(57)【要約】  透明絶縁性基板１上に基板面内で互いに分離された複数の第１の透明導電膜２を形成し、第１の透明導電膜２上に第２の透明導電膜を形成し、第２の透明導電膜を粒状にエッチングして第１の透明導電膜２上に散在する第１の粒状体４ｂを形成し、第１の透明導電膜２上および散在する第１の粒状体４ｂ上に発電層５を形成し、発電層５上に裏面電極層６を形成することにより、表面粗さが小さい微細な表面凹凸を有するとともに面内の抵抗が略均一である透明電極を実現した薄膜太陽電池を得ることができる。
2010004811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁性基板上に基板面内で互いに分離された複数の第１の透明導電膜を形成する第１の透明導電膜形成工程と、
前記第１の透明導電膜上に第２の透明導電膜を形成する第２の透明導電膜形成工程と、
前記第２の透明導電膜を粒状にエッチングして前記第１の透明導電膜上に散在する第１の粒状体を形成するエッチング工程と、
前記第１の透明導電膜上および前記散在する第１の粒状体上に発電層を形成する発電層形成工程と、
前記発電層上に裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程と、
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング工程は、前記第１の透明導電膜のエッチング速度よりも前記第２の透明導電膜のエッチング速度が速く、かつ前記第２の透明導電膜がエッチング液により前記第１の透明導電膜上に散在する第１の粒状体に加工されること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング工程は、前記エッチング液により前記第２の透明導電膜が前記第１の透明導電膜上に散在する第１の粒状体に加工された後に、前記エッチング液よりも前記第１の透明導電膜のエッチング速度に対する前記第２の透明導電膜のエッチング速度比が大きい別のエッチング液により前記散在する第１の粒状体をさらにエッチングして、より微細な第１の微細粒状体とすること、
を特徴とする請求項２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第２の透明導電膜は酸化亜鉛を主成分とする膜であって、
前記エッチング工程は、前記第２の透明導電膜がシュウ酸を含む第１溶液によってエッチングされた後に、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、酢酸および蟻酸のいずれかを含む第２溶液によってエッチングされること、
を特徴とする請求項１または２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記発電層形成工程と前記裏面電極層形成工程との間に、
前記発電層の表面に第３の透明導電膜を形成する第３の透明導電膜形成工程と、
前記第３の透明導電膜を粒状にエッチングして前記発電層上に散在する第２の粒状体を形成するエッチング工程と、
を有し、
前記裏面電極層形成工程では、
前記散在する第２の粒状体上および前記発電層上に前記裏面電極層を形成すること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記エッチング工程は、前記透明絶縁性基板上における第１の透明導電膜間においても前記第２の透明導電膜を粒状にエッチングして、前記透明絶縁性基板上における隣接する第１の透明導電膜間に散在する第３の粒状体を形成すること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記エッチング工程は、前記エッチング液により前記第２の透明導電膜が前記第３の粒状体に加工された後に、前記エッチング液よりも前記第１の透明導電膜のエッチング速度に対する前記第２の透明導電膜のエッチング速度比が大きい別のエッチング液により前記散在する第３の粒状体をさらにエッチングして、より微細な第２の微細粒状体とすること、
を特徴とする請求項６に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記透明絶縁性基板上における互いに分離された第１の透明導電膜間の分離抵抗が１メガオーム以上となるように前記散在する第３の粒状体をエッチングすること、
を特徴とする請求項７に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記第２の透明導電膜が酸化亜鉛を主成分とする膜であって、
前記エッチング工程は、前記第２の透明導電膜がシュウ酸を含む第１溶液によってエッチングされた後に、トリフルオロメタン、四フッ化メタン、六フッ化硫黄、アルゴンのうちのいずれか１つの単体ガスと、酸素またはヘリウムと、を混合させた混合ガスを用いた平行平板型反応性イオンエッチングによってエッチングすることにより第３の微細粒状体を形成するとともに、前記第１の透明導電膜の表面および前記透明絶縁性基板における前記隣接する第１の透明導電膜間の表面に凹凸形状を形成すること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
透明絶縁性基板と、
前記透明絶縁性基板上に形成された第１の透明導電膜と、
前記第１の透明導電膜の表面に形成された前記第１の透明導電膜と異なる透明導電性材料からなる散在する第１の粒状体と、
前記第１の透明導電膜上および前記散在する第１の粒状体上に形成された発電層と、
前記発電層上に形成された裏面電極層と、
を備えることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項１１】
前記散在する第１の粒状体は酸化亜鉛を主成分とする材料からなること、
を特徴とする請求項１０に記載の薄膜太陽電池。
【請求項１２】
前記発電層と前記裏面電極層との間に、透明導電性材料からなる散在する第２の粒状体を備えること、
を特徴とする請求項１０に記載の薄膜太陽電池。
【請求項１３】
前記透明絶縁性基板上に基板面内で互いに分離された複数の前記第１の透明導電膜を備え、
前記透明絶縁性基板上における互いに分離された前記第１の透明導電膜間に、前記第１の透明導電膜と異なる透明導電性材料からなる散在する第３の粒状体を備えること、
を特徴とする請求項１０に記載の薄膜太陽電池。
【請求項１４】
前記互いに分離された第１の透明導電膜間の分離抵抗が１メガオーム以上であること、
を特徴とする請求項１３に記載の薄膜太陽電池。
【請求項１５】
前記第１の透明導電膜の表面および前記透明絶縁性基板における前記隣接する第１の透明導電膜間の表面に凹凸形状を有すること、
を特徴とする請求項１３に記載の薄膜太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池およびその製造方法に関し、特に光閉じこめ技術に関する薄膜太陽電池およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、薄膜太陽電池に用いられている光閉じこめ技術としては、透明絶縁性基板側から光を入射する薄膜太陽電池の場合には、透明絶縁性基板上に形成した透明導電膜表面に凹凸構造を形成する方法が用いられている。この凹凸構造を形成する光閉じこめ技術は、光反射率の低減、光散乱効果により、薄膜太陽電池の光変換効率が向上することが一般的に知られている。詳しくは、透明絶縁性基板側から入射してきた光は、凹凸形状を有する透明導電膜と光電変換層との界面で散乱された後に光電変換層に入射するので、光電変換層に概ね斜めに入射する。そして、光電変換層に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、光起電力素子の光電変換特性が向上して出力電流が増加する。【０００３】
従来より、凹凸構造を形成する透明導電膜として、酸化スズ（ＳｎＯ２）透明導電膜が良く知られている。一般的に、ＳｎＯ２透明導電膜に形成する凹凸構造は、熱ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法により数１０〜数１００ｎｍ径の結晶粒を膜表面に成長させることにより形成される。しかし、このＳｎＯ２膜表面に良好な凹凸構造を形成するためには、５００〜６００℃の高温プロセスが必要であり、また１μｍ程度の膜厚を要することから、製造コストが増大する要因の１つとなっている。【０００４】
このため近年は、プラズマ耐性に優れるとともに資源の豊富さという観点から、ＳｎＯ２に変わる材料として酸化亜鉛（ＺｎＯ）が普及しつつある。しかし、ＺｎＯの場合には、表面に良好な凹凸構造を形成するためには、２μｍ程度の膜厚を要するという問題があった。そこで、ＺｎＯ膜を低温形成で薄膜にした場合であっても良好な光閉じこめ効果を有する凹凸構造の形成方法として、ガラス基板上にスパッタリング法により透明導電膜を形成し、酸によりエッチングすることで表面に凹凸構造を形成する技術が報告されている。この方法により、太陽電池装置のコスト低減が期待されている。下記特許文献１には、高反射金属膜上に積層した酸化亜鉛膜表面を２価カルボン酸を含む溶液に浸し、化学反応により析出した物質により凹凸構造を形成する方法が示されている。【０００５】
また、例えば特許文献２には平板ガラスに粉末ガラスを載せて溶融することで凹凸構造を形成する方法が示されている。また特許文献３、４にはサンドブラスト加工により透明絶縁性基板の表面に凹凸構造を形成することが示されている。【０００６】
【特許文献１】特開平６−１９６７３４号公報
【特許文献２】特開昭６２−９８６７７号公報
【特許文献３】特開平９−１９９７４５号公報
【特許文献４】特開平７−１２２７６４号公報
【非特許文献１】Yoshiyuki  Nasuno  et  al.  ,  “Effects  of  Substrate  Surface  Morphology  on  Microcrystalline  Silicon  Solar  Cells  ”,  Jpn.  J.  Appl  .Phys.  ,  The  Japan  Society  of  Applie  Physics  ,1  April  2001  ,  vol40  ,  pp  .L303-L305.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した酸によりエッチングすることで膜表面に凹凸構造を形成する技術は、エッチングばらつきにより局所的に急峻な突起に起因したピンホールが形成され、これらによって短絡等を発生させるため、薄膜太陽電池の歩留まりや信頼性を低下させるという問題があった。特許文献１では形成される凹凸形状のアスペクト比が大きくなり、凹凸に急峻な斜面が形成されるので素子においてはリークを誘発し、信頼性、歩留まりを低下させる問題がある。また、特許文献２や特許文献３、４のように粒子を付着させる方法や機械的な加工法では上記のような非晶質膜などの光電変換層の膜厚に比べて大きな段差の凹凸ができやすく、Ｒｍａｘなどの表面粗さは大きくなる。このため光電変換層中に大きな残差が生じて断線等などを生じ、薄膜太陽電池の性能を低下させる問題がある。【０００８】
また、これらのテクスチャ状に形成された透明電極を基板側の電極として使用する技術には、変換効率の向上に限界がある（例えば非特許文献１参照）。これは、テクスチャ状に形成された透明電極は、その上に形成された半導体薄膜に構造欠陥を誘起してしまうからである。透明電極の凹凸を増大させれば、半導体層の光吸収を増大させることができる。しかしながら、透明電極の凹凸の増大は、半導体薄膜に誘起される構造欠陥を増大させ、出力電圧を低下させる。したがって、透明電極に凹凸構造を形成することによる変換効率の向上には限界がある。このような背景から、変換効率を向上するための新たな技術の提供が求められている。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光散乱用のテクスチャ構造に起因した信頼性、光電変換特性の低下が防止され、良好な光閉じこめ効果を有し、信頼性、光電変換特性に優れた薄膜太陽電池およびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる薄膜太陽電池の製造方法は、透明絶縁性基板上に基板面内で互いに分離された複数の第１の透明導電膜を形成する第１の透明導電膜形成工程と、前記第１の透明導電膜上に第２の透明導電膜を形成する第２の透明導電膜形成工程と、前記第２の透明導電膜を粒状にエッチングして前記第１の透明導電膜上に散在する第１の粒状体を形成するエッチング工程と、前記第１の透明導電膜上および前記散在する第１の粒状体上に発電層を形成する発電層形成工程と、前記発電層上に裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程と、含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、表面粗さが小さい微細な表面凹凸を有するとともに面内の抵抗が略均一である透明電極を実現することができる。これにより、光散乱用のテクスチャ構造に起因した発電層の欠陥が少なく、短絡およびリークが防止され、良好な光閉じこめ効果を有し、信頼性、光電変換特性に優れた薄膜太陽電池を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図２−１】図２−１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図２−２】図２−２は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図２−３】図２−３は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図２−４】図２−４は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図２−５】図２−５は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図２−６】図２−６は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図２−７】図２−７は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる他の薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は、実施例１、従来例１、２の薄膜太陽電池における透明導電膜形成後のヘイズ率を示した特性図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかるタンデム型の薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図６−１】図６−１は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図６−２】図６−２は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図６−３】図６−３は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図６−４】図６−４は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２にかかる他の薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図８−１】図８−１は、本発明の実施の形態３にかかるタンデム型の薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図８−２】図８−２は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図８−３】図８−３は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池の製造工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  透明絶縁性基板（ガラス基板）
２  第１の透明導電膜
３  第２の透明導電膜
４ａ  酸化亜鉛結晶粒
４ｂ  導電性酸化物光散乱体
４ｃ  導電性酸化物光散乱体
５  第１発電層
６  裏面電極層
７  テクスチャ状透明導電膜
８  第２発電層
９  中間層
１０  薄膜太陽電池
１１  薄膜太陽電池
２０  薄膜太陽電池
３０  薄膜太陽電池
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる薄膜太陽電池およびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池１０の概略構成を示す断面図である。薄膜太陽電池１０は、透明絶縁性基板１、透明絶縁性基板１上に形成され第１の電極層となる第１の透明導電膜（透明電極層）２、透明絶縁性基板１と第１の透明導電膜２上に形成される導電性酸化物光散乱体４ｂ、導電性酸化物光散乱体４ｂ上に形成される第１発電層５、第１発電層５上に形成され第２の電極層となる裏面電極層６、を備える。【００１６】
また、第１発電層５は少なくとも２層以上で構成され、本実施の形態では、第１の透明導電膜２側からＰ型の非晶質シリコン膜、ｉ型の非晶質シリコン膜、Ｎ型の非晶質シリコン膜（図示せず）を備える。【００１７】
以上のように構成された実施の形態１にかかる薄膜太陽電池１０では、微細な粒状の導電性の光散乱体である導電性酸化物光散乱体４ｂが第１の透明導電膜２上に形成され、全体として表面粗さが小さいテクスチャ状透明導電膜７とされている。透明絶縁性基板１側から入射してきた光は、導電性酸化物光散乱体４ｂを有する第１の透明導電膜２と第１発電層５との界面で散乱された後に第１発電層５に入射するので、第１発電層５に概ね斜めに入射する。そして、第１発電層５に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、薄膜太陽電池の光電変換特性が向上して出力電流が増加する。これにより、良好な光拡散効果を有する、変換効率に優れた薄膜太陽電池が実現されている。【００１８】
そして、導電性酸化物光散乱体４ｂは、透明導電膜として凹凸に急峻な斜面がないように１μｍ以下の高低差を有する凹凸が平均的に形成されている。これにより、第１の透明導電膜２上に形成される第１発電層５に光散乱用の凹凸構造により誘起される構造欠陥が低減され、第１発電層５に誘起される構造欠陥による短絡やリークが低減されている。【００１９】
したがって、実施の形態１にかかる薄膜太陽電池１０では、良好な光散乱効果を有するとともに、第１発電層５の短絡およびリークが低減され、光電変換特性、信頼性および歩留まりに優れた薄膜太陽電池が実現されている。【００２０】
図２−１〜図２−７は、実施の形態１にかかる薄膜太陽電池１０の製造工程を説明するための断面図である。以下、図２−１〜図２−７を参照して薄膜太陽電池１０の製造方法について説明する。はじめに透明絶縁性基板１を準備する。透明絶縁性基板１としては、例えばガラス基板を用いる（以下ガラス基板１と記載）。本実施の形態では、ガラス基板１として無アルカリガラス基板を用いた場合について説明する。また、ガラス基板１として安価な青板ガラス基板を用いてもよいが、この場合には基板からのアルカリ成分の拡散を防止するためにプラズマ化学気相成長（ＰＣＶＤ）法によりＳｉＯ２膜を１００ｎｍ程度の膜厚で形成するのがよい。【００２１】
次に、ガラス基板１の一面側に第１の透明導電膜２を形成する（図２−１）。第１の透明導電膜２としては、例えば膜厚が０．４μｍであり１０ｗｔ％以下のＳｎＯ２ドーパントを含む酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium
Tin Oxide）膜を、スパッタリング法で堆積形成する。本実施の形態では第１の透明導電膜２としてＳｎＯ２ドーパントしたＩＴＯ膜を用いるが、第１の透明導電膜２はこれに限定されることなく、アモルファス状態のａ−ＩＴＯ膜、ＳｎＯ２膜、またはこれらを積層して形成した第１の透明導電膜２であってもよく、ＺｎＯより耐酸性があり、高光透過性および低比抵抗性を有している第１の透明導電膜２であればよい。また、第１の透明導電膜２としてガラス基板１に酸化錫を熱ＣＶＤ法により形成した凹凸形状を有した透明電極を用いてもよい。【００２２】
この後、第１の透明導電膜２のパターニングを行う（図２−２）。この第１の透明導電膜２は、短冊状の形状にそれぞれが分離されて第１の開溝（スクライブライン）２ａが形成されている。短冊の幅は、第１の透明導電膜２の面抵抗による抵抗ロスを考慮すれば、１ｃｍ以内が好ましい。通常第１の透明導電膜２をこのような短冊状にパターニングするためには、レーザスクライブが用いられる。このように透明絶縁性基板１上に基板面内で互いに分離された複数の第１の透明導電膜２を得るには、写真製版などで形成したレジストマスクを用いてエッチングする方法や、メタルマスクを用いた蒸着法などの方法でも可能である。【００２３】
次に、第１の開溝（スクライブライン）２ａを含む第１の透明導電膜２上に第２の透明導電膜３を形成する（図２−３）。第２の透明導電膜３としては、例えば膜厚が０．1μｍ以上のＺｎＯ膜をスパッタリング法で堆積形成する。本実施の形態では第２の透明導電膜３として３ｗｔ％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）ドーパントした膜厚５００ｎｍのＺｎＯ膜を用いるが、第２の透明導電膜３はこれに限定されることなく、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ボロン（Ｂ）、イットリウム（Ｙ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）から選択した少なくとも１種類以上の元素を用いたＺｎＯ膜、またはこれらを積層して形成した透明導電膜であってもよく、光透過性を有している透明導電膜であればよい。また、第１の透明導電膜２、第２の透明導電膜３を形成する方法として真空蒸着法、イオンプレーティング法などの物理的方法や、スプレー法、ディップ法、ＣＶＤ法などの化学的方法を用いてもよい。【００２４】
次に、１度目のエッチングを行い、第２の透明導電膜３をエッチングして酸化亜鉛結晶粒４ａを形成する（図２−４）。１度目のエッチングは、第２の透明導電膜３を形成したガラス基板１を、第１の酸としてシュウ酸５ｗｔ％以下を含む液温３０℃のシュウ酸水溶液中に９０秒間浸した後、１分間以上の純水洗浄を行い、乾燥させることにより、第１の透明導電膜２上および第１の開溝（スクライブライン）２ａ内のガラス基板１上に酸化亜鉛結晶粒４ａを形成する。このような加工はエッチング液により膜面内で膜が微視的に不均一にエッチングされることで実現される。例えば成膜後の第２の透明導電膜３が微結晶からなる膜であれば、その粒界が優先的にエッチングされるような液を用いてもよい。乾燥した後のＳＥＭ観察から、１０００〜５０００ｎｍ程度の酸化亜鉛結晶粒４ａの形成が認められる。なお、この第１のエッチング工程では第１の開溝２ａ内のガラス基板１の表面の一部を露出させるようにエッチング条件が調整されることが望ましい。特に、酸化亜鉛結晶粒４ａ同士が互いに接触しあわないような散在する粒となるようにされることが望ましい。これにより分離された第１の透明導電膜２の間に第２の透明導電膜３が連続膜として存在しなくなり、分離された第１の透明導電膜２同士は互いに絶縁され、その上に形成される発電素子間の短絡を防止できる。このようにして第１の開溝（スクライブライン）２ａ内において互いに絶縁されるように形成された酸化亜鉛結晶粒４ａは、第１発電層５への光の散乱効果を有するため、短絡電流の向上に寄与する。【００２５】
次に、２度目のエッチングを行い、酸化亜鉛結晶粒４ａをエッチングしてガラス基板１上および第１の透明導電膜２上に酸化亜鉛結晶粒からなる導電性酸化物光散乱体４ｂを形成する（図２−５）。２度目のエッチングは、酸化亜鉛結晶粒４ａを形成したガラス基板１を、例えば第２の酸として塩酸１ｗｔ％以下を含む液温３０℃の塩酸水溶液中に３０秒間浸した後、１分間以上の純水洗浄を行い、乾燥させることにより、第１の透明導電膜２上および第１の開溝（スクライブライン）２ａ内のガラス基板１上に、滑らかな表面を有する略球面状の導電性酸化物光散乱体４ｂである酸化亜鉛結晶粒を形成する。乾燥した後のＳＥＭ観察から、略球面状の５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の酸化亜鉛結晶粒の形成が認められる。このように、第２のエッチング工程は、第１のエッチング工程で形成された酸化亜鉛結晶粒４ａの粒子を小さくするとともに、その形状を滑らかにするためのエッチング工程である。また、エッチング条件を調整することで、導電性酸化物光散乱体４ｂの面方向の抵抗を十分に高くでき、素子間の短絡、リーク電流の発生を抑制するができる。【００２６】
ここで、２度目のエッチングに用いる酸水溶液としては、ＳｎＯ２およびＩＴＯのエッチング速度に比べてＺｎＯのエッチング速度が１０倍以上早い酸水溶液、好ましくは２０倍以上早い酸水溶液を用いる。２度目のエッチングには第１の透明導電膜２のエッチング速度に対する第２の透明導電膜３のエッチング速度比が大きいようなエッチング液を用いるのがよい。これにより、２度目の酸水溶液に浸漬させた際に、下地のＳｎＯ２およびＩＴＯをほとんど変化させることなくＺｎＯ粒子のみをエッチングさせる。そして、これらの酸水溶液はシュウ酸に比べてＺｎＯの表面を滑らかな表面にエッチング加工するものが好ましい。【００２７】
このように性質の異なる２種類の酸水溶液に連続的にガラス基板１を浸漬した結果、下地のＳｎＯ２およびＩＴＯは十分な導電性を有する膜のまま残存し、その上に滑らかな表面を有する微細なＺｎＯ粒子（酸化亜鉛結晶粒）が導電性酸化物光散乱体４ｂとして残り、全体として表面粗さが小さいテクスチャ状透明導電膜７となる。また、２度目のエッチングでは、酸化亜鉛結晶粒４ａの表面に形成された、第１の酸であるシュウ酸との化合物を除去することができる。これにより、第１の透明導電膜２と第１発電層５間に形成される導電性酸化物光散乱体４ｂを介した抵抗ロスを抑制することができる。【００２８】
以上のようなエッチング処理を行うことにより、透明導電膜としての凹凸の高さ、すなわち導電性酸化物光散乱体４ｂ（酸化亜鉛結晶粒）の高さは１μｍ以下に容易に制御することができ、可視光領域の光の波長程度である１００〜１０００ｎｍ程度に容易に制御することができる。さらに、可視光領域の光の波長の半分程度である６００ｎｍ程度にも容易に制御することができる。これにより、従来技術では透明導電膜の表面に大きな凹凸（急峻な凹凸）が形成されるのに比べて、従来技術における小さな凹凸と大きな凹凸との中間程度の大きさの凹凸を略均一に形成することができ、また凹凸に急峻な斜面がないようにすることができる。【００２９】
なお、２度目のエッチングに使用する酸水溶液として、本実施の形態では塩酸１ｗｔ％水溶液を用いているが、２度目のエッチングに使用する酸水溶液はこれに限定されることなく、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、酢酸および蟻酸からなる群より選択される１種または２種以上を含む水溶液が挙げられる。そのなかでも、塩酸、酢酸が好ましい。形成された第１の透明導電膜２の分離抵抗を測定すると、１０メガオーム以上であった。隣接する第１の透明導電膜２間の分離抵抗は１メガオーム以上１００メガオーム以下の範囲であることが好ましい。透明電極（第１の透明導電膜２）間に十分な分離抵抗がなければ、集積化された薄膜太陽電池の変換効率はパターン間のリーク電流のために曲線因子が低下する。分離抵抗が数百キロオームの場合、隣り合った透明電極（第１の透明導電膜２）間におけるリーク電流成分の影響が大きくなるため、大幅な曲線因子の低下につながる。完全に隣り合ったパターンが分離されていることが理想的であるが、１メガオーム以上の分離抵抗を有するパターニングされた透明電極（第１の透明導電膜２）上に薄膜太陽電池を形成した場合、良好な特性を持つ太陽電池を得ることが可能である。本発明の製造方法を用いて形成した太陽電池であれば、従来のＳｎＯ２のパターニングにおける分離抵抗（１〜１０メガオーム）と同等な値が得られており、曲線因子の高い薄膜太陽電池を形成でき、変換効率向上に寄与することは言うまでもない。【００３０】
次に、第１の透明導電膜２上および導電性酸化物光散乱体４ｂ（酸化亜鉛結晶粒）上に第１発電層５をＰＣＶＤ法により形成する。本実施の形態では、第１発電層５として、第１の透明導電膜２側からＰ型のアモルファス炭化シリコン膜（ａ−ＳｉＣ膜）、バッファ層、ｉ型のアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）、Ｎ型のアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）を順次形成する。このようにして積層形成された第１発電層５に、第１の透明導電膜２と同様にレーザスクライブによってパターニングを施す（図２−６）。【００３１】
次に、第１発電層５上に第２の電極層となる裏面電極層６を形成する（図２−７）。裏面電極層６としては、例えば膜厚２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜をスパッタリング法で堆積形成する。本実施の形態では裏面電極層６として膜厚２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を形成するが、裏面電極層６はこれに限定されるものではなく、金属電極として高反射率を有する銀（Ａｇ）を用いてもよく、シリコンへの金属拡散を防止するためにＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２等の透明導電膜を形成してもよい。【００３２】
裏面電極層６の形成後、レーザによって半導体層（第１発電層５）とともに金属層を局所的に吹き飛ばすことによって複数の単位素子（発電領域）に対応させて分離する。なお、反射率の高い裏面電極層６にレーザを直接吸収させるのは困難なので、半導体層（第１発電層５）にレーザ光エネルギーを吸収させて、半導体層（第１発電層５）とともに金属層を局所的に吹き飛ばすことによって複数の単位素子（発電領域）に対応させて分離される。以上の工程により、図１に示すような薄膜太陽電池１０が形成される。【００３３】
以上のような実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造方法では、微細な粒状の導電性の光散乱体である導電性酸化物光散乱体４ｂを第１の透明導電膜２上に形成し、全体として表面粗さが小さいテクスチャ状透明導電膜７を形成する。そして、性質の異なる２種類の酸水溶液により第２の透明導電膜３に対してエッチングを行うことにより、透明導電膜全体として凹凸に急峻な斜面がないように１μｍ以下の高低差を有する凹凸が平均的になるように導電性酸化物光散乱体４ｂを形成することができる。このように、導電性酸化物光散乱体４ｂはおおむね平滑な連続膜からなる第１の透明導電膜２上に散在する微粒子となっている。その粒子の高さは少なくとも第２の透明導電膜３の厚みよりも小さい。このため、表面粗さＲｍａｘが小さい、微細な凹凸表面を有する構造が精度良く実現できる。これにより、第１の透明導電膜２上に形成される第１発電層５において光散乱用の凹凸構造により誘起される構造欠陥を低減することができ、第１発電層５に誘起される構造欠陥による短絡やリークが低減された、信頼性と歩留まりに優れた薄膜太陽電池を作製することができる。また、導電性酸化物光散乱体４ｂの下部には連続膜からなる第１の透明導電膜２があるので、透明電極の面内の抵抗は略均一となる。さらに、従来発電に寄与していない波長の太陽光を使用することで、高い変換効率を有する薄膜太陽電池を作製することができる。【００３４】
なお、上記においては、第１発電層５に非晶質シリコンが使用されていたが、非晶質シリコンゲルマニウム、非晶質シリコンカーバイド等の非晶質シリコン系の半導体と、これらの結晶質シリコン系も使用し、図３に示すように第１発電層５と第２発電層８とを有するタンデム型の薄膜太陽電池１１とすることもできる。これらのｐｉｎ構造とすることにより良好な特性が得られる。図３は、実施の形態１にかかる他の薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。【００３５】
次に、具体的な実施例に基づいて説明する。上述した実施の形態１にかかる薄膜太陽電池の製造方法により作製した薄膜太陽電池１０を実施例１の薄膜太陽電池とする。また、従来例として、上記と同様のガラス基板１に透明導電膜として、酸によるエッチングで形成された凹凸構造を表面に有する酸化亜鉛膜を形成して、薄膜太陽電池を作製した。この薄膜太陽電池を従来例１の薄膜太陽電池とする。また、他の従来例として、上記と同様のガラス基板１に酸化錫を熱ＣＶＤ法により、凹凸形状を有した透明電極に形成して薄膜太陽電池を作製した。この薄膜太陽電池を従来例２の薄膜太陽電池とする。【００３６】
これらの薄膜太陽電池に対して、ソーラーシミュレーターを用いてそれぞれ、ＡＭ（エア・マス）−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の光を基板側から入射し、２５℃で短絡電流（ｍＡ／ｃｍ２）を測定して、太陽電池としての特性を評価した。その結果を表１に示す。【００３７】
【表１】
2010004811.tif 000003
【００３８】
表１より、従来例２、３の薄膜太陽電池の短絡電流がそれぞれ１３ｍＡ／ｃｍ２、１４．３ｍＡ／ｃｍ２であるのに対して実施例１の薄膜太陽電池の短絡電流は１５．５ｍＡ／ｃｍ２であり、実施例１の薄膜太陽電池は従来例２、３の薄膜太陽電池に比べて短絡電流（ｍＡ／ｃｍ２）が略８％以上も改善されていることが認められる。これは、透明導電膜全体として凹凸に急峻な斜面がないように、凹凸が平均的になるように導電性酸化物光散乱体４ｂを形成していることによる。また、第１の開溝（スクライブライン）２ａ内において互いに絶縁されるように形成された酸化亜鉛結晶粒４ａは第１発電層５への光の散乱効果を有するため、本来発電に寄与していない光を短絡電流の向上に寄与させる効果も加わるためと考えられる。【００３９】
すなわち、透明絶縁性基板側から入射してきた光は、導電性酸化物光散乱体４ｂを有する第１の透明導電膜２と第１発電層５との界面で散乱された後に第１発電層５に入射するので、第１発電層５に概ね斜めに入射する。そして、第１発電層５に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、薄膜太陽電池の光電変換特性が向上して出力電流が増加する。【００４０】
図４は、実施例１、従来例１、２の薄膜太陽電池における透明導電膜形成後のヘイズ率（拡散透過率／全光透過率）×１００を示した特性図である。ここでヘイズ率とは、光の拡散する度合いを表す数値であり、図４よりわかるように、実施例１の透明導電膜は、波長が長くなってもヘイズ率の低下が少なく、光の散乱効果の減少が少ない。一方、従来例１、２の透明導電膜は、波長が長くなるにつれてヘイズ率が大きく減少し、光の散乱効果の減少が大きい。このように実施例１で長波長での散乱効果が大きくなったのは、導電性酸化物光散乱体４ｂが散在する粒で構成されることにより、凸部間の間隔が従来のものに比べて大きくなったためと考えられる。【００４１】
すなわち、実施例１の透明導電膜は、従来例１、従来例２に比べて、波長が長くなるほど十分な光の散乱効果が得られていることがわかる。したがって、実施例１の薄膜太陽電池では、従来のテクスチャ構造に比べて光閉じ込め効果を大きくして変換効率の向上が可能となる。すなわち、実施例１の薄膜太陽電池では、従来例１、２では発電に寄与していない太陽光を使用して発電を行うことが可能となり、変換効率の向上が図られた薄膜太陽電池が実現されていると言える。【００４２】
以上のような実施の形態１にかかる薄膜太陽電池およびその製造方法によれば、光散乱用のテクスチャ構造による良好な光閉じこめ効果を有するとともに光散乱用のテクスチャ構造に起因した信頼性、光電変換特性の低下が防止され、信頼性、光電変換特性に優れた長期使用の可能な薄膜太陽電池が実現される。【００４３】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかるタンデム型の薄膜太陽電池２０の概略構成を示す断面図である。実施の形態２にかかるタンデム型の薄膜太陽電池２０は、実施の形態１の薄膜太陽電池１１の変形例であり、透明絶縁性基板１と、第１の透明導電膜（透明電極層）２と、導電性酸化物光散乱体４ｂと、第１発電層５と、第２発電層８と、導電性酸化物光散乱体４ｃと、裏面電極層６と、を備える。図５において、実施の形態１にかかる薄膜太陽電池１０、１１と同様の部材については、図１および図３と同じ符号を付し、説明を省略する。【００４４】
薄膜太陽電池２０が、実施の形態１の薄膜太陽電池１１と異なる点は、タンデム型の薄膜太陽電池１１の第２発電層８上にも導電性の光散乱体として導電性酸化物光散乱体４ｃが形成されている点である。【００４５】
以上のように構成された実施の形態２にかかる薄膜太陽電池２０では、微細な粒状の導電性の光散乱体である導電性酸化物光散乱体４ｂが第１の透明導電膜２上に形成され、全体として表面粗さが小さいテクスチャ状透明導電膜７とされている。透明絶縁性基板１側から入射してきた光は、導電性酸化物光散乱体４ｂを有する第１の透明導電膜２と第１発電層５との界面で散乱された後に第１発電層５に入射するので、第１発電層５に概ね斜めに入射する。そして、第１発電層５に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、薄膜太陽電池の光電変換特性が向上して出力電流が増加する。これにより、良好な光拡散効果を有する、変換効率に優れた薄膜太陽電池が実現されている。【００４６】
そして、導電性酸化物光散乱体４ｂは、透明導電膜として凹凸に急峻な斜面がないように凹凸が平均的に形成されている。これにより、第１の透明導電膜２上に形成される第１発電層５において光散乱用の凹凸構造により誘起される構造欠陥が低減され、第１発電層５に誘起される構造欠陥による短絡やリークが低減されている。【００４７】
また、実施の形態２にかかる薄膜太陽電池２０では、微細な粒状の導電性の光散乱体である導電性酸化物光散乱体４ｃが第２発電層８と裏面電極層６との間に形成され、全体として表面粗さが小さい裏面電極層６が形成されている。裏面電極層６で反射する光は、導電性酸化物光散乱体４ｃを有する裏面電極層６と第２発電層８との界面で散乱された後に第２発電層８に入射するので、第２発電層８に概ね斜めに入射する。そして、第２発電層８に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、薄膜太陽電池の光電変換特性が向上して出力電流が増加する。これにより、良好な光拡散効果を有する、変換効率に優れた薄膜太陽電池が実現されている。【００４８】
したがって、実施の形態２にかかる薄膜太陽電池２０では、良好な光散乱効果を有するとともに、第１発電層５および第２発電層８の短絡およびリークが低減され、光電変換特性、信頼性および歩留まりに優れた薄膜太陽電池が実現されている。さらに、従来発電に寄与していない波長の太陽光を使用することで、高い変換効率を有する薄膜太陽電池が実現されている。【００４９】
このように構成されたタンデム型の薄膜太陽電池２０の製造方法について図６−１〜図６−４を用いて説明する。図６−１〜図６−４は、実施の形態２にかかる薄膜太陽電池２０の製造工程を説明するための断面図である。なお、実施の形態１と同様の製造方法については説明を省略する。まず、実施の形態１において図２−１〜図２−５を用いて説明した工程を実施することにより図６−１に示すようにガラス基板１上および第１の透明導電膜２上に酸化亜鉛結晶粒からなる導電性酸化物光散乱体４ｂを作製する。【００５０】
次に、第１の透明導電膜２上および導電性酸化物光散乱体４ｂ（酸化亜鉛結晶粒）上に第１発電層５をＰＣＶＤ法により形成する。本実施の形態では、第１発電層５として、第１の透明導電膜２側からＰ型のａ−ＳｉＣ膜、バッファ層、ｉ型のａ−Ｓｉ膜、Ｎ型のａ−Ｓｉ膜を順次形成する。【００５１】
次に、第１発電層５上に第２発電層８をＰＣＶＤ法により形成する。本実施の形態では、第２発電層８として、第１発電層５側からＰ型の微結晶シリコン膜（μｃ−Ｓｉ膜）、ｉ型の微結晶シリコン膜（μｃ−Ｓｉ膜）、Ｎ型の微結晶シリコン膜（μｃ−Ｓｉ膜）を順次形成する（図６−２）。【００５２】
次に、第２発電層８に第１の透明導電膜２と同様にレーザスクライブによってパターニングを施す。そして、導電性酸化物光散乱体４ｂの作製方法と同様の方法により、酸化亜鉛結晶粒からなる導電性酸化物光散乱体４ｃを第２発電層８上に形成する（図６−３）。【００５３】
次に、第１発電層５と第２発電層８とに、第１の透明導電膜２と同様にレーザスクライブによってパターニングを施す。次に、パターニングの溝を埋めて第２発電層８上に第２の電極層となる裏面電極層６をスパッタリング法により形成する。本実施の形態では、第２発電層８側から膜厚２００ｎｍのＺｎＯ膜、膜厚１００ｎｍのＡｇ膜、膜厚１００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を形成する。【００５４】
裏面電極層６の形成後、レーザによって半導体層（第１発電層５、第２発電層８）とともに金属層を局所的に吹き飛ばすことによって複数の単位素子（発電領域）に対応させて分離する（図６−４）。なお、反射率の高い裏面電極層６にレーザを直接吸収させるのは困難なので、半導体層（第１発電層５、第２発電層８）にレーザ光エネルギーを吸収させて、半導体層（第１発電層５、第２発電層８）とともに金属層を局所的に吹き飛ばすことによって複数の単位素子（発電領域）に対応させて分離される。以上の工程により、図５に示すようなタンデム型の薄膜太陽電池２０が形成される。【００５５】
なお、図７に示すように図５における第１発電層５と第２発電層８との間に中間層９として、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＳｉＯ等の導電性を有する透明な膜を形成した構成とすることもできる。【００５６】
以上のような実施の形態２にかかる薄膜太陽電池の製造方法では、微細な粒状の導電性の光散乱体である導電性酸化物光散乱体４ｂを第１の透明導電膜２上に形成し、全体として表面粗さが小さいテクスチャ状透明導電膜７を形成する。また、微細な粒状の導電性の光散乱体である導電性酸化物光散乱体４ｃを第２発電層８と裏面電極層６との間に形成し、全体として表面粗さが小さい裏面電極層６を形成する。これにより、良好な光拡散効果を有する、変換効率に優れた薄膜太陽電池を作製することができる。【００５７】
そして、性質の異なる２種類の酸水溶液により透明導電膜に対してエッチングを行うことにより、透明導電膜全体として凹凸に急峻な斜面がないように凹凸が平均的になるように導電性酸化物光散乱体４ｂを形成することができる。これにより、第１の透明導電膜２上に形成される第１発電層５および第２発電層８において光散乱用の凹凸構造により誘起される構造欠陥を低減することができ、第１発電層５および第２発電層８に誘起される構造欠陥による短絡やリークが低減された、信頼性と歩留まりに優れた薄膜太陽電池を作製することができる。さらに、従来発電に寄与していない波長の太陽光を使用することで、高い変換効率を有する薄膜太陽電池を作製することができる。【００５８】
次に、具体的な実施例に基づいて説明する。上述した実施の形態２にかかる薄膜太陽電池の製造方法により作製した薄膜太陽電池２０を実施例２の薄膜太陽電池とする。また、従来例として、実施の形態２にかかる薄膜太陽電池の製造方法において導電性酸化物光散乱体４ｂおよび導電性酸化物光散乱体４ｃを形成しないタンデム型の薄膜太陽電池を作製した。この薄膜太陽電池を従来例３の薄膜太陽電池とする。【００５９】
これらの薄膜太陽電池に対して、ソーラーシミュレーターを用いてそれぞれ、ＡＭ（エア・マス）−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の光を基板側から入射し、２５℃で短絡電流（ｍＡ／ｃｍ２）を測定して、太陽電池としての特性を評価した。その結果を表２に示す。【００６０】
【表２】
2010004811.tif 000004
【００６１】
表２より、従来例３の薄膜太陽電池の短絡電流が１１．５ｍＡ／ｃｍ２であるのに対して実施例２の薄膜太陽電池の短絡電流は１３．２ｍＡ／ｃｍ２であり、実施例２の薄膜太陽電池は従来例３の薄膜太陽電池に比べて短絡電流（ｍＡ／ｃｍ２）が１０％以上改善されていることが認められる。これは、透明導電膜全体として凹凸に急峻な斜面がなく凹凸が平均的になるように導電性酸化物光散乱体４ｂが形成され、また、裏面電極層６全体として凹凸に急峻な斜面がなく凹凸が平均的になるように導電性酸化物光散乱体４ｃが形成されていることによる。【００６２】
すなわち、透明絶縁性基板側から入射してきた光は、導電性酸化物光散乱体４ｂを有する第１の透明導電膜２と第１発電層５との界面で散乱された後に第１発電層５に入射するので、第１発電層５に概ね斜めに入射する。そして、第１発電層５に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、薄膜太陽電池の光電変換特性が向上して出力電流が増加する。また、光散乱用の凹凸構造により第１発電層５および第２発電層８に誘起される構造欠陥を低減して短絡等およびリークが低減されている。【００６３】
また、裏面電極層６で反射する光は、導電性酸化物光散乱体４ｃを有する裏面電極層６と第２発電層８との界面で散乱された後に第２発電層８に入射するので、第２発電層８に概ね斜めに入射する。そして、第２発電層８に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、薄膜太陽電池の光電変換特性が向上して出力電流が増加する。【００６４】
以上のような実施の形態２にかかる薄膜太陽電池、およびその製造方法によれば、光散乱用のテクスチャ構造による良好な光閉じこめ効果を有するとともに光散乱用のテクスチャ構造に起因した信頼性、光電変換特性の低下が防止され、信頼性、光電変換特性に優れた長期使用の可能な薄膜太陽電池が実現される。【００６５】
なお、上記の実施の形態において酸化亜鉛結晶粒４ａを２度目のエッチングにより導電性酸化物光散乱体４ｂ、４ｃとしたが、１度のエッチングでできる酸化亜鉛結晶粒４ａを光散乱体としてもよい。また、２度のエッチングを行う場合に１度目のエッチングで必ずしも散在する粒とならなくてもよく、例えば１度目のエッチングでは凹凸を有する粗面に加工され、２度目のエッチングの際にこの粗面から散在する粒となるようにされてもよい。またエッチングに酸を使用したが、同様な粒状に加工できれば他の溶液やガス、プラズマ等を用いてもよい。【００６６】
実施の形態３．
図８−１は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池３０の概略構成を示す断面図である。実施の形態３にかかる薄膜太陽電池３０は、実施の形態１の薄膜太陽電池１０の変形例であり、薄膜太陽電池１０と同様に透明絶縁性基板１、第１の透明導電膜（透明電極層）２、導電性酸化物光散乱体４ｂ、第１発電層５、裏面電極層６、を備える。図８−１において、実施の形態１にかかる薄膜太陽電池１０と同様の部材については、図１と同じ符号を付し、説明を省略する。【００６７】
薄膜太陽電池３０が、実施の形態１の薄膜太陽電池１０と異なる点は、第１の透明導電膜（透明電極層）２の表面、および透明絶縁性基板１の表面における分離された第１の透明導電膜２間の領域に高低差（表面粗さＲｍａｘ）の大きな凹凸形状が形成されていることである。【００６８】
以上のように構成された実施の形態３にかかる薄膜太陽電池３０では、薄膜太陽電池１０と同様に、微細な粒状の導電性の光散乱体である導電性酸化物光散乱体４ｂが第１の透明導電膜２上に形成され、全体として表面粗さが小さいテクスチャ状透明導電膜７とされている。透明絶縁性基板１側から入射してきた光は、導電性酸化物光散乱体４ｂを有する第１の透明導電膜２と第１発電層５との界面で散乱された後に第１発電層５に入射するので、第１発電層５に概ね斜めに入射する。そして、第１発電層５に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、薄膜太陽電池の光電変換特性が向上して出力電流が増加する。これにより、薄膜太陽電池１０と同様に、良好な光拡散効果を有する、変換効率に優れた薄膜太陽電池が実現されている。【００６９】
そして、導電性酸化物光散乱体４ｂは、透明導電膜として凹凸に急峻な斜面がないように凹凸が平均的に形成されている。これにより、第１の透明導電膜２上に形成される第１発電層５において光散乱用の凹凸構造により誘起される構造欠陥が低減され、第１発電層５に誘起される構造欠陥による短絡やリークが低減されている。【００７０】
また、実施の形態３にかかる薄膜太陽電池２０では、第１の透明導電膜（透明電極層）２の表面および透明絶縁性基板１の表面における分離された第１の透明導電膜２間の領域に、高低差（表面粗さＲｍａｘ）の大きな凹凸形状が形成されている。透明絶縁性基板１側から入射してきた光は、導電性酸化物光散乱体４ｂを有する第１の透明導電膜２と第１発電層５との界面で散乱される他に、第１の透明導電膜（透明電極層）２の表面および透明絶縁性基板１の表面における分離された第１の透明導電膜２間の領域に形成された凹凸形状と第１発電層５との界面においても散乱された後に第１発電層５に入射するので、第１発電層５に概ね斜めに入射する。そして、第２発電層８に斜めに光が入射することにより、光の実質的な光路が延びて光の吸収が増大するため、薄膜太陽電池の光電変換特性がより向上して出力電流がより増加する。これにより、より良好な光拡散効果を有する、変換効率に優れた薄膜太陽電池が実現されている。【００７１】
したがって、実施の形態３にかかる薄膜太陽電池３０では、良好な光散乱効果を有するとともに、第１発電層５および第２発電層８の短絡およびリークが低減され、光電変換特性、信頼性および歩留まりに優れた薄膜太陽電池が実現されている。さらに、従来発電に寄与していない波長の太陽光を使用することで、高い変換効率を有する薄膜太陽電池が実現されている。【００７２】
このように構成された薄膜太陽電池３０の製造方法について図８−２および図８−３を用いて説明する。図８−２および図８−３は、実施の形態３にかかる薄膜太陽電池３０の製造工程を説明するための断面図である。なお、実施の形態１と同様の製造方法については説明を省略する。まず、実施の形態１において図２−１〜図２−４を用いて説明した工程を実施することにより、ガラス基板１上および第１の透明導電膜２上に酸化亜鉛結晶粒からなる酸化亜鉛結晶粒４ａを作製する（図８−２）。【００７３】
次に、２度目のエッチングを行い、酸化亜鉛結晶粒４ａをエッチングしてガラス基板１上および第１の透明導電膜２上に酸化亜鉛結晶粒からなる導電性酸化物光散乱体４ｂを形成する（図８−３）。２度目のエッチングは、平行平板型反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive  Ion  Etching）法を用いる。エッチングは、例えば、エッチングガス：四フッ化メタン（ＣＦ４）、エッチングガス流量：５０ｓｃｃｍ、エッチングガス圧力：５．０Ｐａ、印加電力（ＲＦ）：２００Ｗ、処理時間：１０分の条件で行う。また、エッチングガスとしては、フッ素系のトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、四フッ化メタン（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）を含むガス単体ガスやアルゴン（Ａｒ）と、酸素（Ｏ２）またはヘリウム（Ｈｅ）等のガスと、を混合させた混合ガス、塩素系ガス等を用いることができる。このドライエッチング法を用いることで、実施の形態１の場合と同様に形状な滑らかな表面を有する略球面状の導電性酸化物光散乱体４ｂである酸化亜鉛結晶粒を形成することができる（図８−３）。以上のように、２度目のエッチングの際にドライエッチング法を用いた場合においても、酸のエッチング液を用いてエッチングした場合と同様に導電性酸化物光散乱体４ｂを形成することができる。また、エッチング条件を調整することで、導電性酸化物光散乱体４ｂの面方向の抵抗を十分に高くでき、素子間の短絡、リーク電流の発生を抑制することができる。【００７４】
また、このＲＩＥにおいては、第１の透明導電膜（透明電極層）２の表面および分離された第１の透明導電膜２間の領域である第１の開溝（スクライブライン）２ａ内における透明絶縁性基板１の表面も同時にエッチングされて凹凸形状が形成される。これにより、第１の透明導電膜（透明電極層）２の表面および第１の開溝（スクライブライン）２ａ内における透明絶縁性基板１の表面に、より高低差の大きな凸凹構造が形成される。以降は、図２−６および図２−７を用いて説明した工程を実施することにより、図８−１に示す薄膜太陽電池３０を作製することができる。【００７５】
以上のような実施の形態３にかかる薄膜太陽電池、およびその製造方法によれば、光散乱用のテクスチャ構造による良好な光閉じこめ効果を有するとともに光散乱用のテクスチャ構造に起因した信頼性、光電変換特性の低下が防止され、信頼性、光電変換特性に優れた長期使用の可能な薄膜太陽電池が実現される。【００７６】
なお、上述した実施の形態においては、非晶質シリコン系薄膜太陽電池、薄膜多結晶シリコン太陽電池とそれらのタンデム型について説明したが、本発明は、化合物半導体系薄膜太陽電池などの薄膜太陽電池をはじめとする薄膜太陽電池一般に幅広く適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる薄膜太陽電池の製造方法は、信頼性、光電変換特性を要求される用途に有用である。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図２−６】
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【図２−７】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図６−４】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【国際調査報告】
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