(57)【要約】【課題】本発明は太陽電池の光電効率を向上する薄膜太陽電池を提供する。【解決手段】本発明に係る薄膜太陽電池は、基板と、基板に配置される前面電極（１００）と、前面電極上部に配置される後面電極（１３０）と、前面電極と後面電極の間に配置され、入射光を受光し電気に変換する光電変換部（ＰＶ）を含み、前面電極は光透過性の導電性物質を含む第１前面電極膜（１１０ａ）と第２前面電極膜（１１０ｂ）を含み、第１前面電極膜は基板上部に接触して形成され、第１前面電極膜の一部には基板の一部が露出する多孔性のピンホールが形成され、第２前面電極膜は第１前面電極膜上部に接触して第１前面電極膜に形成されたピンホールを覆うように形成される。【選択図】図３
2012114411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に配置される前面電極と、前記前面電極上部に配置される後面電極と、前記前面電極と前記後面電極の間に配置され、入射光を受光し電気に変換する光電変換部を含み、
前記前面電極は光透過性の導電性物質を含む第１前面電極膜と第２前面電極膜を含み、前記第１前面電極膜は前記基板上部に接触して形成され、前記第１前面電極膜の一部には前記基板の一部が露出する多孔性のピンホールが形成され、
前記第２前面電極膜は前記第１前面電極膜上部に接触して前記第１前面電極膜に形成された前記ピンホールを覆うように形成されることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記第２前面電極膜は金属性物質に亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、スズ酸化物（ＳｎＯ２）、またはチタン酸化物（ＴｉＯ２）のうち少なくとも一つの物質が結合された物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記第１前面電極膜はアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）物質を含み、
前記第２前面電極膜はホウ素添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記第２前面電極膜の平均厚さは前記第１前面電極膜の平均厚さより薄いことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項５】
前記第２前面電極膜の平均厚さ５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項４記載の薄膜太陽電池。
【請求項６】
前記第２前面電極膜の厚さは誤差範囲内で均一なことを特徴とする、請求項５記載の薄膜太陽電池。
【請求項７】
前記第１前面電極膜の平均厚さは３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項４記載の薄膜太陽電池。
【請求項８】
前記第１前面電極膜及び前記第２前面電極膜の表面はテクスチャリングされており、前記第２前面電極膜のテクスチャリング表面の傾斜角は前記第１前面電極膜のテクスチャリング表面の傾斜角より小さいことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項９】
前記光電変換部はｐ型半導体層、真性半導体層、及びｎ型半導体層であるｐ−ｉ−ｎ構造が少なくとも一つ以上形成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１０】
前記光電変換部の真性半導体層はゲルマニウム（Ｇｅ）を含むことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項１１】
前記光電変換部の真性半導体層は非晶質シリコン（ａ−ｓｉ）または微結晶シリコン（ｍｃ−ｓｉ）のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項１２】
前記第２前面電極膜の内で前記ピンホールを覆う部分は前記基板と直接接触す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１３】
前記ピンホールは丸い形状、楕円形状、格子形状、多角形形状及び不規則的形状のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項１４】
前記基板は透明な非導電性物質で形成されることを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近石油や石炭のような既存エネルギ資源の枯渇が予測されながらこれらを取り替える代替エネルギに対する関心が高くなり、これにより太陽エネルギから電気エネルギを生産する太陽電池が注目されている。
【０００３】
一般的な太陽電池はｐ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)によってｐ−ｎ接合を形成する半導体部、そして互いに異なる導電型の半導体部にそれぞれ接続された電極を備える。
【０００４】
このような太陽電池に光が入射されると半導体で複数の電子-正孔対が生成され、生成された電子-正孔対は電荷である電子と正孔にそれぞれ分離し、内部電場によって電子はｎ型の半導体部の方に移動し、正孔はｐ型半導体部の方に移動することにより起電力が発生する。この起電力を光起電力といい、光の照射により起電力が発生する現象を光起電力効果(photovoltaic effect)という。
移動した電子と正孔はそれぞれｐ型の半導体部とｎ型の半導体部に接続された互いに異なる電極によって収集されこの電極を電線で接続して電力を得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的とするところは、効率が向上した薄膜太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る薄膜太陽電池の一例は基板と、基板に配置される前面電極と、前面電極上部に配置される後面電極と、前面電極と後面電極の間に配置され、入射光を受光し電気に変換する光電変換部を含み、前面電極は光透過性の導電性物質を含む第１前面電極膜と第２前面電極膜を含み、第１前面電極膜は基板上部に接触して形成され、第１前面電極膜の一部には基板の一部が露出する多孔性のピンホールが形成され、第２前面電極膜は第１前面電極膜上部に接触して第１前面電極膜に形成されたピンホールを覆うように形成される。
【０００７】
ここで、第２前面電極膜は金属性物質に亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、スズ酸化物(ＳｎＯ２)、またはチタン酸化物（ＴｉＯ２）の内少なくとも一つの物質が結合された物質を含むことができる。
【０００８】
また、第１前面電極膜はアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）物質を含み、第２前面電極膜はホウ素添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｂ）物質を含むことができる。
【０００９】
また、第２前面電極膜の平均厚さは第１前面電極膜の平均厚さより薄いことがある。
【００１０】
ここで、第２前面電極膜の平均厚さは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で有り得る。
【００１１】
ここで、第２前面電極膜の厚さは誤差範囲内で均一とすることがある。
【００１２】
また、第１前面電極膜の平均厚さは３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下で有り得る。
【００１３】
また、第１前面電極膜及び第２前面電極膜の表面はテクスチャリングされており、第２前面電極膜のテクスチャリング表面の傾斜角は第１前面電極膜のテクスチャリング表面の傾斜角より小さいことがある。
【００１４】
また、光電変換部はｐ型半導体層、真性（ｉ型）半導体層、及びｎ型半導体層であるｐ−ｉ−ｎ構造が少なくとも一つ以上で形成されることができる。
【００１５】
ここで、光電変換部の真性（ｉ型）半導体層はゲルマニウム（Ｇｅ）を含むことができる。
【００１６】
また、光電変換部の真性（ｉ型）半導体層は非晶質シリコン（ａ−ｓｉ）または微結晶シリコン（ｍｃ−ｓｉ）のうち少なくともいずれか一つを含む。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明に係る太陽電池は第２前面電極膜が第１前面電極膜上部に接触し第１前面電極膜に形成されたピンホールを覆うように形成され太陽電池の光電効率を向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る薄膜太陽電池の一例を説明するための図である。
【図２】第１前面電極膜の一部に多孔性ピンホールが形成された一例を示した図である。
【図３】本発明に係る第１前面電極膜と第２前面電極膜をさらに詳細に説明するための図である。
【図４】本発明に係る第２前面電極膜が２重接合(Double Junction)太陽電池あるいはｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ構造でも適用される一例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る第２前面電極膜が３重接合(Triple Junction)太陽電池あるいはｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ構造で適用される一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では添付した図面を参照して本発明の実施の形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ異なる形態に具現することができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして図では本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じ同様な部分に対しては同様の図面符号を付けた。
【００２０】
図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」あると言う時、これは他の部分「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。反対にいずれの部分が他の部分「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。またいずれの部分が他の部分上に「全体的」に形成されていると言う時には他の部分の全体面(または全面)に形成されていることだけではなく端の一部には形成されないことを意味する。
【００２１】
図１は本発明に係る薄膜太陽電池の一例を説明するための図である。
【００２２】
図１では光電変換部（ＰＶ）の構造が入射面からｐ−ｉ−ｎ構造になるものを一例で説明しているが、光電変換部（ＰＶ）の構造が入射面からｎ−ｉ−ｐ構造になるものも可能である。しかし、以下では説明の便宜上光電変換部（ＰＶ）の構造が入射面からｐ−ｉ−ｎ構造になるものを一例で説明する。
【００２３】
図１で示されたように、本発明に係る薄膜太陽電池の一例は基板１００、前面電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び後面電極１３０を含む。ここで、前面電極１１０は光透過性または導電性物質を含む第１前面電極膜１１０ａと第２前面電極膜１１０ｂを含む。
【００２４】
ここで、前面電極１１０は基板１００の上部に配置され、後面電極１３０は前面電極１１０の上部に配置され、光電変換部（ＰＶ）は前面電極１１０と後面電極１３０の間に配置され基板１００の入射面に入射される光を電気に変換する機能を有する。
【００２５】
ここで、基板１００は他の機能性層を配置することができる空間を用意することができる。共に、基板１００は入射される光(Light)が光電変換部（ＰＶ）にさらに効果的に到達するようにするために実質的に透明な非導電性材質、例えばガラスまたはプラスチック材質からなることができる。
【００２６】
前面電極１１０は基板１００に配置され、入射される光の透過率を高めるために実質的に光透過性または導電性物質を含む第１前面電極膜１１０ａと第２前面電極膜１１０ｂを含む。共に、前面電極１１０の比抵抗範囲は約１０-2Ω・ｃｍ乃至１０-11Ω・ｃｍで有り得る。ここで、第１前面電極膜１１０ａと第２前面電極膜１１０ｂに対する詳細な説明は前面電極１１０、後面電極１３０及び光電変換部（ＰＶ）に対する基本的な説明をした後後述する。
【００２７】
このような前面電極１１０は光電変換部（ＰＶ）と電気的に接続されることができる。これによって、前面電極１１０は入射される光によって生成されたキャリア（carrier）内の一つ、例えば正孔を収集して出力することができる。
【００２８】
共に、前面電極１１０の上部表面にはランダム(random)のピラミッド構造を有する複数の凹凸を形成することができる。すなわち、前面電極１１０はテクスチャリング表面(texturing surface)を備えている。このように、前面電極１１０の表面をテクスチャリングするようになれば、入射される光の反射を低減させ、光の吸収率を高めることができて太陽電池の効率を向上することが可能である。一方、図１では前面電極１１０のみに凹凸を形成した場合を示しているが、光電変換部（ＰＶ）にも凹凸を形成するのが可能である。
【００２９】
次に、後面電極１３０は光電変換部（ＰＶ）が発生させた電力の回収効率を高めるために電気伝導性がすぐれた金属材質を含むことができる。共に、後面電極１３０は光電変換部（ＰＶ）と電気的に接続されて入射される光によって生成されたキャリア内の一つ、例えば電子を収集して出力することができる。
【００３０】
ここで、光電変換部（ＰＶ）は前面電極１１０と後面電極１３０の間に配置され外部から入射される光で電力を生産する機能をする。
【００３１】
このような光電変換部（ＰＶ）は基板１００の入射面からｐ−ｉ−ｎ構造、すなわちｐ型半導体層１２０ｐ、真性(ｉ型)半導体層１２０ｉ、ｎ型半導体層１２０ｎを含むことができる。
【００３２】
ここで、ｐ型半導体層１２０ｐはシリコン（Ｓｉ）を含む原料ガスにホウ素、ガリウム、インジウムなどのような３価元素の不純物を含むガスを利用して形成することができる。
【００３３】
真性（i型）半導体層はキャリアの再結合率を減らし光を吸収することができる。このような真性半導体層１２０ｉは入射される光を吸収し、電子と正孔のようなキャリアを生成することができる。
【００３４】
このような真性半導体層１２０ｉは微結晶シリコン（mc−Si）、例えば水素化された微結晶シリコン（mc−Si:H）を含むこともでき、または非晶質シリコン(Amorphous Silicon)、例えば水素化された非晶質シリコン(Hydrogenated Amorphous Silicon、a−Si:H)を含むことができる。
【００３５】
ｎ型半導体層１２０ｎはシリコンを含む原料ガスにりん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物を含むガスを利用し形成することができる。
【００３６】
このような光電変換部（ＰＶ）はプラズマ化学気相成長(plasma enhanced chemical vapor deposition、ＰＥＣＶＤ)のような化学気相成長(chemical vapor deposition、ＣＶＤ)によって形成することができる。
【００３７】
また、図１に示されるように、光電変換部（ＰＶ）のｐ型半導体層１２０ｐ及びｎ型半導体層１２０ｎのようなドーピング層は真性半導体層１２０ｉを間に置いてｐ−ｎ接合を形成することができる。
【００３８】
このような構造で、ｐ型半導体層１２０ｐの方へ光が入射されると真性半導体層１２０ｉの内部では相対的に高いドーピング濃度を有するｐ型半導体層１２０ｐとｎ型半導体層１２０ｎによって空乏層(depletionlayer)が形成され、これによって電場が形成される。光吸収層である真性半導体層１２０ｉから生成された電子と正孔は接触電位差により形成される電場によって分離し互いに異なる方向に移動する。例えば、正孔はｐ型半導体層１２０ｐを通じて前面電極１１０の方へ移動し、電子はｎ型半導体層１２０ｎを通じて後面電極１３０の方へ移動する。このような正孔及び電子の移動により起電力が発生する。この起電力を光起電力といい、光の照射により起電力が発生する現象を光起電力効果(photovoltatic effect)という。このような方式で電力を生産することができる。
【００３９】
一方、本発明の前面電極１１０に含まれる第１前面電極膜１１０ａは基板１００上部に接触して形成されるが、第１前面電極膜１１０ａの一部には図２の（ａ）及び（ｂ）のように基板１００の一部が露出する多孔性のピンホール(Pin hole、ＰＨ)が形成され、第２前面電極膜１１０ｂは第１前面電極膜１１０ａ上部に接触し第１前面電極膜１１０ａを覆うように形成され第１前面電極膜１１０ａに形成された多孔性のピンホール（ＰＨ）を覆うように形成される。このように第１前面電極膜１１０ａと第２前面電極膜１１０ｂは基板１００の上部に接触し基板１００から順次に形成することができる。
【００４０】
このように、前面電極１１０を２重膜で形成することは薄膜太陽電池の光電効率を向上するためである。
【００４１】
ここで、第１前面電極膜１１０ａに形成される多孔性のピンホール（ＰＨ）の形状が図２では円型であることのみを一例に示しているが、これと異なり多孔性のピンホール（ＰＨ）の形状は楕円形、格子状になることもでき、さまざまな形態の多角形形状を有することもある。結局、多孔性のピンホール（ＰＨ）の形状は第１前面電極膜１１０ａが形成された基板１００から基板１００の一部が露出する構造であればいずれの形態を有しても関係ない。
【００４２】
また、図２の（ｂ）では多孔性ピンホール（ＰＨ）の内部には第１前面電極膜１１０ａの残余粒子が含まれないことを示したが、これと異なりに多孔性ピンホール（ＰＨ）の内部には第１前面電極膜１１０ａの残余粒子がパーティクル(Particle)形態で含まれることもある。
【００４３】
このような多孔性ピンホール（ＰＨ）は第１前面電極膜１１０ａに多様な個数で分散しランダムに形成することができる。第１前面電極膜１１０ａに形成される多孔性ピンホール（ＰＨ）の密度は一例でμm2当たり１−５個を形成することができる。ここで、多孔性ピンホール（ＰＨ）それぞれの平均直径は一例で２００ｎｍ乃至１０００ｎｍで有り得る。したがって多孔性ピンホール（ＰＨ）それぞれの平均直径は第１前面電極膜１１０ａの厚さより小さいか同一であるか、あるいはさらに大きいこともある。
【００４４】
ここで、第１前面電極膜１１０ａの多孔性のピンホール（ＰＨ）は光電変換部（ＰＶ）内で入射光のトラッピング(Trapping)を向上するために第１前面電極膜１１０ａの表面をエッチングしテクスチャリング表面(Textured surface)を形成する過程で形成される。一例で多孔性ピンホール（ＰＨ）は第１前面電極膜１１０ａをエッチングする工程の中に第１前面電極膜１１０ａの他の部分よりさらに早くエッチングされる部分に形成されることもあり、第１前面電極膜１１０ａが相対的にさらに薄い部分のエッチングにより形成されることもある。
【００４５】
ここで、もし第１前面電極膜１１０ａ上部に直接シリコンを含む光電変換部（ＰＶ）が形成される場合、第１前面電極膜１１０ａの多孔性のピンホール（ＰＨ）は光電変換部（ＰＶ）の機能を弱化させる欠陥(Defect)として作用することがある。
【００４６】
さらに具体的には、本発明と異なり第２前面電極膜１１０ｂが第１前面電極膜１１０ａの上部に形成されないで第１前面電極膜１１０ａ上部に直接光電変換部（ＰＶ）が形成される場合、第１前面電極膜１１０ａの内ピンホール（ＰＨ）が形成された部分で光電変換部（ＰＶ）は直接基板１００と接するようになる。このような場合、基板１００と接する光電変換部（ＰＶ）の部分では結合が不安定になって欠陥(Defect)として作用するようになるだけでなく基板１００と接する光電変換部（ＰＶ）に割れが発生することがあり、全体的に太陽電池の光電効率を低下させる原因になる。
【００４７】
しかし、図３に示された本発明のように、第２前面電極膜１１０ｂが第１前面電極膜１１０ａ上部に接触し第１前面電極膜１１０ａを覆うように形成される場合、第１前面電極膜１１０ａの内ピンホール（ＰＨ）が形成された部分でも光電変換部（ＰＶ）が基板１００と直接接することを防止し、不安定な結合を最小化すると共に光電変換部（ＰＶ）に発生することができる割れを防止することができて全体的に太陽電池の光電効率を向上する効果がある。
【００４８】
ここで、第１前面電極膜１１０ａは大部分の光が透過し電気が通ずるように高い光透過度と高い電気伝導度を備えるためにインジウムスズ酸化物(indium tin oxide: ＩＴＯ)、スズ系酸化物（ＳｎＯ２等)、ＡｇＯ、ＺｎＯ−（Ｇａ２Ｏ３またはＡｌ２Ｏ３）、フローリンティンオキサイド(fluorine tin oxide: ＦＴＯ)及びこれらの混合物からなる群から選択されたもので形成されることができる。一例では、第１前面電極膜１１０ａはアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ、ＡＺＯ）から成る。
【００４９】
ここで、アルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）で第１前面電極膜１１０ａを形成する場合、フッ素添加酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ）に比べ第１前面電極膜１１０ａの表面テクスチャリングのための化学的エッチングをする時、テクスチャリング表面の形状制御が相対的に容易となり、光透過度と電気伝導度の高い長所がある。また、光散乱を増加させ光特性改善の重要な変数であるヘイズ(Haze)を制御するのが容易である。このように光散乱が増加されれば光経路が増加され光電効率が増加することができる。
【００５０】
また、第２前面電極膜１１０ｂは金属性物質に亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、スズ酸化物（ＳｎＯ２）、またはチタン酸化物（ＴｉＯ２）のうち少なくとも一つの物質が結合された物質を含むことができる。一例では第２前面電極膜１１０ｂはホウ素添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｂ、ＢＺＯ）を含むことができる。
【００５１】
このような第２前面電極膜１１０ｂは低圧化学気相成長(Low pressure chemical vapor deposition、ＬＰＣＶＤ)を利用して形成することができる。
【００５２】
さらに具体的な一例で、ホウ素添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｂ）を含む第２前面電極膜１１０ｂは低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）で１００℃〜２５０℃の温度でジエチル亜鉛(diethyl zinc、ＤＥＺ)、ジボラン(diborane、Ｂ２Ｈ６)と水を混合したガスを用いた堆積により形成することができる。
【００５３】
このように第２前面電極膜１１０ｂを形成するために低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）を利用すれば、スパッタ(Sputter)を利用した蒸着と比べて相対的にステップカバレージ(Step coverage)がすぐれているのでテクスチャリングされた第１前面電極膜１１０ａの不均一な表面を蒸着する時に相対的にさらに均一な厚さで堆積することができる効果がある。
【００５４】
ここで、第２前面電極膜１１０ｂの平均厚さ（ＴＥ２）は第１前面電極膜１１０ａの平均厚さ（ＴＥ１）より小さいことがある。これは第１前面電極膜１１０ａには前述のように光散乱増加のために表面をテクスチャリング処理ができるように、このようなテクスチャリング処理のために十分な厚さを確保するために第１前面電極膜１１０ａの平均厚さ（ＴＥ１）をさらに厚くするのである。
【００５５】
したがって、図３のように、第２前面電極膜１１０ｂの平均厚さ（ＴＥ２）が第１前面電極膜１１０ａの平均厚さ（ＴＥ１）よりさらに小さいから第１前面電極膜１１０ａのテクスチャリング表面形状は第２前面電極膜１１０ｂを形成しても第２前面電極膜１１０ｂの表面にかなり多い数が同様に維持される。これのために、第２前面電極膜１１０ｂの厚さは誤差範囲内で均一に形成することができる。ここで、誤差範囲は一例としておおよそ５ｎｍ乃至５０ｎｍで有り得る。
【００５６】
ここで、第１前面電極膜１１０ａの平均厚さ（ＴＥ１）は３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下になるようにできる。第１前面電極膜１１０ａの平均厚さ（ＴＥ１）を３００ｎｍ以上になるようにすることは第１前面電極膜１１０ａの表面にエッチングによってテクスチャリング形状が形成されても発生する多孔性ピンホール（ＰＨ）の個数を最小化するためである。また、第１前面電極膜１１０ａの平均厚さ（ＴＥ１）を９００ｎｍ以下になるようにすることは最小限の光透過率を維持するためである。すなわち、第１前面電極膜１１０ａの平均厚さ（ＴＥ１）が過度に厚くなれば光電変換部（ＰＶ）が吸収する光量が減少するが、最小限の光透過率を維持することで光電変換部（ＰＶ）の光吸収量減少を防止するためである。
【００５７】
また、第２前面電極膜１１０ｂの平均厚さ（ＴＥ２）は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下になるようにできる。第２前面電極膜１１０ｂの平均厚さ（ＴＥ２）を５０ｎｍ以上になるようにすることは第２前面電極膜１１０ｂの厚さ（ＴＥ２）が過度に薄い場合第１前面電極膜１１０ａに形成されたピンホール（ＰＨ）を満たすのに不充分なことがあるからである。
そして、第２前面電極膜１１０ｂの平均厚さ（ＴＥ２）を５００ｎｍ以下になるようにすることは最小限の光透過率を維持し光透過度の低下を防止するためである。
【００５８】
また、第２前面電極膜１１０ｂのテクスチャリング表面の傾斜角(θ2)は第１前面電極膜１１０ａのテクスチャリング表面の傾斜角(θ1)より小さく形成することができる。これは第１前面電極膜１１０ａにアルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）が使われ第２前面電極膜１１０ｂにホウ素添加酸化亜鉛（ＢＺＯ）が使われる場合、物質固有の特性によって現われることができる特徴である。
【００５９】
このように、第１前面電極膜１１０ａのテクスチャリング表面傾斜角（θ1）より第２前面電極膜１１０ｂのテクスチャリング表面傾斜角（θ2）が小さくなれば、第１前面電極膜１１０ａと第２前面電極膜１１０ｂを透過する光の散乱特性をさらに増加させることができる効果がある。
【００６０】
図３の実施の形態で、多孔性ピンホール（ＰＨ）が位置した第２前面電極膜１１０ｂの部分の上部表面は多孔性ピンホール（ＰＨ）の形状によって陥没することがある。しかしこれと異なり多孔性ピンホール（ＰＨ）が位置した第２前面電極膜１１０ｂの部分の上部表面は陥没せずに形成されることもできる。また、多孔性ピンホール（ＰＨ）が位置した部分で第２前面電極膜１１０ｂの厚さはＴＥ２より大きいこともある。したがって、多孔性ピンホール（ＰＨ）が位置した第２前面電極膜１１０ｂの部分の上部表面は平坦に形成することもでき、平坦でないように形成することもある。
【００６１】
一方、このような図１乃至図３では、薄膜太陽電池１０が断層ｐ−ｉ−ｎ構造に形成された場合のみを一例で説明したが、前面電極１１０が第１前面電極膜１１０ａと第２前面電極膜１１０ｂを含むことはタンデム構造、例えば、２重接合か３重接合の構造でも可能である。
【００６２】
図４は本発明に係る第２前面電極膜が２重接合(Double Junction)太陽電池あるいはｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ構造でも適用される一例を説明するための図である。
【００６３】
以下では以上で詳しく説明した部分に対しては説明を省略することにする。
【００６４】
図４に示されたのように、薄膜太陽電池は第１光電変換部４２１及び第２光電変換部４２３を含むことができる。
【００６５】
図４のように、薄膜太陽電池は光入射面から第１ｐ型半導体層４２１ｐ、第１ｉ型半導体層４２１ｉ、第１ｎ型半導体層４２１ｎ、第２ｐ型半導体層４２３ｐ、第２ｉ型半導体層４２３ｉ及び第２ｎ型半導体層４２３ｎが順に積層される。
【００６６】
第１真性（ｉ型）半導体層４２１ｉは短波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。
【００６７】
共に、第２真性（ｉ型）半導体層４２３ｉは長波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。
【００６８】
このように、２重接合構造の太陽電池は短波長帯域及び長波長帯域の光を吸収しキャリアを生成するから高い効率を有することが可能である。
【００６９】
共に、第２真性（ｉ型）半導体層４２３ｉの厚さ（ＴＰ２）は長波長帯域の光を充分に吸収するために第１真性（ｉ型）半導体層４２１ｉの厚さ（ＴＰ１）より厚い。
【００７０】
また、図４に示された薄膜太陽電池は第１光電変換部４２１の第１真性半導体層４２１ｉ及び第２光電変換部４２３の第２真性半導体層４２３ｉが全て非晶質シリコンを含むこともでき、または第１光電変換部４２１の第１真性半導体層４２１ｉは非晶質シリコンを含み、第２光電変換部４２３の第２真性半導体層４２３ｉは微結晶質シリコンを含むこともできる。
【００７１】
また、図４のような２重接合構造を有する太陽電池で第２真性半導体層４２３ｉにはゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物としてドープされる。ゲルマニウム（Ｇｅ）は第２真性半導体層４２３ｉのバンドギャップを小さくすることができ、これによって第２真性半導体層４２３ｉの長波長帯域光の吸収率が向上することで太陽電池の効率が向上することができる。
【００７２】
すなわち、２重接合構造を有する太陽電池は第１真性半導体層４２１ｉで短波長帯域の光を吸収して光電効果を発揮し、第２真性半導体層４２３ｉで長波長帯域の光を吸収して光電効果を発揮するようになるのに、第２真性半導体層４２３ｉにゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物としてドープされた太陽電池は第２真性半導体層４２３ｉのバンドギャップをさらに小さくすることでさらに多い量の長波長帯域光を吸収することができ太陽電池の効率を向上することができる。
【００７３】
このような第２真性半導体層４２３ｉにゲルマニウム（Ｇｅ）をドーピングする方法ではゲルマニウム（Ｇｅ）ガスが満たされたチェンバー内でＶＨＦ、ＨＦまたはＲＦを利用したＰＥＣＶＤ工法を一例で挙げることができる。
【００７４】
このような第２真性半導体層４２３ｉに含まれるゲルマニウムの含有量は一例で３〜２０ａｔｏｍ％で有り得る。このようにゲルマニウムの含有量が適切に含まれる場合第２真性半導体層４２３ｉのバンドギャップが充分に小さくでき、これによって第２真性半導体層４２３ｉの長波長帯域光の吸収率が向上する。
【００７５】
このような場合にも第１真性半導体層４２１ｉは短波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができ、第２真性半導体層４２３ｉは長波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。共に、第２真性半導体層４２３ｉの厚さ（ＴＰ１）は長波長帯域の光を充分に吸収するために第１真性半導体層４２１ｉの厚さ（ＴＰ２）より厚いことがある。
【００７６】
このような２重接合太陽電池でも前面電極１１０が第１前面電極膜１１０ａと第２前面電極膜１１０ｂを含み、第１前面電極膜１１０ａは基板上部に接触し形成されるが、第１前面電極膜１１０ａの一部には基板の一部が露出する多孔性のピンホール（ＰＨ）が形成され、第２前面電極膜１１０ｂは第１前面電極膜１１０ａ上部に接触し第１前面電極膜１１０ａを覆うように形成される。
【００７７】
また、図５は本発明に係る第２前面電極膜が３重接合(Triple Junction) 太陽電池あるいはｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ構造で適用される一例を説明するための図である。以下では以上で詳しく説明した部分に対しては説明を省略する。
【００７８】
図５に示されるように、薄膜太陽電池は基板１００の入射面から第１光電変換部５２１、第２光電変換部５２３及び第３光電変換部５２５が順に配置される。
【００７９】
ここで、第１光電変換部５２１、第２光電変換部５２３及び第３光電変換部５２５はそれぞれｐ−ｉ−ｎ構造に形成することができ、基板１００から第１ｐ型半導体層５２１ｐ、第１真性半導体層５２１ｉ、第１ｎ型半導体層５２１ｎ、第２ｐ型半導体層５２３ｐ、第２真性半導体層５２３ｉ、第２ｎ型半導体層５２３ｎ、第３ｐ型半導体層５２５ｐ、第３真性半導体層５２５ｉ及び第３ｎ型半導体層５２５ｐが順に配置される。
【００８０】
ここで、第１真性半導体層５２１ｉ、第２真性半導体層５２３ｉ及び第３真性半導体層５２５ｉを多様に具現することができる。
【００８１】
第１例では、第１真性半導体層５２１ｉ及び第２真性半導体層５２３ｉは非晶質シリコン（a−Si）を含むことができ、第３真性半導体層５２５ｉは微結晶シリコン（ｍｃ−Ｓｉ）を含むことができる。ここで、第２真性半導体層５２３ｉのみにゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物としてドープされるようにして第２真性半導体層５２３ｉのバンドギャップを小さくすることもでき、第２真性半導体層５２３ｉだけでなく第３真性半導体層５２５ｉも共にゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物としてドープされるようにすることもできる。
【００８２】
また、これと異なりに、第２例では第１真性半導体層５２１ｉは非晶質シリコン(a-Si)を含むことができ、第２真性半導体層５２３ｉ及び第３真性半導体層５２５ｉは微結晶シリコン（ｍｃ−Ｓｉ）を含むことができる。ここで、第３真性半導体層５２５ｉにはゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物としてドープされるようにして第３真性半導体層５２５ｉのバンドギャップを小さくすることもできる。
【００８３】
ここで、第１光電変換部５２１は短波長帯域の光を吸収し電力を生産することができ、第２光電変換部５２３は短波長帯域と長波長帯域の中間帯域の光を吸収し電力を生産することができ、第３光電変換部５２５は長波長帯域の光を吸収して電力を生産することができる。
【００８４】
ここで、第３真性半導体層５２５ｉの厚さ（ＴＰ３０）は第２真性半導体層５２３ｉの厚さ（ＴＰ２０）より厚く、第２真性半導体層５２３ｉの厚さ（ＴＰ２０）は第１真性半導体層５２１ｉの厚さ（ＴＰ１０）より厚いことがある。
【００８５】
これは第３真性半導体層５２５ｉで長波長帯域の光吸収率をさらに向上させるためである。
【００８６】
このように図５のような３重接合太陽電池の場合にはより広い帯域の光を吸収することができるから電力生産効率が高い。
【００８７】
このように図５のような３重接合太陽電池でも前面電極１１０が第１前面電極膜１１０ａと第２前面電極膜１１０ｂを含み、第１前面電極膜１１０ａは基板上部に接触し形成されるが、第１前面電極膜１１０ａの一部には基板の一部が露出する多孔性のピンホール（ＰＨ）が形成され、第２前面電極膜１１０ｂは第１前面電極膜１１０ａ上部に接触し第１前面電極膜１１０ａを覆うように形成することができる。
【００８８】
共に、薄膜太陽電池で少なくとも一つの光電変換部は他の半導体物質によって形成することもできる。したがって、少なくとも一つの光電変換部を形成する物質はＣｄＴｅ(Cadmium telluride)、ＣＩＧＳ(Copper indium gallium selenide)のような物質を含むこともできる。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はここに限定されるのではなく次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多くの変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属するのである。
【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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