(57)【要約】【課題】幅広い波長領域の光の吸収率が高く、また光電変換効率が高い薄膜太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】薄膜状の基板１と、基板１上に配置された電極３と、電極３上に積層された光電変換層５Ａと、光電変換層５Ａ上に配置された透明導電膜８とを有する薄膜太陽電池であって、電極３は、光電変換層５Ａ側表面に周期的に光回折凹部３ｈを備え、透明導電膜８は、光電変換層５Ａ側表面に周期的に光反射防止凹部８ｈを備える薄膜太陽電池２１Ａ。【選択図】図１
2012004497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜状の基板と、
前記基板上に配置された電極と、
前記電極上に積層された光電変換層と、
前記光電変換層上に配置された透明導電膜とを有する薄膜太陽電池であって、
前記電極は、前記光電変換層側表面に周期的に光回折凹部を備え、
前記透明導電膜は、前記光電変換層側表面に周期的に光反射防止凹部を備えることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】
薄膜状の基板と、
前記基板上に配置された電極と、
前記電極上に積層された光電変換層と、
前記光反射防止層上に配置された透明導電膜とを有する薄膜太陽電池であって、
前記電極は、前記光電変換層側表面に周期的に光回折凹部を備え、
前記光電変換層と前記透明導電膜の間に光反射防止層を有することを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記光反射防止凹部の周期p１が式（１）、（２ｂ）
ｎ１sinθ１±ｍλ１/p１≧ｎ１・・・（１）
ｎ２sinθ３±ｍλ１/ｐ１＞ｎ２・・・（２ｂ）
（式中、ｎ１は透明導電膜８の屈折率、ｎ２は光電変換層５の屈折率、θ１は透明導電膜８から光電変換層５への光の入射角度、θ３は光電変換層５から透明導電膜８への光の入射角度、ｍは整数、λ１は光の波長を示す。）
により決定されることを特徴とする請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記光回折凹部の周期ｐ２が式（３）〜（５）により決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
ｎ２sinθ２±ｍ１λ２，３/p２＝ｎ２sinθ３±ｍ２λ２，３/ｐ２・・・（３）
ｎ２sinθ３±ｍ２λ２/ｐ２＝｛（ｎ１２・ｎ２２）／（ｎ１２＋ｎ２２）｝（１／２）・・・（４）
ｎ２sinθ３±ｍ１λ２/ｐ２＝｛（ｎ１２・ｎ２２）／（ｎ１２＋ｎ２２）｝（１／２）・・・（５）
（式中、ｎ２は光電変換層５の屈折率、θ２は光電変換層５から電極３への光の入射角度、θ３は１次回折光の回折角度、ｍ１＝１、ｍ２＝２、λ２は光の波長６００〜８００ｎｍを、λ３は光の波長８００〜１１００ｎｍを示す。）
【請求項５】
前記光反射防止層の膜厚ｄ及び屈折率ｎ４が式（６）、（７）
ｎ４ｄ＝λ１／４・・・（６）
ｎ４＝（ｎ１・ｎ２）（１／２）・・・（７）
により決定されることを特徴とする請求項２に記載の薄膜太陽電池。
【請求項６】
前記光電変換層は、前記基板側からｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｐ型シリコン層の順に積層されたシリコン層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項７】
前記電極と透明導電膜との間に前記シリコン層を複数有し、前記ｉ型シリコン層の一つがｉ型アモルファスシリコン層であり、前記ｉ型シリコン層の一つがｉ型多結晶化シリコン層であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜太陽電池。
【請求項８】
ガラス基板上に透明導電膜を形成する工程と、
前記ガラス基板とは反対側表面に周期的に光反射防止凹部を備える透明導電膜をガラス基板上に形成する工程と、
前記透明導電膜とは反対側表面に周期的に光回折凹部を備える光電変換層を透明導電膜上に形成する工程と、
前記光電変換層上に電極を形成する工程と、
前記電極上に基板を形成する工程と
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項９】
ガラス基板上に透明導電膜を形成する工程と、
前記透明導電膜上に光反射防止層を形成する工程と、
前記光反射防止層上に前記透明導電膜とは反対側表面に周期的に光回折凹部を備える光電変換層を形成する工程と、
前記光電変換層上に電極を形成する工程と、
前記電極上に基板を形成する工程と
を含むことを特徴とする薄膜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、薄膜太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜型太陽電池はバルク型と比較して使用原料の量を大幅に削減すること可能であるため、原料不足問題の解消及び大幅な低コスト化が達成可能であり、次世代型の太陽電池として注目されている。
【０００３】
しかし、薄膜型太陽電池はバルク型と比較して光電変換効率が低い。これは、光電変換層の厚さが１ｕｍ以下であるため、大部分の光が電気エネルギーに変換されることなく光電変換層を透過してしまうためである。
【０００４】
したがって、薄膜型太陽電池には光電変換層に入射する光を有効に利用する技術が求められている。
【０００５】
上述の課題を解決する手段としては、例えば特許文献１に示されているような積層型が挙げられる。これはバンドギャップの異なる２種類の光電変換層を積層することにより光の吸収率を向上することを可能にする技術である。しかし、２種類の材料を使用するため低コスト化には不利である。
【０００６】
また、この技術の代表として光閉じ込め技術が挙げられる。光閉じ込め技術には、反射防止、回折効果による光路長の増加、表面プラズモンポラリトンによる電場増強の３種類がある。反射防止は例えば特許文献２に示されているように、光電変換層と屈折率の異なる材料との界面において光の反射を低下させる構造を形成することにより、光電変換層への光の入射量を増加させて効率を向上する技術である。回折効果による光路長の増加は、例えば特許文献３に示されているように、光電変換層と屈折率の異なる材料との界面において光を回折させる構造を形成することにより、光電変換層内での光路長が増加し光吸収量が増加することで光電変換効率を向上する技術である。表面プラズモンポラリトンは例えば特許文献４に示されているように、光電変換層と金属界面において入射光と金属の表面プラズモンが結合する構造を形成することにより、強く増強された電磁場を発生させ光電変換効率を向上する技術である。
【０００７】
光電変換に利用可能な太陽光の波長幅は４００ｎｍ〜１１００ｎｍと広く、光電変換効率を高めるためにはこの幅広い波長にわたって吸収率を高める必要がある。しかし、従来提案されている光閉じ込め技術は、理論上、それぞれある特定の波長において成立する技術であり、太陽光スペクトルの幅広い波長にわたって吸収率を高めるために必要な方法はこれまでに提案されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９-６０１４９号公報
【特許文献２】特開２００８-６６３３３号公報
【特許文献３】特開２００２-３１４１０９号公報
【特許文献４】特開２００２-７６４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、幅広い波長領域の光の吸収率が高く、また光電変換効率が高い薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、薄膜状の基板と、基板上に配置された電極と、電極上に積層された光電変換層と、光電変換層上に配置された透明導電膜とを有する薄膜太陽電池であって、電極は、光電変換層側表面に周期的に光回折凹部を備え、透明導電膜は、光電変換層側表面に周期的に光反射防止凹部を備える薄膜太陽電池を要旨とする。
【００１１】
本発明の第２の態様は、薄膜状の基板と、基板上に配置された電極と、電極上に積層された光電変換層と、光反射防止層上に配置された透明導電膜とを有する薄膜太陽電池であって、電極は、前記光電変換層側表面に周期的に光回折凹部を備え、光電変換層と前記透明導電膜の間に光反射防止層を有する薄膜太陽電池を要旨とする。
【００１２】
本発明の第３の態様は、ガラス基板上に透明導電膜を形成する工程と、ガラス基板とは反対側表面に周期的に光反射防止凹部を備える透明導電膜をガラス基板上に形成する工程と、透明導電膜とは反対側表面に周期的に光回折凹部を備える光電変換層を透明導電膜上に形成する工程と、光電変換層上に電極を形成する工程と、電極上に基板を形成する工程とを含む薄膜太陽電池の製造方法を要旨とする。
【００１３】
本発明の第４の態様は、ガラス基板上に透明導電膜を形成する工程と、透明導電膜上に光反射防止層を形成する工程と、光反射防止層上に透明導電膜とは反対側表面に周期的に光回折凹部を備える光電変換層を形成する工程と、光電変換層上に電極を形成する工程と、電極上に基板を形成する工程とを含む薄膜太陽電池の製造方法を要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、幅広い波長領域の光の吸収率が高く、また光電変換効率が高い薄膜太陽電池及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一の実施形態に係る薄膜太陽電池の長手方向に切断して得られる断面概略図（ａ）と、主面に平行に切断して得られる断面概略図（ｂ）を示す。
【図２】第一の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造工程図その１（ａ），その２（ｂ），その３（ｃ），その４（ｄ）を示す。
【図３】第一の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造工程図その５（ａ），その６（ｂ），その７（ｃ），その８（ｄ）を示す。
【図４】第一の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造工程図その９（ａ），その１０（ｂ），その１１（ｃ）を示す。
【図５】第一の実施形態に係る薄膜太陽電池の変形例の長手方向に切断して得られる断面概略図（ａ）と、主面に平行に切断して得られる断面概略図（ｂ）を示す。
【図６】第二の実施形態に係る薄膜太陽電池の長手方向に切断して得られる断面概略図（ａ）と、主面に平行に切断して得られる断面概略図（ｂ）を示す。
【図７】第二の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造工程図その１（ａ），その２（ｂ），その３（ｃ）を示す。
【図８】波長に対する吸収率を示す。
【図９】光の入射角等の概略説明図を示す。
【図１０】光反射凹部の周期と反射率の関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。尚、図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。
【００１７】
[第一の実施形態に係る薄膜太陽電池]
図１（ａ）に示す第一の実施形態に係る薄膜太陽電池２１Ａは、薄膜状の基板１と、基板１上に配置された電極３と、電極３上に積層された光電変換層５（５Ａ）と、光電変換層５Ａ上に配置された透明導電膜８とを有する。電極３は、図１（ａ）（ｂ）に示すように光電変換層５Ａ側表面に周期的に光回折凹部３ｈ（３ｈ１〜３ｈ１１）を備える。また、透明導電膜８も光電変換層５Ａ側表面に周期的に光反射防止凹部８ｈ（８ｈ１〜８ｈ１１）を備える。薄膜太陽電池２１Ａは透明導電膜８上に配置されたガラス基板１０をさらに有する。なお、図示を省略しているが電極３と透明導電膜８は電気的に接続されている。
【００１８】
基板１としては、薄膜状の基板１であれば特に制限されないが、例えばステンレス性の薄膜状の基板等を用いることができる。
【００１９】
電極３としては、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）等を用いることができる。アルミニウム（Ａｌ）の金属錯体または銀（Ａｇ）のナノ粒子を含む液体金属材料を基板１上に塗付し乾燥して得られた膜等を用いることができる。
【００２０】
光電変換層５としては、光を電気に変換する機能を有すれば、材質や構造は特に制限されないが、ここでは、光電変換層５として、電極３上に基板１側からｎ型シリコン層５Ａｎ、ｉ型シリコン層５Ａｉ、ｐ型シリコン層５Ａｐの順に積層された３層からなるシリコン層５Ａを用いている。
【００２１】
透明導電膜８としては、ＩＴＯ（透明導電膜、酸化インジウムスズ）またはＳｎ０２等を用いることができる。これらのナノ粒子を含む液体材料をシリコン層５Ａ上に塗付し乾燥して得られる膜等を用いることができる。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように光回折凹部３ｈは市松模様状に薄膜太陽電池２１Ａの長手方向、幅方向に等間隔に配置されている。光回折凹部３ｈの内側形状、即ち光回折凹部３ｈの内側に入り混むｎ型シリコン層凸部５Ａｎｐ（５Ａｎｐ１〜５Ａｎｐ１１）の形状は四角柱状である。光反射防止凹部８ｈも光回折凹部３ｈと同様の構成を有する。なお、光回折効果が得られるのであれば光回折凹部３ｈにより形成されるｎ型シリコン層凸部５Ａｎｐの形状は、四角柱状等の多角柱に限らず、円柱状、錐状等であっても構わない。またｎ型シリコン層凸部５Ａｎｐ１…５Ａｎｐ１１同士が接し合う必要はなく、離間して散点状に配置されても構わない。またｎ型シリコン層凸部５Ａｎｐ１…５Ａｎｐ１１同士の配置は等間隔でなくても構わない。光反射防止凹部８ｈについても同様である。
【００２３】
「光反射防止凹部８ｈの周期」とは、図１（ａ）に示すように、隣り合う光反射防止凹部８ｈ１、８ｈ２の左端間の距離ｐ１をいう。光反射防止凹部８ｈを設けることで、波長４００〜６００ｎｍの太陽光の反射を防止することができる。ここでは、光反射防止凹部８ｈ１〜８ｈ１１のそれぞれの幅Ａ１と深さＣ１を一定としたが、太陽光の反射を防止することができれば光反射防止凹部８ｈ１〜８ｈ１１のそれぞれの幅Ａ１と深さＣ１は一定でなくても構わない。
【００２４】
光反射防止凹部８ｈの周期p１と光回折凹部３ｈの周期p２について、図９を参照しつつ説明する。図９は、下記式（１）〜（５）における、光の入射角等の用語の概略を説明するものである。
【００２５】
光反射防止凹部８ｈの周期p１は上面から入射した光が透明導電膜８から光電変換層５へ低反射で透過するための条件式（１）及び、電極３より反射した光が光反射防止凹部８ｈで全反射するための条件式（２ａ）（２ｂ）により求めることができる。
【００２６】
説明の都合上、太陽光の波長４００〜１１００ｎｍのうち、波長４００〜６００ｎｍをλ１領域、波長６００〜８００ｎｍをλ２領域、波長８００〜１１００ｎｍをλ３領域とする。
【００２７】
ｎ１sinθ１±ｍλ１/p１≧ｎ１・・・（１）
［式（１）において、ｎ１は透明導電膜８の屈折率、θ１は透明導電膜８から光電変換層５への光の入射角度、ｍは整数、λ１は光の波長を示す。］
ｎ２sinθ２±ｍλ２，３/ｐ２＝ｎ２sinθ３・・・（２ａ）
ｎ２sinθ３±ｍλ２，３/ｐ１＞ｎ２・・・（２ｂ）
［式（２ａ）（２ｂ）において、ｎ２は光電変換層５の屈折率、θ２は光電変換層５から電極３への光の入射角度、θ３は光電変換層５から透明導電膜８への光の入射角度、ｍは整数、λ２，３は光の波長を示す。］
光反射防止凹部８ｈの深さＣ１を１００ｎｍとしたときの光反射防止凹部８ｈの好ましい周期p１は０．３μｍ未満、より好ましくは０．１μｍ未満である。
【００２８】
「光回折凹部３ｈの周期」とは、図１（ａ）に示すように、隣り合う光回折凹部３ｈ１、３ｈ２の左端間の距離ｐ２をいう。光回折凹部３ｈを設けることで、薄膜太陽電池２１Ａの光電変換層５内に入りこんだ波長６００〜１１００ｎｍの太陽光を乱反射させ薄膜太陽電池２１Ａ内に閉じ込めることができる。さらに、波長６００〜８００ｎｍの太陽光は表面プラズモンポラリトンにより薄膜太陽電池２１Ａ内で強く増強される。その結果、太陽光を効率的に取り込めるので発電効率が増加する。ここでは、光回折凹部３ｈ１〜３ｈ１１のそれぞれの幅Ａ２と深さＣ２は一定としたが、太陽光を薄膜太陽電池２１Ａ内に閉じ込めることができるのであれば幅Ａ２と深さＣ２は一定でなくても構わない。
【００２９】
電極３の光電変換層５側表面に周期的に設けられた光回折凹部３ｈの周期p２は光電変換層５から電極３へ入射する光の１次回折光を光電変換層５内で伝搬させるための条件式（３）及び光電変換層５から電極３へ入射する光の２次回折光を電極３の表面プラズモンにカップリングさせるための条件式（４）により求めることができる。
【００３０】
ｎ２sinθ２±ｍ１λ２/p２＝ｎ２sinθ３±ｍ２λ２/ｐ２・・・（３）
ｎ２sinθ３±ｍ２λ２/ｐ２＝｛（ｎ１２・ｎ２２）／（ｎ１２＋ｎ２２）｝（１／２）・・・（４）
［式（３）（４）において、ｎ２は光電変換層５の屈折率、θ２は光電変換層５から電極３への光の入射角度、θ３は１次回折光の回折角度、ｍ１＝１、ｍ２＝２、λ２は光の波長を示す。］
また、条件式（４）が成立すると同時に、２次回折光を表面プラズモンにカップリングした場合の１次回折光が光電変換層５を伝搬し、光反射防止凹部８ｈで全反射して電極３へ入射する際に表面プラズモンにカップリングするための条件式（５）が成立する。
【００３１】
ｎ２sinθ３±ｍ１λ２/ｐ２＝｛（ｎ１２・ｎ２２）／（ｎ１２＋ｎ２２）｝（１／２）・・・（５）
仮に１次回折光を表面プラズモンにカップリングさせる構造にすると、回折光を光電変換層５に伝搬させ光路長を増加する効果は得られない。また、３次回折光を表面プラズモンにカップリングさせる構造にすると、表面プラズモンにより得られる電場増強の効果が減少する。
【００３２】
[第一の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法]
（イ）図２（ａ）に示すように、薄板状のガラス基板１０を用意する。
【００３３】
（ロ）図２（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上に透明導電膜材料８０を形成する。
【００３４】
（ハ）図２（ｃ）に示すように、透明導電膜材料８０上に、図１（ｂ）の光反射防止凹部８ｈに対応する箇所に開口を備えるレジスト膜１２Ａを配置した後、透明導電膜材料８０をエッチングする。そして図２（ｄ）に示すようなガラス基板１０とは反対側表面に周期的に光反射防止凹部８ｈを備える透明導電膜８をガラス基板１０上に形成する。
【００３５】
（ニ）図３（ａ）に示すように、透明導電膜８上にｐ型シリコン層５Ａｐを積層させる。その後、図３（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン層５Ａｐ上にｉ型シリコン層５Ａｉを積層させる。さらに図３（ｃ）に示すように、ｉ型シリコン層５Ａｉ上にｎ型シリコン層材料５０Ａｎを積層させる。そして図３（ｄ）に示すようにｎ型シリコン層材料５０Ａｎ上に光回折凹部３ｈに対応する箇所に開口を備えるレジスト膜１２Ｂを配置した後、ｎ型シリコン層材料５０Ａｎをエッチングする。そして図４（ａ）に示すような、透明導電膜８とは反対側表面に周期的に光反射防止凹部８ｈを備える光電変換層５（５Ａ）を透明導電膜８上に形成する。
【００３６】
（ホ）その後、図３（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン層５Ａｎ上に電極３を堆積させる。さらに図３（ｃ）に示すように、基板１を堆積させる。
【００３７】
以上により、図１（ａ）の第一の実施形態に係る薄膜太陽電池２１Ａが製造される。上述の（ロ）〜（ホ）工程において、各層の形成方法としては特に制限はないが、例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥ−ＣＶＤ法）等を用いることができる。成長条件等は適宜堆積させる材質等に基づいて定まるものである。
【００３８】
第一の実施形態によれば、光反射防止凹部８ｈと、光回折凹部３ｈを設けたことで、広い波長域に渡って光の吸収率が向上する。第一の実施形態の作用効果について、図８，図１０を用いて従来の薄膜太陽電池との差異を交えて説明する。
【００３９】
図８は、光の波長と光の吸収率の関係を示す。図８において、実線は、光反射防止凹部８ｈの周期ｐ１が１００ｎｍ、光回折凹部３ｈの周期ｐ２が３００ｎｍとしたときの第一の実施形態に係る薄膜太陽電池２１Ａに対して垂直に太陽光を入射させた際の実験結果を示す。破線は、光反射防止凹部８ｈ、光回折凹部３ｈを設けないことを除いて、薄膜太陽電池２１Ａと同様に製造した従来の薄膜太陽電池に対して垂直に太陽光を入射させた際の実験結果を示す。説明の都合上、太陽光の波長４００〜１１００ｎｍのうち、波長４００〜６００ｎｍをλ１領域、波長６００〜８００ｎｍをλ２領域、波長８００〜１１００ｎｍをλ３領域とする。
【００４０】
図８に示すように、従来の薄膜太陽電池では、波長６００ｎｍをピークに、λ１領域、λ２領域、λ３領域のいずれの領域において吸収率が急激に低下した。吸収率低下の原因は、λ１領域では光電変換層５の吸収係数が十分高いにも関わらず、透明導電膜８と光電変換層５との屈折率差が大きく反射率が２０％程度と高いので、光電変換層への入射量が低下するためと考えられる。またλ２領域、λ３領域では光電変換層の吸収係数が低いため、光が十分吸収されずに反射して外部へ放出されるためと考えられる。
【００４１】
一方、第一の実施形態によれば、透明導電膜８の光電変換層５側表面に周期的に光反射防止凹部８ｈを設けたことで、光の反射防止効果が得られた結果、λ１領域において従来よりも光の吸収率が向上した。また電極３の光電変換層５側表面に周期的に光回折凹部３ｈを設けたことで、λ２領域では表面プラズモンの効果により光の吸収率が従来よりも向上し、またλ３領域では光の回折効果により光の吸収率が従来よりも向上した。
【００４２】
次に、図１０は、薄膜太陽電池２１Ａに対して波長５００ｎｍの光を照射したときの光反射防止凹部８ｈの周期p１と反射率の関係を示す。光反射防止凹部８ｈの深さＣ１は１００ｎｍとし、周期p１のみを変化させた。点線は光反射防止凹部８ｈを設けなかったことを除き薄膜太陽電池２１Ａと同様の構造を備える薄膜太陽電池に対して、波長５００ｎｍの光を照射したときの反射率を示す。図１０に示すように光反射防止凹部８ｈを設けることで光の反射率が低減した。また光反射防止凹部８ｈの周期p１が０．３μｍ未満において光の反射率がほぼ０％となった。
【００４３】
以上、第一の実施形態によれば、波長４００ｎｍ〜１１００ｎｍの幅広い波長領域を備える太陽光の吸収率が高く、また光電変換効率が高い薄膜太陽電池が得られる。
【００４４】
[第一の実施形態の変形例]
第一の実施形態においては、光電変換層５として、１層のシリコン層５Ａを用いた。しかし、幅広い波長の太陽光を電力に効率的に発電する観点からは、電極３と透明導電膜８との間にシリコン層を複数有することが好ましい。具体的には図５（ａ）に示すように、電極３上に設けられたアモルファスシリコン層５Ｃ上に、バッファー層１３を挟んで多結晶化シリコン層５Ｂを設けてもよい。多結晶化シリコン層５Ｂと、アモルファスシリコン層５Ｃが互いに光の吸収波長を補い合うことで、光の吸収波長の幅が広がり、光の吸収効率が向上し、結果的に発電効率が向上するからである。製造プロセスが容易である観点からは、ガラス基板１０上に順々に各層を積層する場合、ガラス基板１０側最下層のｉ型シリコン層５Ｂｉをｉ型多結晶化シリコン層とすることが好ましい。
【００４５】
[第二の実施形態に係る薄膜太陽電池]
第一の実施形態においては、透明導電膜８と光電変換層５（５Ａ）との界面に周期的に光反射防止凹部８ｈを設けることで光の反射を防止した。しかし、光反射防止凹部８ｈを設けることに換えて、図６（ａ）に示すように光電変換層５（５Ｄ）と透明導電膜８Ｄの間に光反射防止層１４を設けて、光の反射を防止することもできる。第二の実施形態について第一の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４６】
図６（ａ）に示す第二の実施形態に係る薄膜太陽電池２２は、薄膜状の基板１と、基板１上に配置された電極３と、電極３上に積層された光電変換層５（５Ｄ）と、光電変換層５Ｄ上に配置された光反射防止層１４と、光反射防止層１４上に配置された透明導電膜８Ｄとを有する。電極３は、図６（ａ）（ｂ）に示すように光電変換層５Ｄ側表面に周期的に光回折凹部３ｈ（３ｈ１〜３ｈ１１）を備える。薄膜太陽電池２２は、透明導電膜８Ｄ上に配置されたガラス基板１０をさらに有する。なお、図示を省略しているが電極３と透明導電膜８Ｄは電気的に接続されている。
【００４７】
光反射防止層１４の膜厚ｄ及び屈折率ｎ４は式（６）及び式（７）により求めることができる。
【００４８】
ｎ４ｄ＝λ１／４・・・（６）
ｎ４＝（ｎ１・ｎ２）（１／２）・・・（７）
光反射防止層１４を設けたることで、波長４００〜６００ｎｍの光の反射を抑え、太陽光を効率的に取り込むことができる。
【００４９】
[第二の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法]
（イ）図２（ａ）に示すような、薄板状のガラス基板１０を用意する。
【００５０】
（ロ）図７（ａ）に示すように、ガラス基板１０上に透明導電膜８Ｄを形成する。
【００５１】
（ハ）図７（ｂ）に示すように、透明導電膜８Ｄ上に光反射防止層１４を形成する。
【００５２】
（ニ）図７（ｃ）に示すように、光反射防止層１４上にｐ型シリコン層５Ｄｐを積層させる。
【００５３】
（ホ）その後、図３（ｂ）（ｃ）（ｄ），４（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様の工程を行うことにより、第二の実施形態に係る薄膜太陽電池２２が製造される。
【００５４】
以上、第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様に、波長４００ｎｍ〜１１００ｎｍの幅広い波長領域を備える太陽光の吸収率が高く、また光電変換効率が高い薄膜太陽電池が得られる。
【００５５】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５６】
第一の実施形態においては、各層の形成方法としてプラズマ化学気相成長法（ＰＥ−ＣＶＤ法）を例に挙げて説明したが、その他にも、液体材料をパターン塗布する手法を用いてもよい。塗布方法としては、インクジェット装置、ディスペンサー、マイクロディスペンサー、スリットコーター等の一般的な液滴塗布装置を用いてパターン塗布する方法が挙げられる。例えば、図３（ａ），（ｂ）（ｃ）の工程において、シリコン層５Ａとして、ポリシランを含む溶液を不活性ガス雰囲気下でインクジェット法等により塗付し乾燥して膜を得てもよい。その際、ｉ型シリコン層５Ａｉをプラズマ発生装置内に設置した後、ｉ型シリコン層５Ａｉに水素処理、例えば水素プラズマもしくは大気圧水素プラズマを曝すこと等によりダングリングボンド低減処理することが好ましい。
【００５７】
またパターン塗布方法を用いる場合、図２（ｃ）の工程において、図１（ｂ）の光反射防止凹部８ｈに対応する凸状のパターンを備えるナノインプリント基板を、透明導電膜材料８０に押し付けるナノインプリント法により、透明導電膜８の表面に光反射防止凹部８ｈを形成してもよい。同様にして、図３（ｄ）の工程において、ｎ型シリコン層材料５０Ａｎを塗布した後、光回折凹部３ｈに対応する凸状のパターンを備えるナノインプリント基板を、ｎ型シリコン層材料５０Ａｎの表面に押し付け、そしてｎ型シリコン層材料５０Ａｎを乾燥させてｎ型シリコン層５Ａｎとした後、電極３を塗布（堆積）して光回折凹部３ｈを備える電極３を形成してもよい。
【００５８】
また、第二の実施形態においては、第一の実施形態の光反射防止凹部８ｈに換えて、光反射防止層１４を光電変換層５（５Ｄ）と透明導電膜８Ｄの間に設けることとしたが、第一の実施形態と第二の実施形態を組み合わせても構わない。即ち、透明導電膜８Ｄの表面に光反射防止凹部８Ｄｈを設けた後に、光反射防止凹部８Ｄｈ上に光反射防止層１４を設けても構わない。
【００５９】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…基板、
３…電極、
３ｈ…光回折凹部、
５Ａ、５Ｄ…シリコン層、
５Ｂ…多結晶シリコン層、
５Ｃ…アモルファスシリコン層、
５Ａｎ、５Ｂｎ、５Ｃｎ、５Ｄｎ…ｎ型シリコン層、
５Ａｉ、５Ｂｉ、５Ｃｉ、５Ｄｉ…ｉ型シリコン層、
５Ａｐ、５Ｂｐ、５Ｃｐ、５Ｄｐ…ｐ型シリコン層、
８…透明導電膜、
８ｈ…光反射防止凹部、
１０…ガラス基板、
１３…バッファー層、
１４…光反射防止層、
２１Ａ、２１Ｂ、２２…薄膜太陽電池、
【図１】
2012004497.tif 000003
【図２】
2012004497.tif 000004
【図３】
2012004497.tif 000005
【図４】
2012004497.tif 000006
【図５】
2012004497.tif 000007
【図６】
2012004497.tif 000008
【図７】
2012004497.tif 000009
【図８】
2012004497.tif 000010
【図９】
2012004497.tif 000011
【図１０】
2012004497.tif 000012