(57)【要約】【課題】高スループットで、膜質が安定化し、良好なオーミック接合を得ることができる裏面透明電極層が形成され、それによって、大面積の薄膜太陽電池であっても出力特性の改善、さらに光電変換効率の向上を図ることができる薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】透明基板上に透明電極層、半導体光電変換層、裏面透明電極層、裏面反射性金属層が順次積層された薄膜太陽電池であって、前記裏面透明電極が前記半導体光電変換層上に、ＩＴＯ層及びＺｎＯ：Ａｌ層がこの順に形成された２層構造を有してなる薄膜太陽電池。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に透明電極層、半導体光電変換層、裏面透明電極層、裏面反射性金属層が順次積層された薄膜太陽電池であって、前記裏面透明電極が前記半導体光電変換層上に、ＩＴＯ層及びＺｎＯ：Ａｌ層がこの順に形成された２層構造を有してなることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】
ＩＴＯ層が、５〜３０ｎｍの膜厚で形成されてなる請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】
透明基板上に透明電極層、半導体光電変換層、裏面透明電極層、裏面反射性金属層を順次積層する薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記裏面透明電極層を、基板搬送方向に少なくともＩＴＯターゲットとＺｎＯ：Ａｌターゲットとがこの順で配置された基板移動型のマグネトロンスパッタ装置を用いて、ＩＴＯ層とＺｎＯ：Ａｌ層との２層構造として連続成膜することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
ＩＴＯターゲットの相対密度が９５％以上である請求項３記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
ＩＴＯターゲットの錫の含有量が２〜１５ｗｔ％である請求項３又は４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
ＩＴＯターゲットの磁場強度をＺｎＯ：Ａｌターゲットの磁場強度より大きく設定する請求項３〜５のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
ＩＴＯターゲットの磁場強度を９００Ｇ以上とする請求項６記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項８】
ＩＴＯ層をＺｎＯ：Ａｌ層よりも低パワーで成膜する請求項３〜７のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項９】
ＩＴＯ層をＲＦスパッタ法で、ＺｎＯ：Ａｌ層をＤＣスパッタ法で成膜する請求項３〜８のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
ＩＴＯ層を１〜３Ｗ／ｃｍ２の放電密度で成膜する請求項３〜９のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
ＩＴＯ層を成膜する前に、真空度を５×１０−３Ｐａ以上とする請求項３〜１０のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
ＩＴＯ層を、不活性ガス雰囲気下で形成する請求項３〜１１のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜太陽電池及びその製造方法に関し、より詳細には、薄膜太陽電池の変換効率等の性能改善し得る透明電極層が形成された薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子である太陽電池は、石油などの化石エネルギーや原子力エネルギーに代わるクリーンなエネルギーとして期待されている。太陽電池を電力用のエネルギー源として実用化するために解決すべき問題点の最たるものは、製造コストの低減である。
太陽電池を材料別に大別すれば、単結晶を用いるものと、多結晶を用いるものと、非晶質を用いるものと、化合物の薄膜を用いるものに分けられる。そのうち、非晶質や化合物の薄膜を用いる太陽電池は、製造コストを大幅に低減できる可能性の高い材料として、盛んに開発されている。
製造コストは、単位電力当たりで計算されるべきであり、サイズ大型化、高速化、高出力化の技術開発により、低コスト化が達成されると考えられる。
高出力化を図る手段の一つとして、太陽電池の光入射側と反対側に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ等の高い反射率を有する金属膜による反射層を形成する技術が知られている。この技術は、キャリアを生成する半導体層を透過した光を、反射層で反射することによって、再び半導体層で吸収させて、出力電流を増大させて光電変換効率を向上させるものである。
【０００３】
しかし、裏面電極として高い反射率を有する金属膜を用いた場合、その金属自体が半導体層に拡散し、太陽電池の特性を低下させ、あるいは光入射側の電極と導通して短絡（シャント）を招く原因となる。特に、半導体層を透過してきた光を散乱させて、吸収係数の小さい長波長光の光路長を増大させるために、裏面電極を凹凸のある粗面として形成した場合に顕著である。
一方、裏面電極と半導体層との間に透明導電層を介在させることにより、基板表面性の向上、つまり、裏面電極の平坦性の向上及び半導体層の密着性の向上を図り、あるいは裏面電極の金属と半導体層との合金化を防止する等の方法が知られている。また、これにより、太陽電池のスペクトル感度において、長波長領域の感度が増大すること、半導体層の欠陥領域中を流れる電流を減少させ得ることも提案されている。
このように、薄膜太陽電池の裏面側の透明電極層は、高効率化に関して非常に重要な役割を担っており、一般的に、コストと成膜された膜質の安定性よりＺｎＯ：Ａｌが使用されている。
透明電極層を大面積の薄膜として成膜する場合、例えば、マグネトロンスパッタ装置が用いられる。マグネトロンスパッタ装置としては、一般に、▲１▼磁石固定、基板固定型の装置、▲２▼磁石移動、基板固定型の装置、▲３▼磁石固定、基板移動型の装置がある。
【０００４】
しかし、▲１▼の磁石固定、基板固定型のマグネトロンスパッタ装置を用いて、固定された大面積の基板上に薄膜を成膜しようとすれば、広い成膜領域全体に多数の磁石を配列しなければならず、装置自体が複雑で、コスト高になる。また、ターゲットの不均一な消耗等により、多数の磁石を用いても、広い成膜領域全体に均一な磁場を形成することが困難であり、堆積された膜は、依然として不均一性を生じやすい。
また、▲２▼の磁石移動、基板固定型の装置は、一般に、成膜領域全体にわたって、磁石が多数回往復移動するために、▲１▼の装置に比較して、基板上に堆積される膜は、より均質で、ターゲットの利用効率も高くなる。たとえば、厚さ６０ｎｍのＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）膜を成膜するために磁石を１１回往復運動させる装置が提案されており（たとえば、特許文献１）、また、１つの金属酸化物薄膜の成膜について、磁石の往復運動を２回以下とする装置が提案されている（たとえば、特許文献２）。
しかし、いずれの装置を用いても、裏面側の透明電極層の膜質、さらには光電変換層との間の接合の状態等に起因して、出力特性としてフィルファクタ（曲線因子）が未だ十分ではなく、さらなる光電変換効率の改善、低コスト化が望まれている。
【０００５】
また、裏面透明電極層に従来のＡｌドープＺｎＯ膜に代えて、ＧａドープＺｎＯ膜を用いることが提案されている（たとえば、特許文献３）。
しかし、ＧａドープＺｎＯの単膜では、低コスト化は達成できず、ターゲットの経時変化により、安定した膜質は得られず、出力特性としてフィルファクタの低下につながる。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高スループットで、膜質が安定化し、良好なオーミック接合を得ることができる裏面透明電極層が形成され、それによって、大面積の薄膜太陽電池であっても出力特性の改善、さらに光電変換効率の向上を図ることができる薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１５８８３３号公報
【特許文献２】
特開２００１−３２０６８号公報
【特許文献３】
特開平６‐３３８６２３号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、裏面透明電極の材料及びその膜質、裏面透明電極の成膜方法等について鋭意検討を行った結果、裏面透明電極として、従来一般的に用いられているＺｎＯ：Ａｌに比べ、キャリア密度が高く、比抵抗が低いＩＴＯを用いることが、薄膜太陽電池の裏面透明電極（半導体光電変換層とのコンタクト層）としての膜質の安定性、出力特性の向上を図る上で好適であることを見出した。
さらに、電極形成のために使用されるマグネトロンスパッタ装置を用いた場合に、放電初期の膜は、ターゲット表面に吸着した微量な残留酸素又はターゲット表面に付着した金属を含む粉状の異物により、光電変換層との間の良好なオーミック接合を得ることができず、出力特性として十分なフィルファクタが得られず、薄膜太陽電池の特性を低下させる原因となっているとともに、成膜前の真空度が悪い状態で成膜した場合に、光電変換層とのコンタクトが悪くなる傾向が顕著に現れ、放電を長期間繰り返すと、ターゲットに、金属を含む粉状の異物が徐々に増えてくるという経時変化が起こり、この傾向が大きく現れることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、透明基板上に透明電極層、半導体光電変換層、裏面透明電極層、裏面反射性金属層が順次積層された薄膜太陽電池であって、前記裏面透明電極が前記半導体光電変換層上に、ＩＴＯ層及びＺｎＯ：Ａｌ層がこの順に形成された２層構造を有してなる薄膜太陽電池が提供される。
また、本発明によれば、透明基板上に透明電極層、半導体光電変換層、裏面透明電極層、裏面反射性金属層を順次積層する薄膜太陽電池の製造方法であって、前記裏面透明電極層を、基板搬送方向に少なくともＩＴＯターゲットとＺｎＯ：Ａｌターゲットとがこの順で配置された基板移動型のマグネトロンスパッタ装置を用いて、ＩＴＯ層とＺｎＯ：Ａｌ層との２層構造として連続成膜する薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜太陽電池は、主として、透明基板上に透明電極層、半導体光電変換層、裏面透明電極層、裏面反射性金属層がこの順に積層されて構成されている。
本発明の太陽電池において使用することができる透明基板としては、薄膜太陽電池全体を支持し、補強するものであって、耐熱性を有するものであれば特に限定されず、例えば、ガラス；ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、テフロン（登録商標）等耐熱性の高分子フィルム；ステンレス鋼（ＳＵＳ）等を用いることができる。これらの基板は、適当な強度及び重量等を備える膜厚、例えば、０．１〜３０ｍｍ程度の膜厚であることが適当である。また、基板表面に凹凸を有していてもよい。
光電変換層は、通常、ｐｉｎ接合によって形成されており、ｐｉｎ接合を構成する各層は、それぞれ単結晶、多結晶、微晶質、非晶質のいずれであってもよい。また、必ずしも単接合型でなくても、多接合型であってもよい。光電変換層は、公知の方法によって形成することができる。
【００１０】
裏面透明電極は、半導体光電変換層上に、ＩＴＯ層及びＺｎＯ：Ａｌ層の順で形成された２層構造を有している。ＩＴＯ層は、Ｉｎ２Ｏ３を主体とした層であり、その中に、錫が２〜１５ｗｔ％程度含有されていることが好ましい。
ＩＴＯ層の膜厚は、例えば、半導体光電変換層との良好なコンタクトを得ること、製造コストを低下させること等の観点から、５〜３０ｎｍ程度であることが好ましい。ＺｎＯ：Ａｌ層は、ＺｎＯを主体とした層であり、その中に、Ａｌが１〜５ｗｔ％程度含有されている層であることが適当である。ＺｎＯ：Ａｌ層の膜厚は、例えば、５０〜１００ｎｍ程度であることが適当である。
裏面反射性金属層は、通常、太陽電池の分野において反射膜として使用し得るものであれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウム等の金属が挙げられる。膜厚は、例えば、２００〜５００ｎｍ程度が挙げられる。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法では、基板移動型のマグネトロンスパッタ装置を用いることが好ましく、さらに、インライン方式のものが好ましい。この装置は、基板搬送方向に少なくともＩＴＯターゲットとＺｎＯ：Ａｌターゲットとがこの順で配置されていることが必要である。
【００１１】
ＩＴＯターゲットは、ターゲットの表面に徐々に粉状の異物がたまる経時変化を起こしにくいものであることが好ましく、そのために、相対密度が９５％程度以上のものであることが好ましい。また、ターゲット中のＧａ含有量は、十分な導電性及び光の透過率を得ることができる程度であることが好ましく、例えば、ＩＴＯターゲットに対して２〜１５ｗｔ％程度であることが好ましい。
ＺｎＯ：Ａｌターゲットは、例えば、相対密度が９５％以上のものであることが好ましく、ターゲット中のＡｌ含有量は、例えば、ＺｎＯ：Ａｌターゲットに対して１〜５ｗｔ％程度であることが好ましい。
これらのターゲットは、用いる装置、電極の膜厚、形成しようとする太陽電池の大きさ等に応じて、大きさや数等を適宜調整することができる。例えば、１００〜１００００ｃｍ２程度の面積を有するターゲットが挙げられる。なお、各ターゲットは必ずしも同じ大きさのものでなくてもよい。また、ＩＴＯターゲットの数は、ＺｎＯ：Ａｌターゲットの数よりも少ないことが好ましく、ＩＴＯターゲットでは１〜３個程度、ＺｎＯ：Ａｌターゲットでは２〜７個程度用いることが適当である。ターゲットは、成膜室に導入された基板が、ＩＴＯターゲット上を通過し、次いで、ＺｎＯ：Ａｌターゲット上を通過するように配置されていることが必要であり、これによって、基板が成膜室内を移動するのみで、連続してこれらの層を成膜することができる。通常ＩＴＯを成膜する時には、低抵抗膜とするために酸素を導入するが、ＩＴＯターゲットとＺｎＯ：Ａｌターゲットが同一チャンバーに設置されている本発明の場合は、特に酸素量の制御が難しく、不純物として悪影響を及ぼす可能性があるので、酸素を導入せず、Ａｒのみを導入することが好ましい。
【００１２】
成膜前には、基板は、加熱されていることが適当である。加熱温度は、特に限定されるものではないが、１２０〜１８０℃程度が適当である。また、成膜室は、あらかじめ真空引きしておくことが好ましい。真空度は、例えば、５×１０−３Ｐａ程度か、これよりも真空度を高くすることが好ましい。
スパッタ法は、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法のいずれでもよいが、例えば、ＩＴＯ層をＲＦスパッタ法で、ＺｎＯ：Ａｌ層をＤＣスパッタ法で成膜することが好ましい。スパッタ法の条件は、特に限定されるものではなく、例えば、パワーは、ターゲットの種類、厚さ、位置等に応じて適宜調整することができる。具体的には、０．５〜５Ｗ／ｃｍ２程度、好ましくは１〜３Ｗ／ｃｍ２程度の放電密度が挙げられる。なかでも、ＩＴＯ層をＺｎＯ：Ａｌ層よりも低パワーで、好ましくは０．５〜２Ｗ／ｃｍ２で形成することが適当である。
また、ＩＴＯターゲットの磁場強度をＺｎＯ：Ａｌターゲットの磁場強度より大きく設定することが好ましい。具体的には、ＩＴＯターゲットの磁場強度は５００〜１５００Ｇ程度、好ましくは９００Ｇ程度以上、ＺｎＯ：Ａｌターゲットの磁場強度は２００〜８００Ｇ程度が挙げられる。
以下、本発明の薄膜太陽電池及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。
【００１３】
本発明の薄膜太陽電池は、図１に示したように、集積型の非晶質薄膜太陽電池として、光入射側から、ガラス基板１上に、ＳｎＯ２層２、ｐ層３ｐ、ｉ層３ｉ及びｎ層３ｎからなる半導体光電変換層３、ＩＴＯ層４ａ及びＺｎＯ：Ａｌ層４ｂからなる裏面透明電極層４並びにＡｇ層５がこの順に形成されて構成される。
このような薄膜太陽電池は、図２に示した基板移動型マグネトロンスパッタ装置を用いて、以下のように製造することができる。
まず、一主面上に、ＳｎＯ２層２からなる透明導電層が形成されたガラス基板１を用意した。このようなＳｎＯ２層２を備えたガラス基板１は市場において入手可能である。なお、このガラス基板１は、約６５０ｍｍ×９１０ｍｍの面積を有していた。
【００１４】
ＳｎＯ２層２上に、周知のプラズマＣＶＤ法とレーザスクライブ法を利用して、例えば、特開昭６１−２１０６８１号公報に記載の慣用的な方法に従って、周知の集積化された半導体光電変換層３を形成する。
このようにしてＳｎＯ２層２と半導体光電変換層３とが積層された２枚のガラス基板１を、図２に示した基板移動型マグネトロンスパッタ装置の基板ホルダ（図示せず）上に配置する。このスパッタ装置は、仕込室６、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７、Ａｇ成膜室８、取出室９の真空ポンプ（図示せず）にそれぞれ接続された４つのチャンバーからなるインライン式スパッタ装置で、前後に基板脱着部と基板搬送部（図示せず）を備える。ＩＴＯおよびＺｎＯターゲットは、幅２５４ｍｍ×長さ９９０ｍｍ、厚さ６ｍｍのものが、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７室内に、４枚片面に３６ｃｍ間隔で設置されている。仕込室６側からＩＴＯターゲット１０が１枚、ＺｎＯ：Ａｌターゲット１１が３枚配置されており、それぞれに電源１４又はＲＦ電源が接続されている。このターゲット構成は、両面にある両面同時成膜可能の装置でもよく、この場合、対面するターゲットを並列に電源が接続されている。ターゲットの裏側には、バッキングプレートを介して、磁石１３が設置されており、この磁石１３は固定式でもかまわないが、ターゲットを面内均一に消耗して寿命をのばせるよう、移動可能であることが好ましい。
【００１５】
ガラス基板１を、まず仕込室６に導入し、加熱と真空引きとを行い、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７に移動させ、電源１４により、放電された４枚のターゲット上を通過させながら、半導体光電変換層３上にＩＴＯ層４ａとＺｎＯ：Ａｌ層４ｂとを連続成膜し、厚さ１００ｎｍの裏面透明電極層４を形成する。
具体的な裏面透明電極層４の成膜条件としては、製造例１として、仕込み室６で１５０℃に加熱し、８×１０−３Ｐａまで真空引きして、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７での成膜前の背圧を、３×１０−３Ｐａとした。ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７においては、ＩＴＯターゲットをコールドプレス法で作製した相対密度９２％で、すずの含有量が５ｗｔ％のものを使用し、累積放電電力量１００ｋＷｈの状態で、ＩＴＯを２５ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌを７５ｎｍの膜厚で形成した。磁場強度は、全てターゲット表面で１０００Ｇであり、放電電力は、全てＤＣ  ２．５Ｗ／ｃｍ２とした。
【００１６】
製造例２として、製造例１と同様に、仕込み室で加熱、真空引きし、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７においては、ＩＴＯターゲットをホットプレス法で作製した相対密度９８％で、すずの含有量が５ｗｔ％のものを使用し、累積放電電力量１００ｋＷｈの状態で、ＩＴＯを２５ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌを７５ｎｍとした。磁場強度は、全てターゲット表面で１０００Ｇであり、放電電力は、全てＤＣ  ２．５Ｗ／ｃｍ２とした。
製造例３として、製造例１と同様に、仕込み室で加熱、真空引きし、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７においては、ＩＴＯターゲットをホットプレス法で作製した相対密度９８％で、すずの含有量が５ｗｔ％のものを使用し、累積放電電力量１００ｋＷｈの状態で、ＩＴＯを２５ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌを７５ｎｍとした。磁場強度は、ＩＴＯが１０００Ｇ、ＺｎＯ：Ａｌが５００Ｇａであり、放電電力は、全てＤＣ２．５Ｗ／ｃｍ２とした。
製造例４として、製造例１と同様に、仕込み室で加熱、真空引きし、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７においては、ＩＴＯターゲットをホットプレス法で作製した相対密度９８％で、Ｇａの含有量が５ｗｔ％のものを使用し、累積放電電力量１００ｋＷｈの状態で、ＩＴＯを１０ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌを７５ｎｍとした。全てターゲット表面で１０００Ｇであり、放電電力は、ＩＴＯがＲＦ１．０Ｗ／ｃｍ２、ＺｎＯ：ＡｌがＤＣ２．５Ｗ／ｃｍ２とした。
【００１７】
製造例５として、仕込み室６で１５０℃に加熱し、３×１０−２Ｐａまで真空引きして、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７の成膜前の背圧を、８×１０−３Ｐａとした。ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７においては、ＩＴＯターゲットをホットプレス法で作製した相対密度９８％で、すずの含有量が５ｗｔ％のものを使用し、累積放電電力量１００ｋＷｈの状態で、ＩＴＯを２５ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌを７５ｎｍとした。磁場強度は、ＩＴＯが１０００Ｇ、ＺｎＯ：Ａｌが５００Ｇａであり、放電電力は、全てＤＣ２．５Ｗ／ｃｍ２とした。
比較例として、製造例１と同様に、仕込み室で加熱、真空引きし、ＩＴＯ及びＺｎＯ成膜室７においては、ＺｎＯターゲットが全てＺｎＯ：Ａｌであり、累積放電電力量１００ｋＷｈの状態で、ＺｎＯ：Ａｌを１００ｎｍとした。磁場強度は、全てターゲット表面で１０００Ｇであり、放電電力は、全てＤＣ２．５Ｗ／ｃｍ２とした。
続いて、得られたガラス基板１を、Ａｇ成膜室８に移動し、Ａｇターゲット上を通過させながら、裏面透明電極層４上に厚さ３００ｎｍのＡｇ層５を連続して形成する。
【００１８】
最後に、裏面透明電極層４とＡｇ層５とを所定のパターンにレーザスクライブすることによって、集積型の非晶質薄膜太陽電池を形成した。
以上の方法によって製造された太陽電池について、太陽電池特性を測定した。その結果を表１に示す。なお、この表１においては、比較例を１に正規化した値を示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１によれば、本発明の成膜方法によるＺｎＯ層を含む薄膜太陽電池は、比較例の成膜方法によるＺｎＯ層を含む薄膜太陽電池に比べて、出力特性が改善されていることが明らかである。これは、本発明の成膜方法では、良質のＺｎＯ層が形成されるとともに、その下地となる半導体光電変換層に与えるダメージが少なくなるからであると考えられる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、裏面透明電極が半導体光電変換層上に、ＩＴＯ層及びＺｎＯ：Ａｌ層がこの順に形成された２層構造を有しているため、裏面透明電極として従来一般的に用いられているＺｎＯ：Ａｌに比べ、キャリア密度が高く、比抵抗が低いＩＴＯをも用いることができ、薄膜太陽電池の裏面透明電極としての膜質の安定性及び出力特性を向上させることができる。特に、光電変換層へのコンタクト層としてＩＴＯ膜を用いることで、光電変換層へのコンタクトを良好にし、光電変換効率のさらなる向上を図ることが可能となる。
特に、ＩＴＯ層が５〜３０ｎｍの膜厚で形成されている場合には、光電変換層とのより良好なコンタクトを得ることができるとともに、製造コストの上昇を抑えることができる。
さらに、本発明によれば、裏面透明電極層を、基板搬送方向に少なくともＩＴＯターゲットとＺｎＯ：Ａｌターゲットとがこの順で配置された基板移動型のマグネトロンスパッタ装置を用いて、ＩＴＯ層とＺｎＯ：Ａｌ層との２層構造として連続成膜するため、良好な膜質の裏面透明電極層を安定して、高スループットで形成することができ、出力特性、特にフィルファクタを顕著に改善した薄膜太陽電池を安価に製造することが可能となる。
【００２２】
つまり、ターゲットの表面に金属を含む粉状の異物が徐々に付着するターゲットの経時変化等により、スパッタ初期に余分の酸素原子が放出されたり、粉状の異物の放出されることがあるが、本発明によれば、基板移動型の装置によって裏面透明電極層を成膜するため、スパッタが開始されるごく初期の段階でターゲット表面から飛び出す余分な酸素原子や粉状の異物を基板上に接触又は付着することが防止することが可能となる。これにより、光電変換層が余分な酸素原子と接触することによる光電変換層のダメージを回避することができるとともに、均質で良質の裏面透明電極層を得ることができる。したがって、薄膜太陽電池の出力特性を改善することができる。
特に、ＩＴＯターゲットの相対密度が９５％以上である場合には、ターゲットの表面に徐々に粉状の異物がたまるという経時変化を防止することができ、ひいては光電変換層とのさらに良好なコンタクトを得ることができ、太陽電池特性である曲線因子ＦＦを向上させることができる。
【００２３】
また、ＩＴＯターゲットのすず含有量が２〜１５ｗｔ％である場合には、電極として十分な導電率を得ることができるとともに、光電変換層とのさらに良好なコンタクトを得ることができ、太陽電池特性の曲線因子ＦＦを向上させることができる。しかも、十分な光の透過率を確保しながら、太陽電池特性である短絡電流をも向上させることができる。
さらに、ＩＴＯターゲットの磁場強度をＺｎＯ：Ａｌターゲットの磁場強度より大きく設定する場合、ＩＴＯターゲットの磁場強度を９００Ｇ以上とする場合には、ＩＴＯターゲット上でのプラズマインピーダンスを低下させて、同一放電電力での放電電圧を低下させることができる。これにより、ターゲット表面に付着した残留酸素による光電変換層へのダメージを低減させることができ、光電変換層とのさらに良好なコンタクトを得ることができるとともに、ＺｎＯ：Ａｌターゲットの磁場強度を低く設定するために、磁石の低コスト化を図ることができる。磁場強度が高い場合、例えば、大面積のターゲット表面で均一に１０００Ｇ以上の高磁場を作りあげることは、技術的に難しく、この結果コスト高になるからである。
【００２４】
また、ＩＴＯ層をＺｎＯ：Ａｌ層よりも低パワーで成膜する場合、ＩＴＯ層を１〜３Ｗ／ｃｍ２の放電密度で成膜する場合には、ターゲット表面に付着した残留酸素による光電変換層へのダメージを低減させることができるとともに、膜厚分布を良好な値に確保することができ、電気特性及び太陽電池特性を向上させることができる。
さらに、ＩＴＯ層をＲＦスパッタ法で、ＺｎＯ：Ａｌ層をＤＣスパッタ法で成膜する場合には、光電変換層へのダメージを低減させることができるとともに（ＲＦスパッタ法）、高スループット化が図れる（ＤＣスパッタ法）。
また、ＩＴＯ層を成膜する前に真空度を５×１０−３Ｐａ以上とする場合には、裏面透明電極として、電気特性及び光学特性を向上させることができるとともに、高スループット化を図ることが可能となる。
また、ＩＴＯ層を成膜する時に酸素を導入せず、Ａｒのみを導入することにより、作製プロセスの制御の複雑化を招くことなく、電気特性及び太陽電池特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜太陽電池の一実施の形態を示す模式的な断面図である。
【図２】基板移動型マグネトロンスパッタ装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１    ガラス基板
２    ＳｎＯ２層
３    半導体光電変換層
３ｐ    ｐ層
３ｉ  ｉ層
３ｎ  ｎ層
４  裏面透明電極層
４ａ  ＩＴＯ層
４ｂ  ＺｎＯ：Ａｌ層
５    Ａｇ層
６    仕込室
７    ＩＴＯおよびＺｎＯ成膜室
８    Ａｇ成膜室
９    取出室
１０    ＩＴＯターゲット
１１    ＺｎＯ：Ａｌターゲット
１２    Ａｇターゲット
１３  磁石
１４  電源
【図１】
2004214541.tif 000004
【図２】
2004214541.tif 000005