００１９】
裏面電極１１の形成方法は特に限定されない。たとえば、Ａｌ金属をターゲットとして真空蒸着（たとえば抵抗加熱蒸着法）などにより、裏面電極１１を形成しても良い。アルミニウム粉末などを含んだ導電性ペーストを塗布（たとえばスクリーン印刷など）してから温度１００〜４００℃で乾燥させることにより、裏面電極１１を形成しても良い。
【００２０】
＜ｐ型シリコン層＞
ｐ型シリコン層１２は、単結晶ｐ型シリコン層、多結晶ｐ型シリコン層および非晶質ｐ型シリコン層の少なくとも１層からなることが好ましい。ｐ型シリコン層１２の抵抗値、その結晶方位およびその厚さなどは特に限定されない。
【００２１】
＜Ｇａ含有率が異なる非晶質酸化物半導体層＞
Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３はｐ型シリコン層１２上に形成されており、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４はＧａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３上に形成されている。Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３とＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４とは、どちらも、ＩｎとＧａとＺｎとを含む非晶質酸化物半導体層であることが好ましい。そして、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３におけるＧａ含有率は、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４におけるＧａ含有率よりも低い。
【００２２】
Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４は、価電子帯の上端に、多くの欠陥準位を有する。そのため、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４をｐ型シリコン層１２上に直接形成することによりヘテロ接合を形成すると、ヘテロ界面でのキャリア再結合が増大し、光電変換効率が低下する要因となる。一方、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３では、欠陥準位が少ない。そこで、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３をｐ型シリコン層１２とＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４との間に設けることにより、ヘテロ界面でのキャリア再結合が抑制される。これにより、良好な接合界面が得られる。すなわち、成果物である太陽電池１０における光電変換効率の低下を防止することができる。
【００２３】
Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３におけるＧａ含有率、および、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４におけるＧａ含有率の測定方法としては、特に限定されないが、たとえば、二次イオン質量分析法、オージェ電子分光法またはエネルギー分散型Ｘ線分光法などを挙げることができる。
【００２４】
Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３およびＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４は、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎ以外に、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、ＷおよびＰｂの少なくとも１つの元素を添加元素として含んでいても良い。非晶質酸化物半導体層１３，１４は、それぞれ、単一の材料からなる単一層であっても良いし、異なる組成の材料が２種以上含まれてなる単一層であっても良いし、異なる組成の材料からなる層が積層されて構成されていても良い。
【００２５】
Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３の厚さは１０ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、短絡電流の低下を防止することができる。
【００２６】
Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４の厚さは特に限定されないが、１０ｎｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
非晶質酸化物半導体層１３，１４の形成方法は特に限定されないが、スパッタ法であることが好ましい。これにより、原子レベルで平坦な、厚さがナノオーダーの非晶質酸化物半導体層１３，１４が形成される。
【００２８】
＜表面電極＞
表面電極１５は、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４上（受光面側）に形成されている。表面電極１５の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されず、たとえばＡｌまたはＡｇからなることが好ましい。表面電極１５は、たとえば、Ａｌ金属またはＡｇ金属をターゲットとする抵抗加熱もしくは電子ビームなどの真空蒸着法、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ（Metal  Organic  Chemical  Vapor  Deposition）法、またはＭＢＥ（Molecular  Beam  Epitaxy）法などにより形成されても良いし、アルミニウム粉末または銀粉末などを含んだ導電性ペーストを塗布（スクリーン印刷）してから焼成することにより形成されても良い。表面電極１５のパターニングには、たとえば、フォトプロセスを用いたエッチング法、リフトオフ法、または、メタルマスクを用いて堆積させる方法などの既存の手法を用いることができる。
【００２９】
表面電極１５は、真空蒸着法などにより形成され、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇの順に積層されてなる電極であっても良い。
【００３０】
表面電極１５は、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４の上面全体に形成されたＩＴＯからなる透明電極であっても良いし、導電性を付与するためにＩＩＩ族元素がドーパントとして添加された導電性酸化亜鉛膜であっても良い。ドーパントとしては、Ｂ、ＡｌおよびＧａのいずれかを用いることができる。このような構成の表面電極１５は、Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2またはＡｌ2Ｏ3−ＺｎＯなどをターゲットとするスパッタ法により形成されることが好ましい。
【００３１】
表面電極１５は、透明電極と金属電極とが積層されてなる電極であっても良い。表面電極１５は設けられていなくても良く、別の言い方をすると、本発明の太陽電池は受光面に電極を持たない裏面電極型構造（バックコンタクト構造）からなっても良い。また、表面電極１５は、ＩＴＯなどからなる透明電極上に設けられていても良い。
【００３２】
以上、本発明の太陽電池の一例として図１に示す太陽電池１０を例に挙げて示したが、本発明の太陽電池ではＧａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３がＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４よりもｐ型シリコン層１２側に設けられていれば良い。そのため、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３は、１つ以上の層（たとえば非晶質酸化物半導体層１３よりもＧａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層）を挟んでｐ型シリコン層１２上に設けられていても良い。Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４は、１つ以上の層（たとえば非晶質酸化物半導体層１３よりもＧａ含有率が高く非晶質酸化物半導体層１４よりもＧａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層）を挟んでＧａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３上に設けられていても良い。表面電極１５は、１つ以上の層（たとえば非晶質酸化物半導体層１４よりもＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層）を挟んでＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４上に設けられていても良い。Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３と表面電極１５との間には、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４とは別に任意のＧａ含有率を有する非晶質酸化物半導体層が１層以上設けられていても良い。
【００３３】
本発明の太陽電池は図１に示す構成に限定されない。たとえば、本発明の太陽電池は、必要に応じて、カバーガラス、保護フィルム、反射防止膜、および封止膜などの少なくとも１つを備えていても良い。封止膜はＥＶＡ（Ethylene-Vinyl  Acetate、エチレンビニルアセテート）樹脂またはエポキシ樹脂などからなることが好ましい。
【００３４】
反射防止膜はＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＳｉＮ、ＭｇＦ2またはＡｌ2Ｏ3などからなることが好ましい。ＳｉＯ2からなる反射防止膜は、熱酸化法などにより形成されることが好ましい。ＴｉＯ2またはＳｉＮからなる反射防止膜は、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法などにより形成されることが好ましい。反射防止膜は単層構造であっても良いし、積層構造であっても良い。反射防止膜が形成される箇所としては、受光面側であっても良いし、裏面側であっても良いし、受光面側と裏面側との両方であっても良い。
【００３５】
図１に示す太陽電池１０において、裏面電極１１、ｐ型シリコン層１２および表面電極１５の各材料は上記材料に限定されない。また、図１に示す太陽電池１０において、非晶質酸化物半導体層１３，１４は上記材料以外の材料を含んでいても良い。
【００３６】
本発明における非晶質酸化物半導体層１３，１４は、単接合セルだけでなく多接合型太陽電池にも適用可能である。単接合セルとは、図１に示す太陽電池１０などのように光電変換層を１層備えた太陽電池である。多接合型太陽電池とは、光電変換層を２層以上備えた太陽電池である。
【００３７】
［太陽電池の製造方法］
図１に示す太陽電池１０の製造方法の一例を以下に示す。
【００３８】
ｐ型シリコン層１２としてシリコンウェハを準備する。このシリコンウェハの表面ダメージ層を除去した後、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４およびＩＴＯからなる透明電極をｐ型シリコン層１２上に順次形成する。その後、ｐ型シリコン層１２の裏面側にＡｌペーストをたとえばスクリーン印刷法により塗布してから、焼成する。これにより、裏面電極１１が形成される。なお、裏面電極１１の形成は、非晶質酸化物半導体層１３，１４の形成前でも良い。また、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４上にＡｇペーストをたとえばスクリーン印刷法により塗布してから、焼成する。これにより、表面電極１５が形成される。このようにして得られた太陽電池に対してアニール処理（たとえば２８０℃）を行なっても良い。
【００３９】
以下では、非晶質酸化物半導体層１３，１４の形成方法について示す。非晶質酸化物半導体層１３，１４の形成方法は特に限定されず、ＩｎＧａＺｎＯ非晶質酸化物半導体層を形成可能な方法であれば良く、たとえば、ＤＣ（Direct  Current）スパッタ法もしくはＲＦ（Radio  Frequency）スパッタ法などのスパッタ法、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法、ＰＬＤ（Pulsed  Laser  Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular  Beam  Epitaxy）法またはＩＢＳ（Ion  Beam  Sputtering）法などに代表される公知の薄膜形成法を挙げることができる。
【００４０】
上記薄膜形成法で用いられる材料源としては、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎをそれぞれ単独または複数種含む酸化物を用いても良いし、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎをそれぞれ単独または複数種含む金属体を用いても良い。Ｉｎ、ＧａまたはＺｎを単独で含む酸化物としては、Ｉｎ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3またはＺｎＯなどを用いることができる。Ｉｎ、ＧａおよびＺｎを複数種含む酸化物としては、ＩｎＧａＺｎＯまたはＩｎＧａＯなどを用いることができる。
【００４１】
上記材料源として酸化物および金属体のどちらを用いた場合であっても、真空中、希ガス中または酸素中において非晶質酸化物半導体層１３，１４を順次形成しても良いし、酸素を含むガス雰囲気中において金属を酸化させながら非晶質酸化物半導体層１３，１４を順次形成しても良い。
【００４２】
Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３を形成するときには、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４を形成するときに使用する材料源よりもＧａ含有率の低い材料源を用いることが好ましい。これにより、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３におけるＧａ含有率をＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４におけるＧａ含有率よりも低くすることができる。
【００４３】
上記薄膜形成法の中でもスパッタ法により非晶質酸化物半導体層１３，１４を形成することが好ましい。これにより、原子レベルで平坦な、厚さがナノオーダーの非晶質酸化物半導体層１３，１４を形成することができる。以下では、非晶質酸化物半導体層１３，１４を形成する具体的な方法を示す。
【００４４】
スパッタのターゲットとしては、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎが単独または複数種含まれた金属ターゲット、または、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎが単独または複数種含まれた金属酸化物ターゲットを用いることができる。Ｉｎ、ＧａおよびＺｎが単独または複数種含まれた金属酸化物ターゲットとしては、上記酸化物を用いることができる。Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３を形成するときのターゲットとしては、たとえばＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（原子比））などを用いることができる。Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４を形成するときのターゲットとしては、たとえばＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：２：１（原子比））、ＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１（原子比））またはＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：１（原子比））などを用いることができる。
【００４５】
スパッタ装置内の所定の箇所にｐ型シリコン層１２を固定し、Ａｒガスに代表される希ガス、酸素ガスまたは希ガスと酸素ガスとの両方をスパッタ装置内に導入する。
【００４６】
次に、スパッタのターゲットに対してＤＣ電力またはＲＦ電力を供給することにより、ターゲット材料を叩き出す。これにより、ｐ型シリコン層１２上に、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層１３およびＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層１４が順に形成される。
【００４７】
このとき、ターゲットに対して供給される電力は、ターゲットの種類などに依存するが、５０Ｗ以上１０００Ｗ以下であることが好ましい。
【００４８】
また、必要に応じて、加熱しながら成膜してもよい。
形成後の非晶質酸化物層に対しては、酸素欠損を抑制する目的、薄膜中の材料均一性を高める目的またはＩＶ特性を高める目的などにより、必要に応じて、真空中、希ガスを含む雰囲気中または酸素ガスを含む雰囲気中において熱処理を行っても構わない。非晶質酸化物半導体層１３，１４を形成した雰囲気中において熱処理を行なっても良いし、非晶質酸化物半導体層１３，１４を形成した雰囲気とは異なる雰囲気中において熱処理を行なっても良い。たとえば希ガスのみをスパッタ装置内に導入して非晶質酸化物半導体層１３，１４を形成した場合には、ｐ型シリコン層１２上に非晶質酸化物半導体層１３，１４を形成した後に酸素ガスをスパッタ装置内に導入して酸素ガスを含む雰囲気中で熱処理を行うことが好ましい。
【００４９】
なお、裏面電極１１、ｐ型シリコン層１２、非晶質酸化物半導体層１３，１４および表面電極１５の各形成方法は、上記方法に限定されず、液相での形成方法であっても良いし、気相での形成方法であっても良い。各形成方法は、各層の形成に適する方法であれば、いかなる方法であっても良い。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５１】
＜実施例１＞
実施例１では、図１に示す構成を備えたヘテロ接合型太陽電池を製造した。具体的には、洗浄されたシリコンウェハ上に、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層（厚さが９ｎｍ）とＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層（厚さが１８ｎｍ）とＩＴＯからなる透明電極（厚さが１００ｎｍ）とを順次形成した。次に、シリコンウェハの裏面側に裏面電極（アルミニウム）を形成し、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層上に表面電極（銀）を形成した。その後、２８０℃でアニールを行った。
【００５２】
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層とＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層とを形成した。Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層のターゲットとしてはＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（原子比））を使用し、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層のターゲットとしてはＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：２：１（原子比））を使用し、成膜ガスとしてはＡｒとＯ2とを用いた。二次イオン質量分析法を用いて、形成された非晶質酸化物半導体層における深さ方向の元素分析を行った。ｐ型シリコン層側に設けられた非晶質酸化物半導体層のＧａ含有率がｐ型シリコン層から遠い位置に設けられた非晶質酸化物半導体層のＧａ含有率に比べて低いことを確認した。
【００５３】
このようにして製造されたヘテロ接合太陽電池に対してＡＭ１．５Ｇの擬似太陽光を照射してセル特性を測定したところ、光電変換効率は２．１％であった。
【００５４】
＜実施例２＞
厚さが１７ｎｍであるＧａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層を形成したことを除いては上記実施例１と同様にして、実施例２の太陽電池を製造した。
【００５５】
具体的には、洗浄されたシリコンウェハ上に、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層（厚さが１７ｎｍ）とＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層（厚さが１８ｎｍ）とＩＴＯからなる透明電極（厚さが１００ｎｍ）とを順次形成した。次に、シリコンウェハの裏面側に裏面電極（アルミニウム）を形成し、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層上に表面電極（銀）を形成した。その後、２８０℃でアニールを行った。
【００５６】
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層とＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層とを形成した。Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層のターゲットとしてはＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（原子比））を使用し、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層のターゲットとしてはＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：２：１（原子比））を使用し、成膜ガスとしてはＡｒとＯ2とを用いた。二次イオン質量分析法を用いて、形成された非晶質酸化物半導体層における深さ方向の元素分析を行った。ｐ型シリコン層側に設けられた非晶質酸化物半導体層のＧａ含有率がｐ型シリコン層から遠い位置に設けられた非晶質酸化物半導体層のＧａ含有率に比べて低いことを確認した。
【００５７】
このようにして製造されたヘテロ接合太陽電池に対してＡＭ１．５Ｇの擬似太陽光を照射してセル特性を測定したところ、光電変換効率は１．８％であった。
【００５８】
＜比較例１＞
Ｇａ含有率の低いＩｎＧａＺｎＯ層を形成することなく太陽電池を製造したことを除いては上記実施例１と同様にして、比較例１のヘテロ接合型太陽電池を製造した。
【００５９】
具体的には、洗浄されたシリコンウェハ上に、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層（厚さが１８ｎｍ）とＩＴＯからなる透明電極（厚さが１００ｎｍ）とを形成した。次に、シリコンウェハの裏面側に裏面電極（アルミニウム）を形成し、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層上に表面電極（銀）を形成した。その後、２８０℃でアニールを行った。
【００６０】
ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層を形成した。ターゲットとしてはＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：２：１（原子比））を使用し、成膜ガスとしてはＡｒとＯ2とを用いた。
【００６１】
このようにして製造されたヘテロ接合太陽電池に対してＡＭ１．５Ｇの擬似太陽光を照射してセル特性を測定したところ、光電変換効率は１．３％であった。
【００６２】
＜考察＞
実施例１〜２の太陽電池の光電変換効率は、比較例１の太陽電池の光電変換効率よりも高かった。その理由として次に示すことが考えられる。実施例１〜２の太陽電池では、シリコンウェハとＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層との間にＧａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層が設けられているので、ヘテロ界面におけるキャリア再結合が抑制される。一方、比較例１の太陽電池では、シリコンウェハとＧａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層との間にＧａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層が設けられていないので、ヘテロ界面におけるキャリア再結合が抑制されず、よって、光電変換効率が低下した。
【００６３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
１０  太陽電池、１１  裏面電極、１２  ｐ型シリコン層、１３  Ｇａ含有率の低い非晶質酸化物半導体層、１４  Ｇａ含有率の高い非晶質酸化物半導体層、１５  表面電極。
【図１】
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