(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に裏面電極層を積層する第１工程と、
前記裏面電極層上に、カルコパイライト型の光吸収層を積層する第２工程と、
前記光吸収層上にバッファ層を積層する第３工程と、
前記バッファ層上にスパッタリングで透明電極層を積層する第４工程と、を含む太陽電池の製造方法であって、
前記第４工程は、前記基板の温度を低下させながら前記透明電極層を積層する期間を含み、
前記第４工程の開始時の前記基板の温度を１５０℃以上２５０℃以下とし、前記第４工程の終了時の前記基板の温度を１００℃以下とすること
を特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記第４工程において前記基板の温度の低下速度を０．５℃／ｓｅｃ以上１．０℃／ｓｅｃ以下とすること
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出による地球温暖化が深刻化し、この対策としてクリーンなエネルギ源である太陽電池の開発が進められている。特に、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２などで構成されるカルコパイライト型結晶構造の光吸収層を備える太陽電池は、薄型太陽電池の中でもエネルギ変換効率が高く、経年劣化が少ないため、その開発が急速に進められている。
【０００３】
特許文献１には、基板上にＭｏ電極層（裏面電極層）、光吸収層、バッファ層、透明電極層を順次積層されたカルコパイライト型の太陽電池について記載されている。また、前記透明電極層は、ＺｎＯＡｌをスパッタリングで積層することが記載されている。
また、特許文献２には、透明電極層をスパッタリングする際の基板温度を１５０℃〜２５０℃の間に保持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０９８４２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１１１５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のように、透明電極層をスパッタリングする際の基板温度を１５０℃〜２５０℃の間に保持した場合（つまり、透明電極層のスパッタリング直前の基板温度を１５０℃〜２５０℃まで昇温させ、スパッタリング終了時までその温度を一定に保持した場合）、次のような問題が生じる。
すなわち、例えば、ＩｎＳのバッファ層上に、前記温度を保持したままで透明電極層をスパッタリングで積層すると、その熱でバッファ層を構成する原子（例えば、Ｉｎなど）が光吸収層のＣｕ空孔に拡散することとなる。なお、カルコパイライト型の太陽電池では、最も生成しやすいＣｕ空孔がアクセプタとなることを利用し、光吸収層をｐ形半導体として機能させている。
【０００６】
ここで、前記のようにＩｎが光吸収層のＣｕ空孔に拡散された場合、当該ＩｎがＣｕ空孔を埋め、ドナーであるＩｎＣｕが増加する。したがって、ｎ形半導体として機能するバッファ層に対して、ｐ形半導体として機能する光吸収層の電圧が低下する。
したがって、前記電圧の低下によって、太陽電池のエネルギ変換効率が低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、エネルギ変換効率がより高い太陽電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために本発明に係る太陽電池の製造方法は、基板上に裏面電極層を積層する第１工程と、前記裏面電極層上に、カルコパイライト型の光吸収層を積層する第２工程と、前記光吸収層上にバッファ層を積層する第３工程と、前記バッファ層上にスパッタリングで透明電極層を積層する第４工程と、を含む太陽電池の製造方法であって、前記第４工程は、前記基板の温度を低下させながら前記透明電極層を積層する期間を含み、前記第４工程の開始時の前記基板の温度を１５０℃以上２５０℃以下とし、前記第４工程の終了時の前記基板の温度を１００℃以下とすることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、第１工程〜第３工程において裏面電極層、光吸収層、及びバッファ層を基板上に順次積層し、その後の第４工程は、基板の温度を低下させながら透明電極層を積層する期間を含む。ここで、第４工程において基板の温度を低下させると、それにともなってバッファ層の温度も低下していく。
そして、バッファ層の温度を低下させることによって、バッファ層の構成原子が光吸収層の空孔(例えば、Ｃｕ空孔)に拡散することを抑制できる。また、光吸収層の空孔は正孔のキャリアとして機能するため、バッファ層の構成原子が光吸収層に拡散することを抑制することで、太陽電池のキャリア密度を増加させることができる。
したがって、太陽電池の開放電圧を高くすることができ、それに伴ってエネルギ変換効率も高くすることができる。
また、第４工程の開始時、つまり、透明電極層の積層を開始する時点での基板温度を、比較的高温の１５０℃以上２５０℃以下とする。そうすると、基板からバッファ層への伝熱により、バッファ層の温度も比較的高温となる。
この場合、バッファ層と透明電極層との界面において、透明電極層の構成原子がバッファ層に拡散し、バッファ層の格子欠陥を減少させることとなる。したがって、バッファ層で生成された電子のうち、前記格子欠陥でトラップされるものが減少するため、太陽電池のエネルギ変換効率をより高くすることができる。
また、第４工程の終了時、つまり、透明電極層の積層を終了した時点での基板温度を、比較的低温の１００℃以下とする。これによって、バッファ層の構成原子が光吸収層の空孔に拡散することをより好適に抑制できる。したがって、太陽電池のエネルギ変換効率をより高くすることができる。
【００１２】
また、前記第４工程において前記基板の温度の低下速度を０．５℃／ｓｅｃ以上１．０℃／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エネルギ変換効率がより高い太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池の概略断面図である。
【図２】（ａ）は、基板上に、裏面電極層、光吸収層、及びバッファ層を積層した状態で行う加熱処理を示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）の加熱処理の後、透明電極層のスパッタリングを開始した時点の状態を示す説明図であり、（ｃ）は、（ｂ）で開始した透明電極層のスパッタリングを継続させながら、冷却水で基板ホルダを冷却する処理を示す説明図である。
【図３】本実施形態の加熱・冷却処理を行った際の基板の温度変化と、従来技術の加熱処理を行った際の基板の温度変化を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、透明電極層の積層温度に対する太陽電池の開放電圧の変化を示すグラフであり、（ｂ）は、透明電極層の積層温度に対する光吸収層のキャリア密度の変化を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、透明電極層の積層温度に対するフィル・ファクタの値の変化を示すグラフであり、（ｂ）は、透明電極層の積層温度に対するバッファ層界面のＺｎ拡散量の変化を示すグラフである。
【図６】透明電極層の積層温度に対するエネルギ変換効率の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
なお、以下の記載において、「カルコパイライト型の光吸収層」とは、正方晶系に属するカルコパイライト型結晶構造の化合物で構成される光吸収層を示すものとする。
【００１７】
≪太陽電池の構成≫
図１は、本実施形態に係る太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池の概略断面図である。
太陽電池１００は、太陽光の光エネルギを直流電力に変換するものであり、基板１上に裏面電極層２、光吸収層３、バッファ層４、透明電極層５が順次積層された構成となっている。なお、太陽電池１００は、透明電極層５に対して太陽光が照射されるように設置される。
また、実際には、基板１上に積層された複数の太陽電池セル（裏面電極層２、光吸収層３、バッファ層４、及び透明電極層５）を直列接続した太陽電池モジュールを用いて所望の電力を得ることとなる。
【００１８】
基板１（サブストレート）は、その上部に積層された各層を支持・固定するものである。基板１として、ソーダライムガラス（Soda-Lime Glass：ＳＬＧ）、低アルカリガラス、ステンレス、ポリイミド、チタン箔などを用いることができる。ちなみに、太陽電池モジュールを製造する際には、一枚の基板１上に複数の太陽電池セルを配置し、それらを直列接続する。
【００１９】
裏面電極層２は、太陽電池１００のプラス電極６に接続され、基板１上に積層される。裏面電極層２として、Ｍｏ（モリブデン）などを用いることができる。
【００２０】
光吸収層３は、ｐ形半導体として機能するものであり、裏面電極層２上に積層される。光吸収層３はカルコパイライト型結晶構造の化合物であり、例えば、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、ＣｕＩｎＳ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２などを用いることができる。
透明電極層５を介して光が入射すると、光吸収層３の価電子帯の電子が励起されて伝導帯に移り、電子−正孔対が生成される。
【００２１】
バッファ層４は、ｎ形半導体として機能するものであり、光吸収層３上に積層される。バッファ層４として、例えば、Ｉｎ（Ｓ，Ｏ，ＯＨ），Ｉｎ２Ｓ３，Ｚｎ（Ｓ，Ｏ，ＯＨ），ＣｄＳなどを用いることができる。
バッファ層４は、光吸収層３上に積層されることでｐｎ接合を形成するほか、伝導帯不連続性による太陽電池１００の性能低下を防止するなどの機能を果たす。
【００２２】
透明電極層５（ＴＣＯ：Transparent Conducting Oxides）は、太陽電池１００のマイナス電極７に接続され、太陽光を透過して光吸収層３に到達させる機能を有する。また、透明電極層５は、バッファ層４上に積層される。
透明電極層５として、例えば、ＺｎＯ：Ａｌ，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などを用いることができる。ちなみに、前記Ａｌは、ドーピング添加元素である。
【００２３】
≪動作原理とＦＦの制限要因≫
太陽電池１００に光が入射すると、ｐｎ接合付近（光吸収層３とバッファ層４との接合面付近）において、バンドギャップ以上のエネルギを有する照射光によって電子−正孔対（励起子）が生成される。そして、励起された電子はｐｎ接合の内部電界により、バッファ層４を介して透明電極層５に向かう。一方、励起された正孔はｐｎ接合の内部電界により、裏面電極層２に向かう。
【００２４】
その結果、透明電極層５側が負に帯電し、裏面電極層２側が正に帯電して、図１に示すプラス電極とマイナス電極との間に電位差が生じる。この電位差を起電力として、各電極間を導線で接続すると光電流が得られる、つまり、太陽光の光エネルギが電気エネルギに変換されることとなる。
【００２５】
なお、光吸収層３には原子が抜けた空孔が多数存在する。例えば、カルコパイライト型の光吸収層としてＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２を用いた場合、Ｃｕ空孔が大量に生成する。これは、Ｃｕ空孔が最も生成エネルギが小さいためであり、生成したＣｕ空孔はアクセプタとして機能する。このように多数のＣｕ空孔が存在することによって、光吸収層３をｐ形半導体として機能させることができる。
【００２６】
また、太陽電池１００のエネルギ変換効率ηは、以下の（式１）で表される。なお、（式１）において、ＩＳＣは短絡電流（Short Circuit Current）であり、太陽電池１００のプラス極とマイナス極とを短絡したときに流れる電流である。また、ＶＯＣは開放電圧（Open Circuit Voltage）であり、太陽電池１００を開放状態にしたときの両極間の電圧である。
また、ＦＦはフィル・ファクタ（Fill Factor）であり、以下の（式２）で表される。
なお、Ｉｍ，Ｖｍはそれぞれ、最大電力Ｐｍを与える電流値、電圧値である。
【００２７】
【数１】
0005809952.tif 000002
【００２８】
【数２】
0005809952.tif 000003
【００２９】
≪太陽電池の製造方法≫
次に、本実施形態に係る太陽電池の製造方法について説明する。なお、基板１上に裏面電極層２、光吸収層３、バッファ層４を順次積層するまでの工程は様々な方法を採用することができるため、その概略を説明することとする。
【００３０】
＜第１工程＞
まず、ソーダライムガラスなどの基板１を洗浄した後、乾燥させる。そして、基板１上に裏面電極層２を、スパッタリングによって積層する。なお、本実施形態では、裏面電極層２としてモリブデン（Ｍｏ）を用いたが、これに限定されるものではない。
次に、太陽電池の裏面電極層２を分離するために、レーザー・スクライビングを行う。
【００３１】
＜第２工程＞
さらに、裏面電極層２上にＩｎ金属ターゲット及びＣｕ−Ｇａ合金ターゲットをそれぞれ用いたスパッタリングにより、Ｉｎ層とＣｕ−Ｇａ層との二層構造からなる積層成膜を行う（プリサーカの形成）。さらに、プリサーカを備える基板１ごとアニール処理室（図示せず）内に収容する。
そして、アニール処理室内に挿入されたガス導入管（図示せず）を介してＨｅ２Ｓｅガスを導入するとともに、アニール処理室内を４００℃から６００℃程度の温度範囲まで昇温させアニール処理を行う。これによって、カルコパイライト型の光吸収層３を形成することができる。
【００３２】
なお、光吸収層３の積層方法は、前記で説明した方法（セレン化法）に限らない。例えば、多源蒸着法、スパッタ法、ナノ粒子印刷法などによって、光吸収層３を積層することとしてもよい。
【００３３】
＜第３工程＞
次に、光吸収層３上にバッファ層４を、溶液成長法によって積層する。なお、本実施形態では、バッファ層４としてＩｎＳを用いたが、これに限定されるものではない。
ちなみに、バッファ層４の積層方法は溶液成長法に限らず、様々な手法で行うことができる。例えば、スパッタリング、ＩＬＧＡＲ（Ion Layer Gas Reaction）などによって、バッファ層４を積層することとしてもよい。
【００３４】
図２（ａ）は、基板上に、裏面電極層、光吸収層、及びバッファ層を積層した状態で行う加熱処理を示す説明図である。
基板１上に裏面電極層２、光吸収層３、及びバッファ層４を順次積層した積層構造体Ｋを加熱処理室に収容する。そして、加熱用ランプ１１で加熱することによって、加熱処理室内の温度を約２００℃まで昇温させ、積層構造体Ｋを加熱する。
当該加熱を所定時間行うことで、積層構造体Ｋの温度が約２００℃に達する。
【００３５】
＜第４工程＞
図２（ｂ）は、図２（ａ）の加熱処理の後、透明電極層のスパッタリングを開始した時点の状態を示す説明図である。
図２（ａ）に示した加熱処理の後、積層構造体Ｋをスパッタ室に移動させ、基板ホルダ１２上に載置する。なお、加熱処理室とスパッタ室とを、開閉可能な仕切りを介して隣接して設けることが好ましい。これによって、移動の際に積層構造体Ｋの温度低下を最小限に抑えることができる。
【００３６】
基板ホルダ１２は静電チャックなどによって積層構造体を吸着するとともに、その裏面に設置されたヒータ（図示せず）からの熱を積層構造体Ｋに対して伝熱する役割を果たす。また、基板ホルダ１２は耐熱性及び伝熱性を備える素材からなり、ヒータによって予め約２００℃に加熱されている。
【００３７】
さらに、移動手段（図示せず）によって積層構造体Ｋをスパッタ室に移動させ、基板ホルダ１２上に載置した後、スパッタリングによって積層構造体Ｋのバッファ層４上に透明電極層５を積層する。なお、本実施形態では、透明電極層５の材料としてＺｎＯ：Ａｌを用いた。
【００３８】
なお、スパッタリングを開始してから所定時間は、ヒータにより基板１の温度（つまり、積層構造体Ｋの温度）を２００℃に維持する。なお、前記所定時間は、スパッタリングされる分子（例えば、ＺｎＯ：Ａｌ）によって積層構造体Ｋを被覆するのに要する時間とする。
つまり、積層構造体Ｋの表面（上面）のバッファ層４が、透明電極層５の材料（例えば、ＺｎＯ：Ａｌ）によって覆い隠されるまでは、積層構造体Ｋの温度を２００℃に維持するようにヒータの加熱時間を予め設定しておく。
【００３９】
図２（ｂ）の部分拡大図に示すように、ＺｎＯ：Ａｌを積層構造体に対してスパッタリングすると、前記加熱処理によって積層構造体Ｋが高温（約２００℃）となっているため、ＺｎＯ：Ａｌに含まれるＺｎ原子がバッファ層４上に拡散する。ちなみに、図２（ｂ）の部分拡大図において、「＋」はｐ形半導体として機能する光吸収層３内のアクセプタを模式的に表し、「−」はｎ形半導体として機能するバッファ層４内のドナーを模式的に表している。
【００４０】
そして、拡散したＺｎ原子がバッファ層４の格子欠陥Ａに入り込むことで、バッファ層４の表面付近の格子欠陥を消滅させることができる。これによって、バッファ層４から透明電極層５に向かう電子が格子欠陥Ａにトラップされることを防止でき、フィル・ファクタＦＦの値を大きくすることができる。
【００４１】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）で開始した透明電極層のスパッタリングを継続させながら、冷却水で基板ホルダを冷却する処理を示す説明図である。
積層構造体Ｋの温度を２００℃に維持しながら、表面（上面）のバッファ層４をＺｎＯ：Ａｌで被覆した後、さらにスパッタリングを継続させながら基板１の温度を低下させていく。
【００４２】
より具体的には、透明電極層５のスパッタリングを開始してから所定時間（図３の時刻ｔ３と時刻ｔ２との差）が経過すると、ヒータをオフにするとともに冷却水で基板ホルダ１２を冷却する。前記冷却水による冷却は、例えば、基板ホルダ１２に形成されている流路１２ａに冷却水を流し、基板ホルダ１２の温度を低下させることにより行う。
【００４３】
ちなみに、前記冷却における冷却レートは、０．５℃／ｓｅｃ以上１．０℃／ｓｅｃ以下であることが好ましい。また、透明電極層５のスパッタリング終了時における基板１の温度が１００℃以下となるように基板１を冷却することが好ましい。
【００４４】
なお、冷却レート前記範囲に限定されるものではなく、０．５℃／ｓｅｃ未満、又は、１．０℃／ｓｅｃ以上であってもよい。
また、透明電極層５のスパッタリング終了時における基板１の温度は１００℃以下に限定されるものではなく、１００℃より高い温度（かつ、２００℃未満）としてもよい。
【００４５】
基板１の温度が低下すると、伝熱により裏面電極層２の温度が低下し、さらに、光吸収層３及びバッファ層４の温度が低下する。
これによって、バッファ層４を構成する原子（例えば、Ｉｎなど）が熱によってＣｕ空孔に拡散することを防止できる。すなわち、アクセプタとして機能するＣｕ空孔の減少を防止することで、光吸収層３のキャリア密度を増加させることができる。
【００４６】
図３は、本実施形態の加熱・冷却処理を行った際の基板の温度変化と、従来技術の加熱処理を行った際の基板の温度変化を示す図である。なお、図３において実線は本実施形態に対応し、破線は従来技術に対応する。また、図３には、基板１上に裏面電極層２、光吸収層３、及びバッファ層４４を積層した後の工程における基板１の温度変化を示している。
【００４７】
図３に示す時刻ｔ１〜ｔ２は、図２（ａ）に示す加熱処理に対応する。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２では、加熱処理室で積層構造体Ｋを加熱し、基板１の温度を約２００℃まで昇温させる。
そして、時刻ｔ２〜ｔ３において、積層構造体Ｋを加熱処理室からスパッタ室に移動させ、加熱された基板ホルダ１２によって基板１の温度を２００℃に維持する。
【００４８】
次に、時刻ｔ３〜ｔ４において、基板１の温度を２００℃に維持しながら透明電極層５の材料（例えば、ＺｎＯ：Ａｌ）を積層構造体Ｋの上面にスパッタリングする。これが、図２（ｂ）に示すスパッタリング処理に対応する。
次に、時刻ｔ４〜ｔ５において、前記スパッタリング処理を継続させつつ、基板ホルダ１２の流路１２ａ（図２（ｃ）参照）に冷却水を流して、その蒸発潜熱によって基板１の温度を徐々に低下させていく。
そして、スパッタリング処理が終了する時刻ｔ５における基板１の温度が１００℃以下となるようにする。
【００４９】
ちなみに、透明電極層６を積層した後は、ｐ形半導体として機能する光吸収層３と、ｎ形半導体として機能するバッファ層４との間に電界が生じるため、金属イオン（例えば、Ｉｎイオン）がバッファ層４に定着する。
したがって、透明電極層５を積層した後に加熱処理を行ったとしても、バッファ層４を構成する金属イオンが熱によって光吸収層３のＣｕ空孔に拡散することはない。
【００５０】
図３に示すように、従来技術では、スパッタ室で基板ホルダ１２を加熱し、透明電極層５の成膜開始から成膜終了まで基板１の温度を約２００℃に維持していた。
この場合、前記したように、バッファ層４を構成する原子（例えば、Ｉｎなど）が熱によって光吸収層３のＣｕ空孔に拡散し、Ｃｕ空孔が減少してしまう。その結果、光吸収層３のキャリア密度が減少するため、開放電圧ＶＯＣ及びエネルギ変換効率ηが低くなってしまう。
【００５１】
≪実験結果・効果≫
図４（ａ）は、透明電極層の積層温度に対する太陽電池の開放電圧の変化を示すグラフであり、図４（ｂ）は、透明電極層の積層温度に対する光吸収層のキャリア密度の変化を示すグラフである。
図４（ａ）及び図４（ｂ）の横軸であるＴＣＯ積層温度とは、透明電極層（ＴＣＯ）５の積層が終了した時点での基板１の温度である。
すなわち、図４（ａ）において、透明電極層５の積層温度が２００℃のデータは、透明電極層５のスパッタリング開始から終了まで、その温度を一定（２００℃）とした場合の太陽電池の開放電圧ＶＯＣである。
なお、前記の場合についての３個のサンプルを測定し、その平均値を□印で示した。
【００５２】
また、図４（ａ）において、透明電極層５の積層温度が約３０℃のデータは、透明電極層５をスパッタリングにより成膜する工程において冷却水で基板１の温度を低下させ（図２（ｃ）、図３の時刻ｔ４〜ｔ５参照）、透明電極層５の積層が終了した時点での基板１の温度を約３０℃とした場合の太陽電池の開放電圧ＶＯＣである。
そして、前記の場合についての３個のサンプルを測定し、その平均値を□印で示した。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、基板１の温度を２００℃に維持した場合（つまり、従来技術の場合）と比較して、冷却水で基板１の温度を下げた場合では、太陽電池１００の開放電圧ＶＯＣが高くなっている。
また、図４（ｂ）に示すように、基板１の温度を２００℃に維持した場合と比較して、冷却水で基板１の温度を下げた場合では、光吸収層３のキャリア密度が増加している。ちなみに、図４（ｂ）の各温度におけるデータは、図４（ａ）の各温度における平均値のデータに対応している。
【００５４】
前記したように、透明電極層５を積層する工程で基板１の温度が低下すると、伝熱によりバッファ層４の温度も低下する。これによって、バッファ層４を構成する原子（例えば、Ｉｎなど）が熱によって光吸収層３のＣｕ空孔に拡散し、Ｃｕ空孔が減少することを防止できる。すなわち、アクセプタとして機能するＣｕ空孔の減少を防止することで、光吸収層３のキャリア密度を増加させることができる（図４（ｂ）参照）。つまり、バッファ層４に対する光吸収層３の電位が高くなるため、太陽電池１００の開放電圧ＶＯＣを高くすることができる（図４（ａ）参照）。
【００５５】
図５（ａ）は、透明電極層の積層温度に対するフィル・ファクタの値の変化を示すグラフであり、図５（ｂ）は、透明電極層の積層温度に対するバッファ層界面のＺｎ拡散量の変化を示すグラフである。
なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）の横軸であるＴＣＯ成膜温度とは、透明電極層５の積層が終了した時点での基板１の温度である。
図５（ａ）では、透明電極層５の積層が終了した時点の基板１の温度を約３０℃とした場合、及び、前記時点の基板１の温度を２００℃とした場合について、それぞれ３個のサンプを測定し、その平均値を□印で示した。
【００５６】
図５（ａ）に示すように、基板１の温度を２００℃に維持した場合（つまり、従来技術の場合）と比較して、冷却水で基板１の温度を下げた場合では、太陽電池１００のフィル・ファクタＦＦの値が大きくなっている。
また、図５（ｂ）に示すように、基板１の温度を２００℃に維持した場合と比較して、冷却水で基板１の温度を下げた場合では、バッファ層４へのＺｎ拡散量が増加している。ちなみに、図５（ｂ）の各温度におけるデータは、図５（ａ）の各温度における平均値のデータに対応している。
【００５７】
前記したように、バッファ層４まで積層された積層構造体Ｋを、加熱処理によって比較的高温（約２００℃）にすると、ＺｎＯ：Ａｌに含まれるＺｎ原子をバッファ層４上に、より多く拡散させることができる(図５(ｂ)参照)。
そして、拡散したＺｎ原子がバッファ層４の格子欠陥Ａに入り込むことで、バッファ層４の表面付近の格子欠陥Ａを消滅させることができる（図２（ｂ）参照）。これによって、ｎ形として機能するバッファ層４から透明電極層５に向かう電子が格子欠陥Ａにトラップされることを防止し、フィル・ファクタＦＦの値を大きくすることができる（図５（ａ）参照）。
【００５８】
図６は、透明電極層の成膜温度に対するエネルギ変換効率の変化を示すグラフである。
図６の横軸であるＴＣＯ積層温度とは、透明電極層５の積層が終了した時点での基板１の温度である。
なお、図６の縦軸は太陽電池１００のエネルギ変換効率の値を示している。
【００５９】
図６に示すように、基板１の温度を２００℃に維持した場合と比較して、冷却水で基板１の温度を下げた場合では、太陽電池１００のエネルギ変換効率が増加している。
これは、基板１の温度を２００℃に維持した場合と比較して、冷却水によって基板１の温度を下げた場合の太陽電池１００の開放電圧ＶＯＣ及びフィル・ファクタＦＦが大きくなっているためである(図４（ａ）、図５（ａ）、（式１）参照)。
すなわち、本実施形態によれば、エネルギ変換効率がより高い太陽電池の製造方法を提供することができる。
【００６０】
≪変形例≫
以上、本発明に係る太陽電池１００について前記実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。
例えば、前記実施形態において太陽電池１００は、基板１上に裏面電極層２、光吸収層３、バッファ層４、透明電極層５が順次積層された構成としていたが、これに限らない。すなわち、各層の間に他の層が介在する構成としてもよい。例えば、基板１としてソーダライムガラスを用いる場合には、基板１内部から光吸収層３へのアルカリ金属成分（Ｎａ）の浸透量を制御するために、基板１と裏面電極層２との間にアルカリ制御層を設けるとともに、裏面電極層２と光吸収層３との間にＮａディップ層を設けることとしてもよい。
【００６１】
また、前記実施形態では、基板ホルダ１２を加熱するヒータをオフにするとともに、冷却水を基板ホルダ１２の流路１２ａに流すことによって基板を冷却することとしたが、これに限らない。例えば、冷却水による冷却を行わずに、単に基板ホルダ１２を加熱するヒータをオフにすることにより基板ホルダ１２の温度（つまり、基板１の温度）を低下させることとしてもよい。
【００６２】
また、前記実施形態では、透明電極層５をスパッタリングにより積層する際に、スパッタリングの開始から所定時間（図３のｔ３〜ｔ４参照）は基板１の温度を２００℃に保つこととしたが、これに限らない。
すなわち、スパッタリングの開始から終了まで基板ホルダ１２を冷却水で冷却することとしてもよい。この場合でも、冷却の開始直後は基板１の温度が略２００℃となっているため、透明電極層５の材料（ＺｎＯ：Ａｌ）に含まれるＺｎ原子をバッファ層４に拡散させることができる。
【００６３】
また、基板ホルダ１２の冷却（つまり、基板１の冷却）は、スパッタリングを開始した後、所定時間経過してから終了まで継続して行うこととしたが（図３のｔ４〜ｔ５参照）、これに限らない。
すなわち、基板１の冷却を、スパッタリング開始時刻から終了時刻までの時間（図３のｔ３〜ｔ５）に含まれる所定時間だけ行うこととしてもよい。また、基板１の冷却を複数回、断続的に行うこととしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００  太陽電池
１  基板
２  裏面電極層
３  光吸収層
４  バッファ層
５  透明電極層
６  プラス電極
７  マイナス電極
１１  ランプ
１２  基板ホルダ
１２ａ  流路
Ａ  格子欠陥
Ｋ  積層構造体
Ｗ  冷却水
【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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