(57)【要約】【課題】経済性や生産性を損なわずに、太陽電池に入射した光のうち、太陽電池が利用可能な波長の光を有効に取り込む機能と、太陽電池の温度上昇をもたらす赤外線を反射することを兼ね備えた太陽電池を得ること。【解決手段】光電変換層３の受光面側に透光性導電性材料からなる第１の電極２を備えた太陽電池において、前記第１の電極２が低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２が交互に複数層積層することで、透光性導電膜の積層膜が太陽電池セル受光面側の電極として機能しつつ、第１の透光性導電膜２１と第２の透光性導電膜２２の赤外線領域における屈折率差を利用し、赤外線反射効果を得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、第２の電極とによって半導体層からなる光電変換層を挟んだ太陽電池であって、
前記第１および第２の電極のうち、受光面側に配される電極が、
第１の透光性導電膜と、前記第１の透光性導電膜よりも高キャリア濃度を有する第２の透光性導電膜とが交互に積層された３層以上の多層膜で構成されたことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記第１および第２の透光性導電膜のうち、キャリア濃度の低い、前記第１の透光性導電膜が、前記光電変換層に当接する側に配されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１および第２の透光性導電膜は、光学膜厚が等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第１の電極を構成する透光性導電膜のうち、前記光電変換層に当接する第１の透光性導電膜は前記光電変換層との界面にテクスチャ構造を形成してなることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１の電極を構成する透光性導電膜のうち、前記光電変換層に当接する第１の透光性導電膜以外は光学膜厚が等しいことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１の透光性導電膜のキャリア濃度が０．２から３．５×１０20ｃｍ-3であり、前記第２の透光性導電膜のキャリア濃度が５．０から１５．０×１０20ｃｍ-3であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記第１の透光性導電膜と前記第２の透光性導電膜は同一材料で構成され、
前記第１および第２の透光性導電膜は、添加されるドーパントの量が異なることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記第１の透光性導電膜と前記第２の透光性導電膜は同一材料で構成され、
前記第１および第２の透光性導電膜は、膜中の酸素欠損の量が異なることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記第１の透光性導電膜は、前記第２の透光性導電膜の構成材料と、前記構成材料よりもバンドギャップが大きい材料との混晶材料であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第１の電極、前記光電変換層および前記第２の電極は、透光性基板上に順次積層され、前記第１の電極が受光面側に配されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の太陽電池と、
前記太陽電池の少なくとも一部を覆う保護部材と、
前記第１および第２の電極にそれぞれ接続された第１および第２のリードとを備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池および太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、太陽光を直接電気エネルギーに変換することのできる太陽電池はクリーンエネルギーとして急速に普及している。一般的に、太陽電池モジュールは、太陽光が表面のガラス面から入射し、光電変換素子とその両面に配置される２つの電極から構成される複数の太陽電池セルに照射され電力が生起される。また、太陽電池セルの受光面側の電極には薄膜系の太陽電池を中心に光透過性と導電性を両立した導電性酸化物を利用した透光性電極が利用されている。
【０００３】
一般に、太陽電池は温度上昇が発生すると、開放電圧が低下し発電効率が低下することが知られている。さらに、温度の高いあるいは温度変化の激しい環境下で使用し続けることにより太陽電池モジュールの特性が劣化するという問題が生じる。一方で、太陽電池モジュールは日中の日光照射や外気温の上昇により表面温度が６０度以上の高温に達することもあるため、この温度上昇を抑制することが総合的な発電量の増加につながる。このため、太陽電池モジュールの温度上昇を抑制する種々の方法が検討されており、なかでもランニングコストのかからないものとして、太陽電池の温度上昇の原因となる赤外線領域の光のうち、波長が長く光電変換素子が光電変換に利用できない光を受光面側で遮断する構造が提案されている。このとき、光電変換素子の吸収係数が高く、太陽光スペクトル密度の高い可視光線や近紫外線の透過率を低下させないことは当然であるが、近年は太陽電池吸収係数の低い近赤外線の利用効率を高めることが変換効率の向上につながっており、光電変換に利用可能である全ての波長域(以下、有効波長域と呼ぶ)での透過率を高く維持したまま、有効波長域より長波長側の赤外線を反射することが重要となる。
【０００４】
また、光電変換に利用可能な波長は太陽電池の種類や構造によって異なっており、種々の太陽電池に対応するためには、赤外線の反射特性の波長依存性を容易に最適化できる構造が好ましい。
【０００５】
従来、可視光域の光に対する透過率を確保しつつ赤外線を反射する技術には、金属薄膜や導電性酸化物のプラズマ反射、光学多層膜を利用したものがある。しかし、金属薄膜による赤外線反射技術では、高い熱線反射率を容易に得ることができるが、反射特性の波長依存性が比較的平坦なために、高い熱線反射率を実現するためには可視光透過率を犠牲にする必要がある。一方で、導電性酸化物のプラズマ反射では、膜中の自由電子によるプラズマ振動が生じてプラズマ周波数より長波長の光が全反射される現象を利用する。このプラズマ周波数ωｐは、Ｎをキャリア（自由電子）濃度、ｅを電子の電荷量、εを誘電率としたとき、数式（１）で表されキャリア濃度Ｎの関数となる。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
このことから、導電性酸化物のキャリア濃度を増加させ、プラズマ周波数を近赤外線へと移動させることで赤外線を反射することが可能となる。しかし、従来のプラズマ反射による赤外線反射は、原理的に波長３μｍ以上といった比較的長波長側の赤外線反射に有用であるが、短波長側の赤外線については反射率を高めにくいため不向きである。日射に含まれる赤外線のエネルギー密度は短波長側ほど大きいので、プラズマ反射による赤外線反射の利用のみでは高い日射熱遮蔽効果を得ることは困難であった。また、プラズマ周波数付近の光はプラズマ吸収が生じるため吸収率が増加する。このため、プラズマ周波数を有効波長域付近に移動させると有効波長域における吸収増加や高エネルギーの近赤外線の吸収により膜自体が発熱してしまうという問題もある。
【０００８】
そこで、特許文献１では上記の導電性酸化物や金属等の赤外線を遮蔽する透過波長選択剤を樹脂中に分散させた赤外線遮蔽層が提案されている。この赤外線遮蔽層において、透過波長選択剤として粉末状の微粒子を使用することで層状に全面に成膜した場合と比較し、高い可視光透過性を有しつつ赤外線を反射することができる。しかしながら、このような樹脂と微粒子とからなる系においても、一般に有効波長域の光に対する透過率を確保しつつ赤外線を反射するという２つの課題は相反する要求である。例えば、特許文献１の太陽電池封止材においては、確かに樹脂中に透過波長選択剤が存在することにより、赤外線の太陽電池素子への到達が抑制されることになるが、これと同時に、透過波長選択剤による有効波長域の光の散乱や吸収を生じ、有効波長域の光が遮蔽されることにもなる。実際、このような太陽電池封止材において、透過波長選択剤の添加量が少ないと、十分な赤外線反射効果が得られず、一方で、十分な赤外線発現効果が得られる程度まで透過波長選択剤を添加すると、有効波長域の光が遮蔽されて発電効率が低下する結果となる。
【０００９】
また、特許文献２では上記のような散乱を減少させるため微粒子をフィラー状にし、透過波長選択剤による吸収を低減するために金属酸化物被覆合成マイカなどの干渉顔料を用いることで高い可視光透過率と効果的な赤外線反射の両立を目指しているが、この課題が十分に解消されているとはいえない。
【００１０】
一方で、光学多層膜による反射は、その特徴である高い透過率と急峻な遷移特性を利用することで、プラズマ反射や金属薄膜によるものと比較して高い可視光透過率と効果的な赤外線反射を両立することが可能である。
【００１１】
特許文献３では屈折率の異なる２種類の層からなる多層膜を形成することで、有効波長域において透過率を高めつつ赤外線領域を反射する太陽電池用の基板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−２７０７３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１２３８１号公報
【特許文献３】特開２００７−２５１１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献３に記載された技術によれば、透光性導電膜の他に、新たに所定の屈折率を有する２種類以上の材料層を設けなければならないことに加え、多層膜の層数が少ないと赤外線と同時に可視光域にも反射が生じてしまう。このため、太陽電池の有効波長域全体で高い透過率を得るためには少なくとも１０層以上の異なる膜厚の多層膜を設計および形成する必要があり、コストの増加や生産性の低下を招くといった問題があった。
【００１４】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、経済性や生産性を損なうことなく、太陽電池モジュールに入射した光のうち、太陽電池が利用可能な波長の光を有効に取り込む機能と、太陽電池モジュールの温度上昇をもたらす赤外線を反射する機能とを兼ね備えた太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、第１の電極と、第２の電極とによって半導体層からなる光電変換層を挟んだ太陽電池であって、第１および第２の電極のうち、受光面側に配される電極が、第１の透光性導電膜と、第１の透光性導電膜よりも高キャリア濃度を有する第２の透光性導電膜とが交互に積層された３層以上の多層膜で構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１および第２の透光性導電膜の積層膜が太陽電池の受光面側の電極として機能しつつ、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜の赤外線領域における屈折率差を利用し、赤外線反射効果を得ることができる。一方で、太陽電池が利用可能な可視光線や近紫外線領域では屈折率差が小さく、透光性導電膜の積層膜による反射がないため、高い透過率を得ることができると同時に積層膜の構成を簡略化することができ、経済性や生産性を損なわない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施の形態１に係る太陽電池の断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図４】図４は、実施の形態２における第１の電極にテクスチャが形成された太陽電池の断面図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】図６は、キャリア濃度の異なる２種類のＺｎＯ透光性導電膜の屈折率の波長依存性を示したグラフである。
【図７】図７は、実施の形態２における導電性酸化物の薄膜多層膜の反射率の波長依存性の一例を計算した結果を示したグラフである。
【図８】図８は、従来の屈折率の波長依存性のない膜による薄膜多層膜の反射率の波長依存性の一例を計算した結果を示したグラフである。
【図９】図９は、ＺｎＭｇＯ透光性導電膜とＺｎＯ透光性導電膜の屈折率の波長依存性を示したグラフである。
【図１０】図１０は、実施の形態４における導電性酸化物の薄膜多層膜の反射率の波長依存性の一例を計算した結果を示したグラフである。
【図１１】図１１は、実施の形態５における基板表面にテクスチャが形成された太陽電池の断面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態５に係る太陽電池の製造工程を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態６における太陽電池の断面図である。
【図１４】図１４は、実施例および比較例の太陽電池の特性を測定した結果を示す表図である。
【図１５】図１５は、実施例および比較例の太陽電池の特性を測定した結果を示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる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、この実施の形態によりこの発明が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、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。かかる太陽電池セルが太陽電池（素子）の最小単位であり、太陽電池セルが１個または複数個集まって太陽電池が構成される。本発明の太陽電池は、太陽電池セル１個であってもよいし、太陽電池セルを１個または複数個電気的に直列または並列に結線し、封止してなる太陽電池モジュールであってもよい。
【００１９】
実施の形態１．
実施の形態１による太陽電池について、図１を基に説明する。本実施の形態による太陽電池は、太陽光Ｌが入射する受光面Ａ側から透光性基板１上に、第１の透光性導電膜２１（２１ａ，２１ｂ）と、第１の透光性導電膜２１よりも高いキャリア濃度を有する第２の透光性導電膜２２（２２ａ，２２ｂ）とが交互に積層された４層膜からなる第１の電極２と、光電変換層３と、裏面電極である第２の電極４とがこの順に積層された構成となっている。第１の電極は、低キャリア濃度である第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度である第２の透光性導電膜２２が交互に積層されている。
【００２０】
第１および第２の透光性導電膜のうち、キャリア濃度の高い、第２の透光性導電膜２２ｂが、光電変換層３に当接する側に配されている。また、第１および第２の透光性導電膜は、光学膜厚が等しい。本実施の形態では、テクスチャ構造を形成していないため、光電変換層３との屈折率差が大きくなるように、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２を光電変換層３側に配置した方が好ましい。一方、受光面側にテクスチャ構造を形成した場合にはもう１層、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜を光電変換層３との間に配するのが望ましい。
【００２１】
次に、本実施の形態の太陽電池を構成する各部材について説明する。
【００２２】
透光性基板１は透光性を有する絶縁性の材料からなり、その上に各薄膜を堆積することが可能であれば特に制限はなく、耐候性および機械的強度の点で、ガラスやポリカーボネート等の樹脂からなる基板が好適に用いられる。
【００２３】
光電変換層３は、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有し、入射する光により発電を行う薄膜半導体層が１層以上積層されて構成される。光電変換層３がＳｉ系薄膜からなる場合には、光電変換層３として非晶質Ｓｉ薄膜や微結晶Ｓｉ薄膜等が用いられる。非晶質Ｓｉ薄膜は、通常水素で未結合手が終端された水素化非晶質Ｓｉと呼ばれ、微結晶Ｓｉは部分的に非晶質Ｓｉを含んだ微細な結晶質Ｓｉを含んだ薄膜である。そのほか、ＣＩＳ（銅(Ｃｏｐｐｅｒ)、インジウム(Ｉｎｄｉｕｍ)、セレン(Ｓｅｌｅｎｉｕｍ)を主成分として含むもの）やＣＩＧＳ（銅、インジウム、ガリウム(Ｇａｌｌｉｕｍ)、セレンを主成分として含むもの）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）、ＣｄＴｅ（カドミウムテルル）等の化合物系材料、有機系材料などが用いられる。複数の薄膜半導体層を積層して光電変換層３を構成する場合には、バンドギャップの異なる複数の薄膜半導体層を積層することで、より幅広い光スペクトルを高効率に光電変換可能な構成とすることができる。なお、複数の薄膜半導体層が積層されて光電変換層３が構成される場合には、異なる薄膜半導体層間にＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2などの導電性酸化物材料などの中間層を挿入して、異なる薄膜半導体層間の電気的、光学的接続を改善してもよい。
【００２４】
裏面Ｂ側に形成される裏面電極である第２の電極４は、導電性を有する材料で構成され、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属材料や半田等の合金材料、導電性酸化物材料、カーボン材料およびこれらをフィラーとして含む導電性樹脂材料、もしくはこれらの組合せから適宜選択される。
【００２５】
太陽電池モジュール１００を構成する場合には、図３に示すように、透光性基板１上に複数の第１の電極２が配列され、この第１の電極２上に光電変換層３と、裏面側の透光性導電膜４Ｐと、第２の電極４とが順次積層されている。そしてこの第２の電極４上に保護層（図示せず）として裏面側カバー層が形成されており、端部の太陽電池セルの第１および第２の電極２，４からそれぞれリードＲ1，Ｒ2が導出されている。裏面側の透光性導電膜４Ｔは、他の図では省略している。裏面側カバー層としては、水分を透過しないように、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートや、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレートシートなどが好適に用いられる。
【００２６】
本実施の形態においては、第１の電極２は、低キャリア濃度を有する第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度を有する第２の透光性導電膜２２とが交互に計５層積層された導電性の多層膜である。なお、積層数が３層より少ない場合には光学干渉による赤外線の反射率向上効果が十分に得られず、積層数が多すぎると膜厚が増加し透過率の低下を招くことに加え、コストや生産性が悪化することから積層数は３〜７層とすることが好ましい。
【００２７】
このように本実施の形態によれば、透光性導電膜の積層膜が太陽電池セル受光面側の電極として機能しつつ、低キャリア濃度である第１の透光性導電膜と高キャリア濃度である第２の透光性導電膜の赤外線領域における屈折率差を利用し、赤外線を選択的に反射することができる。
【００２８】
次に、本実施の形態の太陽電池の製造方法について説明する。図２はその製造工程を示すフローチャート図である。本実施の形態では、まず、ガラス基板からなる透光性基板１表面に、第１の透光性導電膜２１ａ、第２の透光性導電膜２２ａ、第１の透光性導電膜２１ｂ、第２の透光性導電膜２２ｂ、第１の透光性導電膜２１ｃ、少なくとも１組のｐｉｎ構造を有する光電変換層３、および裏面電極である第２の電極４を順に積層する。
【００２９】
まず、透光性基板１としてガラス基板を用意する。そしてこの透光性基板１上に、透光性導電膜から成る第１の電極２を形成する(ステップＳ１)。
【００３０】
ここで第１の電極２を形成する工程は、第１の透光性導電膜２１ａを形成し、次いで、第２の透光性導電膜２２ａ、第１の透光性導電膜２１ｂ、第２の透光性導電膜２２ｂ、第１の透光性導電膜２１ｃと、順次積層する(ステップＳ１１〜Ｓ１５)。ここではスパッタリング工程において２種類のターゲットを交互に成膜することで各層のキャリア濃度を変化させる。第１の透光性導電膜２１ａ，第１の透光性導電膜２１ｂ，第１の透光性導電膜２１ｃはＺｎＯ：Ａｌ（０．５ｗｔ％）である。また、第２の透光性導電膜２２ａ，第２の透光性導電膜２２ｂはＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）である。
【００３１】
この後、１組のｐｉｎ構造を有する光電変換層３を積層する(ステップＳ２)。
【００３２】
最後に、裏面電極としての第２の電極４を積層する(ステップＳ３)。
【００３３】
本実施の形態では、各透光性導電膜の光学膜厚を等しくすることで各透光性導電膜界面における反射光の位相を揃えることで所望の波長で高い反射特性を得ることができる。
【００３４】
実施の形態２．
また、一般に実施の形態１のようなスーパーストレート型の薄膜太陽電池の受光面電極である第１の電極２は、図４に示すように、光電変換層３との界面に凹凸構造を形成したテクスチャ構造２Ｔを有することが好ましい。このテクスチャ構造により入射光を散乱させ、光電変換層３での光利用効率を高めることができる。他部については前記実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３５】
なお、第１の電極２のうち、最も光電変換層３側に位置する第１の透光性導電膜２１ｃＴの光電変換層３との界面にテクスチャ２Ｔを形成している。テクスチャ形成には数百ｎｍから数μｍ程度と、他の積層膜と比較して厚い膜を形成する必要があるため、膜の吸収特性の影響が大きくなる。よって、第１の電極２の最も光電変換層３側は吸収の小さい低キャリア濃度層である第１の透光性導電膜２１ｃＴとすることが好ましい。本実施の形態では第２の電極４の裏面Ｂ側にもテクスチャ４Ｔが形成されている。
【００３６】
次に、本実施の形態の太陽電池の製造方法について説明する。図５はその製造工程を示すフローチャート図である。本実施の形態では、実施の形態１の場合と異なるのは、第１の電極２を構成する５層の多層膜を順次形成した後、最上層の第１の透光性導電膜２１ｃ形成後に第１の透光性導電膜２１ｃの表面にテクスチャを形成する工程Ｓ１６を実施することを特徴とするものである。この後は前記実施の形態１と同様である。
【００３７】
つまり、ガラス基板からなる透光性基板１表面に、第１の透光性導電膜２１ａ、第２の透光性導電膜２２ａ、第１の透光性導電膜２１ｂ、第２の透光性導電膜２２ｂ、第１の透光性導電膜２１ｃを順に形成する（Ｓ１１からＳ１５）。こののち、少なくとも１組のｐｉｎ構造を有する光電変換層３を形成し（Ｓ２）、最後に第２の電極４である裏面電極を積層する（Ｓ３）。
【００３８】
なお、実施の形態２ではテクスチャを形成する層を厚く形成する必要があること、テクスチャを形成するため光電変換層界面との反射が小さくなることから吸収の少ない低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１を光電変換層側に配置した方が好ましい。ただし、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２の方が太陽電池に適したテクスチャ形状が得られる場合は、それを用いても良い。つまり、前記実施の形態では、第１の透光性導電膜２１ｃが光電変換層３側に位置するようにしたが、テクスチャ形成に適した成膜条件で薄く膜質の均一な膜を形成することができれば、最も光電変換層３側の第１の電極２は低キャリア濃度である第１の透光性導電膜に限らず、高いキャリア濃度である第２の透光性導電膜を用いてもよい。
【００３９】
前述のように透光性導電膜は、式１で示したようにキャリア濃度に依存したプラズマ周波数をピークとする吸収を示すが同時にプラズマ周波数付近で屈折率が大きく低下する。図６にキャリア濃度の異なるＺｎＯの屈折率を示す。０．５ｗｔ％ＡｌをドープしたＺｎＯ、３．０ｗｔ％ＡｌをドープしたＺｎＯ（以下、それぞれＺｎＯ：Ａｌ（０．５ｗｔ％）、ＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）と呼ぶ）の屈折率を曲線ａおよびｂで示す。これらの膜のホール効果測定法により測定されたキャリア濃度は２．７×１０20ｃｍ-3、７．５×１０20ｃｍ-3であった。両者の屈折率差は波長６００ｎｍにおいて０．１程度であるのに対し、波長１２００ｎｍにおいて０．５以上となり、赤外領域で顕著な屈折率差が得られることが明らかである。この屈折率差による反射を利用し、透光性導電膜の多層膜を形成することで従来の誘電体の薄膜多層膜と同様に反射光の位相を揃え、特定波長の反射率を高めることができる。受光面電極である第１の電極２の各層（テクスチャを形成する場合最も光電変換層側の層を除く）を反射させたい所望の波長λにおける光学膜厚（屈折率ｎ×膜厚ｄ）を制御することで光学干渉が生じる。特に、全ての層で透光性導電膜の光学膜厚がλ／４となる光路長に調整することで、各層で反射した光は位相を揃えて強め合うことで所望の波長λにおける反射率を容易に高めることができる。また、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２の各層が周期構造を有していれば、それぞれの光学膜厚が異なっていても干渉による反射率向上効果が得られる。
【００４０】
このように、本実施の形態では、第１の電極で入射光を散乱させる機能を持たせつつ、各透光性導電膜の光学膜厚を等しくすることで各透光性導電膜界面における反射光の位相を揃えることで所望の波長で高い反射特性を得ることができる。
【００４１】
図７にガラス基板上に低キャリア濃度の第１の透光性導電膜、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜の順に交互に３層および５層積層したときに、ガラス基板から多層膜へと光を入射させたときに多層膜からガラス基板側へと反射される反射率の波長依存性の計算結果をそれぞれ曲線ａおよびｂで示す。最もガラス基板から遠い側の低キャリア濃度の第１の透光性導電膜は表面にテクスチャが形成されるため、第１の透光性導電膜と光電変換層界面における反射は小さく、さらに反射光が散乱されるため光学干渉効果に与える影響は無視できるほど少ないと考えられるため、出射側の媒質を第１の透光性導電膜とし、入射側の媒質は空気として計算した。また、屈折率差によって生じる反射特性を調べるため、膜による吸収は無いものとした。低キャリア濃度の第１の透光性導電膜および高キャリア濃度の第２の透光性導電膜の屈折率は前述の図６に示した値を用いた。波長１２００ｎｍで高反射率が得られるように膜厚を、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜を１７２ｎｍ、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜を２５２ｎｍと設定した。
【００４２】
また、図８に比較のため、キャリア濃度が十分に低く屈折率が波長依存性がないと仮定した場合の多層膜の反射率の波長依存性の計算結果を示す。屈折率は透光性導電膜の波長１２００ｎｍにおける値を仮定し、膜厚も同じ値を用いた。両者を比較すると光学膜厚の一致する波長１２００ｎｍにおける反射率は同等の値が得られ、それぞれ曲線ａおよびｂに示すように３層構造で２０％、５層構造で５０％となっている。
【００４３】
図７および図８の比較から、本実施の形態の太陽電池では１２００ｎｍから波長が短くなるにつれて位相のずれが大きくなると同時に屈折率差が小さくなるため界面における反射も減少するため、従来の多層膜と比べて反射率が急峻に変化することがわかる。これは、従来の多層膜による反射では斜め入射時には光路長が変化するため反射ピークが短波長へとシフトするが、本実施の形態ではそのシフト量が小さくなり、入射角度依存性が小さくなることを同時に示している。１２００ｎｍよりも長波長側では従来の多層膜では位相がずれるため反射率が単調に低下するが、本実施の形態の太陽電池では屈折率差が大きくなることからある程度の波長までは反射率は増加傾向を示す。一方で短波長側に注目すると、従来の多層膜では太陽電池の有効波長域となる波長４００ｎｍ付近でも高い反射率を示している。これは１２００ｎｍで振幅の周期が１／２で反射光の位相が揃うのと同時に１周期ずれた周期が３／２となる波長、つまり設定波長の１／３の波長においても位相が揃うためである。また、これらの反射率の波長依存性は２層の屈折率を変化させても反射率が上下するだけで同様の特徴を示す。このことから従来の誘電体の多層膜では赤外線を反射しつつ、有効波長の透過率を高めるためには異なる膜厚を有した積層数の多い多層膜を形成する必要があり、そのために複雑な計算を行う必要があった。本実施の形態の太陽電池によれば多層膜界面の反射が赤外線領域のみで生じるため、積層数が少なく、簡易な構造の多層膜で赤外線領域のみを効率良く反射することができる。
【００４４】
低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１のキャリア濃度は０．２〜３．５×１０20ｃｍ-3とすることが好ましく、０．５〜３．０×１０20ｃｍ-3とすることがより好ましい。低キャリア濃度を有する第１の透光性導電膜２１のキャリア濃度が０．２×１０20ｃｍ-3よりも低い場合には、導電層として機能せず低抵抗の高キャリア濃度を有する第２の透光性導電膜２２との電気的接続が悪化するため、透光性導電膜の積層膜の抵抗が増加し、太陽電池の出力特性が低下する。一方、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１のキャリア濃度が３．５×１０20ｃｍ-3よりも高い場合には赤外線領域での屈折率低下が大きくなり高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２との境界における反射が小さくなると同時に、第１の電極２全体での吸収が増加してしまう。
【００４５】
高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２のキャリア濃度は５．０〜１５．０×１０20ｃｍ-3とすることが好ましく、５．０〜１０．０×１０20ｃｍ-3とすることがより好ましい。高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２のキャリア濃度が５．０×１０20ｃｍ-3より低い場合には低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１との屈折率差による反射効果が得られにくくなり、一方で高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２のキャリア濃度が１５．０×１０20ｃｍ-3よりも高い場合にはプラズモン周波数に伴う吸収ピークが短波長へとシフトし、可視光線領域まで吸収が増加してしまう。また、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２は近赤外線領域に吸収を生じるが、多層膜に使用される高キャリア濃度層は非常に薄く、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１のみで第１の電極２を構成した場合に比べ、同様のシート抵抗を得るための電極層全体の膜厚が薄くてすむため、積層膜全体における吸収は低く抑えることができる。
【００４６】
このように第１および第２の透光性導電膜のキャリア濃度を上記範囲に規定することにより、透過性と導電性を維持しつつ、赤外線領域で屈折率差が十分に得られ、効率的に赤外線を反射することができる。
【００４７】
低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１および高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２は光透過性を有した導電膜であればよく、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｎＯ2などの導電性酸化物材料を単独もしくは混合して用いることができる。さらにこれらの材料に導電性のドーピング材料を添加することができる。例えば、導電性酸化物材料としてＩｎ2Ｏ3を用いた場合にはドーピング材料としてＺｎやＳｎ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｃｅなど、導電性酸化物材料としてＺｎＯを用いた場合にはドーピング材料としてＡｌやＧａ、Ｂ、Ｓｉ、Ｃなど、導電性酸化物材料としてＳｎＯ2を用いた場合にはドーピング材料としてＦなどが挙げられる。
【００４８】
低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１および高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２の成膜には既存のスパッタリング、プラズマＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、イオンプレーティング、ＰＬＤ、真空蒸着等の乾式法やスプレー、熱分解、ゾルゲル、塗布などの湿式法が用いられる。また、表面のテクスチャ形成には既存のウェットエッチング法、ドライエッチング法、ＬＰＣＶＤやＰＬＤによる自然形成法等から透光性導電膜の材料や成膜法に適した方法が用いられる。
【００４９】
本実施の形態では、ドープ濃度の異なる２種類の導電性酸化物ターゲットを使用してスパッタリングすることで膜中のドナーの量を変え、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１および高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２のキャリア濃度の調整を添加するドーパントの量を調整することで行う。導電性酸化物とドーパント材料の２つのターゲットを使用し両者の印加電力比を変えることでキャリア濃度の調整をしてもよい。また、ＣＶＤ等を用いる場合はドーパント材料を含むガスの流量を変えることで、膜中のドナーの量を変えキャリア濃度の調整を行う。
【００５０】
本実施の形態によれば、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２の積層膜が太陽電池セルの第１の電極２として機能しつつ、赤外線領域において屈折率差による反射を利用した光学干渉効果により所定の波長付近に急峻な反射特性を得ることができる。一方で、有効波長域では屈折率差が小さくなるため反射が生じないため高い透過率を得ることができる。また、第１の電極２を形成する多層膜において、光電変換層３との界面以外の反射面が平面状に形成されるため、光学干渉の効果が顕著になり、高い赤外線反射効果を得ることができる。
【００５１】
実施の形態３．
他の実施の形態として、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１および高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２のキャリア濃度の調整を成膜中の酸素分圧を変えることで行う。一般的に透光性導電膜として用いられるｎ型導電性酸化物のキャリアはドーパントの添加や酸素欠損により生じた欠陥から生成される。成膜中の酸素分圧を高くすると酸素欠損は減少し、キャリア濃度は低下し、低くすると酸素欠損が増加し、キャリア濃度は上昇する。
【００５２】
本実施の形態では、ＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜するが、その際、成膜中の酸素分圧を、高めることで、キャリア濃度を低くしている。つまり、第１の透光性導電膜２１ａ，２１ｂ，２１ｃを形成する際、成膜中の雰囲気ガスをアルゴンと酸素の混合ガスとし、全圧を０．５Ｐａ、酸素分圧を０．０１Ｐａとして成膜したＺｎＯ：Ａｌ膜のキャリア濃度は８．８×１０19ｃｍ-3へと低下する。そして続いて、成膜中の雰囲気ガスをアルゴンのみ、全圧を０．５ＰａとしてＺｎＯ：Ａｌ膜を成膜し、キャリア濃度は７．５×１０20ｃｍ-3の第２の透光性導電膜２２ａ，２２ｂを形成する。このようにしてターゲットはそのまま同じものを使用し、酸素分圧のみを交互に変化させることで、極めて容易に多層構造の透光性導電膜を形成することができる。
【００５３】
以上のように、第１および第２の透光性導電膜に同一材料を用いることで、屈折率やバンドギャップが比較的近くなり有効波長域での反射が減少する。また、成膜時の酸素の量を調整することでキャリア濃度が調整でき材料コストが増加しない。
【００５４】
この方法によればスパッタリング法をはじめとしたターゲットを用いた成膜法において１種類のターゲットを用いてキャリア濃度を増減することができるため新たに材料を用いずにキャリア濃度の異なる膜を作製可能である。その他の工程は実施の形態１，２とまったく同一であるため説明を省略する。
【００５５】
実施の形態４．
次に、実施の形態４として、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２に異なる導電性酸化物材料を使用し、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１に高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２よりもバンドギャップが大きい材料を用いた太陽電池について説明する。
【００５６】
透光性導電膜の短波長域における吸収はバンド間遷移によるものであり、バンドギャップに対応した吸収端を示す。このとき、使用する導電性酸化物材料のバンドギャップに加えて、キャリア濃度が高くなるとキャリア電子が伝導帯底部を占有することにより見かけのバンドギャップが大きくなる現象が知られている(Ｂｕｒｓｔｅｉｎ−Ｍｏｓｓシフト)。このため、同一材料を用いてキャリア濃度の異なる層を積層させると低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１の吸収端が支配的となる。特にＺｎＯ系の材料は安価で材料資源が豊富であり、テクスチャ加工が容易であることから広く利用されているが、ＺｎＯのバンドギャップは３．４ｅＶ程度とＩｎ2Ｏ3やＳｎＯ2と比較して小さく、低キャリア濃度のＺｎＯでは短波長側の吸収端が３５０ｎｍ程度となり、太陽電池の有効波長域で吸収が増加し太陽電池の特性低下につながる場合がある。高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２にＺｎＯ系材料を用いた場合、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１にはＺｎＯに代えて、Ｉｎ2Ｏ3やＳｎＯ2系材料、もしくはワイドギャップ材料であるＭｇＯやＩｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2とＺｎＯとの混晶材料を用いることができる。混晶材料では両者の中間のバンドギャップや屈折率を示すため、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２がバンドギャップや屈折率の点で比較的近い特性の膜を得ることができる。また、屈折率は同材料でキャリア濃度のみを低減させた場合は図６に示したように赤外線領域で大きく上昇することに加え、欠陥が低減するため可視光域においてもわずかに上昇する。このため、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１の材料に、ＺｎＯやＩｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2（ｎ＠６００ｎｍ＝１．９〜２．１）と比較して屈折率の低い酸化マグネシウム（ｎ＠６００ｎｍ＝１．７）を用いることで低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２の可視光領域での屈折率の差をより小さくすることが可能である。また、実施の形態２または３と複数の方法を組み合わせて透光性導電膜のキャリア濃度を調整してもよい。
【００５７】
図９にＺｎＯとＭｇＯの混晶材料（Ｚｎ1-xＭｇxＯ）の屈折率の一例を示す。曲線ａで示す例ではＭｇＯの組成比をｘを２０ａｔ．％とし、Ａｌを１．０ｗｔ％ドープしている。比較のため、曲線ｂで示す例では、３．０ｗｔ％ＡｌをドープしたＺｎＯの屈折率を合わせて示す。Ｚｎ0.8Ｍｇ0.2Ｏ：Ａｌ（０．５ｗｔ％）のキャリア濃度は１．９×１０20ｃｍ-3であった。ＺｎＭｇＯ膜では、ＭｇＯ組成比を増加させると酸素欠損の減少によりキャリア濃度は低下するが、バンドギャップが増加するため短波長側の吸収端は短波長側へとシフトする。また、ＺｎＭｇＯ膜の屈折率はＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）と比較してキャリア濃度の低減により赤外線領域で大きく上昇する一方、可視光領域付近では欠陥が低減することによる屈折率の上昇とＭｇＯとの混晶による屈折率の低下が合わせて生じるためＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）と非常に近い値を示す。これにより同一材料でキャリア濃度のみを変化させた場合より有効波長域での屈折率差が小さくなり反射ロスをより抑制することができる。ガラス基板上に図９に示すＺｎＭｇＯを低キャリア濃度の第１の透光性導電膜、ＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）を高キャリア濃度の第２の透光性導電膜として用いて３層および５層積層した多層膜の反射率の波長依存性の計算結果を図１０に示す。曲線ａおよびｂではそれぞれ３層膜および５層膜について示す。膜厚は低キャリア濃度の第１の透光性導電膜を１６８ｎｍ、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜を２５２ｎｍと設定した。前記の理由により、ＺｎＯのキャリア濃度を変えた多層膜と比較し、有効波長域（特にバンドギャップ付近の短波長領域）で反射率が低下していることがわかる。
【００５８】
本実施の形態によれば赤外線反射効果は実施の形態１から３と同様に維持したまま有効波長域の透過率を高めることができる。その他の工程は実施の形態１から３と同一であるため説明を省略する。
【００５９】
実施の形態５．
上記の実施の形態１から４ではスーパーストレート型の薄膜太陽電池について述べたが、サブストレート型の薄膜太陽電池においても同様に適用できる。本実施の形態では、図１１に示すように、透光性基板１の上に裏面電極である第２の電極４、光電変換層３を積層し、その上に低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２を交互に積層させた受光面電極としての第１の電極２が形成される。
【００６０】
次に、本実施の形態の太陽電池の製造方法について説明する。図１２はその製造工程を示すフローチャート図である。本実施の形態が、実施の形態１と異なるのは、まず、透光性基板１にテクスチャエッチングを行い、このテクスチャ構造を維持するように第２の電極４および第１の電極２を形成するようにした点である。第１の電極２を構成する４層の多層膜を順次形成する点については、高キャリア濃度を有する第２の透光性導電膜２２を光電変換層３側に配する点で同じである。これは第２の透光性導電膜２２と光電変換層３の赤外線領域における屈折率差を大きくして界面における反射を得るためである。
【００６１】
つまり、ガラス基板からなる透光性基板１表面に、テクスチャを形成し、第２の電極４である裏面電極を形成し、少なくとも１組のｐｉｎ構造を有する光電変換層３を形成した後、第２の透光性導電膜２２ｂ、第１の透光性導電膜２１ｂ、第２の透光性導電膜２２ａ、第１の透光性導電膜２１ａを順に形成する（Ｓ１２〜Ｓ１５）。このように、最後に第１の電極２である受光面電極を積層する。
【００６２】
製造に際しては、まず、透光性基板１として、ガラス基板を用意する。そして、このガラス基板に研磨剤としてアルミナ粉末を混合した水を吹き付けるウオータブラスト法により粗面化し、さらにフッ酸水溶液を用いたエッチング処理により凹凸部を有する透光性基板１を得る(ステップＳ１１１)。
【００６３】
そして、この透光性基板１上に、第２の電極４としての膜厚５００ｎｍの銀をスパッタリング法で堆積した後、不純物としてＡｌ原子を２×１０21ｃｍ−3程度ドープしたＺｎＯ膜をスパッタリング法により膜厚１００ｎｍ成膜し、拡散防止膜とした（ステップＳ１１２）。このとき、拡散防止膜で被覆された第２の電極４の表面には凹凸部が形成されている。
【００６４】
そして、この第２の電極４の形成された透光性基板１上に、光電変換層３として、膜厚２０ｎｍのｐ型微結晶シリコン層、膜厚２μｍのｉ型（真性の）微結晶シリコン層、膜厚３０ｎｍのｎ型微結晶シリコン層をプラズマＣＶＤ法により積層した（ステップＳ１１３）。次いで４層の透光性導電膜からなる第１の電極２を形成する（ステップＳ１１４）。第２の透光性導電膜２２ｂの形成ステップ（Ｓ１２）、第１の透光性導電膜２１ｂの形成ステップ（Ｓ１３）、第２の透光性導電膜２２ａの形成ステップ（Ｓ１４）、第１の透光性導電膜２１ａの形成ステップ（Ｓ１５）を順次行う。このとき、最上層の第１の透光性導電膜２１ａの表面には凹凸部が形成されている。成膜に際しては、例えば成膜チャンバ内にＡｒとＯ2とＨ2を導入し、Ｉｎ2Ｏ3ターゲットをスパッタリングすることにより、膜厚２００ｎｍのＨドープＩｎ2Ｏ3を堆積した。このとき各層で酸素分圧を変化させることで酸素濃度を調整した。このようにして、図１１に示したような太陽電池が形成される。
【００６５】
サブストレート型太陽電池の場合、光閉じ込めを目的としたテクスチャ構造が透光性基板１もしくは裏面電極である第２の電極４に形成されるのが一般的であり、その上に積層される層も凹凸形状となる。このため、第１の電極２でテクスチャを形成する必要はなく、全ての層において光学膜厚を一定とすることが好ましい。低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１と高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２の界面が凹凸形状となるため界面の反射や膜厚の調整による光学干渉の効果が平面上に形成される実施の形態１から４と比較すると弱くなるが、同様に可視光線領域の高い透過率を維持したまま赤外線反射効果を得ることができる。
【００６６】
実施の形態６．
上記の実施の形態１から５では受光面電極である第１の電極を構成する多層膜の低キャリア濃度層とテクスチャ形成層を同一組成の透光性導電膜で構成したが、図４に示した実施の形態２の太陽電池においては、テクスチャを形成する面のみをこの繰り返し多層構造の透光性導電膜とは異なる組成の透光性膜で構成してもよい。例えば図１３に示すように、テクスチャ５Ｔを有する透光性膜５を介在させるようにしてもよい。
【００６７】
透光性基板１上に、同様にして５層の透光性導電膜２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂ，２１ｃを形成した後、透光性膜５を形成し、テクスチャ５Ｔを形成する。
【００６８】
つまり図５に示したフローチャートにおいてステップＳ１５までを実施して形成した５層構造の透光性導電膜上に、透光性膜５として、例えばＡｌを０．５ｗｔ％ドープしたＺｎＯとＭｇＯとの同時スパッタリング法により膜厚１μｍのＺｎＭｇＯ膜を成膜した。ＺｎＭｇＯのキャリア濃度は１×１０20ｃｍ-3、Ｚｎに対するＭｇの組成比は１５ａｔ．％であった。このとき、透光性膜５は主として六方晶を構成している。なお、この透光性膜５としてはドーパントを含まないＺｎＭｇＯ膜など、キャリア濃度の極めて低い膜であってもよい。
【００６９】
次に、０．５％に希釈された塩酸を用いて、透光性膜５としてのＺｎＭｇＯのエッチング処理を６０秒間実施する（テクスチャの形成Ｓ１６）ことにより、受光面と反対側の面に凹凸部（テクスチャ５Ｔ）を有するテクスチャ構造を有する透光性膜５を形成した。
【００７０】
つまり図５に示したフローチャートのステップＳ１５とＳ１６との間に透光性膜５を形成する工程を実行するものであり、後のステップについては、図５に示したフローチャートにしたがって実施すればよい。本実施の形態においても第２の電極４の裏面Ｂ側にもテクスチャ４Ｔが形成されている。
【００７１】
本実施の形態では、図１３に示したように、膜厚を厚くする必要があるテクスチャ形成層に透過率の高いＺｎＭｇＯを用いるため、ＺｎＯのみを用いる場合と比較して受光面電極全体としての透過率が向上する。また、本実施の形態のように、テクスチャ層と多層膜を別材料とする場合、例えば、多層膜をＩｎＯ系の材料、テクスチャ形成層をＺｎＯ系のＺｎＭｇＯとして形成することで、ＩｎＯ系材料の高い光透過性および導電性と、ＺｎＯ系材料を用いたテクスチャ構造による光散乱性を両立することも可能である。
【実施例】
【００７２】
実施例１．
まず、透光性基板１として、厚さ０．７ｍｍ、１００ｍｍ×１００ｍｍのコーニング♯７９５９からなるガラス基板を用意する。この透光性基板１上に、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１にＺｎＯ：Ａｌ（０．５ｗｔ％）、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２にＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）を用いてこの順に膜厚を１７２ｎｍ／２５２ｎｍ／６００ｎｍとして成膜し、受光面電極である第１の電極２を形成した。第１の電極２上に、第１の光電変換層として非晶質Ｓｉ系薄膜からなるｐｉｎ層を、第２の光電変換層として微結晶Ｓｉ系薄膜からなるｐｉｎ層を積層し、光電変換層３を形成した。ｉ層の膜厚はそれぞれ３００ｎｍ、２０００ｎｍとした。光電変換層３上に、裏面電極である第２の電極４としてＺｎＯとＡｇを膜厚がそれぞれ９０ｎｍ／３００ｎｍとなるように形成し、太陽電池セルを作製した。ＺｎＯはＡｇが光電変換層３中へ拡散することを防止するために挿入している。
【００７３】
実施例２．
実施例１と同様、透光性基板１としてのガラス基板上に、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１にＺｎＯ：Ａｌ（０．５ｗｔ％）、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２にＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）を用いて交互に膜厚を１７２ｎｍ／２５２ｎｍ／１７２ｎｍ／２５２ｎｍ／６００ｎｍとして成膜して第１の電極２を形成し、それ以外は実施例１と同様にして太陽電池セルを作製した。
【００７４】
実施例３．
実施例１と同様、透光性基板１としてのガラス基板上に、低キャリア濃度の第１の透光性導電膜２１にＺｎ０・８Ｍｇ０．２Ｏ：Ａｌ（１．０ｗｔ％）、高キャリア濃度の第２の透光性導電膜２２にＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）を用いてこの順に膜厚を１６８ｎｍ／２５２ｎｍ／６００ｎｍとして成膜して第１の電極２を形成し、それ以外は実施例１と同様にして太陽電池セルを作製した。
【００７５】
比較例１．
透光性基板１としてのガラス基板上に、ＺｎＯ：Ａｌ（０．５ｗｔ％）を膜厚１１００ｎｍとして成膜して第１の電極２を形成し、それ以外は実施例１と同様にして太陽電池セルを作製した。
【００７６】
比較例２．
透光性基板１としてのガラス基板上に、ＺｎＯ：Ａｌ（３．０ｗｔ％）を膜厚９００ｎｍとして成膜して第１の電極２を形成し、それ以外は実施例１と同様にして太陽電池セルを作製した。
【００７７】
本実施例の効果について次の項目により評価した。
テクスチャ形成前の透光性基板１と第１の電極２において分光光度計を用いて以下の各波長域の透過率および反射率を求めた。実施例１から３では、透過率および反射率測定後にテクスチャ形成を行い、図４に示した実施の形態２の太陽電池と同様の構成をとるように形成するものとし、比較例１および２でも同様に透過率および反射率測定後、テクスチャ形成を行い、太陽電池を形成した。
平均近紫外線透過率：波長３００〜４００ｎｍにおける平均透過率
平均可視光線〜近赤外線透過率：波長４００〜１１００ｎｍにおける平均透過率
平均赤外線反射率：波長１１００〜１５００ｎｍにおける平均反射率
また、四探針法によって受光面電極である第１の電極２のシート抵抗を求めた。その結果を図１４に示す。
【００７８】
図１４に示す測定結果より、実施例１から３の第１の電極では有効波長域での透過率とシート抵抗を維持しながら高い赤外線反射率を有していることがわかる。一方で、透光性導電膜を単層で成膜した比較例では赤外線反射率が６％程度と赤外線遮蔽効果がほとんど得られないことがわかる。特に、実施例１および３では低キャリアの透光性導電膜を単層で成膜した比較例１と同等かそれ以上の可視光線透過率を有している。実施例３では、低キャリア透光性導電膜にＺｎＭｇＯを使用しているため近紫外線領域においても高い透過率が得られている。実施例２の５層構造では４０％以上の特に高い赤外線反射率が得られる。一方で、総膜厚が厚くなるため、わずかに透過率が低下するがシート抵抗も他よりも低いため、膜厚やキャリア濃度を最適化することで透過率を高めることができると予想される。
【００７９】
作製した太陽電池セルはソーラーシミュレータにて１００ｍＷ／ｃｍ2の照度で３０分放置した後の表面温度を測定した。また、同様に３０分間光照射後の変換効率を測定した。また、表面温度２５度における太陽電池セルの変換効率を１００％としたときの変換効率維持率を図１５に示す。
【００８０】
図１５に示す測定結果より、実施例１から３では赤外線反射による太陽電池セルの温度上昇を抑制する効果があり、３０分間の光照射後も高い変換効率維持率を示すことがわかる。一方で、比較例では赤外線反射効果が得られないため、光照射後の太陽電池セルの温度が大幅に上昇した。このため変換効率維持率が低くなり、光照射後の変換効率は実施例よりも低い値となった。
【符号の説明】
【００８１】
１  透光性基板、２  第１の電極、２Ｔ  テクスチャ、３  光電変換層、４  第２の電極、４Ｐ  透光性導電膜、４Ｔ  テクスチャ、５  透光性膜、５Ｔ  テクスチャ、Ｒ1，Ｒ2  リード、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  第１の透光性導電膜、２２，２２ａ，２２ｂ  第２の透光性導電膜。
【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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