(57)【要約】【課題】低抵抗と低光吸収損失とが両立された透明導電膜を備えた光起電力装置を提供する。【解決手段】この光起電力装置は、表面側から光が入射されるｎ型単結晶シリコン基板１からなる光電変換層と、光電変換層の表面上に形成され、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含む透明導電膜４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側から光が入射される光電変換層と、
前記光電変換層の表面上に形成され、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、前記酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含む透明導電膜とを備えた、光起電力装置。
【請求項２】
前記透明導電膜がその上に形成され、非晶質半導体および微結晶半導体のうちの少なくともいずれかからなる半導体層をさらに備える、請求項１に記載の光起電力装置。
【請求項３】
前記酸化インジウム層における（２２２）のピークは、
２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１±０．１度の第１ピークと、
２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の第２ピークとを含む、請求項１または２に記載の光起電力装置。
【請求項４】
前記第１ピークと前記第２ピークとの強度比は、０．０７以上０．９以下である、請求項３に記載の光起電力装置。
【請求項５】
前記酸化インジウム層は、Ｓｎを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光起電力装置。
【請求項６】
表面および裏面を有し、前記表面側から光が入射される第１導電型の結晶系半導体基板と、
前記結晶系半導体基板の表面上に形成され、実質的に真性な第１非晶質半導体層と、
前記第１非晶質半導体層上に形成された第２導電型の第２非晶質半導体層と、
前記第２非晶質半導体層上に形成され、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、前記酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含む透明導電膜とを備えた、光起電力装置。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に形成され、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、前記酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含む透明導電膜とを備えた、透明導電膜を有する素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光起電力装置および透明導電膜を有する素子に関し、特に、酸化インジウム層からなる透明導電膜を備えた光起電力装置および透明導電膜を有する素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、酸化インジウム層からなる透明導電膜を備えた光起電力装置などの透明導電膜を有する素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、ドーパントとしてＳｎを含む酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）層からなる透明導電膜を備えた光起電力装置が開示されている。以下、本願明細書では、透明導電膜を有する素子の一例として、光起電力装置を例にとって説明する。
【０００４】
図７は、従来の一例による透明導電膜を備えた光起電力装置の構造を示した斜視図である。図７を参照して、従来の一例による光起電力装置では、ｎ型単結晶シリコン基板１０１の上面上に、実質的に真性なｉ型非晶質シリコン層１０２、ｐ型非晶質シリコン層１０３、ＩＴＯからなる透明導電膜１０４および金属からなる集電極１０５が順次形成されている。集電極１０５は、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極部１０５ａと、フィンガー電極部１０５ａに流れる電流を集合させるバスバー電極部１０５ｂとによって構成されている。また、ｎ型単結晶シリコン基板１０１の裏面上には、裏面電極１０６が形成されている。なお、ｎ型単結晶シリコン基板１０１、ｉ型非晶質シリコン層１０２およびｐ型非晶質シリコン層１０３が、この順で積層されることによりＨＩＴ構造（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｔｈｉｎ−ｌａｙｅｒ）が形成されている。
【０００５】
ここで、図７に示した従来の光起電力装置において、透明導電膜１０４は、低抵抗かつ低光吸収損失であることが、光起電力装置のエネルギー変換効率を向上させるのに有効であることが知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１３６４４０号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、低抵抗と低光吸収損失とを両立するための透明導電膜の構成について十分な検討が行われていないため、低抵抗と低光吸収損失とが両立された透明導電膜を備えた光起電力装置を得ることが困難であるという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、低抵抗と低光吸収損失とが両立された透明導電膜を備えた光起電力装置を提供することである。
【０００８】
この発明のもう１つの目的は、低抵抗と低光吸収損失とが両立された透明導電膜を有する素子を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明の第１の局面における光起電力装置は、表面側から光が入射される光電変換層と、光電変換層の表面上に形成され、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含む透明導電膜とを備えている。
【００１０】
この第１の局面による光起電力装置では、上記のように、透明導電膜を、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含むように形成することによって、透明導電膜の抵抗を低減することができるので、光起電力装置の曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の低下を抑制することができる。また、上記のように透明導電膜を形成することによって、透明導電膜の光吸収損失を低減することができるので、光起電力装置の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。また、透明導電膜の抵抗と光吸収損失とを同時に低減することができるので、低抵抗と低光吸収損失とが両立された透明導電膜を備えた光起電力装置を得ることができる。
【００１１】
上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、透明導電膜がその上に形成され、非晶質半導体および微結晶半導体のうちの少なくともいずれかからなる半導体層をさらに備える。このように構成すれば、透明導電膜がその上に形成され、非晶質半導体および微結晶半導体のうちの少なくともいずれかからなる半導体層を備えた光起電力装置において、透明導電膜の抵抗と光吸収損失とを同時に低減することができる。
【００１２】
上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、酸化インジウム層における（２２２）のピークは、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１±０．１度の第１ピークと、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の第２ピークとを含む。このように構成すれば、容易に、透明導電膜の抵抗と光吸収損失とを同時に低減することができる。
【００１３】
上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、第１ピークと第２ピークとの強度比は、０．０７以上０．９以下である。このように構成すれば、容易に、光起電力装置の出力を向上させることができる。
【００１４】
上記第１の局面による光起電力装置において、好ましくは、酸化インジウム層は、Ｓｎを含む。このように構成すれば、Ｓｎを含む酸化インジウム層（ＩＴＯ膜）からなる透明導電膜を備えた光起電力装置において、透明導電膜の抵抗と光吸収損失とを同時に低減することができる。
【００１５】
この発明の第２の局面における光起電力装置は、表面および裏面を有し、表面側から光が入射される第１導電型の結晶系半導体基板と、結晶系半導体基板の表面上に形成され、実質的に真性な第１非晶質半導体層と、第１非晶質半導体層上に形成された第２導電型の第２非晶質半導体層と、第２非晶質半導体層上に形成され、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含む透明導電膜とを備えている。
【００１６】
この第２の局面による光起電力装置では、上記のように、透明導電膜を、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含むように形成することによって、透明導電膜の抵抗を低減することができるので、光起電力装置の曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の低下を抑制することができる。また、上記のように透明導電膜を形成することによって、透明導電膜の光吸収損失を低減することができるので、光起電力装置の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。また、第１導電型の結晶系半導体基板の表面上に、実質的に真性な第１非晶質半導体層および第２導電型の第２非晶質半導体層をこの順で形成することによって、表面側にＨＩＴ構造を有する光起電力装置を得ることができる。その結果、低抵抗と低光吸収損失とが両立された透明導電膜を備えたＨＩＴ構造の光起電力装置を得ることができる。
【００１７】
この発明の第３の局面における透明導電膜を有する素子は、基板と、基板上に形成され、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含む透明導電膜とを備えている。
【００１８】
この第３の局面による透明導電膜を有する素子では、上記のように、透明導電膜を、（２２２）面の配向を有する酸化インジウム層を含むとともに、酸化インジウム層における（２２２）のピークが、２つのピークを含むように形成することによって、透明導電膜の抵抗と光吸収損失とを同時に低減することができる。これにより、低抵抗と低光吸収損失とが両立された透明導電膜を有する素子を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態による光起電力装置の構造を示した斜視図である。  まず、図１を参照して、本実施形態による光起電力装置の構造について説明する。本実施形態による光起電力装置では、約１Ω・ｃｍの抵抗率と約３００μｍの厚みとを有するｎ型（１００）単結晶シリコン基板１（以下、ｎ型単結晶シリコン基板１という）の上面上に、約５ｎｍの厚みを有する実質的に真性なｉ型非晶質シリコン層２が形成されている。ｉ型非晶質シリコン層２上には、約５ｎｍの厚みを有するｐ型非晶質シリコン層３が形成されている。これにより、本実施形態では、光起電力装置の表面側にＨＩＴ構造が形成されている。なお、ｎ型単結晶シリコン基板１は、本発明の「光電変換層」および「結晶系半導体基板」の一例である。また、ｉ型非晶質シリコン層２は、本発明の「第１非晶質半導体層」の一例である。また、ｐ型非晶質シリコン層３は、本発明の「第２非晶質半導体層」の一例である。
【００２１】
また、本実施形態では、ｐ型非晶質シリコン層３上には、約１００ｎｍの厚みを有するＩＴＯ膜からなる透明導電膜４が形成されている。この透明導電膜４は、Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．１±０．１度の第１ピークと、２θ（θ：Ｘ線回折角）が３０．６±０．１度の第２ピークとの２つのピークを有する（２２２）のピークを含むＩＴＯ膜によって形成されている。
【００２２】
透明導電膜４の上面上の所定領域には、銀（Ａｇ）からなる約１０μｍ〜約３０μｍの厚みを有する集電極５が形成されている。この集電極５は、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極部５ａと、フィンガー電極部５ａに流れる電流を集合させるバスバー電極部５ｂとによって構成されている。また、ｎ型単結晶シリコン基板１の裏面上には、約１０μｍ〜約３０μｍの厚みを有する銀（Ａｇ）からなる裏面電極６が形成されている。
【００２３】
次に、図１を参照して、本実施形態の光起電力装置の製造プロセスについて説明する。まず、図１に示すように、約１Ω・ｃｍの抵抗率と約３００μｍの厚みを有するｎ型単結晶シリコン基板１を洗浄することにより不純物を除去する。そして、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、周波数：約１３．５６ＭＨｚ、形成温度：約１００℃〜約３００℃、反応圧力：約５Ｐａ〜約１００Ｐａ、ＲＦパワー：約１ｍＷ／ｃｍ２〜約５００ｍＷ／ｃｍ２の条件下で、ｎ型単結晶シリコン基板１上に、ｉ型非晶質シリコン層２およびｐ型非晶質シリコン層３をそれぞれ約５ｎｍの厚みで順次堆積する。これにより、ｐｉｎ接合を形成する。なお、ｐ型非晶質シリコン層３を形成する際のｐ型ドーパントとしては、３族元素であるＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎが挙げられる。ｐ型非晶質シリコン層３の形成時に、ＳｉＨ４（シラン）ガスなどの原料ガスに、上記したｐ型ドーパントの少なくとも１つを含む化合物ガスを混合することによって、ｐ型非晶質シリコン層３を形成することが可能である。
【００２４】
次に、ｐ型非晶質シリコン層３上に、スパッタリング法（ＤＣスパッタ法）を用いて、ＩＴＯ膜からなる透明導電膜４を形成する。具体的には、ＳｎＯ２粉末を５ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを、チャンバ（図示せず）内のカソード（図示せず）に設置する。この場合、ＳｎＯ２粉末の量を変化させることにより、ＩＴＯ膜中のＳｎ量を変化させることが可能である。Ｉｎに対するＳｎの量は、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％が好ましく、２ｗｔ％〜７ｗｔ％がより好ましい。また、ターゲットの焼結密度は、約９０％以上であることが好ましい。なお、透明導電膜４の形成には、透明導電膜４の下地となるｐ型非晶質シリコン層３に対して与えられるプラズマダメージを抑制するために、マグネットによってカソードの表面に約５００Ｇａｕｓｓ〜約３０００Ｇａｕｓｓの強磁場を印加可能な装置を使用する。
【００２５】
そして、ｐ型非晶質シリコン層３が形成されたｎ型単結晶シリコン基板１をカソードと平行に対向配置した状態で、チャンバ（図示せず）を真空排気する。そして、加熱ヒータ（図示せず）を用いて、基板温度を室温から約１００℃の範囲で制御する。その後、基板温度を室温から約１００℃の範囲で制御しながら、ＡｒとＯ２との混合ガスを流して圧力を約０．４Ｐａ〜約１．３Ｐａに保持し、カソードに約０．５ｋＷ〜約２ｋＷのＤＣ電力を投入することにより放電を開始する。この場合、ｎ型単結晶シリコン基板１をカソードに対して静止させた状態で成膜速度は約１０ｎｍ／ｍｉｎ〜約８０ｎｍ／ｍｉｎとなる。以上のようにして、ＩＴＯ膜からなる透明導電膜４を約１００ｎｍの厚みに形成した後、放電を停止する。
【００２６】
次に、スクリーン印刷法を用いて、透明導電膜４の上面上の所定領域に、エポキシ樹脂に銀（Ａｇ）微粉末を練り込んだＡｇペーストを、約１０μｍ〜約３０μｍの厚みと、約１００μｍ〜約５００μｍの幅とを有するように形成した後、約２００℃で約８０分間焼成することによって硬化する。これにより、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極部５ａと、フィンガー電極部５ａに流れる電流を集合させるバスバー電極部５ｂとからなる集電極５が形成される。以上のようにして、図１に示されるような本実施形態による光起電力装置が形成される。
【００２７】
次に、上記した本実施形態による効果を確認するために、透明導電膜のＸ線回折スペクトル、および、透明導電膜を備えた光起電力装置のＩＶ特性を測定した実験について説明する。まず、ＳｎＯ２粉末を５ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、ＤＣスパッタ法によりｐ型非晶質シリコン層上に約１００ｎｍの厚みを有する透明導電膜（ＩＴＯ膜）が形成された光起電力装置を作製した。このときの透明導電膜の他の形成条件は、基板温度：６０℃、Ａｒ流量：２００ｓｃｃｍ、酸素流量：０〜２０ｓｃｃｍ、圧力：０．５Ｐａ、ＤＣ電力：１ｋＷ、カソードへの印加磁場：１０００Ｇａｕｓｓ〜３０００Ｇａｕｓｓであった。この光起電力装置の透明導電膜以外の部分の構造および作製プロセスは、上記した本実施形態による光起電力装置と同様である。なお、Ｘ線回折スペクトルの信号を良好に検出するため、ｎ型単結晶シリコン基板として、表面が比較的フラットな形状に形成された基板を用いた。以上のようにして作製された光起電力装置の透明導電膜について、Ｘ線分析装置を用いてＸ線回折スペクトルを測定することにより、透明導電膜（ＩＴＯ膜）の結晶配向性の評価を行った。
【００２８】
Ｘ線回折スペクトルの測定は、上記の光起電力装置について、２００℃で８０分間の大気乾燥を行う工程の前後にそれぞれ行った。なお、２００℃、８０分間の大気乾燥は、前述した集電極の形成条件に相当する。図２は、２００℃で８０分間の大気乾燥を行った後の光起電力装置の透明導電膜（ＩＴＯ膜）について測定したＸ線回折スペクトルを示した図である。大気乾燥を行う前のＩＴＯ膜では、非晶質成分を多く含む場合に特有のＸ線回折スペクトル（図示せず）が見られる。その一方、大気乾燥を行うと、図２に示すように、明確なピークが現れることから、ＩＴＯ膜の結晶化が大幅に促進されていることがわかる。また、このＸ線回折スペクトルにおいて、最も強度の強い（Ｘ線分析装置の検出器によるカウント数が大きい）ピークは（２２２）であることがわかる。これにより、この光起電力装置の透明導電膜は、極めて（２２２）配向の強いＩＴＯ膜からなることがわかった。
【００２９】
図３は、図２に示したＸ線回折スペクトルの（２２２）ピーク付近の拡大図である。図３を参照して、（２２２）ピークは、２θ＝３０．１度（θ：Ｘ線回折角）のピーク（図３中のＰ１）と、２θ＝３０．５５度（θ：Ｘ線回折角）のピーク（図３中のＰ２）との２つのピークを有していることがわかる。一般的なＩＴＯ膜では、２θ＝３０．５５度付近のピーク（Ｐ２）が見られることは従来から知られている。その一方で、２θ＝３０．１度付近のピーク（Ｐ１）はあまり見られることはない。このことから、本実施形態による透明導電膜のＩＴＯ膜が、従来よりも格子定数が若干大きいＩＴＯの結晶を含んでいることがわかる。なお、以下、Ｘ線回折スペクトルの２θ＝３０．１±０．１度のピーク（Ｐ１）を第１ピーク、２θ＝３０．６±０．１度のピーク（Ｐ２）を第２ピークと記載する。
【００３０】
図４には、ＳｎＯ２粉末を５ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、ＤＣスパッタ法により、酸素流量を変化させて透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成した場合の、規格化酸素流量と、第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）とのピーク強度比Ｉ１／Ｉ２との関係が示されている。このときの透明導電膜の他の形成条件は、基板温度：６０℃、Ａｒ流量：２００ｓｃｃｍ、圧力：０．５Ｐａ、ＤＣ電力：１ｋＷ、カソードへの印加磁場：２０００Ｇａｕｓｓである。なお、第１ピーク（Ｐ１）のピーク強度Ｉ１および第２ピーク（Ｐ２）のピーク強度Ｉ２には、Ｘ線分析装置の検出器によって検出された第１ピーク（Ｐ１）および第２ピーク（Ｐ２）のカウント数を用いる。また、図４では、透明導電膜のシート抵抗が最小になる酸素流量（４ｓｃｃｍ）を１として規格化した酸素流量を規格化酸素流量として示している。図４を参照して、規格化酸素流量の増加に伴って、Ｉ１／Ｉ２が増加することがわかる。このことから、透明導電膜を形成する際に、酸素流量を制御することによって、透明導電膜のピーク強度比Ｉ１／Ｉ２を制御することができることがわかる。
【００３１】
また、図５には、ＳｎＯ２粉末を５ｗｔ％含むＩｎ２Ｏ３粉末の焼結体からなるターゲットを用いて、ＤＣスパッタ法により、カソードへの印加磁場を５００Ｇａｕｓｓ〜３０００Ｇａｕｓｓの範囲で変化させて透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成した場合の、カソードへの印加磁場の磁場強度と、ピーク強度比Ｉ１／Ｉ２との関係が示されている。このときの透明導電膜の他の形成条件は、基板温度：６０℃、Ａｒ流量：２００ｓｃｃｍ、規格化酸素流量：約２．７（酸素流量：約１０．８ｓｃｃｍ）、圧力：０．５Ｐａ、ＤＣ電力：１ｋＷである。図５を参照して、磁場強度の増加に伴って、Ｉ１／Ｉ２が増加することがわかる。このことから、透明導電膜を形成する際に、カソードへの印加磁場の磁場強度を制御することによって、透明導電膜のピーク強度比Ｉ１／Ｉ２を制御することができることがわかる。
【００３２】
次に、光起電力装置の透明導電膜のピーク強度比Ｉ１／Ｉ２と、光起電力装置のＩＶ特性パラメータ（開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｉｓｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）およびセル出力（Ｐｍａｘ））との関係について評価した結果について説明する。図６には、図４に対応するピーク強度比Ｉ１／Ｉ２と、光起電力装置のＩＶ特性パラメータ（開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｉｓｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）、セル出力（Ｐｍａｘ））の規格値との関係が示されている。図６では、ＩＶ特性パラメータの規格化は、基板温度：６０℃、カソードへの印加磁場：２０００Ｇａｕｓｓの条件下で、透明導電膜のシート抵抗が最小になる酸素流量（４ｓｃｃｍ）で透明導電膜を形成した場合の光起電力装置のＩＶ特性パラメータによりそれぞれ行った。すなわち、このＩＶ特性パラメータの規格化は、図４において規格化酸素流量が１（酸素流量：４ｓｃｃｍ）の時の光起電力装置のＩＶ特性パラメータによりそれぞれ行った。
【００３３】
図６を参照して、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）は、Ｉ１／Ｉ２が０．５以下では、ほとんど低下しないことがわかる。また、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）は、Ｉ１／Ｉ２が０．５を超えると、わずかに低下する傾向を示すことがわかる。ただし、この曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の低下の程度は、従来の光吸収損失をより低減できる透明導電膜を用いた場合の光起電力装置における曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の低下の程度に比べて非常に小さい。ここで、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）は、光起電力装置の透明導電膜の抵抗と相関を有する値である。すなわち、光起電力装置の透明導電膜の抵抗が増加する場合には、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が低下するという相関を有する。したがって、本実施形態による光起電力装置では、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の低下の程度が従来より非常に小さいので、透明導電膜の抵抗の増加が従来より非常に小さいことがわかる。このように、本実施形態による光起電力装置では、透明導電膜の抵抗が従来より低減されていることがわかる。なお、図６において、わずかながら曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が低下する傾向を示しているのは、透明導電膜の若干の高抵抗化、および、ｐ型非晶質シリコン基板と透明導電膜との界面におけるオーミック性の低下によるものと考えられる。
【００３４】
また、図６から、Ｉ１／Ｉ２が０．９以下の範囲で開放電圧（Ｖｏｃ）は、１以上の値に維持されていることがわかる。このことから、本実施形態による光起電力装置では、開放電圧（Ｖｏｃ）を低下させることなく維持できることがわかる。このような結果が得られたのは、次のような理由によると考えられる。すなわち、スパッタリングによる透明導電膜の形成時に、従来より低い基板温度の条件下で、カソードに高磁場を印加することによって、高酸素流量条件においても透明導電膜の下地となるｐ型非晶質シリコン層に対して与えられるプラズマダメージが抑制されたと考えられる。このため、開放電圧（Ｖｏｃ）を低下させることなく維持できると考えられる。
【００３５】
また、図６から、Ｉ１／Ｉ２が０．５以下の範囲では、Ｉ１／Ｉ２の増加に伴って、短絡電流（Ｉｓｃ）が増加し、Ｉ１／Ｉ２が０．５を超えると、短絡電流（Ｉｓｃ）がほぼ一定の値で飽和することがわかる。ここで、短絡電流（Ｉｓｃ）は、光起電力装置の透明導電膜の光吸収損失と相関を有する値である。具体的には、光起電力装置の透明導電膜の光吸収損失が減少すると、短絡電流（Ｉｓｃ）が増加するという相関がある。したがって、本実施形態による光起電力装置では、Ｉ１／Ｉ２が０．５以下の範囲では、Ｉ１／Ｉ２の増加に伴って、透明導電膜の光吸収損失が減少し、Ｉ１／Ｉ２が０．５を超えると、光吸収損失の減少が停止するとともに、ほぼ一定の値で安定することがわかる。これにより、本実施形態による光起電力装置では、透明導電膜の光吸収損失が低減されることがわかる。
【００３６】
また、図６から、Ｉ１／Ｉ２が０．５までは、Ｉ１／Ｉ２の増加に伴って、セル出力（Ｐｍａｘ）が増加し、Ｉ１／Ｉ２が０．５付近でセル出力（Ｐｍａｘ）が最大となるとともに、Ｉ１／Ｉ２が０．５を超えると、セル出力（Ｐｍａｘ）が減少することがわかる。ここで、セル出力（Ｐｍａｘ）は、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）および短絡電流（Ｉｓｃ）が増加するのに伴って、増加することが知られている。Ｉ１／Ｉ２が０．５までは、図６に示すように、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）がほとんど低下しないとともに、短絡電流（Ｉｓｃ）はＩ１／Ｉ２の増加に伴って増加する。したがって、Ｉ１／Ｉ２が０．５までのＩ１／Ｉ２の増加に伴うセル出力（Ｐｍａｘ）の増加は、短絡電流（Ｉｓｃ）の増加に起因するものと考えられる。また、Ｉ１／Ｉ２が０．５付近で、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）がほとんど低下していないとともに、短絡電流（Ｉｓｃ）がほぼ一定の値で飽和するので、セル出力（Ｐｍａｘ）はこのとき最大となると考えられる。また、Ｉ１／Ｉ２が０．５を超えると、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が低下するとともに、短絡電流（Ｉｓｃ）がほぼ一定の値で飽和する。したがって、Ｉ１／Ｉ２が０．５を超えた後のＩ１／Ｉ２の増加に伴うセル出力（Ｐｍａｘ）の減少は、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の低下に起因するものと考えられる。
【００３７】
また、Ｉ１／Ｉ２が０．０７以上０．９以下の範囲では、セル出力（Ｐｍａｘ）が１．０１以上を示し、Ｉ１／Ｉ２が０．２５以上０．７５以下の範囲では、セル出力（Ｐｍａｘ）が１．０２以上を示すことがわかる。これにより、本実施形態では、透明導電膜（ＩＴＯ膜）のＩ１／Ｉ２が０．０７以上０．９以下の範囲では、光起電力装置のセル出力（Ｐｍａｘ）を、透明導電膜のシート抵抗が最小になる場合に比べて、１％以上向上させることができることがわかる。また、透明導電膜（ＩＴＯ膜）のＩ１／Ｉ２が０．２５以上０．７５以下の範囲では、光起電力装置のセル出力（Ｐｍａｘ）を、透明導電膜のシート抵抗が最小になる場合に比べて、２％以上向上させることができることがわかる。
【００３８】
本実施形態では、上記のように、透明導電膜４を、（２２２）面の配向を有するＩＴＯ膜を含むとともに、ＩＴＯ膜における（２２２）のピークが、２θ＝３０．１±０．１度の第１ピーク（Ｐ１）と、２θ＝３０．６±０．１度の第２ピーク（Ｐ２）との２つのピークを含むように形成することによって、透明導電膜４の抵抗を低減することができるので、光起電力装置の曲線因子（Ｆ．Ｆ．）の低下を抑制することができる。また、上記のように透明導電膜４を形成することによって、透明導電膜４の光吸収損失を低減することができるので、光起電力装置の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。また、透明導電膜４の抵抗と光吸収損失とを同時に低減することができるので、低抵抗と低光吸収損失とが両立された透明導電膜４を備えた光起電力装置を得ることができる。
【００３９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４０】
たとえば、上記実施形態では、ｎ型単結晶シリコン基板からなる光電変換層を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ｐ型単結晶シリコン基板からなる光電変換層や、非晶質シリコン層からなる光電変換層を用いる場合にも、同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、ＨＩＴ構造を有する光起電力装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限らず、ＨＩＴ構造を有しない光起電力装置に適用しても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、透明導電膜を有する素子の一例として、光起電力装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、光起電力装置以外の透明導電膜を有する素子に本発明を適用することができる。たとえば、画像表示用のディスプレイなどに用いられる発光素子などに本発明を適用することができる。発光素子に適用する場合には、光出射側の透明導電膜に本発明を適用するとよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、半導体材料として、シリコン（Ｓｉ）を用いたが、本発明はこれに限らず、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＧｅＮ、ＳｉＳｎ、ＳｉＳｎＮ、ＳｉＳｎＯ、ＳｉＯ、Ｇｅ、ＧｅＣ、ＧｅＮのうちのいずれかの半導体を用いてもよい。この場合、これらの半導体は、結晶質、または、水素およびフッ素の少なくとも一方を含む非晶質または微結晶であってもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、非晶質シリコン層上に透明導電膜を形成した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、微結晶シリコン層、非晶質ＳｉＣ層、非晶質ＳｉＯ層の上に、本発明による透明導電膜を形成した場合にも、同様の効果を得ることができることが本願発明者の実験により確認済みである。
【００４５】
また、上記実施形態では、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いてｉ型非晶質シリコン層およびｐ型非晶質シリコン層を形成したが、本発明はこれに限らず、蒸着法、スパッタ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法など他の方法を用いて、非晶質シリコン層を形成してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、透明導電膜を構成する材料として、Ｓｎをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）膜を用いたが、本発明はこれに限らず、酸化インジウムにＳｎ以外の材料をドープしたＩＴＯ膜以外の材料からなる透明導電膜を用いてもよい。たとえば、Ｚｎ、Ａｓ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｓ、ＳｉおよびＴｅの少なくとも１つを化合物粉末として適量、酸化インジウム粉末（Ｉｎ２Ｏ３）に混ぜて焼結することにより作製したターゲットを用いて形成した透明導電膜を用いてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、透明導電膜を構成するＩＴＯ膜のスパッタリング時に、Ａｒガスを用いたが、本発明はこれに限らず、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅの他の不活性ガスまたはこれらの混合気体を用いることも可能である。
【００４８】
また、上記実施形態では、ＤＣスパッタ法を用いて、酸素流量およびカソードに印加する磁場強度を変化させることにより、ピーク強度比Ｉ１／Ｉ２の異なる透明導電膜を形成したが、本発明はこれに限らず、このような方法以外の方法を用いて、Ｉ１／Ｉ２の異なる透明導電膜を形成してもよい。たとえば、ＤＣにＲＦを重畳したスパッタ法やイオンプレーティング法などを用いるとともに、適当な形成条件を設定することによっても、Ｉ１／Ｉ２の異なる透明導電膜を形成することができる。この場合にも、２つのピークを有する（２２２）ピークを含むＩＴＯ膜からなる透明導電膜を形成すれば、本発明と同様の効果を得ることができる。また、このような方法を用いた場合でも、透明導電膜の下地となる半導体層に対するプラズマダメージを抑制可能である。
【００４９】
また、上記実施形態では、表面側にのみＨＩＴ構造を有する光起電力装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、表面側と裏面側との両側にＨＩＴ構造を有する両面ＨＩＴ構造の光起電力装置に本発明を適用した場合にも同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光起電力装置の構造を示した斜視図である。
【図２】２００℃で８０分間の大気乾燥を行った後の光起電力装置の透明導電膜（ＩＴＯ膜）について測定したＸ線回折スペクトルを示した図である。
【図３】図２に示したＸ線回折スペクトルの（２２２）ピーク付近の拡大図である。
【図４】酸素流量を変化させて透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成した場合の、規格化酸素流量と、第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）とのピーク強度比Ｉ１／Ｉ２との関係を示した相関図である。
【図５】カソードへの印加磁場を５００Ｇａｕｓｓ〜３０００Ｇａｕｓｓの範囲で変化させて透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成した場合の、カソードへの印加磁場の磁場強度と、ピーク強度比Ｉ１／Ｉ２との関係を示した相関図である。
【図６】図４に対応するピーク強度比Ｉ１／Ｉ２と、光起電力装置のＩＶ特性パラメータ（開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｉｓｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）、セル出力（Ｐｍａｘ））の規格値との関係を示した相関図である。
【図７】従来の一例による透明導電膜を備えた光起電力装置の構造を示した斜視図である。
【符号の説明】
１  ｎ型単結晶シリコン基板（光電変換層、結晶系半導体基板）
２  ｉ型非晶質シリコン層（第１非晶質半導体層）
３  ｐ型非晶質シリコン層（第２非晶質半導体層）
４  透明導電膜
５  集電極
５ａ  フィンガー電極部
５ｂ  バスバー電極部
６  裏面電極
【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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