(57)【要約】      （修正有）【課題】透明電極層の凹凸が大きくヘイズ率が３０％以上の場合においても、薄膜光電変換装置の開放電圧が低下して、変換効率が低くならない薄膜光電変換装置を提供する。【解決手段】透明電極層２上に、ｐ型半導体層３１、実質的に真性半導体の光電変換層３２、ｎ型半導体層３３が順次積層された光電変換ユニット３を１以上含む薄膜光電変換装置６において、透明電極層２は、光入射側から酸化亜鉛２１、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）２２を順次積層した構造であり、透明電極層２のヘイズ率が３０％以上であり、かつＩＴＯ２２の膜厚が１００ｎｍ以下であり、透明電極層２に接する光電変換ユニット３中のｐ型半導体層３１は、シリコン含有ｐ型非晶質半導体層からなる。【選択図】図１
2013012593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極層上に、ｐ型半導体層、実質的に真性半導体の光電変換層、ｎ型半導体層が順次積層された光電変換ユニットを１以上含む薄膜光電変換装置において、
該透明電極層は、光入射側から酸化亜鉛、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）を順次積層した構造であり、透明電極層のヘイズ率が３０％以上であり、かつＩＴＯの膜厚が１００ｎｍ以下であり、
前記透明電極層に接する前記光電変換ユニット中のｐ型半導体層は、シリコン含有ｐ型非晶質半導体層からなることを特徴とする薄膜光電変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシリコン含有ｐ型非晶質半導体層は、非晶質シリコンまたは、Ｃ、Ｏ、Ｎの少なくともひとつを含む非晶質シリコン合金であることを特徴とする薄膜光電変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、前記酸化亜鉛は、低圧熱ＣＶＤ法で作製することを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、前記光電変換ユニットは、プラズマＣＶＤ法で作製することを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、前記ＩＴＯはＲＰＤ法（反応性プラズマ蒸着法）で作製することを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜光電変換装置の改善に関し、特に凹凸の大きい酸化亜鉛の透明電極層を用いた薄膜光電変換装置の改善に関する。なお、本願明細書における「結晶質」および「微結晶」の用語は、当該技術分野において用いられているように、部分的に非晶質を含む場合にも用いられている。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体内部の光電効果を用いて光を電気に変換する光電変換装置が注目され、開発が精力的行われているが、その光電変換装置の中でもシリコン系薄膜光電変換装置は、低温で大面積のガラス基板やステンレス基板上に形成できることから、低コスト化が期待できる。
【０００３】
このようなシリコン系薄膜光電変換装置は、一般に透明絶縁基板上に順に積層された透明電極層と、１つ以上の光電変換ユニットと、及び裏面電極層とを含んでいる。ここで、光電変換ユニットは一般にｐ型層、ｉ型層、及びｎ型層がこの順、またはその逆順に積層されてなり、その主要部を占めるｉ型の光電変換層が非晶質のものは非晶質光電変換ユニットと呼ばれ、ｉ型層が結晶質のものは結晶質光電変換ユニットと呼ばれている。
【０００４】
光電変換層は、光を吸収して電子・正孔対を発生させる層である。一般に、シリコン系薄膜光電変換装置では、ｐｉｎ接合のうちｉ型層が光電変換層である。光電変換層であるｉ型層が、光電変換ユニットの主要な膜厚を占める。
【０００５】
ｉ型層は、理想的には導電型決定不純物を含まない真性の半導体層である。しかし、微量の不純物を含んでいても、フェルミ準位が禁制帯のほぼ中央にあれば、ｐｉｎ接合のｉ型層として機能するので、これを実質的にｉ型の層と呼ぶ。一般に、実質的にｉ型の層は、導電型決定不純物を原料ガスに添加せずに作製する。この場合、ｉ型層として機能する許容範囲で導電型決定不純物を含んでも良い。また、実質的にｉ型の層は、大気や下地層に起因する不純物がフェルミ準位に与える影響を取り除くために、微量の導電型決定不純物を意図的に添加して作製しても良い。
【０００６】
他方、ｐ型やｎ型の導電型層は光電変換ユニット内に拡散電位を生じさせる役目を果たし、この拡散電位の大きさによって薄膜光電変換装置の重要な特性の１つである開放端電圧の値が左右される。しかし、これらの導電型層は光電変換には寄与しない不活性な層であり、導電型層にドープされた不純物によって吸収される光は発電に寄与せず損失となる。したがって、ｐ型とｎ型の導電型層の厚さは、十分な拡散電位を生じさせる範囲内で可能な限り薄くすることが好ましい。
【０００７】
ところで、薄膜光電変換装置は、従来のバルクの単結晶や多結晶のシリコンを使用した光電変換装置に比べて光電変換層を薄くすることができるが、その反面において薄膜全体の光吸収が膜厚によって制限されるという問題がある。そこで、半導体層に入射した光をより有効に利用するために、半導体層に接する透明電極層または裏面電極層の表面を凹凸化（テクスチャ化）し、その界面で光を散乱させて半導体層内の光路長を延長せしめ、そうして光電変換層内での光吸収量を増加させる工夫がなされている。この技術は「光閉じ込め」と呼ばれており、高い光電変換効率を有する薄膜光電変換装置を実用化する上で重要な要素技術となっている。
【０００８】
薄膜光電変換装置に最適な透明電極層の表面凹凸形状を求めるために、その凹凸形状を定量的に表す指標が必要である。そのような表面凹凸形状を表す指標として、ヘイズ率と表面面積比（Ｓｄｒ）が知られている。
【０００９】
ヘイズ率は透明な基板の表面凹凸を光学的に評価する指標であり、（拡散透過率／全光線透過率）×１００［％］で表される（ＪＩＳ  Ｋ７１３６）。このようなヘイズ率は、市販されているヘイズメータによって自動測定され得る。その測定用の光源としては、一般的にＣ光源が用いられる。
【００１０】
表面面積比は、表面凹凸の高低差の大きさだけでなく、凹凸の形状も含めて表す指標である。透明電極層の表面凹凸が先鋭化すれば薄膜光電変換装置の開放電圧や曲線因子が低下する場合があるので、表面面積比は薄膜光電変換装置における透明電極層の表面凹凸の指標として有効である。表面面積比は、ディベロップト・サーフェス・エリア・レシオ（Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｒｅａ  Ｒａｔｉｏ）とも呼ばれ、略称としてＳｄｒが用いられる。なお、表面面積比の定義については、K. J. Stout, P. J. Sullivan, W. P. Dong, E. Manisah, N. Luo, T. Mathia: "The development of methods for characterization of roughness on three dimensions", Publication no.EUR 15178 EN of the Commission of the European Communities, Lucembourg, 1994を参照されたい。
【００１１】
また、光電変換装置の変換効率を向上させる方法として、２つ以上の光電変換ユニットを積層した、積層型と呼ばれる構造を採用した光電変換装置が知られている。この方法においては、光電変換装置の光入射側に大きな光学的禁制帯幅を有する光電変換層を含む前方光電変換ユニットを配置し、その後ろに順に小さな光学的禁制帯幅を有する（たとえばＳｉ−Ｇｅ合金などの）光電変換層を含む後方光電変換ユニットを配置することにより、入射光の広い波長範囲にわたる光電変換を可能にし、入射する光を有効利用することにより装置全体としての変換効率の向上が図られている。
【００１２】
たとえば非晶質シリコン光電変換ユニットと結晶質シリコン光電変換ユニットとを積層した２接合型薄膜光電変換装置の場合、ｉ型の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）が光電変換し得る光の波長は長波長側において７００ｎｍ程度までであるが、ｉ型の結晶質シリコンはそれより長い約１１００ｎｍ程度の波長の光までを光電変換することができる。ここで、光吸収係数の大きな非晶質シリコンからなる非晶質シリコン光電変換層では光電変換に充分な光吸収のためには０．３μｍ程度の厚さでも十分であるが、比較して光吸収係数の小さな結晶質シリコンからなる結晶質シリコン光電変換層では長波長の光をも十分に吸収するためには２〜３μｍ程度以上の厚さを有することが好ましい。すなわち、結晶質シリコン光電変換層は、通常は、非晶質シリコン光電変換層に比べて１０倍程度の大きな厚さが必要となる。
【００１３】
上述のような光電変換ユニットは、透明電極層の上に形成され、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の導電性金属酸化物が透明電極層として用いられ、ＣＶＤ、スパッタ、蒸着等の方法で形成される。透明電極層はその表面に微細な凹凸を有することにより、入射光の散乱を増大させる効果を有することが望ましい。入射光を散乱させることによって、光電変換ユニット内の光路長が延びて、光電変換装置の短絡電流密度を増大させ、変換効率が向上する。透明電極層の中でも、ＳｎＯ２が薄膜光電変換装置に広く使われている。また、近年、長波長光に対する透過率、光閉じ込め効果の指標であるヘイズ率の制御性、さらには水素含有プラズマに対する対還元性の点で優れたＺｎＯも薄膜光電変化装置用の透明電極層として使われるようになってきた。
【００１４】
光電変換ユニットを形成する方法として、一般的にはプラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法が用いられる。前述のように、ｐ型半導体層は、できるだけ透光性であってかつ高い導電率を有する事が好ましい。このようなｐ型半導体層としてシリコンを含むｐ型非晶質半導体層、例えばｐ型非晶質シリコン、ｐ型非晶質シリコンカーバイドが、酸化錫(ＳｎＯ2)の透明導電極上の光電変換ユニットにおいて広く採用され、高い変換効率が得られている。酸化錫の場合は、プラズマＣＶＤでｐ型非晶質半導体層を形成するときにわずかに酸化錫が還元されて、オーミック接触を取りやすくなることが知られている。ただし、プラズマＣＶＤの条件が高水素希釈や高パワーの場合には酸化錫が強く還元され、透明電極層の表面に金属が析出して透過率が低下して発電電流が減少する問題が発生する。
【００１５】
他方、透明電極層として酸化亜鉛層を使用した場合には、ｐ型半導体層としてｐ型非晶質半導体層を用いると、光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）や曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が低下して高い変換効率を得ることができない事が知られている。これは、酸化亜鉛層とｐ型非晶質半導体層との間の接触抵抗が高く、オーミック特性を得ることが難しいためである。酸化亜鉛の場合、プラズマに対して耐還元性が強いため、ｐ型非晶質半導体層との間にオーミック特性を得ることが困難になっていると考えられる。
【００１６】
（先行例１）
非特許文献１に、酸化亜鉛の透明電極層とｐ型非晶質シリコン層との間に、ｐ型微結晶シリコン層を挿入して、オーミック接触を改善できることが開示されている。ｐ型微結晶シリコン層は、１Ｓ／ｃｍ以上の高い導電率を示すことにより、酸化亜鉛とのオーミック接触を改善していると考えられる。あるいはまた、ｐ型微結晶シリコンを形成する条件が、Ｈ２／ＳｉＨ４流量比が２６７倍という高水素希釈条件の還元性の強いプラズマを用いており、酸化亜鉛の表面が適度に還元されて、オーミック接触が改善されたと考えられる。
【００１７】
（先行例２）
特許文献１に、酸化亜鉛とｐ型非晶質シリコンカーバイド層の間に、二層のｐ型微結晶シリコン層を形成して、オーミック接触を改善できることが開示されている。酸化亜鉛に近い第一のｐ型微結晶シリコン層は、ドーパント濃度を低くして結晶化させやすくし、それを下地層とする第二のｐ型微結晶シリコン層の結晶化度を高くできると開示している。特許文献１に酸化亜鉛の凹凸サイズについて表面面積比５５％の開示があるが、ヘイズ率の開示はない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】T. Roschek, Ja.Muller, S.Wieder, B. Rech, H. Wagner, 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference Proceedings, pp.561-564(2000)
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８−１２４３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
酸化亜鉛の透明電極層と光電変換ユニットの非晶質ｐ型半導体層の間で良好なオーミック特性を形成するために、その間にｐ型微結晶シリコン層を挿入することが、先行例１、２のように開示されているが、光閉じ込め効果を増すために酸化亜鉛の凹凸を大きくしてヘイズ率を３０％以上にすると、ｐ型微結晶シリコン層を用いても開放電圧（Ｖｏｃ）が低くなって、変換効率（Ｅｆｆ）が低くなる課題があることを発明者は見出した。これは、酸化亜鉛の透明電極層の凹凸が大きい場合、凹凸の上を均一に覆うように膜を形成すること、いわゆる良好な「カバレッジ」を形成することが、薄いｐ型微結晶シリコン層では困難であるためと考えられる。また、ｐ型層がｐ型微結晶シリコン層とｐ型非晶質半導体層の二層になることで、ｐ型微結晶シリコン層の光吸収損失が増え、短絡電流密度（Ｊｓｃ）の向上が十分でない課題がある。
【００２１】
上記を鑑み、本発明は凹凸の大きい酸化亜鉛の透明電極層を用いて、開放電圧の低下を抑制し、かつ、短絡電流密度を増加した変換効率の改善された薄膜光電変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明による薄膜光電変換装置は、透明電極層上に、ｐ型半導体層、実質的に真性半導体の光電変換層、ｎ型半導体層が順次積層された光電変換ユニットを１以上含む薄膜光電変換装置において、該透明電極層は、光入射側から酸化亜鉛、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）を順次積層した構造であり、透明電極層のヘイズ率が３０％以上であり、かつＩＴＯの膜厚が１００ｎｍ以下であり、前記透明電極層に接する前記光電変換ユニット中のｐ型半導体層は、シリコン含有ｐ型非晶質半導体層からなることを特徴とすることによって、課題を解決する。１００ｎｍ以下のＩＴＯを酸化亜鉛の上に形成することで、酸化亜鉛とＩＴＯとの界面、ＩＴＯとｐ型非晶質半導体層との界面の接触抵抗が下がり、良好なオーミック特性を得ることが出来、開放電圧の低下を抑制して課題を解決する。また、ｐ型非晶質半導体層を直接透明電極層の上に形成することで、凹凸の大きい膜の上でもカバレッジ良くｐ型層を形成することが可能となり、Ｖｏｃの低下を抑制して課題を解決する。さらに、ｐ型微結晶シリコンが不要のため、その光吸収損失を減らすことが出来、短絡電流密度を向上させることが出来る。
【００２３】
一般に、ＩＴＯのプラズマに対する耐還元性は、酸化亜鉛に比べて低いだけでなく、酸化錫に比べても低いので、ＩＴＯの強い還元による透明電極層の透過率の低下の問題を避けるために、普通は透明電極層のうえにプラズマＣＶＤで製膜する光電変換ユニットがある場合、ＩＴＯを使わない。しかしながら、本発明ではＩＴＯを１００ｎｍ以下と薄くしたこと、ＩＴＯの上につけるｐ型層を比較的還元性の弱いプラズマ条件で形成可能なシリコン含有ｐ型非晶質半導体層としたことで、ＩＴＯが強く還元されることを抑制して、Ｖｏｃの向上とＪｓｃの向上を両立させている。
【００２４】
本発明に用いるシリコン含有ｐ型非晶質半導体層は、非晶質シリコンまたは、Ｃ、Ｏ、Ｎの少なくともひとつを含む非晶質シリコン合金で形成することが出来る。
【００２５】
また、本発明のヘイズ率３０％以上の酸化亜鉛は、低圧熱ＣＶＤ法で作製することが出来る。
【００２６】
本発明の光電変換ユニットはプラズマＣＶＤ法で作製することが出来る。
【００２７】
また、本発明に用いるＩＴＯは、ＲＰＤ法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｍａ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：反応性プラズマ蒸着法）で作製することができる。ＲＰＤ法で作製したＩＴＯは、一般的なスパッタ法で作製したＩＴＯより導電率を高くできるので望ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ヘイズ率３０％以上の酸化亜鉛の上に１００ｎｍ以下のＩＴＯ、シリコン含有ｐ型非晶質半導体層を形成することによって、凹凸の大きい酸化亜鉛上でもカバレッジよく良好なオーミック接触を形成することが可能となり、Ｖｏｃの向上とＪｓｃの向上を両立させて、変換効率の改善された薄膜光電変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による薄膜光電変換装置を示す模式的断面図である。
【図２】実施例１、２および比較例２、４を含む薄膜光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）とその透明電極層におけるヘイズ率との関係を示すグラフである。
【図３】実施例１、２および比較例２、４を含む薄膜光電変換装置の短絡電流密度（Ｊｓｃ）とその透明電極層におけるヘイズ率との関係を示すグラフである。
【図４】実施例１、２および比較例２、４を含む薄膜光電変換装置の曲線因子（ＦＦ）とその透明電極層におけるヘイズ率との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１、２および比較例２、４を含む薄膜光電変換装置の変換効率（Ｅｆｆ）とその透明電極層におけるヘイズ率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下において本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお本願の各図において、厚さや長さなどの寸法関係については図面の明瞭化と簡略化のため適宜変更されており、実際の寸法関係を表してはいない。また、各図において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表している。
【００３１】
図１に、本発明の実施形態の一例による薄膜光電変換装置用基板および薄膜光電変換装置の断面図を示す。透明基板１上に、透明電極層２、前方光電変換ユニット３、後方光電変換ユニット４、および裏面電極層５の順に配置され、薄膜光電変換装置６を形成している。
【００３２】
透明基板１には、ガラス、透明樹脂等から成る板状部材やシート状部材が主に用いられる。特に透光性絶縁基板として主にガラス基板を用いると、透過率が高く、安価であることから、透光性絶縁基板として望ましい。
【００３３】
透明基板１は、例えば図１のように構成された薄膜光電変換装置６を構成した際に光入射側に位置することから、より多くの太陽光を透過させて非晶質または結晶質の光電変換ユニットに吸収させるために、できるだけ透明であることが好ましく、その材料としてはガラス板が好適である。同様の意図から、太陽光の光入射面における光反射ロスを低減させるように、透光性絶縁基板の光入射面に無反射コーティングを行うことが望ましい。
【００３４】
透明基板１にはガラス基板を単体で用いることが可能であるが、さらに、透明基板１は、透明電極層を形成する面に透光性下地層を形成することが望ましい（図示せず）。透光性下地層を形成することによって、透明電極層の密着性を向上するとともに、透明電極層の凹凸形状を制御して、ヘイズ率あるは表面面積比を望ましい値に制御してすることが可能である。このとき透光性下地層は透明電極層２側の界面に二乗平均平方根粗さが５〜５０ｎｍである微細な表面凹凸を有し、その凸部は曲面からなることを特徴とすることが好ましい。透光性下地層は、例えば、透光性微粒子として粒径５０〜２００ｎｍのシリカ微粒子を、溶媒を含んだシリコン酸化物のバインダー形成材料と共に塗布することで作製できる。上記塗布液を塗布する方法としては、ディッピング法、スピンコート法、バーコート法、スプレー法、ダイコート法、ロールコート法、フローコート法等が挙げられるが、透光性微粒子を緻密かつ均一に形成するにはロールコート法が好適に用いられる。塗布操作が完了したら、直ちに塗布薄膜を加熱乾燥する。
【００３５】
透明基板１に配置される透明電極層２としては、第一透明電極層２１としてＺｎＯ、第二透明電極層２２としてＩＴＯを順次積層した構造を用いる。透明電極層２は光閉じ込め効果を高めるために、ヘイズ率３０％以上の凹凸を有するものを用いる。透明電極層２のヘイズ率を３０％以上にするために、主に第一透明電極層２１で凹凸構造を形成する。ＺｎＯのみでヘイズ率３０％以上の凹凸構造を形成することが望ましい。
【００３６】
凹凸構造のＺｎＯを形成する方法としては、蒸着またはスパッタ法で形成したＺｎＯを塩酸または酢酸でエッチングして凹凸を形成して得ることが出来る。あるいは、低圧熱ＣＶＤ法で凹凸のあるＺｎＯを直接形成することが出来る。エッチングプロセスを必要とする前者の場合、再現性や大面積に均一に凹凸を形成することが困難なので、ＺｎＯ作製時に凹凸構造を形成可能な低圧熱ＣＶＤ法が望ましい。
【００３７】
なお、「低圧熱ＣＶＤ法」の用語は、本発明では大気圧より低い圧力の気体を用いた熱化学的気相成長法を指す。低圧熱ＣＶＤ法は、減圧ＣＶＤ法、ロー・プレッシャー・ＣＶＤ法（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ：略称ＬＰ−ＣＶＤ）とも呼ばれ、大気圧より低い圧力の気体を用いた熱化学的気相成長法と定義される。通常、「ＣＶＤ」の用語は、「プラズマＣＶＤ」、「光ＣＶＤ」などエネルギー源を明示した場合を除いて、「熱ＣＶＤ」のことを指すので、「低圧ＣＶＤ法」の用語は、「低圧熱ＣＶＤ法」と同義である。また、低圧熱ＣＶＤ法が、減圧下の有機金属ＣＶＤ法（略称、ＭＯ−ＣＶＤ法）も包含することは明らかである。
【００３８】
低圧熱ＣＶＤ法によるＺｎＯの製膜は、具体的には、有機金属蒸気としてジエチル亜鉛（ＤＥＺ）またはジメチル亜鉛、酸化剤蒸気として水、ドーピングガスとしてＢ２Ｈ６を用い、希釈ガスとしてＨ２、Ｈｅ、Ａｒのいずれかまたは複数を加えて、混合したガスを、圧力を５〜２００Ｐａに保持した真空槽に導入して、ＺｎＯの製膜を行なうことが好ましい。製膜時の基板温度は２００℃以下が好ましく、１４０度以上１７０℃以下がさらに好ましい。具体的には、ＤＥＺの流量は１０〜１０００ｓｃｃｍ、水の流量は１０〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ２の流量は１００〜１００００ｓｃｃｍ、Ａｒの流量は１００〜１００００ｓｃｃｍである。Ｂ２Ｈ６はＤＥＺに対して、０．１％〜１０％で製膜することが好ましい。
【００３９】
ＺｎＯの粒径は概ね５０〜５００ｎｍで、かつ凹凸の高さが概ね２０〜２００ｎｍの表面凹凸を有する薄膜であることが薄膜光電変換装置の光閉じ込め効果を得る点で好ましい。ＺｎＯのシート抵抗は、１５Ω／□以下が、抵抗損失を抑制するために望ましい。
【００４０】
ＺｎＯ膜の平均厚さは０．７〜５μｍであることが好ましく、１〜３μｍであることがより好ましい。なぜなら、ＺｎＯ膜が薄すぎれば、光閉じ込め効果に有効に寄与する凹凸を十分に付与すること自体が困難となり、また透明導電膜として必要な導電性が得にくく、厚すぎればＺｎＯ膜自体による光吸収により、ＺｎＯを透過し光電変換ユニットへ到達する光量が減るため、効率が低下するからである。さらに、厚すぎる場合は、製膜時間の増大によりその製膜コストが増大する。
【００４１】
また、ＺｎＯの製膜条件で表面面積比（Ｓｄｒ）は、５５％以上２００％以下が望ましい。Ｓｄｒが大きすぎる場合は、開放電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（ＦＦ）が低下して、Ｅｆｆが低下する。場合によっては、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が低下して、変換効率（Ｅｆｆ）が低下する。Ｓｄｒが大きいときにＶｏｃ、ＦＦが低下するのは、薄膜光電変換装置用基板の凹凸が鋭角的になって、透明導電膜上のシリコン半導体層のカバレッジが悪くなって、接触抵抗の増加またはリーク電流の増加がおきるためと考えられる。また、Ｓｄｒが大きいときにＪｓｃが低下するのは、透明導電膜上の半導体層の成長が阻害されて、半導体層の膜質が低下して、キャリア再結合による損失が多くなるためと考えられる。逆に、Ｓｄｒが小さすぎる場合は、薄膜光電変換装置用基板の凹凸の大きさが小さくなるため、光閉じ込めの効果が弱くなり、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が低下してＥｆｆが低下するといえる。表面面積比は、ＺｎＯの製膜条件で制御して最適な値とすることが可能である。例えば、低圧熱ＣＶＤ法で、ＺｎＯの表面面積比は、基板温度、原料ガス流量、圧力などの製膜条件によって大きく変わるので、それらを制御して表面面積比を所望の値とすることが可能である。
【００４２】
第二透明電極層２２のＩＴＯとしては、プラズマによる還元での透過率低下を抑制するために、ＩＴＯの膜厚を１００ｎｍ以下に薄くする。ＩＴＯの形成方法としては、蒸着、スパッタ、低圧熱ＣＶＤ、ＲＰＤ法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｍａ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、リアクティブ・プラズマ・デポジション：反応性プラズマ蒸着法）などで作成することができる。
【００４３】
具体的にスパッタ法の場合、ＳｎＯ２を１〜２０重量％添加したＩｎ２Ｏ３のターゲットを用い、Ａｒに酸素を０．１〜３０％添加したガスを用いて、０．１〜０．５Ｐａの圧力で放電させることにより、ＩＴＯを形成することが出来る。
【００４４】
また、特にＲＰＤ法は、上記のスパッタ法に比べてＩＴＯの導電率を２〜３倍に向上することが出来るので望ましい。なお、ＲＰＤ法は、プラズマイオンプレーティング法とも呼ばれ、そのプラズマの形成方法は浦本ガン（特開昭５５−１４８３３７）とも呼ばれる。具体的にＲＰＤ法は、プラズマガンと呼ばれる１００〜２００Ａの大電流の直流放電で形成したＡｒプラズマから、引き出し電極、収束マグネットを適宜配置することにより、製膜室に電子線を引き出して、タブレットと呼ばる材料に電子線を当てて材料を蒸発させ、基板上に膜を形成する。タブレットには、スパッタとほぼ同様にＳｎＯ２を１〜２０重量％添加したＩｎ２Ｏ３を焼結したものを用い、プラズマガン内部にはＡｒ、製膜室には、Ａｒに酸素を０．１〜３０％添加したガスを用いる。製膜室の圧力は０．１〜０．５Ｐａの圧力で、タブレット材料を電子線で蒸発させることにより、ＩＴＯを形成することが出来る。
【００４５】
ＩＴＯの膜厚は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下が望ましく、２０ｎｍ以上８０ｎｍ以下が更に望ましい。ＩＴＯがカバレッジ良くＺｎＯの上に形成するためには、ＩＴＯの膜厚５ｎｍ以上が望ましい。ＩＴＯの膜厚を５ｎｍ以上にすることでＺｎＯをカバレッジ良く均一に覆って、接触抵抗を低減して、ＦＦ、Ｖｏｃが高くなる。また、ＩＴＯを２０ｎｍ未満に薄くすると、抵抗率が急激に増加するので、ＩＴＯの膜厚を２０ｎｍ以上にすることが望ましい。ＩＴＯの還元による吸収損失を抑制するために１００ｎｍ以下が望ましく、８０ｎｍ以下が更に望ましい。
【００４６】
透明電極層２に接する光電変換ユニットのｐ型半導体層は、シリコン含有ｐ型非晶質半導体層とすることが本発明の重要な構成要件である。薄膜光電変換装置の開放電圧（Ｖｏｃ）を高くするためには、凹凸の大きい透明電極層２の上にｐ型半導体層をカバレッジよく形成することが必要であり、ｐ型半導体層を結晶質ではなく、非晶質半導体層とすることで課題を解決する。透明電極層の上に部分的にｐ型半導体層がついていないところがあると、Ｖｏｃが著しく低下する。ｐ型半導体層が結晶質シリコンの場合にカバレッジが悪くなる理由は、ｐ型微結晶シリコンの成長過程が、まず種結晶が発生し、その上に結晶が成長するため、島状に成長しやすく、膜厚が薄い場合に、部分的にｐ型微結晶シリコンがつかなくなるためと考えられる。特に下地となる層である透明電極層の凹凸が大きい場合、ｐ型微結晶シリコンが島状成長しやすく、カバレッジが悪くなって、Ｖｏｃが低下すると考えられる。これに対して、ｐ型半導体層をシリコン含有ｐ型非晶質半導体層とすることで、その成長過程に種結晶の発生を必要とせず、凹凸の大きい透明電極の上にカバレッジよくｐ型半導体層を形成することが可能となり、Ｖｏｃが向上すると考えられる。
【００４７】
ＺｎＯと、シリコン含有ｐ型非晶質半導体層が接するとオーミック特性を取ることが困難であるが、１００ｎｍ以下の薄いＩＴＯを両者の間に配置することで、オーミック特性を実現することが出来る。
【００４８】
シリコン含有ｐ型非晶質半導体層としては、非晶質シリコンまたは、Ｃ、Ｏ、Ｎの少なくともひとつを含む非晶質シリコン合金で形成することが出来る。非晶質シリコン合金の材料としては、例えば非晶質シリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）、非晶質シリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ）、非晶質シリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ）、非晶質シリコンオキシカーバイド（ａ−ＳｉＣＯ）、非晶質シリコンオキシナイトライド（ａ−ＳｉＯＮ）などが用いられる。特に、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯが、透過率が高くかつ導電率を容易に高くできるので望ましい。
【００４９】
具体的にｐ型ａ−ＳｉＣの形成条件として、反応ガスとしてＳｉＨ4、Ｈ2、Ｂ２Ｈ６及びＣＨ４を用い、水素希釈倍率Ｈ2／ＳｉＨ4を５〜３０倍、ＣＨ４／ＳｉＨ4流量比を１〜１０倍、Ｂ２Ｈ６／ＳｉＨ4流量比を０．００１〜０．０５倍、圧力１０〜１５００Ｐａ、放電周波数１０〜１００ＭＨｚ、放電パワー密度１０〜３０ｍＷ／ｃｍ２で作製することができる。
【００５０】
これに対して、ｐ型微結晶シリコンの形成条件の具体例としては、反応ガスとしてＳｉＨ4、Ｈ2、Ｂ２Ｈ６を用い、水素希釈倍率Ｈ2／ＳｉＨ4を５０〜３００倍、Ｂ２Ｈ６／ＳｉＨ4流量比を０．００１〜０．０５倍、圧力１０〜１５００Ｐａ、放電周波数１０〜１００ＭＨｚ、放電パワー密度５０〜５００ｍＷ／ｃｍ２で作製することができる。
【００５１】
ｐ型ａ−ＳｉＣの形成条件は、ｐ型微結晶シリコンの形成条件と比べて、水素希薄倍率が低く、放電パワー密度が低いことから、プラズマ中の水素原子の発生が相対的に小さく、還元性が弱いプラズマになる。このため、本発明では、ＩＴＯの上にｐ型微結晶シリコンではなく、ｐ型非晶質半導体層を作製するので、強い還元が起こらず、ＩＴＯの透過率の低下を抑制することが出来る。
【００５２】
光電変換ユニットとしては、光電変換ユニットを１つだけ含む単接合の薄膜光電変換装置にしても良いが、広い波長の範囲の光を有効に利用するには複数の光電変換ユニットを積層した積層型薄膜光電変換装置にすることが望ましい。
【００５３】
前方光電変換ユニット３として非晶質シリコン系材料を選べば、約３６０〜８００ｎｍの光に対して感度を有し、後方光電変換ユニット４に結晶質シリコン系材料を選べばそれより長い約１２００ｎｍまでの光に対して感度を有する。したがって、光入射側から非晶質シリコン系材料の前方光電変換ユニット３、結晶質シリコン系材料の後方光電変換ユニット４の順で配置される薄膜光電変換装置６は、入射光をより広い範囲で有効利用可能となる。ただし、「シリコン系」の材料には、シリコンに加え、シリコンカーバイドやシリコンゲルマニウムなど、シリコンを含むシリコン合金半導体材料も含む。
【００５４】
前方光電変換ユニット３は、例えばｐｉｎ層の順にプラズマＣＶＤ法により各半導体層を積層して形成される。具体的には、例えばｐ型非晶質シリコンカーバイド層を一導電型層３１とし、真性非晶質シリコン層を光電変換層３２とし、導電型決定不純物原子であるリンが０．０１原子％以上ドープされたｎ型微結晶シリコン層を逆導電型層３３として、この順に堆積すればよい。この例の場合、非晶質シリコン光電変換ユニットが形成される。
【００５５】
後方光電変換ユニット４は、例えばｐｉｎ層の順にプラズマＣＶＤ法により各半導体層を積層して形成される。具体的には、ｐ型微結晶シリコン層を一導電型層４１とし、真性結晶質シリコン層を光電変換層４２とし、導電型決定不純物原子であるリンが０．０１原子％以上ドープされたｎ型微結晶シリコン層を逆導電型層４３としてこの順に堆積すればよい。この例の場合、結晶質シリコン光電変換ユニットが形成される。
【００５６】
裏面電極層５としては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、ＰｔおよびＣｒから選ばれる少なくとも一つの材料を、少なくとも一層の金属層５２としてスパッタ法または蒸着法により形成することが好ましい。また、１以上の光電変換ユニットとの間に、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性酸化物層５１を裏面電極層４の一部として形成するほうが好ましい。この導電性酸化物層５１は、１以上の光電変換ユニットと裏面電極層５との間の密着性を高めるとともに、裏面電極層５の光反射率を高め、さらに、光電変換ユニットの化学変化を防止する機能を有する。
【００５７】
光電変換ユニットは図１に示した様に２つでもよいが、光電変換ユニットを１つ備える薄膜光電変換装置、いわゆるシングルセルでも良い。また、光電変換ユニットを３つ備える薄膜光電変換装置、いわゆるトリプルセルでも良く、さらに３つ以上の光電変換ユニットを積層してもよい。例えば、図１の前方光電変換ユニットに相当する非晶質シリコン光電変換ユニットのみを形成し、後方光電変換ユニット４がない非晶質シングルセルでもかまわない。また、トリプルセルの例として、非晶質シリコン光電変換ユニット／実質的なｉ層に非晶質シリコンゲルマニウムを用いた非晶質シリコンゲルマニウム光電変換ユニット／結晶質シリコン光電変換ユニットの順に３つの光電変換ユニットを積層しても良い。また、非晶質シリコン光電変換ユニット／結晶質シリコン光電変換ユニット／結晶質シリコン光電変換ユニットの順に３つの光電変換ユニットを積層しても良い。
【００５８】
本発明はレーザーパターニングを用いて同一の基板上に直列接続構造を形成した集積型薄膜光電変換装置においても有効であることは言うまでもない。集積型薄膜光電変換装置の場合、レーザーパターニングが容易にできるので図１に示すように基板側から光入射する構造が望ましい。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明による実施例と、従来技術による比較例に基づいて詳細に説明する。各図において同様の部材には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、本発明はその趣旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
（実施例１）
実施例１として、図１に示す構造の薄膜光電変換装置６を作製した。透明基板１は、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。
【００６１】
透明基板１の上にＺｎＯからなる第一透明電極層２１を低圧熱ＣＶＤ法で形成した。第一透明電極層２１は、基板温度１６０℃、圧力２０Ｐａ、気化したジエチル亜鉛（ＤＥＺ）の流量２００ｓｃｃｍ、気化した水の流量７００ｓｃｃｍ、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）流量１ｓｃｃｍ、水素流量１０００ｓｃｃｍで形成した。
【００６２】
得られたＺｎＯ膜からなる第一透明電極層２１の反射スペクトルの干渉から求めた厚さは２．０μｍであった。シート抵抗は１３．７Ω／□であった。Ｃ光源を用いて測定したヘイズ率は３０．３％であった。表面面積比（Ｓｄｒ）は１２９％であった。なお、本発明におけるＳｄｒは、一辺が５μｍの正方形領域を観察した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像から求めている。このＡＦＭ測定にはＮａｎｏ−Ｒシステム（Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）のノンコンタクトモードが用いられた。２次イオン質量分析（セカンダリー・イオン・マススペクトロスコピー、略称ＳＩＭＳ）で測定したＨ濃度は膜厚方向で分布を持つが、９×１０２０〜３×１０２１個／ｃｍ３の範囲であった。ＳＩＭＳは、Ｃｓ＋イオン源を用いた。
【００６３】
第一透明電極層２１の上にＩＴＯからなる第二透明電極層２２をＲＰＤ法を用いて形成した。プラズマガンにＡｒを流し放電電流１５０Ａで放電を発生させて、製膜室に酸素を２０％添加したＡｒを導入し、圧力を０．３Ｐａ、製膜時基板温度２００℃でＩＴＯを作製した。原料となるタブレットには、ＳｎＯ２を５Ｗｔ．％添加したＩｎ２Ｏ３を用いた。実施例１と同じ条件でＩＴＯをガラス基板に製膜したとき、分光エリプソメトリで測定した膜厚８０ｎｍ、シート抵抗１９．３Ω／□、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの平均透過率９１％であった。
【００６４】
透明電極層２、すなわちＺｎＯとＩＴＯを積層した状態で測定したヘイズ率は３０．１％、シート抵抗は８．１Ω／□であった。
【００６５】
この透明電極層２の上に、１３．５６ＭＨｚの周波数の平行平板電極を備えた容量結合型の高周波プラズマＣＶＤ装置を用いて、前方光電変換ユニットとして非晶質シリコン光電変換ユニット３、後方光電変換ユニットとして結晶質シリコン光電変換ユニット４を順次作製した。
【００６６】
透明電極層２の上に、非晶質シリコン光電変換ユニット３を作製した。まず、シリコン含有ｐ型非晶質半導体層として、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層３１を１５ｎｍ形成した。反応ガスとしてＳｉＨ4、Ｈ2、ＣＨ4及びＢ２Ｈ６を導入し、水素希釈倍率Ｈ2／ＳｉＨ4を１０倍、ＣＨ４／ＳｉＨ4流量比を２倍、Ｂ２Ｈ６／ＳｉＨ4流量比を０．０１倍、圧力１００Ｐａ、放電パワー密度１５ｍＷ／ｃｍ２で作製した。その後、反応ガスとしてＳｉＨ4を導入し非晶質シリコン光電変換層３２を３００ｎｍ形成した。さらに、反応ガスとしてＳｉＨ4、Ｈ2及びＰＨ３を導入し逆導電型層としてｎ型微結晶シリコン層３３を２０ｎｍ形成することで非晶質シリコン光電変換ユニット３を作製した。
【００６７】
次に、結晶質シリコン光電変換ユニット４を作製した。反応ガスとしてＳｉＨ4、Ｈ2及びＢ２Ｈ６を導入し一導電型層としてｐ型結晶質シリコン層４１を１０ｎｍ形成した。このとき、水素希釈倍率Ｈ2／ＳｉＨ4を２００倍、Ｂ２Ｈ６／ＳｉＨ4流量比を０．０１倍、圧力１００Ｐａ、放電パワー密度７５ｍＷ／ｃｍ２で作製した。その後、反応ガスとしてＳｉＨ4とＨ2を導入し結晶質シリコン光電変換層４２を１．５μｍ形成した。さらに、反応ガスとしてＳｉＨ4、Ｈ2及びＰＨ３を導入しｎ型微結晶シリコン層４３を形成することで結晶質シリコン光電変換ユニット４を作製した。
【００６８】
その後、裏面電極層５として、厚さ９０ｎｍのＡｌドープされたＺｎＯ膜５１と厚さ３００ｎｍのＡｇ膜５２がスパッタ法にて順次形成された。
【００６９】
裏面電極層５形成後、レーザースクライブ法により透明電極層２の上に形成された膜を部分的に除去して、１ｃｍ2のサイズに分離を行い、薄膜光電変換装置６（受光面積１ｃｍ2）を作製した。
【００７０】
以上のようにして得られた薄膜光電変換装置６（受光面積１ｃｍ2）にＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量で照射して出力特性を測定したところ、表１の実施例１に示すように、開放電圧（Ｖｏｃ）が１．３４２Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が１３．２１ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子（ＦＦ）が０．７１１、そして変換効率（Ｅｆｆ）が１２．６０％であった。
【００７１】
（比較例１）
比較例１として、実施例１に類似の薄膜光電変換装置を作製した。比較例１は、第二透明電極層２がないことを除いて、実施例１と同様の構造で同様に作製した。
【００７２】
表１に示すように、比較例１の光電変換装置の出力特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｖｏｃ＝０．７６４Ｖ、Ｊｓｃ＝１０．９３ｍＡ／ｃｍ２、ＦＦ＝０．５２６、Ｅｆｆ＝４．３９％であった。実施例１に比べて比較例１は、Ｖｏｃが著しく低く、また、Ｊｓｃ、ＦＦが低くなり、Ｅｆｆが低くなった。これは、ＩＴＯがないために、透明電極層とｐ型非晶質シリコンカーバイド層との接触抵抗が高くなったためといえる。
【００７３】
（比較例２）
比較例２として、比較例１に類似の薄膜光電変換装置を作製した。比較例２は、非晶質シリコン光電変換ユニットのｐ型半導体層を、ｐ型微結晶シリコン層としたことを除いて、比較例１と同様の構造で同様に作製した。ｐ型微結晶シリコン層は、反応ガスとしてＳｉＨ4、Ｈ2及びＢ２Ｈ６を導入し、水素希釈倍率Ｈ2／ＳｉＨ4を２００倍、Ｂ２Ｈ６／ＳｉＨ4流量比を０．０１倍、圧力１００Ｐａ、放電パワー密度７５ｍＷ／ｃｍ２で、膜厚１０ｎｍで作製した。
【００７４】
表１に示すように、比較例２の光電変換装置の出力特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｖｏｃ＝１．１３０Ｖ、Ｊｓｃ＝１０．６８ｍＡ／ｃｍ２、ＦＦ＝０．４７７、Ｅｆｆ＝５．７５％であった。ｐ型微結晶シリコン層をＺｎＯの透明電極層と非晶質シリコンカーバイド層との間に配置しているにもかかわらず、実施例１に比べて比較例１は、Ｖｏｃ、Ｊｓｃ、ＦＦが低くなり、Ｅｆｆが低くなった。これは、ＺｎＯの透明電極層のヘイズ率が３０％以上と大きいため、ｐ型微結晶シリコン層のカバレッジが悪く、接触抵抗が高くなったためと考えられる。
【００７５】
（比較例３）
比較例３として、実施例１に類似の薄膜光電変換装置を作製した。比較例３は、非晶質シリコン光電変換ユニットのｐ型半導体層を、ｐ型微結晶シリコン層としたことを除いて、実施例１と同様の構造で同様に作製した。ｐ型微結晶シリコン層は比較例２と同様の膜厚を同様に作製した。
【００７６】
表１に示すように、比較例３の光電変換装置の出力特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｖｏｃ＝１．３３９Ｖ、Ｊｓｃ＝９．８５ｍＡ／ｃｍ２、ＦＦ＝０．６９５、Ｅｆｆ＝９．１７％であった。実施例１に比べて比較例３は、Ｊｓｃが低くなり、Ｅｆｆが低くなった。これは、ｐ型微結晶シリコン層を製膜時に、水素希釈倍率が２００倍、放電パワー密度が７５ｍＷ／ｃｍ２と高いために、Ｈ原子が多い還元性の強いプラズマにＩＴＯ表面がさらされて、ＩＴＯが還元されて透過率が低下したためといえる。
【００７７】
（実施例２）
実施例２として、実施例１に類似の薄膜光電変換装置を作製した。実施例２は、ＺｎＯの第一透明電極層１の膜厚を２．５ｕｍとしたことを除いて、実施例１と同様の構造で同様に作製した。第一透明電極層のシート抵抗は７．７Ω／□であった。Ｃ光源を用いて測定したヘイズ率は４１．１％であった。表面面積比（Ｓｄｒ）は１５４％であった。透明電極層２、すなわちＺｎＯの第一透明電極層２１とＩＴＯの第二透明電極層２２を積層した状態で測定したヘイズ率は４０．２％、シート抵抗は５．６Ω／□であった。
【００７８】
表１に示すように、実施例２の光電変換装置の出力特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｖｏｃ＝１．３３７Ｖ、Ｊｓｃ＝１４．０４ｍＡ／ｃｍ２、ＦＦ＝０．６９７、Ｅｆｆ＝１３．０８％であった。実施例１に比べて実施例２は、Ｊｓｃが増加してＥｆｆが向上した。ヘイズ率が４０％以上の透明電極層２を用いることで光閉じ込め効果を高めるてｊＳＣを増加するとともに、ＩＴＯとｐ型非晶質シリコンカーバイドによって凹凸が大きくても接触抵抗を下げてＶｏｃの低下を抑制して、Ｅｆｆが向上した。
【００７９】
（比較例４）
比較例４として、実施例２に類似の薄膜光電変換装置を作製した。比較例４は、ＩＴＯの第二透明電極層２２がないこと、非晶質シリコン光電変換ユニットのｐ型半導体層を、ｐ型微結晶シリコン層としたことを除いて、実施例２と同様の構造で同様に作製した。ｐ型微結晶シリコン層は、比較例２と同様に作製した。
【００８０】
表１に示すように、比較例４の光電変換装置の出力特性を実施例１と同様に測定したところ、Ｖｏｃ＝０．４７４Ｖ、Ｊｓｃ＝１２．３５ｍＡ／ｃｍ２、ＦＦ＝０．６１６、Ｅｆｆ＝３．６０％であった。実施例２に比べて、比較例４は、Ｖｏｃが著しく低くなり、Ｅｆｆが低下した。透明電極層のヘイズ率が４０％を超えて大きいため、ｐ型微結晶シリコン層のカバレッジが悪く、接触抵抗が高くなったためＶｏｃが低下したと考えられる。
【００８１】
（実施例１、２、比較例２、４のまとめ）
図２〜４に、透明電極層のヘイズ率に対する薄膜光電変換装置のＶｏｃ、Ｊｓｃ、ＦＦ、Ｅｆｆをそれぞれ示す。図中ＺｎＯ／ＩＴＯ／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の凡例の薄膜光電変換装置は、実施例１、２と同様の構造、作製方法でＺｎＯの第一透明電極層２１の膜厚を、１．５ｕｍ〜２．５ｕｍまで変化させて、ヘイズ率を１４．２％〜４０．２％まで変化させた。ヘイズ率３０．１％の点は実施例１、ヘイズ率４０．２％の点は実施例２である。また、図中ＺｎＯ／ｕｃ−Ｓｉ（ｐ）／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の凡例の薄膜光電変換装置は、比較例２、４と同様の構造、作製方法でＺｎＯの膜厚を、１．５ｕｍ〜２．５ｕｍまで変化させて、ヘイズ率を１４．６％〜４１．１％まで変化させた。ヘイズ率３０．３％の点は比較例２、ヘイズ率４１．１％の点は比較例４である。
【００８２】
図２からわかるように、ＺｎＯ／ｕｃ−Ｓｉ（ｐ）／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の構造を含む薄膜光電変換装置の場合、ヘイズ率が３０％以上に増加するとＶｏｃが著しく低下する。これに対して、ＺｎＯ／ＩＴＯ／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の構造を含む薄膜光電変換装置の場合、ヘイズ率が３０％以上でもＶｏｃはほぼ一定に保たれている。
【００８３】
図３に示すように、ヘイズ率３０％以上で、ＺｎＯ／ｕｃ−Ｓｉ（ｐ）／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の構造を含む薄膜光電変換装置に比べて、ＺｎＯ／ＩＴＯ／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の構造を含む薄膜光電変換装置のＪｓｃが高くなっている。
【００８４】
図４に示すように、ヘイズ率３０％以上で、ＺｎＯ／ｕｃ−Ｓｉ（ｐ）／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の構造を含む薄膜光電変換装置に比べて、ＺｎＯ／ＩＴＯ／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の構造を含む薄膜光電変換装置のＦＦが高くなっている。
【００８５】
図５に示すように、ＺｎＯ／ｕｃ−Ｓｉ（ｐ）／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の構造を含む薄膜光電変換装置は、ヘイズ率を増加するとＥｆｆがいったん増加して、ヘイズ率３０％以上でＥｆｆが低下する。これに対して、ＺｎＯ／ＩＴＯ／ａ−ＳｉＣ（ｐ）の構造を含む薄膜光電変換装置は、ヘイズ率の増加とともにＥｆｆが増加し、ヘイズ率３０％以上でさらにＥｆｆが増加する。ヘイズ率４０．２％でＥｆｆが１３％以上の高い値が得れている。
【００８６】
【表１】
2013012593.tif 000003
【符号の説明】
【００８７】
１    透明基板
２    透明電極層
３    非晶質シリコン光電変換ユニット
３１  ｐ型非晶質炭化シリコンカーバイド層
３２  実質的に真性な非晶質シリコン光電変換層
３３  ｎ型微結晶シリコン層
４    結晶質シリコン光電変換ユニット
４１  ｐ型微結晶シリコン層
４２  実質的に真性な結晶質シリコン層の光電変換層
４３  ｎ型微結晶シリコン層
５    裏面電極層
５１  ＺｎＯ膜
５２  Ａｇ膜
６    薄膜光電変換装置
【図１】
2013012593.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013012593.tif 000008