(57)【要約】  単一またはタンデム構成のアモルファスシリコン吸収体層を有する薄膜太陽電池を向上させるために、対応するａ−Ｓｉ：Ｈの吸収体層がＲＦ−ＳｉＨ４においてプラズマ蒸着によって製造され、堆積は、０．５ｍｂａｒより低い処理圧力、および３７０Ｗ／１４０００ｃｍ２より低いＲＦ電力密度の少なくとも一方で行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ−ＳｉＨ４プラズマにおけるプラズマ蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって薄膜太陽電池のからなるａ−Ｓｉ：Ｈの吸収体層を製造する方法であって、方法は、
ａ）０．５ｍｂａｒより低い処理圧力で前記蒸着を行うステップ、および
ｂ）３７０Ｗ／１４０００ｃｍ２より低いＲＦ電力密度で前記蒸着を行うステップのうち少なくとも１つを含む、方法。
【請求項２】
ステップａ）およびステップｂ）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理圧力値は、少なくとも０．３ｍｂａｒとなるように選択される、請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
０．４５ｍｂａｒの圧力値でステップａ）のみが行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
２７０Ｗ／１４０００ｃｍ２の電力密度値でステップｂ）のみが行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記処理圧力は０．４ｍｂａｒに選択され、前記電力密度は２３０Ｗ／１４０００ｃｍ２に選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
ａ−Ｓｉ：Ｈの光起電吸収体層であって、
ｉ．１０．５未満の微細構造因子Ｒ（％）、および
ｉｉ．１３．７より低いＨ含有量ｃＨ（ａｔ％）のうち少なくとも１つを備える、ａ−Ｓｉ：Ｈの光起電吸収体層。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法により製造される、請求項７に記載の吸収体層。
【請求項９】
請求項２、３、６のいずれか１項に記載の方法により製造される、請求項７または８に記載の吸収体層。
【請求項１０】
単接合ａ−Ｓｉ太陽電池であって、請求項７〜９のいずれか１項に記載の吸収体を含む低圧力化学的蒸着（ＬＰＣＶＤ）されたＺｎＯフロント接点層を備える、単接合ａ−Ｓｉ太陽電池。
【請求項１１】
吸収体層は、２６５ｎｍの厚さを有する、請求項１０に記載のａ−Ｓｉ太陽電池。
【請求項１２】
Ｉ．電流密度Ｊｓｃが１６．８ｍａ／ｃｍ２より高い点、および
ＩＩ．効率が１０．６２％より高い点のうち少なくとも１つの効果がある、請求項１０または１１のいずれか１項に記載のａ−Ｓｉ太陽電池。
【請求項１３】
Ｉ．およびＩＩ．の効果がある、請求項１２に記載のａ−Ｓｉ太陽電池。
【請求項１４】
１０００時間の光照射の後の絶対安定効率が少なくとも８．２５％であり、相対的光誘起劣化が２２％未満である、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のａ−Ｓｉ太陽電池。
【請求項１５】
微細太陽タンデム電池であって、上部電池および底部電池を備え、上部電池は、請求項７に記載のａ−Ｓｉ吸収体を含み、ｉ．およびｉｉ．が満たされ、請求項９に記載の方法で製造されるのが好ましい、微細太陽タンデム電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広域大量生産ＰＶシステムにおいて初期効率を高めると同時にａ−Ｓｉおよび微細タンデム電池の光誘起劣化を減少させることによってアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）単接合太陽電池および微細タンデム太陽電池の性能を向上させるための新規な方法に関する。
【０００２】
発明の分野
光起電装置または太陽電池は、光を電力に変換する装置である。薄膜太陽電池は、安価な基板（たとえば、ガラス）および１００ｎｍから２μｍの範囲の厚さを有するＳｉの薄膜を使用することができるため、低費用の大量生産のためには特に重要である。このようなＳｉ層の堆積に最も使用される方法の１つとしては、ＰＥＣＶＤ法が挙げられる。
【０００３】
いわゆる積層構成を有する既知の簡易な薄膜太陽電池が図１に示される。この構成は、透明なガラス基板１と、ガラス上に堆積する透明な導電酸化物層３、すなわち太陽電池のフロント接点（または電極）（ＴＣＯ−ＦＣ）とを概して含む。Ｓｉ層は、ＴＣＯフロント接点層３に堆積される。まず、正ドープされたＳｉ層、すなわちｐ層５が堆積され、その後に内部吸収体層（ｉ層）７および負ドープされたｎ層９が堆積される。３つのＳｉ層５，７，９は、ｐｉｎ接合をもたらす。Ｓｉ層の厚さの主要部分はｉ層７によって占められ、このｉ層７において主に光電変換が起こる。Ｓｉ層５，７，９の上部には、他のＴＣＯ層（ＴＣＯ−ＢＣ）１１が堆積され、バック接点とも呼ばれる。ＴＣＯフロント接点層３およびＴＣＯバック接点層１１は、酸化亜鉛、酸化錫、またはＩＴＯからなってもよい。白色の反射体１３は、通常はバック接点層１１の後に取り付けられる。
【０００４】
ここ数年で、タンデム電池の新しい概念が確立された。タンデム電池は、より良好な太陽スペクトルの使用、および光誘起劣化の減少を可能にする。それは、一方が他方の上に堆積される２つの単接合電池に基づいている。図７を参照すると、微細タンデム電池の場合において、上部電池はａ−Ｓｉ電池であり、底部電池は微結晶（ｍｃ−Ｓｉ）シリコン電池である。
【０００５】
このため、図７は、先行技術のタンデム接合薄膜フィルムシリコン光起電電池を示す。厚さは、縮尺どおりではない。
【０００６】
ａ−Ｓｉ電池は、太陽スペクトルの青色部分を主に吸収し、微結晶電池は、太陽スペクトルの赤色部分を主に吸収する。２つの接合部のシリアル接続は、ａ−Ｓｉ電池に特有の光誘起劣化の減少にも役立つ。
【０００７】
定義
本発明に係る意味での「処理」は、基板に作用する任意の化学的、物理的、または機械的な影響を含む。
【０００８】
本発明に係る意味での「基板」は、本発明に関する処理装置において処理される構成部、部品、または被処理物である。基板は、矩形、正方形、または円形の形状を有する平坦な板状に成形されたものを含むが、これに限定されるものではない。好ましい実施形態において、本発明は、薄いガラス板など、＞１ｍ２の大きさの実質的に平面的な基板を対象とする。
【０００９】
「真空処理」または「真空処理システムもしくは装置」は、環境大気圧より低い圧力下において基板を処理するための筺体を少なくとも含む。
【００１０】
「ＣＶＤ」化学蒸着は、加熱された基板の上に層を堆積させる周知の技術である。通常は液状または気体状の前駆体材料は、上記の前駆体の熱反応が上記の層の堆積をもたらす処理システムに供給される。「ＬＰＣＶＤ」は、低圧ＣＶＤの一般的な用語である。
【００１１】
「ＤＥＺ」すなわちジエチル亜鉛は、真空処理機器におけるＴＣＯ層の製造のための前駆体材料である。
【００１２】
「ＴＣＯ」は、透明な導電酸化物という意味である。このため、「ＴＣＯ層」は、透明な導電層である。
【００１３】
「層」、「コーティング」、「堆積物」、および「膜」の用語は、この開示において、ＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、またはＰＶＤ（物理的蒸着）のいずれかにかかわらず、真空処理機器内において堆積される膜について区別しないで用いられる。
【００１４】
「太陽電池」または「光起電電池」（ＰＶ電池）は、光電効果によって光（実質的には太陽光）を直接的に電気エネルギに変換することができる電気的構成部である。
【００１５】
包括的な意味での「薄膜太陽電池」は、支持基板上において、半導体化合物の薄膜堆積によって形成され、２つの電極または電極層に挟まれるｐｉｎ接合を含む。ｐｉｎ接合または薄膜光電変換部は、ｐドープされた半導体化合物層とｎドープされた半導体化合物層との間に挟まれる内部半導体化合物層を含む。「薄膜」の用語は、ＰＥＶＣＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤなどの処理によって薄層または薄膜として上述の層が堆積されることを示す。薄層は、１０μｍ以下の厚さ、特に２μｍ未満の厚さを有する層を実質的に意味する。
【００１６】
発明の背景
図７は、当該技術において知られるタンデム接合シリコン薄膜太陽電池を示す。このような薄膜太陽電池５０は、通常は第１の電極またはフロント電極４２、１つ以上の半導体薄膜ｐｉｎ接合（５２〜５４，５１，４４〜４６，４３）、および第２の電極またはバック電極４７を含み、これらは基板４１の上に連続的に積層される。各ｐｉｎ接合５１，４３または薄膜光電変換部は、ｐ型層５２，４４およびｎ型層５４，４６の間に挟まれたｉ型層５３，４５を含む（ｐ型＝正ドープされたもの、ｎ型＝負にドープされたもの）。この状況における実質的な内部層は、非ドープまたは結果としてドープされないものとして理解される。光電変換は、このｉ型層において主に起こるため、「吸収体」層とも呼ばれる。
【００１７】
ｉ型層５３，４５の結晶分画（結晶度）に応じて、太陽電池または光電（変換）装置は、アモルファス（ａ−Ｓｉ，５３）または微結晶（μｃ−Ｓｉ，４５）太陽電池として特徴付けられ、隣接するｐ層およびｎ層の結晶度のタイプとは無関係である。「微結晶」層は、当該技術において一般的なように、アモルファスマトリクスにおいて結晶シリコン（いわゆる、微結晶）をかなりの割合で含む層として理解される。ｐｉｎ接合の積層は、タンデムまたは三重接合光起電電池と呼ばれる。図７に示されるようにアモルファスおよび微結晶ｐｉｎ接合の組み合わせは、「微細」タンデム電池とも呼ばれる。
【００１８】
当該技術において知られる欠点
単接合ａ−Ｓｉ太陽電池およびタンデム太陽電池において高安定の効率を実現するためには、電流密度Ｊｓｃ、無負荷電圧Ｖｏｃ、および曲線因子ＦＦなどの電池効率を考慮に入れた最も重要な電池パラメータを最適化する必要がある。これに加え、光誘起劣化（ＬＩＤ）を可能な限り減少させる必要がある。太陽電池の広域大量生産については、層および電池の均一性または堆積時間などの付加的要因も、考慮されなければならない非常に重要な要因である。
【００１９】
通常、良好な安定した効率値は、初期効率（１つ以上の電池パラメータを向上させる）またはＬＩＤのいずれかに対する複雑な最適化処理によって得ることができる。このような最適化処理は、通常、初期効率、安定した効率、および堆積速度の間での兼ね合いを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
発明の説明
本発明の目的は、単一、タンデム、またはより高位の積層構成のいずれにかかわらず、薄膜ａ−Ｓｉ太陽電池を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
これは、ＲＦ−ＳｉＨ４プラズマにおけるプラズマ蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって薄膜太陽電池からなるａ−Ｓｉ：Ｈの吸収体層を製造する方法によって実現され、方法は、
ａ）０．５ｍｂａｒより低い処理圧力で前記蒸着を行うステップ、および
ｂ）３７０Ｗ／１４０００ｃｍ２より低いＲＦ電力密度で前記蒸着を行うステップのうち少なくとも１つを含む。
【００２２】
本発明は、(電流密度を高めることによって)初期効率を高めると同時にａ−Ｓｉ単接合電池のＬＩＤを減少させる方法を対象とする。これは、材料品質を包括的に向上させ、ａ−Ｓｉ電池の吸収体層の特性を調整することによってなされる。この方法を適用することにより、ａ−Ｓｉ単接合電池およびタンデム電池において、より高い安定効率が実現される。微細タンデム電池に関しては、上部電池の劣化を減少させることと上部電池の電流を高めることを組み合わせることにより、ＬＩＤを大きく下げることができ、より高安定のモジュール電力を大きく高めることができる。
【００２３】
本発明に係る方法の１つの変形例において、ステップａ）およびステップｂ）の両方が含まれる。
【００２４】
本発明に係る方法の１つの変形例において、処理圧力値は、少なくとも０．３ｍｂａｒとなるように選択される。
【００２５】
本発明に係る方法の１つの変形例において、０．４５ｍｂａｒの圧力値でステップａ）のみが行われる。
【００２６】
本発明に係る方法の１つの変形例において、２７０Ｗ／１４０００２の電力密度値でステップｂ）のみが行われる。
【００２７】
本発明に係る方法の１つの変形例において、ステップａ）およびステップｂ）が行われ、処理圧力は０．４ｍｂａｒに選択され、電力密度は２３０Ｗ／１４０００ｃｍ２に選択される。
【００２８】
本発明は、さらにａ−Ｓｉ：Ｈの光起電吸収体層を対象とし、
ｉ．１０．５未満の微細構造因子Ｒ（％）、および
ｉｉ．１３．７より低いＨ含有量ｃＨ（ａｔ％）のうち少なくとも１つを含む。
【００２９】
このため、ある実施形態において、この吸収体層は、本発明に係る方法の様々な変形例の１つによって製造され、特にステップａ）およびステップｂ）の両方が行われ、圧力値は最大で０．３ｍｂａｒが選択される、もしくは処理圧力が０．４ｍｂａｒであり、電力密度は２３０Ｗ／１４０００ｃｍ２である。
【００３０】
本発明は、さらに低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）されたＺｎＯフロント接点層を含む単接合ａ−Ｓｉ太陽電池を対象とし、吸収体層は、上記の実施形態のうちの１つにおいて、
ｉ．１０．５未満の微細構造因子Ｒ（％）、および
ｉｉ．１３．７より小さいＨ含有量ｃＨ（ａｔ％）のうち少なくとも１つを含む。
【００３１】
本発明に係る単接合ａ−Ｓｉ太陽電池および実施形態の１つにおいて、吸収体層は、２６５ｎｍの厚さを有する。
【００３２】
本発明に係る単接合ａ−Ｓｉ太陽電池および実施形態の１つにおいて、
Ｉ．電流密度Ｊｓｃが１６．８ｍＡ／ｃｍ２より高い点、および
ＩＩ．効率が１０．６２％より高い点のうち少なくとも１つの効果がある。
【００３３】
本発明に係るａ−Ｓｉ太陽電池の単接合の１つの実施形態において、特徴ＩおよびＩＩの効果がある。
【００３４】
ある実施形態において、単接合ａ−Ｓｉ電池は、１０００時間の光照射後の絶対的安定効率が少なくとも８．２５％であり、相対的光誘起劣化が２２％未満である。
【００３５】
本発明はさらに、上部電池と底部電池とを備える微細太陽タンデム電池を対象とし、上部電池は、
ｉ．１０．５未満の微細構造因子Ｒ（％）、および
ｉｉ．１３．７より低いＨ含有量ｃＨ（ａｔ％）
の両方を有するａ−Ｓｉ吸収体層を含み、好ましくは上記のようなさらなる変形例と併せてステップａ）およびステップｂ）の両方が行われる、本発明に係る方法の変形例によって製造される。好ましくは、微細太陽タンデム電池は、ステップａ）およびステップｂ）の両方が行われる変形例における本発明に係る方法、およびその変形例によって製造される。
【００３６】
発明の詳細な説明
本発明は、図面を参照して以下にさらに例示される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図２】異なる吸収体層を含むａ−Ｓｉ単接合太陽電池の電流密度および電池効率を示す図である。
【図３】異なる吸収体層を有するａ−Ｓｉ単接合電池の光照射時間に応じた電池効率の損失を示し、電池の相対的劣化も比較を目的として示され、黒塗りの印は絶対的効率を示し、白抜きの印は相対的光誘起劣化を示し、全ての電池についての吸収体層の厚さが２６５ｎｍであることを示す図である。
【図４】上部電池が基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層およびａ−Ｓｉ:Ｈ吸収体３層をそれぞれ含む、２つの微細モジュールの電流／電圧曲線を示す図である。
【図５】図４に示される微細モジュールに対応する逆方向バイアスにおける量子効率曲線であって、図中に上部および底部電池の電流も示される図である。
【図６】図４に示される微細モジュールに対応するミニモジュールの相対的劣化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図の全体にわたって、「Ｓｔｄ」は、「先行技術」を意味する。
本発明の範囲内において、水素化アモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）吸収体層を堆積させるためのＰＥＣＶＤ処理は、より良好な材料品質およびより高い電流密度を得るために調整される。ａ−Ｓｉ電池の電流密度を高める一般的な方法は、ＳｉＨ４プラズマのＨ希釈を減少させて吸収体層のバンドギャップエネルギを減少させることである。しかしながら、この方法を適用すると、Ｖｏｃの減少およびＬＩＤの高まりという少なくとも２つのマイナス効果が現れ得る。一般的な方法とは対照的に、電流密度の上昇と光誘起劣化の減少とを同時に行うために、処理圧力およびＲＦ電力密度の減少の組み合わせがここで用いられる。堆積速度は、この方法においては相殺される要因である。
【００３９】
単層
ａ−Ｓｉおよびタンデム太陽電池を広域大量生産するための従来技術のａ−Ｓｉ：Ｈ吸収層は、１：１の比率でＨ２によってＳｉＨ４ガスを希釈させることによって堆積される。このような吸収層の標準的な堆積速度は、約３．２〜３．６Å／秒である。
【００４０】
処理圧力（０．３ｍｂａｒまで下げる）またはＲＦ電力密度のいずれかを本発明によって減少させることにより、材料品質を向上させることができ、ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層のバンドギャップエネルギを僅かに減少させることができる。これは、表１に示されており、上記のａ−Ｓｉ：Ｈ層の処理パラメータおよび単層特性は、処理圧力（吸収体１）またはＲＦ電力密度（吸収体２）のいずれかが減少した２つの吸収体層についても示されている。材料内の微小空洞の尺度である材料品質因子（またはＦＴＩＲ測定から派生した微細構造因子Ｒ）は、吸収体１および吸収体２については減少しており、Ｓｉ−Ｈ２およびＳｉ−Ｈ３結合の小さい高密度材料を意味する。基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層に対し、吸収体１および吸収体２に組み込まれる向上した材料品質および減少したＨ含有量は、光誘起劣化の低下に貢献すると考えられる２つの要因である。吸収体１および吸収体２層の堆積速度は、僅かに落ちる。吸収体２層の広範囲（１．４ｍ２）にわたる層の不均一性は、基準吸収体層よりも僅かに高い。
【００４１】
材料品質の大きな向上およびバンドギャップエネルギの大きな減少は、ａ−Ｓｉ：ＨのＰＥＣＶＤ処理において処理圧力およびＲＦ電力の減少を組み合わせることによってもたらされる。これは、吸収体３層について表１に示される。吸収体３層の材料パラメータは、基準吸収体、吸収体１および吸収体２と比して大きく向上し、微細構造因子がより良好となる、すなわち、著しく少ない微小空洞および密度の高い材料、および層に組み込まれるＨ含有量の大きな低下が見られる。バンドギャップエネルギＥ０４は、吸収体３層については僅かに減らされる。吸収体３層の堆積速度は低いが、２Å／秒よりは高い。低い堆積速度において優れた材料品質を有するこのようなａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層は、低い光誘起劣化および高い安定電力が必要となるａ−Ｓｉ単接合およびａ−Ｓｉ系タンデム太陽電池の広域大量生産において非常に関心が高い。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
ａ−Ｓｉ単接合の結果
上記の吸収体層を有する単接合ａ−Ｓｉ太陽電池がＬＰＣＶＤ  ＺｎＯ  ＦＣ上に準備された。全ての電池について、吸収体層の厚さは２６５ｎｍであり、異なる吸収体層以外の電池構造は全ての電池について同じであった。
【００４４】
異なる吸収体層を有する電池の電流密度Ｊｓｃおよび電池効率が図２に示される。新しい吸収体層を含む電池の電流密度は、基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を含む電池よりも高い。電流密度における最も大きな増加は、減少した処理圧力およびＲＦ電力密度の組み合わせが適用された吸収体３層に対応する。新しい吸収体層を含む太陽電池の電流密度が高くなる理由は、表１に示されるように、バンドギャップエネルギが僅かに低く、材料品質が向上しているためである。
【００４５】
上記の電池の無負荷電圧および曲線因子は異なる吸収体層に関しては大きく変化しないため、電池の効率は主に電流密度によって決定される。図２は、電池効率が電流密度と同様の傾向を追従することを示し、最も低い電池効率が基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層に対応し、最も高いものは吸収体３層に対応する。図２に示される電流密度および電池効率の値は、１．４ｍ２のａ−Ｓｉ太陽電池モジュールにわたって分布した１６個の試料電池の平均値である。
【００４６】
図３は、異なる吸収体層を含む太陽電池の光誘起劣化による効率の低下を示す。１０００時間の光照射の後、基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を含む電池の効率は８％をわずかに上回る。吸収体１層および吸収体２層を含む電池は、約８．２５％という同様の安定効率の値を有する。吸収体１層および吸収体２層について得られる効率の利得は、１．４ｍ２の太陽電池ａ−Ｓｉモジュールについての約２．５Ｗの安定電力の利得に対応する。１０００時間の光照射後の８．４１％という最も高い安定効率は、吸収体３層を含む電池で得られる。吸収体３層による安定効率の差し引き利得は、約０．３４％ａｂｓであり、これは１．４ｍ２のａ−Ｓｉ太陽電池モジュールについて約４．５Ｗの安定電力利得に対応する。
【００４７】
図３は、異なる吸収体層（全てが２６５ｎｍの厚さ）を含む太陽電池の相対的劣化を示す。基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を含む電池は、最も低い安定効率を有するだけでなく、新しいａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を含む電池に対して最も大きな相対劣化を示す。吸収体１層および吸収体２層を含む電池は、２２％をわずかに上回る同様の相対的劣化値を有する。１０００時間の光照射の後、２０．８％という最も低い相対劣化は、吸収体３層に対応する。
【００４８】
異なる吸収体層を有する太陽電池の初期性能および安定化性能は、表１に示される異なる吸収体層の単層特性と強く相関する。たとえば、吸収体３層についての最も高い電流密度、最も高い安定効率、および最も低い相対劣化は、他の吸収体層に対する本吸収体層の最良の材料品質の結果である。
【００４９】
微細タンデムの結果
新しいａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層は、微細タンデム電池の上部電池で使用するために、まず最適化される。しかしながら、それらは、電流密度をより高くし、光誘起劣化をより小さくする必要がある場合には、単一、二重、または三重の接合電池にも使用され得る。
【００５０】
図４は、２つの１．４ｍ２の微細タンデムモジュールの電流−電圧曲線を示す。２つのモジュールは、上部電池の吸収体層のみが異なっており、一方のモジュールは基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を含み、他方は吸収体３層を含む。２つのモジュールの吸収体層の厚さは、上部電池には２００ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層が用いられ、底部電池には１０００ｎｍ微結晶Ｓｉ（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）吸収体層が用いられる。上部電池において吸収体３を含むモジュールの電流−電圧特性の全てのパラメータは、基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体を含むモジュールよりも僅かに向上し、結果としてａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体３層を有するモジュールの初期電力が僅かに高くなる。
【００５１】
２つのモジュールに対応する逆方向バイアスの外部量子効率曲線が図５に示される。２つのモジュールに対応する上部電池および下部電池の電流も図５に示される。吸収体３層を含む上部電池は、基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を含む上部電池と比して高い電流を有する。量子効率データによれば、この電流の利得は、上部電池が吸収する波長範囲の全体にわたって吸収体３が強い光を吸収するためである。基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層と比して低い吸収体３のバンドギャップエネルギは、７５０〜５００ｎｍの波長範囲における強い量子効率利得からも明らかである。このため、量子効率および下部電池の電流は、吸収体３層を含む上部電池における強い吸収によって減少する。
【００５２】
これにより、上部電池の電流と底部電池の電流との間に大きな差が生まれる。これ故に、吸収体３層を含むモジュールにおける底部電池の電流の制限は、基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を有するモジュールに対応するものよりも相当強くなる。
【００５３】
上部電池および底部電池における電流の制限は、上部電池に吸収体３を使用した場合、たとえば、上部電池の電流と比例して底部電池の電流が増大するように底部電池の吸収体層の厚さを増大させることにより、確保することができる。底部の限定タンデムモジュールの場合、初期状態におけるモジュールの電力の大きな増大につながる一方で、吸収体３層の劣化が小さくなることによる光誘起劣化が起こり得る。
【００５４】
図６は、上部電池が基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層と吸収体３層とをそれぞれ含む微細ミニモジュールの相対的劣化を示す。上部電池および底部電池の厚さならびに電池構造は、１．４ｍ２の微細モジュール（上記のもの）と同じである。図６に示されるように、光誘起劣化は、基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を含むモジュールよりも、ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体３層を含む微細モジュールの方がかなり低い。３００時間より長い光照射の後、基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を有する微細モジュールの相対的劣化は、１２％を上回り、ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体３層を含むモジュールの劣化は７％未満であった。２つの異なる吸収体層を含むミニモジュールの相対的劣化の大きな違いは、主に（ｉ）基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体（図２に示す）に対してａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体３層の相対的な劣化が小さいこと、および（ｉｉ）基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を有する上部電池と比較して吸収体３を含む上部電極の電流が高いことが原因である。量子効率データに示されるように（図５）、ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体３層を有する微細モジュールの場合、この高い上部電池の電流により、相対的劣化の低下に付加的に貢献する下部電池の電流の制限が相当に強まる。
【００５５】
２つの微細モジュールの相対的な劣化に関するこの大きな違いは、２つのモジュールの安定化電力における大きな違いにつながる。２つの微細モジュールの安定化電力は、基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層を含む微細モジュールについては約１１９Ｗであり、ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体３層を含む微細モジュールについては僅かに１２７Ｗを上回る。これ故に、微細モジュールの僅かに高い安定化電力は、より低速で良好な材料品質のａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体３層を使用した場合に実現される。
【図１】
2013536991.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
【図１】いわゆる積層構成を有する既知の簡易な薄膜太陽電池を示す図である。
【図２】異なる吸収体層を含むａ−Ｓｉ単接合太陽電池の電流密度および電池効率を示す図である。
【図３】異なる吸収体層を有するａ−Ｓｉ単接合電池の光照射時間に応じた電池効率の損失を示し、電池の相対的劣化も比較を目的として示され、黒塗りの印は絶対的効率を示し、白抜きの印は相対的光誘起劣化を示し、全ての電池についての吸収体層の厚さが２６５ｎｍであることを示す図である。
【図４】上部電池が基準ａ−Ｓｉ：Ｈ吸収体層およびａ−Ｓｉ:Ｈ吸収体３層をそれぞれ含む、２つの微細モジュールの電流／電圧曲線を示す図である。
【図５】図４に示される微細モジュールに対応する逆方向バイアスにおける量子効率曲線であって、図中に上部および底部電池の電流を示す図である。
【図６】図４に示される微細モジュールに対応するミニモジュールの相対的劣化を示す図である。
【図７】先行技術のタンデム接合薄膜フィルムシリコン光起電電池を示す図である。
【国際調査報告】
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