(57)【要約】【課題】  高い発電効率を有する薄膜シリコン太陽電池を、高い生産性で提供することを目的とする。【解決手段】  薄膜シリコン太陽電池において、裏面電極側に設けられた光電変換層における光入射面と対向する面に係るＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）を０．９以上とする（但し、ＰＳＤ（１μｍ）及びＰＳＤ（２μｍ）は、それぞれ、原子間力顕微鏡で分析して周波数解析した際の波長１μｍ及び波長２μｍに対応する一次元パワースペクトル密度を表す）。【選択図】  図４
2007227631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射面及び該入射面と対向する面を有する第１の光電変換層と、
該第１の光電変換層における前記入射面と対向する面側に設けられた透明電極と、
該透明電極における前記第１の光電変換層側の面と対向する面側に設けられた裏面電極とを備えた薄膜シリコン太陽電池であって、
前記第１の光電変換層における前記入射面と対向する面に係るＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）が０．９以上である（但し、ＰＳＤ（１μｍ）及びＰＳＤ（２μｍ）は、それぞれ、原子間力顕微鏡で前記入射面と対抗する面の表面形状を三次元分析して三次元表面形状を周波数解析した際の波長１μｍ及び波長２μｍに対応する一次元パワースペクトル密度を表す）薄膜シリコン太陽電池。
【請求項２】
前記ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）が２以上である請求項１に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項３】
前記第１の光電変換層が、８００ｎｍ以上の波長を有する光を光電変換可能である請求項１又は請求項２に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項４】
前記第１の光電変換層が、結晶質シリコン、結晶質シリコンゲルマニウム及び非晶質シリコンゲルマニウムのいずれかを含む請求項１から請求項３のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項５】
前記第１の光電変換層が、１μｍ以上２μｍ以下の膜厚を有する真性半導体層を含む請求項１から請求項４のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項６】
前記第１の光電変換層における前記入射面側に第２の光電変換層を備えた請求項１から請求項５のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項７】
前記第２の光電変換層が、結晶質シリコン又は非晶質シリコンを含む請求項６に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項８】
前記第１の光電変換層と前記第２の光電変換層との間に、第１の透明導電層を備えた請求項６又は請求項７に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項９】
前記第１の透明導電層がＺｎＯ、ＩＴＯ及びＳｎＯ２のうちの少なくとも１つを含み、該第１の透明導電層による６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長を有する光の吸収率が１％以下である請求項８に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１０】
前記第２の光電変換層における前記第１の光電変換層側の面と対向する面側に第３の光電変換層を備えた請求項６から請求項９のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１１】
前記第３の光電変換層が非晶質シリコンを含む請求項１０に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１２】
前記第２の光電変換層と前記第３の光電変換層との間に、第２の透明導電層を備えた請求項１０又は請求項１１に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１３】
前記第２の透明導電層がＺｎＯ、ＩＴＯ及びＳｎＯ２のうちの少なくとも１つを含み、該第２の透明導電層による６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長を有する光の吸収率が１％以下である請求項１２に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１４】
光の入射面及び該入射面と対向する面を有する第１の光電変換層を形成する工程と、
該第１の光電変換層における前記入射面と対向する面側に透明電極を形成する工程と、
該透明電極における前記第１の光電変換層側の面と対向する面側に裏面電極を形成する工程とを有する薄膜シリコン太陽電池の製造方法であって、
前記第１の光電変換層における前記入射面と対向する面に係るＰＳＤ（ｙ）／ＰＳＤ（ｘ）が予め設定した目標値以上（但し、ＰＳＤ（ｘ）及びＰＳＤ（ｙ）は、それぞれ、原子間力顕微鏡で分析して周波数解析した際の波長ｘ及び波長ｙの一次元パワースペクトル密度を表し、０μｍ＜ｘ≦１μｍ＜ｙ≦２．５μｍである）となるように制御する段階を有する薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
ＰＳＤ（ｙ）／ＰＳＤ（ｘ）≧２である請求項１４に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の光電変換層が、８００ｎｍ以上の波長を有する光を光電変換可能に形成される請求項１４又は請求項１５に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の光電変換層が、結晶質シリコン、結晶質シリコンゲルマニウム及び非晶質シリコンゲルマニウムのいずれかを含む請求項１４から請求項１６のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の光電変換層内に、１μｍ以上２μｍ以下の膜厚を有する真性半導体層を形成する請求項１４から請求項１７のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項１９】
前記第１の光電変換層における前記入射面側に第２の光電変換層を形成する工程を有する請求項１４から請求項１８のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２０】
前記第２の光電変換層が、結晶質シリコン又は非晶質シリコンを含む請求項１９に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２１】
前記第１の光電変換層と前記第２の光電変換層との間に、第１の透明導電層を形成する工程を有する請求項１９又は請求項２０に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２２】
前記第１の透明導電層がＺｎＯ、ＩＴＯ及びＳｎＯ２のうちの少なくとも１つを含み、該第１の透明導電層による６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長を有する光の吸収率を１％以下とする請求項２１に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２３】
前記第２の光電変換層における前記第１の光電変換層側の面と対向する面側に第３の光電変換層を形成する工程を有する請求項１９から請求項２２のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２４】
前記第３の光電変換層が非晶質シリコンを含む請求項２３に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２５】
前記第２の光電変換層と前記第３の光電変換層との間に、第２の透明導電層を備えた請求項２３又は請求項２４に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２６】
前記第２の透明導電層がＺｎＯ、ＩＴＯ及びＳｎＯ２のうちの少なくとも１つを含み、該第２の透明導電層による６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長を有する光の吸収率が１％以下である請求項２５に記載の薄膜シリコン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、薄膜シリコン太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の技術分野では、
（１）太陽からの光を半導体材料により形成されるｐｉｎ接合層などのエネルギー変換部にいかに効率良く取り込むか。
（２）また、上記ｐｉｎ接合層等などのエネルギー変換部において、太陽エネルギーから電気エネルギーに変換する効率をいかに高めるか。
という技術開発項目がある。そして、これらの効率を向上させることにより、太陽電池全体の発電効率の向上が図られている。
【０００３】
図１には、これらの効率を向上させることを目的とした従来の薄膜シリコン太陽電池の概略積層構造が示されている。図１に示される薄膜シリコン太陽電池は、順次積層された、透明絶縁基板１、第１透明電極２、ｐ型シリコン層（アモルファスシリコン層）３、ｉ型シリコン層（アモルファスシリコン層）４、ｎ型シリコン層（アモルファスシリコン層）５、ｐ型シリコン層（多結晶シリコン層）６、ｉ型シリコン層（多結晶シリコン層）７、ｎ型シリコン層（多結晶シリコン層）８、第２透明電極９、裏面電極１０を備えている。ｐ型シリコン層（アモルファスシリコン層）３と、ｉ型シリコン層（アモルファスシリコン層）４と、ｎ型シリコン層（アモルファスシリコン層）５とにより非晶質シリコン光電変換層が形成される。また、ｐ型シリコン層（多結晶シリコン層）６と、ｉ型シリコン層（多結晶シリコン層）７と、ｎ型シリコン層（多結晶シリコン層）８とにより結晶質シリコン光電変換層が形成される。従って、この太陽電池は、非晶質シリコン光電変換層及び結晶質シリコン光電変換層の２つの光電変換層を有する、いわゆるタンデム構造となっている。尚、結晶質シリコンと称したが、これは、結晶成分と非晶質成分の混合物でもよく、実質的に光電変換装置として結晶質シリコンの特性を示せばよい。透明絶縁基板１側から入射した太陽光は、非晶質シリコン光電変換層において最初の電気エネルギーへの変換が行われる。次に、非晶質シリコン光電変換層で吸収されなかった太陽光が、その下層に形成された結晶質シリコン光電変換層に到達し、そこで再び電気エネルギーへの変換が行われる。図１に示される太陽電池においては、入力される太陽光の反射を減少させ、なるべく多くの太陽光が太陽電池中に取り込まれるように、第１透明電極２の厚さが調整される。また、時間による劣化率の高い非晶質シリコン光電変換層の結晶の高品質化が図られている。
【０００４】
しかし、太陽電池の積層構成とそれらを構成する各層の膜厚の最適化条件の決定など残された課題も多い。特に、太陽電池の安定化効率の向上には非晶質シリコン光電変換層の膜厚さを薄くする必要がある。また、発電効率の向上を目指しつつ、生産性を向上させるためには、結晶質シリコン光電変換層の膜厚を薄くする必要がある。これらを総合的に考慮して各層厚の最適化条件を決定することが重要さを増している。
【０００５】
上記した技術に関連して、以下に示すような提案がなされている。
特許文献１に開示されている「薄膜光電変換装置」では、第１と第２の主面を有しかつ実質的に多結晶の光電変換層と、第２の主面を覆う金属薄膜とを含み、多結晶光電変換層は実質的に多結晶シリコン薄膜からなりかつ０．５〜２０μｍの範囲内の平均厚さを有し、少なくとも第１の主面は表面テクスチャ構造を有し、そのテクスチャ構造は平均厚さの１／２より小さくかつ実質的に０．０５〜３μｍの範囲内の高低差を有する微細な凹凸を含む薄膜光電変換装置が提案されている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている「集積型ハイブリッド薄膜光電変換装置」では、透明絶縁基板上に順次積層された透明電極層、非晶質半導体光電変換ユニット層、結晶質半導体光電変換ユニット層、および裏面電極層が複数のハイブリッド光電変換セルを形成するようにレーザスクライブで形成された複数の平行な直線状の分離溝によって分離されていて、かつそれらの複数のセルは分離溝に平行な複数の接続用溝を介して互いに電気的に直列接続されており、非晶質光電変換ユニット層に含まれる非晶質光電変換層の厚さは２５０ｎｍ以上であり、結晶質光電変換ユニット層に含まれる結晶質光電変換層の厚さは３μｍ未満であり、かつ非晶質光電変換層の厚さの４〜８倍の範囲内にある集積型ハイブリッド薄膜光電変換装置が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１１７００６号公報
【特許文献２】特開２００１−１７７１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の発明は、多結晶光電変換層の膜厚及び表面の凹凸の高低差に着目したものであり、上記特許文献２の発明は、レーザスクライブで形成された複数の平行な直線状の分離溝によって分離されてなる特定構成の複数のハイブリッド光電変換セルにおいて、非晶質光電変換層及び結晶質光電変換ユニット層のそれぞれの厚さに着目したものである。
しかし、光電変換層の製膜後の表面形状の周期的パターンに着目して、高い発電効率を有する薄膜シリコン太陽電池を高い生産性で提供する手段は見いだされていなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高い発電効率を有する薄膜シリコン太陽電池を高い生産性で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、光電変換層、薄膜シリコン太陽電池において、透明電極及び裏面電極を順に備えた光電変換層の面を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で分析して周波数解析して得られる一次元パワースペクトル密度（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ；ＰＳＤ）の相対値は、発電効率と相関があることを見いだし、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明にかかる薄膜シリコン太陽電池は、光の入射面及び該入射面と対向する面を有する第１の光電変換層と、該第１の光電変換層における前記入射面と対向する面側に設けられた透明電極と、該透明電極における前記第１の光電変換層側の面と対向する面側に設けられた裏面電極とを備えた薄膜シリコン太陽電池であって、前記第１の光電変換層における前記入射面と対向する面に係るＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）が０．９以上であり、好ましくは２以上である（但し、ＰＳＤ（１μｍ）及びＰＳＤ（２μｍ）は、それぞれ、原子間力顕微鏡で分析して周波数解析した際の波長１μｍ及び波長２μｍに対応する一次元パワースペクトル密度を表す）。
【００１２】
パワースペクトル密度は、周期的な表面形状の頻度を表す。パワースペクトル密度の絶対値は、装置、視野、走査速度などにより異なるが、異なる測定波長におけるパワースペクトル密度の相対値は、装置、視野、走査速度などによらず決まるので、容易に比較することができる。従って、本発明の薄膜シリコン太陽電池においては、第１の光電変換層の裏面電極側の面の凹凸の周期性を評価するために、前記ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）という指標を採用した。
本発明の薄膜シリコン太陽電池において、第１の光電変換層の裏面電極と反対側の面から入射した太陽光は、第１の光電変換層の裏面電極側の面で反射・散乱する。この際、第１の光電変換層の裏面電極側の面の凹凸が、前記ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）が０．９以上、より好ましくは２以上となる周期性を有することにより、第１の光電変換層における太陽光の光路長を長くし、薄膜シリコン太陽電池の発電効率を高くすることができる。また、第１の光電変換層を薄膜化できるので、薄膜シリコン太陽電池の生産性を向上し、製造コストを低減できる。
なお、ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）の上限は特に限定されないが、例えばＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）＝２０でも本発明の効果は得られる。
【００１３】
前記第１の光電変換層に入射した光のうち、短波長の光は吸収係数が高く、８００ｎｍ未満の波長を有する光は、裏面電極側の面で反射する前に第１の光電変換層で吸収されたり、第１の光電変換層より入射側にさらに別の光電変換層がある場合にはそこで吸収されたりする。従って、前記本発明の薄膜シリコン太陽電池は、前記第１の光電変換層が８００ｎｍ以上の波長を有する光を光電変換する場合に好適に適用される。
【００１４】
このような特性の第１の光電変換層としては、結晶質シリコン、結晶質シリコンゲルマニウム及び非晶質シリコンゲルマニウムのいずれかを含む光電変換層が好適に採用される。
【００１５】
本発明の薄膜シリコン太陽電池において、前記第１の光電変換層が１μｍ以上２μｍ以下の膜厚を有する真性半導体層（ｉ層）を含む場合、特に高い発電効率が得られるので、好ましい。
【００１６】
本発明の薄膜シリコン太陽電池は、前記第１の光電変換層における前記入射面側に第２の光電変換層を設けて、いわゆるタンデム型としてもよい。
この場合、前記第２の光電変換層が、結晶質シリコン又は非晶質シリコンを含む層であることが好ましい。
【００１７】
また、前記第１の光電変換層と前記第２の光電変換層との間に、第１の透明導電層を設けると、この第１の透明導電層で入射太陽光の一部が反射されて、第２の光電変換層に再度入射され、第２の光電変換層での発電電流が増加するので好ましい。
【００１８】
前記第１の透明導電層は、ＺｎＯ、ＩＴＯ及びＳｎＯ２のうちの少なくとも１つを含み、６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長を有する光の吸収率が１％以下である層とすることができる。
【００１９】
本発明の薄膜シリコン太陽電池は、前記第２の光電変換層における前記第１の光電変換層側の面と対向する面側に第３の光電変換層を設け、いわゆるトリプル型としてもよい。
この場合、前記第３の光電変換層が非晶質シリコンを含む層であることが好ましい。
【００２０】
また、前記第２の光電変換層と前記第３の光電変換層との間に、第２の透明導電層を設けると、この第２の透明導電層で入射太陽光の一部が反射されて、第３の光電変換層に再度入射され、第３の光電変換層での発電電流が増加するので好ましい。
【００２１】
前記第２の透明導電層は、ＺｎＯ、ＩＴＯ及びＳｎＯ２のうちの少なくとも１つを含み、６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長を有する光の吸収率が１％以下である層とすることができる。
【００２２】
本発明による薄膜シリコン太陽電池の製造方法は、光の入射面及び該入射面と対向する面を有する第１の光電変換層を形成する工程と、該第１の光電変換層における前記入射面と対向する面側に透明電極を形成する工程と、該透明電極における前記第１の光電変換層側の面と対向する面側に裏面電極を形成する工程とを有し、前記第１の光電変換層における前記入射面と対向する面に係るＰＳＤ（ｙ）／ＰＳＤ（ｘ）が予め設定した目標値以上（但し、ＰＳＤ（ｘ）及びＰＳＤ（ｙ）は、それぞれ、原子間力顕微鏡で分析して周波数解析した際の波長ｘ及び波長ｙの一次元パワースペクトル密度を表し、０μｍ＜ｘ≦１μｍ＜ｙ≦２．５μｍである）となるように制御する段階を有している。
周波数解析の際の波長ｘが１μｍ以下の場合、表面形状がＰＳＤ（ｘ）の値に与える影響が小さいので、ＰＳＤ（ｙ）を相対的に表すための基準としてＰＳＤ（ｘ）を好適に用いることができる。また、周波数解析の際の波長ｙの上限は、測定精度の限界から２．５μｍとした。
この方法によれば、高い発電効率を有する薄膜シリコン太陽電池を高い生産性で製造することができる。
なお、本発明の薄膜シリコン太陽電池の製造方法において、各工程を行う順序は特に限定されず、例えば、薄膜シリコン太陽電池を形成する基板が光の入射側にある、いわゆるスーパーストレート型の場合は、上記の記載順で各工程を行えばよい。一方、薄膜シリコン太陽電池を形成する基板が光の入射側と反対側にある、いわゆるサブストレート型の場合は、上記の記載順と逆順で各工程を行えばよい。
【００２３】
上記薄膜シリコン太陽電池の製造方法において、ｙ／ｘ≧２とすると、ＰＳＤ（ｙ）／ＰＳＤ（ｘ）と薄膜シリコン太陽電池の発電効率との相関が良いので、特に好ましい。
【００２４】
前記本発明の薄膜シリコン太陽電池の製造方法で形成される前記第１の光電変換層に入射する光のうち、短波長の光は吸収係数が高く、８００ｎｍ未満の波長を有する光は、裏面電極側の面で反射する前に第１の光電変換層で吸収されたり、第１の光電変換層より入射側にさらに別の光電変換層がある場合にはそこで吸収されたりする。従って、本発明の薄膜シリコン太陽電池の製造方法は、形成される前記第１の光電変換層が８００ｎｍ以上の波長を有する光を光電変換する層である場合に、好適に適用される。
このような特性の第１の光電変換層としては、結晶質シリコン、結晶質シリコンゲルマニウム及び非晶質シリコンゲルマニウムのいずれかを含む光電変換層が好適に採用される。
【００２５】
本発明の薄膜シリコン太陽電池の製造方法において、前記第１の光電変換層内に、１μｍ以上２μｍ以下の膜厚を有する真性半導体層を形成すると、特に高い発電効率を有する薄膜シリコン太陽電池を製造できるので好ましい。
【００２６】
本発明の薄膜シリコン太陽電池の製造方法は、前記第１の光電変換層における前記入射面側に第２の光電変換層を形成する工程を行って、タンデム型の薄膜シリコン太陽電池を製造する方法としてもよい。
この場合、前記第２の光電変換層が、結晶質シリコン又は非晶質シリコンを含む層であることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の薄膜シリコン太陽電池の製造方法においては、前記第１の光電変換層と前記第２の光電変換層との間に第１の透明導電層を形成する工程を行ってもよい。この場合、製造された薄膜シリコン太陽電池を用いる際に、第１の透明導電層で入射太陽光の一部が反射されて、第２の光電変換層に再度入射され、第２の光電変換層での発電電流が増加するので好ましい。
【００２８】
前記第１の透明導電層は、ＺｎＯ、ＩＴＯ及びＳｎＯ２のうちの少なくとも１つを含み、６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長を有する光の吸収率が１％以下である層とすることができる。
【００２９】
本発明の薄膜シリコン太陽電池の製造方法は、前記第２の光電変換層における前記第１の光電変換層側の面と対向する面側に第３の光電変換層を形成する工程を行って、トリプル型の薄膜シリコン太陽電池を製造する方法としてもよい。
この場合、前記第３の光電変換層が非晶質シリコンを含む層であることが好ましい。
【００３０】
また、前記第２の光電変換層と前記第３の光電変換層との間に、第２の透明導電層を形成する工程を行ってもよい。この場合、製造された薄膜シリコン太陽電池を用いる際に、第２の透明導電層で入射太陽光の一部が反射されて、第３の光電変換層に再度入射され、第３の光電変換層での発電電流が増加するので好ましい。
【００３１】
前記第２の透明導電層は、ＺｎＯ、ＩＴＯ及びＳｎＯ２のうちの少なくとも１つを含み、６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長を有する光の吸収率が１％以下である層とすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、高い発電効率を有する薄膜シリコン太陽電池を高い生産性で提供することができる。
あるいは、本発明によれば、特定の目標発電効率を達成する薄膜シリコン太陽電池を提供する場合において、シングル型薄膜シリコン太陽電池の光電変換層の膜厚、又は多接合（タンデム又はトリプル）型薄膜シリコン太陽電池の複数の光電変換層のうちの光入社側と反対側の光電変換層の膜厚を、１〜２μｍの範囲に薄膜化でき、薄膜シリコン太陽電池の生産性向上及び低コスト化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、比較例及び実施例を参照して、本発明による薄膜シリコン太陽電池を実施するための最良の形態を説明する。
【００３４】
〔第１の実施形態〕
本発明は、太陽電池の高効率化、および生産性の向上を目的としている。このために、本実施形態では、第１の光電変換層、透明電極及び裏面電極が順に積層されている薄膜シリコン太陽電池において、第１の光電変換層の裏面電極側の面の凹凸の周期性を最適化した。これにより、第１の光電変換層の裏面電極と反対側の面から入射した後、第１の光電変換層の裏面電極側の面で反射・散乱する太陽光の光路長を長くして安定化効率（一定条件で一定時間光を照射した後の、安定化した発電効率）を向上させた。
ここで、安定化効率の向上を目指しつつ、生産性を向上させるためには、第１の光電変換層の膜厚は出来る限り薄くする必要がある。
本実施形態においては、上記したように十分な光路長の確保と第１の光電変換層の膜厚とのバランスも考慮に入れた上で、高効率で生産性の高い薄膜シリコン太陽電池が実現される。
【００３５】
（比較例１）
比較例１は、標準的な透明絶縁基板に、通常の方法で製膜を行い、タンデム構造有する薄膜シリコン太陽電池を作製した例である。
図２に、比較例１に係わるタンデム構造を有する薄膜シリコン太陽電池の積層構造を示す。
この薄膜シリコン太陽電池は、透明絶縁基板１１と、その上に順次積層されたピッチが０．３μｍで、高低差が０．１μｍである凹凸を有し、ヘイズ率８％の第１透明電極２０と、非晶質ｐ型シリコン層３０、非晶質ｎ型シリコン層５０および非晶質ｉ型シリコン層４０からなるｐｉｎ構造又はｎｉｐ構造の非晶質シリコン光電変換層（第２の光電変換層）１５０と、結晶質ｐ型シリコン層６０、結晶質ｎ型シリコン層８０および結晶質ｉ型シリコン層７０からなるｐｉｎ構造又はｎｉｐ構造の結晶質シリコン光電変換層（第１の光電変換層）２００と、第２透明電極９０と、裏面電極１００とを備えている。
結晶質シリコン光電変換層２００において、結晶質ｐ型シリコン層６０の膜厚は３０ｎｍ、結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚は２０００ｎｍ（２μｍ）、結晶質ｎ型シリコン層８０の膜厚は３０ｎｍである。従って、結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が結晶質シリコン光電変換層２００の膜厚の大部分を占めているので、結晶質ｉ型シリコン層７０の薄膜化が特に要求される。非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚は３００ｎｍである。
【００３６】
結晶質ｉ型シリコン層７０は、チャンバ内に放電電極と接地電極が対向するように設置されたプラズマＣＶＤ装置を用いて製造される。透明絶縁基板１１上に結晶質ｐ型シリコン層６０まで製膜されたもの（以下、単に「基板」ともいう）を、ヒーター内蔵の接地電極に設置し、基板と平板型の放電電極との間隔を８ｍｍとし、シランガスと水素ガスを１：２０の比率で供給し、雰囲気圧力を１０００Ｐａ、基板の温度を１８０℃とした。放電電極に６０ＭＨｚの高周波電力を１．２Ｗ／ｃｍ２を供給して、プラズマ反応により、結晶質ｉ型シリコン層７０を形成した。
結晶質ｉ型シリコン層７０を形成したところで、その表面を原子間力顕微鏡で分析して周波数解析を行い、異なる波長における一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を求めた。原子間力顕微鏡には、デジタルインスツルメンツ社製原子間力顕微鏡「ディメンジョン３１００」を用いた。また、周波数解析には、原子間力顕微鏡装置に組み込まれている解析ソフトを用いた。
【００３７】
比較例１に関する周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフを図３に示す。波長１μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（１μｍ））は１２２００００であり、波長２μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（２μｍ））は５２００００であり、これらの比ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）は０．４２であった。
なお、本例では、結晶質ｉ型シリコン層７０の表面に関して解析を行っているが、結晶質ｉ型シリコン層７０上に形成される結晶質ｎ型シリコン層８０の膜厚は、結晶質ｉ型シリコン層７０の表面の凹凸と比べて相対的に非常に薄いので、前記解析で得られた結果は、結晶質シリコン光電変換層２００の裏面電極１００側表面の解析結果を表しているとみなしてもよい（以下の実施例についても同様）。また、結晶質シリコン光電変換層２００上に第２透明電極９０及び裏面電極１００を形成した後に、これら第２透明電極９０及び裏面電極１００を適当な溶剤で溶解除去し、結晶質シリコン光電変換層２００表面に関して周波数解析を行っても、上記と同様の結果が得られると考えられる（以下の実施例についても同様）。
【００３８】
比較例１において、非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときの薄膜シリコン太陽電池の評価を行った。太陽電池の評価（測定）は、ＪＩＳ  Ｃ８９３４に基づき、ＡＭ１．５の条件で実施された。非晶質シリコン光電変換層を備える太陽電池は、使用中に光劣化することが知られている。光劣化後の安定化効率は、１ＳＵＮ；１００ｍＷ／ｃｍ２、５０℃、１０００時間の光照射後の計測値とした。
測定の結果、安定化効率は９．８％であった。発生する電流密度は１０．８ｍＡ／ｃｍ２であった。一方、１１％の安定化効率を得るためには、結晶質ｉ型シリコン層７０は３．０μｍの膜厚が必要であった。
【００３９】
（実施例１）
比較例１に対し、第１透明電極２０の形状のみを変えて薄膜シリコン太陽電池を作製した。具体的には、第１透明電極２０を厚膜化することにより、第１透明電極２０中の金属結晶粒を大型化し、ピッチが０．４５μｍ、高低差が０．１５μｍの平均凹凸を得た。透明絶縁基板１１上に形成されたこの第１透明電極２０の上に比較例１と同様に製膜を行い、薄膜シリコン太陽電池を作製した。
【００４０】
結晶質ｉ型シリコン層７０を形成したところで、比較例１と同様に、その表面を原子間力顕微鏡で分析して周波数解析を行い、異なる波長における一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を求めた。
実施例１に関する周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフを図３に示す。波長１μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（１μｍ））は１８７００００であり、波長２μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（２μｍ））は１７２００００であり、これらの比ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）は０．９２であった。
【００４１】
比較例１と同じ測定条件で、実施例１において非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときの薄膜シリコン太陽電池の評価を行った。測定の結果、安定化効率は１０．６％であった。発生する電流密度は１１．６ｍＡ／ｃｍ２であった。一方、非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２．３μｍであるとき、安定化効率は１１．０％で、発生する電流密度は１２．０ｍＡ／ｃｍ２であった。
【００４２】
（実施例２）
比較例１に対し、結晶質ｉ型シリコン層７０の製膜条件のみを変えて薄膜シリコン太陽電池を作製した。具体的には、基板の温度を２２０℃、シランガスと水素ガスの供給比を１：２５、圧力１２００Ｐａ、高周波電力を０．６Ｗ／ｃｍ２とした。
【００４３】
結晶質ｉ型シリコン層７０を形成したところで、比較例１と同様に、その表面を原子間力顕微鏡で分析して周波数解析を行い、異なる波長における一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を求めた。
実施例２に関する周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフを図３に示す。波長１μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（１μｍ））は１５９００００であり、波長２μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（２μｍ））は１５７００００であり、これらの比ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）は０．９９であった。
【００４４】
比較例１と同じ測定条件で、実施例２において非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときの薄膜シリコン太陽電池の評価を行った。測定の結果、安定化効率は１０．５％であった。発生する電流密度は１１．５ｍＡ／ｃｍ２であった。一方、非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２．４μｍであるとき、安定化効率は１１．０％で、発生する電流密度は１２．０ｍＡ／ｃｍ２であった。
【００４５】
（実施例３）
第１透明電極２０は実施例１と同様のものを用いて、透明絶縁基板１１上に形成されたこの第１透明電極２０上に、実施例２と同様の条件で結晶質ｉ型シリコン層７０を形成して、薄膜シリコン太陽電池太陽電池を作製した。
【００４６】
結晶質ｉ型シリコン層７０を形成したところで、比較例１と同様に、その表面を原子間力顕微鏡で分析して周波数解析を行い、異なる波長における一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を求めた。
実施例３に関する周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフを図３に示す。波長１μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（１μｍ））は１９６００００であり、波長２μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（２μｍ））は２６８００００であり、これらの比ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）は１．３７であった。
【００４７】
比較例１と同じ測定条件で、実施例３において非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときの薄膜シリコン太陽電池の評価を行った。測定の結果、安定化効率は        ％であった。発生する電流密度は１１．７ｍＡ／ｃｍ２であった。一方、非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２．２μｍであるとき、安定化効率は１１．０％で、発生する電流密度は１２．０ｍＡ／ｃｍ２であった。
【００４８】
（実施例４）
実施例２に対し、第１透明電極２０の形状のみを変えて薄膜シリコン太陽電池を作製した。具体的には、第１透明電極２０を厚膜化することにより、第１透明電極２０中の金属結晶粒を大型化し、ピッチが０．６μｍ、高低差が０．２μｍの平均凹凸を得た。透明絶縁基板１１上に形成されたこの第１透明電極２０の上に実施例２と同様に製膜を行い、薄膜シリコン太陽電池を作製した。
【００４９】
結晶質ｉ型シリコン層７０を形成したところで、比較例１と同様に、その表面を原子間力顕微鏡で分析して周波数解析を行い、異なる波長における一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を求めた。
実施例４における結晶質ｉ型シリコン層７０の表面の原子間力顕微鏡像を、図６に示す。また、実施例４に関する周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフを図３及び図５に示す。波長１μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（１μｍ））は２０２００００であり、波長２μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（２μｍ））は５８６００００であり、これらの比ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）は２．９であった。
【００５０】
比較例１と同じ測定条件で、実施例１において非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときの薄膜シリコン太陽電池の評価を行った。測定の結果、安定化効率は１１．０％であった。発生する電流密度は１２．０ｍＡ／ｃｍ２であった。
【００５１】
（実施例５）
比較例１に対し、第１透明電極２０の形状のみを変えて薄膜シリコン太陽電池を作製した。具体的には、第１透明電極２０を厚膜化することにより、第１透明電極２０中の金属結晶粒を大型化し、ピッチが０．９μｍ、高低差が０．３μｍの平均凹凸を得た。透明絶縁基板１１上に形成されたこの第１透明電極２０の上に比較例１と同様に製膜を行い、薄膜シリコン太陽電池を作製した。
【００５２】
結晶質ｉ型シリコン層７０を形成したところで、比較例１と同様に、その表面を原子間力顕微鏡で分析して周波数解析を行い、異なる波長における一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を求めた。
実施例５に関する周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフを図５に示す。波長１μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（１μｍ））は２１４００００であり、波長２μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（２μｍ））は６７６００００であり、これらの比ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）は３．２であった。
【００５３】
比較例１と同じ測定条件で、実施例５において非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときの薄膜シリコン太陽電池の評価を行った。測定の結果、安定化効率は１１．０％であった。発生する電流密度は１２．０ｍＡ／ｃｍ２であった。
【００５４】
（実施例６）
第１透明電極２０は実施例５と同様のものを用いて、透明絶縁基板１１上に形成されたこの第１透明電極２０上に、実施例２（実施例４）と同様の条件で結晶質ｉ型シリコン層７０を形成して、薄膜シリコン太陽電池太陽電池を作製した。
【００５５】
結晶質ｉ型シリコン層７０を形成したところで、比較例１と同様に、その表面を原子間力顕微鏡で分析して周波数解析を行い、異なる波長における一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を求めた。
実施例６に関する周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフを図５に示す。波長１μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（１μｍ））は１５７００００であり、波長２μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（２μｍ））は１１０６００００であり、これらの比ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）は７．１であった。
【００５６】
比較例１と同じ測定条件で、実施例５において非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときの薄膜シリコン太陽電池の評価を行った。測定の結果、安定化効率は１１．３％であった。発生する電流密度は１２．３ｍＡ／ｃｍ２であった。また、非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が１．７μｍと、結晶質シリコン光電変換層２００を薄膜化しても、安定化効率は１１．０％、発生する電流密度は１２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、十分な発電効率を達成できた。
【００５７】
（実施例７）
実施例６に対し、第１透明電極２０として、更に大型の凹凸を有するもの（ピッチが１．２μｍ、高低差が０．４μｍ）を用いて、透明絶縁基板１１上に形成されたこの第１透明電極２０の上に、実施例２（実施例４）と同様の条件で結晶質ｉ型シリコン層７０を形成して、薄膜シリコン太陽電池太陽電池を作製した。
【００５８】
結晶質ｉ型シリコン層７０を形成したところで、比較例１と同様に、その表面を原子間力顕微鏡で分析して周波数解析を行い、異なる波長における一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を求めた。
実施例７に関する周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフを図５に示す。波長１μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（１μｍ））は２２０００００であり、波長２μｍにおける一次元パワースペクトル密度（ＰＳＤ（２μｍ））は２４８０００００であり、これらの比ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）は１１．３であった。
【００５９】
比較例１と同じ測定条件で、実施例７において非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときの薄膜シリコン太陽電池の評価を行った。測定の結果、安定化効率は１１．３％であった。発生する電流密度は１２．３ｍＡ／ｃｍ２であった。また、非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚が３００ｎｍ、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が１．５μｍと、結晶質シリコン光電変換層２００を薄膜化しても、安定化効率は１１．０％、発生する電流密度は１２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、十分な発電効率を達成できた。
【００６０】
比較例１及び実施例１から実施例４について、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときのＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）の値と発電電流との関係を、図４に示す。また、実施例４から実施例７について、結晶質シリコン光電変換層２００中の結晶質ｉ型シリコン層７０の膜厚が２μｍであるときのＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）の値と発電電流との関係を、図７に示す。
図４及び図７より、ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）と薄膜シリコン太陽電池の発電電流には、相関があることが分かる。また、図４より、ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）が０．９以上のとき、膜厚が２μｍの結晶質ｉ型シリコン層７０を有する薄膜シリコン太陽電池の発電電流は、１１．４ｍＡ／ｃｍ２以上であった。また、図７より、ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）が２以上のとき、膜厚が２μｍの結晶質ｉ型シリコン層７０を有する薄膜シリコン太陽電池の発電電流は、１２ｍＡ／ｃｍ２（発電効率１１％相当）以上であった。すなわち、膜厚２μｍ以下の結晶質ｉ型シリコン層７０で良好な発電特性を得るためには、結晶質ｉ型シリコン層７０（又は結晶質シリコン光電変換層２００）の表面形状のＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）が０．９以上であればよく、２以上であれば発電効率が１１％以上となり特によいことが分かる。
また、膜厚１．５μｍ以下の結晶質ｉ型シリコン層７０で良好な発電特性を得るためには、実施例７より、結晶質ｉ型シリコン層７０（又は結晶質シリコン光電変換層２００）の表面形状のＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）が１０以上であればよいことが分かる。
【００６１】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態に係わる、薄膜シリコン太陽電池の概略積層構成を図８に示す。本実施形態の基本的な積層構成は、前記第１の実施形態に係わる薄膜シリコン太陽電池と同じである。しかし本実施形態においては、非晶質シリコン光電変換層１５０と結晶質シリコン光電変換層２００との間に、さらに透明中間層（第１の透明導電層）３００が積層されている。
【００６２】
本実施形態に係わる薄膜シリコン太陽電池は、順次積層された、透明絶縁基板１１と、ピッチが０．６μｍで、高低差が０．２μｍである凹凸部を有する第１透明電極２０と、非晶質ｐ型シリコン層３０、非晶質ｎ型シリコン層５０および非晶質ｉ型シリコン層４０からなるｐｉｎ構造又はｎｉｐ構造の非晶質シリコン光電変換層（第２の光電変換層）１５０と、透明中間層（第１の透明導電層）３００と、結晶質ｐ型シリコン層６０、結晶質ｎ型シリコン層８０および結晶質ｉ型シリコン層７０からなるｐｉｎ構造又はｎｉｐ構造の結晶質シリコン光電変換層（第１の光電変換層）２００と、第２透明電極９０と、裏面電極１００とを備えている。
透明中間層３００は、ＺｎＯにより形成され、６０ｎｍの膜厚を有している。透明中間層３００を形成するＺｎＯには０．５％のＧａがドープされ、透明中間層３００は酸素含有雰囲気下でスパッタリングにより積層される。
【００６３】
本実施形態においては、透明中間層３００がさらに積層されることにより、この透明中間層３００で入射太陽光の一部が反射されて、非晶質シリコン光電変換層１５０に再度入射される。
これにより、非晶質シリコン光電変換層１５０における発電電流が増加する。そして、非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚を薄くしても、透明中間層３００が積層されない場合と同等の発電電流を得ることができる。非晶質シリコン光電変換層１５０の膜厚を薄くすることにより当該層における光劣化を抑制でき、電池全体としての安定化効率を向上させることができる。
【００６４】
本実施形態における薄膜シリコン太陽電池においては、透明中間層３００が、非晶質シリコン光電変換層１５０と結晶質シリコン光電変換層２００との間に積層される。これにより、非晶質シリコン光電変換層１５０における発電電流が向上される。また、非晶質シリコン光電変換層１５０の薄膜化が実現される。そして、第１の実施形態に比較して、さらに安定化効率の向上が実現される。
【００６５】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態に係わる薄膜シリコン太陽電池においては、第２の実施形態に係わる薄膜シリコン太陽電池の透明中間層（第１の透明導電層）３００の膜厚の値が、安定化効率の向上のために最適化される。
【００６６】
前記第２の実施形態にも記載されているように、透明中間層３００の膜厚を厚くすることにより、非晶質シリコン光電変換層１５０の発電電流を増加させることができる。このとき、透明中間層３００により反射される太陽光の波長における結晶質シリコン光電変換層２００での発電電流は減少する。実際には、結晶質シリコン光電変換層２００においては、非晶質シリコン光電変換層１５０よりも長波長領域の太陽光による電気エネルギーへの変換が行われている。
【００６７】
従って、透明中間層３００の膜厚を最適化することにより、透明中間層３００による、結晶質シリコン光電変換層２００が吸収すべき長波長領域の太陽光の吸収率を抑制することが必要になる。
【００６８】
表１に、本実施形態に係わる薄膜シリコン太陽電池の透明中間層３００の膜厚と、結晶質シリコン太陽電池２００における波長８００ｎｍ（太陽光の長波長領域に対応）の量子効率（入射のうち発電に寄与する割合）との関係を示す。
【００６９】
【表１】
2007227631.tif 000003
【００７０】
透明中間層３００の膜厚が厚くなると、透明中間層３００での長波長領域の太陽光の反射率も増大して結晶質シリコン光電変換層２００に入射する光量が減少する。透明中間層３００の波長６００〜１２００ｎｍの光学特性として、光吸収率は１％未満であり、この波長領域に対しては、ほぼ透明である。
【００７１】
一方、透明中間層３００の膜厚が厚くなると、透明中間層３００と裏面電極１００との間で光の閉じ込め効果が増大する。このため、結晶質シリコン光電変換層２００に入射した太陽光の吸収率が増大する。表１によると、波長８００ｎｍの太陽光に対して、結晶質シリコン光電変換層２００における光の閉じ込め効果が有効に作用する（量子効率を一定の値に維持することができる）透明中間層３００の膜厚は１００ｎｍ以下である。
【００７２】
本実施形態により、非晶質シリコン光電変換層１５０と結晶質シリコン光電変換層２００との発電電流バランスを考慮して、最適な透明中間層３００の膜厚値が決定される。これにより、より高安定化効率を有する薄膜シリコン積層型太陽電池が実現される。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
上記の実施形態では、太陽光の入射側のトップセルとして非晶質シリコン光電変換層１５０を有し、太陽光の入射側と反対側（裏面電極１００側）のボトムセルとして結晶質シリコン光電変換層２００を有する、いわゆるタンデム型の薄膜シリコン太陽電池について説明したが、トップセルとボトムセルの間にもう１層の光電変換層（ミドルセル）を有する、いわゆるトリプル型の薄膜シリコン太陽電池や、結晶質シリコン光電変換層２００のみを発電層として有する、いわゆるシングル型の薄膜シリコン太陽電池にも本発明は適用可能である。
【００７４】
上記トリプル型の薄膜シリコン太陽電池において、上記第２の実施形態及び第３の実施形態で説明した透明中間層を設ける場合は、ボトムセル（第１の光電変換層）とミドルセル（第２の光電変換層）の間に透明中間層（第１の透明導電層）を設けてもよく、またミドルセル（第２の光電変換層）とトップセル（第３の透明導電層）の間に透明中間層（第２の透明導電層）を設けてもよい。あるいは、ボトムセル（第１の光電変換層）とミドルセル（第２の光電変換層）の間及びミドルセル（第２の光電変換層）とトップセル（第３の透明導電層）の間に、それぞれ透明中間層（第１の透明導電層及び第２の透明導電層）を設けてもよい。
【００７５】
上記実施形態においては、結晶質シリコン光電変換層２００（あるいは結晶質ｉ型シリコン層７０）の裏面電極１００側の表面形状は、結晶質ｉ型シリコン層７０の製膜速度を遅くしたり（実施例１）、第１透明電極２０を厚膜化したり（実施例２及び実施例４）、これらの方法を組み合わせることにより（実施例３）調整しているが、本発明はこれらに限定されない。例えば、透明絶縁基板１１表面に型押し又はエッチング等で凹凸を設ける方法、結晶質シリコン光電変換層２００より基板側に設けられたいずれかの層を厚膜化することにより結晶粒を大型化する方法、第１透明電極２０の表面にエッチングで凹凸を設ける方法、結晶質シリコン光電変換層２００より透明絶縁基板１１側に、凹凸を有する層を別途設ける方法等により製造される薄膜シリコン太陽電池及びその製造方法も本発明に含まれる。
【００７６】
また、上記実施形態では、太陽光が透明絶縁基板１１から入射する、いわゆるスーパーストレート型の薄膜シリコン太陽電池について説明したが、本発明は、基板と反対側から太陽光が入射する、いわゆるサブストレート型の薄膜シリコン太陽電池に適用することも可能である。この場合、ボトムセルとなる結晶質シリコン光電変換層（あるいは結晶質ｉ型シリコン層）の裏面電極側の表面形状は、基板表面に型押し又はエッチング等で凹凸を設ける方法、裏面電極又は裏面電極と結晶質シリコン光電変換層（ボトムセル）の間の第２透明電極を厚膜化することにより結晶粒を大型化する方法、第２透明電極の表面にエッチングで凹凸を設ける方法、結晶質シリコン光電変換層より基板側に、凹凸を有する層を別途設ける方法等により調整される。
【００７７】
本発明は、例えば、表２に示した構成の光電変換層を有する薄膜シリコン太陽電池に適用できる。
【００７８】
【表２】
2007227631.tif 000004
【００７９】
μｃ−Ｓｉ：  微結晶シリコン
ａ−Ｓｉ：  非晶質シリコン
μｃ−ＳｉＧｅ：  微結晶シリコンゲルマニウム
ａ−ＳｉＧｅ：  非晶質シリコンゲルマニウム
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】従来の、タンデム構造を有した薄膜シリコン太陽電池の概略積層構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係わる薄膜シリコン太陽電池の概略積層構成を示す図である。
【図３】比較例１及び実施例１から実施例４に関して、周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフである。
【図４】比較例１及び実施例１から実施例４に関して、ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）の値と発電電流との関係を表すグラフである。
【図５】実施例４から実施例７に関して、周波数解析における波長とＰＳＤの関係を表すグラフである。
【図６】実施例４における結晶質ｉ型シリコン層の表面の原子間力顕微鏡像である。
【図７】実施例４から実施例７に関して、ＰＳＤ（２μｍ）／ＰＳＤ（１μｍ）の値と発電電流との関係を表すグラフである。
【図８】第２の実施形態に係わる薄膜シリコン太陽電池の概略積層構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１、１１…透明絶縁基板
２、２０…第１透明電極
３、３０…非晶質ｐ型シリコン層（アモルファスシリコン層）
４、４０…非晶質ｉ型シリコン層（アモルファスシリコン層）
５、５０…非晶質ｎ型シリコン層（アモルファスシリコン層）
６、６０…結晶質ｐ型シリコン層（多結晶シリコン層）
７、７０…結晶質ｉ型シリコン層（多結晶シリコン層）
８、８０…結晶質ｎ型シリコン層（多結晶シリコン層）
９、９０…第２透明電極
１０、１００…裏面電極
１５０…非晶質シリコン光電変換層
２００…結晶質シリコン光電変換層
３００…透明中間層（第１の透明導電層）
【図１】
2007227631.tif 000005
【図２】
2007227631.tif 000006
【図３】
2007227631.tif 000007
【図４】
2007227631.tif 000008
【図５】
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【図６】
2007227631.tif 000010
【図７】
2007227631.tif 000011
【図８】
2007227631.tif 000012