(57)【要約】  ３接合型薄膜光電変換装置において、結晶質シリコン光電変換層の膜質を向上しかつ光閉じ込め効果を改善することで、低コストかつ変換効率の高い３接合型薄膜光電変換装置を提供する。  本発明による薄膜光電変換装置は３接合型薄膜光電変換装置であって、光入射側より第１非晶質シリコン光電変換ユニット、第２非晶質シリコン光電変換ユニット、中間反射層及び結晶質シリコン光電変換ユニットの順に積層された構造を有し、該光電変換ユニットが凹凸を有する透明基体上に形成されており、該中間反射層が基体の凹凸の深さよりも小さい凹凸の深さを有することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一主面に凹凸を有する透明基体の前記一主面上に、第１非晶質シリコン系光電変換ユニット、第２非晶質シリコン系光電変換ユニット、中間反射層及び結晶質シリコン系光電変換ユニットの順に積層された３接合型薄膜光電変換装置であって、前記中間反射層が前記透明基体の前記一主面の凹凸の深さよりも小さい凹凸の深さを有する事を特徴とする３接合型薄膜光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜光電変換装置に関し、特に３接合型薄膜光電変換装置に関するものである
【背景技術】
【０００２】
今日、薄膜光電変換装置は多様化し、従来の非晶質シリコン系光電変換ユニットを含む非晶質シリコン系光電変換装置の他に結晶質シリコン系光電変換ユニットを含む結晶質シリコン系光電変換装置も開発され、これらのユニットを積層した多接合型薄膜光電変換装置も実用化されている。なお、ここで使用する用語「結晶質」は、多結晶及び微結晶を包含する。また、用語「結晶質」及び「微結晶」は、部分的に非晶質を含むものをも意味するものとする。【０００３】
薄膜光電変換装置としては、透明基板上に順に積層された透明電極膜、１以上の薄膜光電変換ユニット、および裏面電極膜からなるものが一般的である。そして、１つの薄膜光電変換ユニットはｐ型層とｎ型層でサンドイッチされたｉ型層を含んでいる。【０００４】
薄膜光電変換ユニットの厚さの大部分を占めるｉ型層は実質的に真性の半導体層であって、光電変換作用は主としてのこのｉ型層内で生じるので光電変換層と呼ばれる。このｉ型層は光吸収を大きくし光電流を大きくするためには厚い方が好ましい。【０００５】
他方、ｐ型層やｎ型層は導電型層と呼ばれ、薄膜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ており、この拡散電位の大きさによって薄膜光電変換装置の特性の１つである開放電圧（Ｖｏｃ）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直接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しない損失となる。さらに、導電型層の導電率が低いと直列抵抗が大きくなり薄膜光電変換装置の光電変換特性を低下させる。したがって、ｐ型層とｎ型層の導電型層は、十分な拡散電位を生じさせ得る範囲内であれば、できるだけ小さな厚さを有し、かつ導電率が高い事が好ましい。【０００６】
このようなことから、薄膜光電変換ユニットまたは薄膜光電変換装置は、それに含まれる導電型層の材料が非晶質か結晶質かにかかわらず、その主要部を占めるｉ型層の材料が非晶質シリコン系のものは非晶質シリコン系光電変換ユニットまたは非晶質シリコン系薄膜光電変換装置と称され、ｉ型層の材料が結晶質シリコン系のものは結晶質シリコン系光電変換ユニットまたは結晶質シリコン系光電変換装置と称される。【０００７】
ところで、薄膜光電変換装置の変換効率を向上させる方法として、２以上の薄膜光電変換ユニットを積層して多接合型にする方法がある。この方法において、薄膜光電変換装置の光入射側に大きなバンドギャップを有する光電変換層を含む前方ユニットを配置し、その後に順に小さなバンドギャップを有する（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って光電変換を可能にし、これによって薄膜光電変換装置全体としての変換効率の向上を図ることができる。【０００８】
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が光電変換し得る光の波長は長波長側において８００ｎｍ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以下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。なお、この２接合型薄膜光電変換装置の場合、光入射側にある非晶質シリコン光電変換ユニットをトップ層、後方にある結晶質シリコン光電変換ユニットをボトム層と呼ぶ事とする。【０００９】
ところで非晶質シリコン光電変換ユニットは、光照射によってその性能が若干量低下する光劣化と呼ばれる性質を有しており、この光劣化は非晶質シリコン光電変換層の膜厚が薄いほど抑えることができる。しかし非晶質シリコン光電変換層の膜厚が薄くなるとそれだけ光電流も小さくなる。多接合型薄膜光電変換装置では、薄膜光電変換ユニット同士が直列に接合されているため、最も光電流の小さい薄膜光電変換ユニットの電流値がその多接合型薄膜光電変換装置の電流値を決定する。そのため光劣化を抑えるために非晶質シリコン光電変換ユニットを薄くすると、全体の電流が小さくなり変換効率が低下してしまう。【００１０】
これを解決するために、前記２接合型薄膜光電反感装置のトップ層とボトム層の間に更に光電変換ユニットを挿入した３接合型薄膜光電変換装置も用いられる。この際このトップ層とボトム層の間にある光電変換ユニットをミドル層と呼ぶ事とする。ミドル層の光電変換層のバンドギャップはトップ層以下、ボトム層以上である必要があるので、ミドル層としては非晶質シリコン系光電変換ユニットである非晶質シリコン光電変換ユニット、非晶質Ｓｉ−Ｇｅ合金の光電変換層からなるシリコンゲルマニウム光電変換ユニットあるいは結晶質シリコン系光電変換ユニットである結晶質シリコン光電変換ユニットが用いられるのが一般的である。しかし、ミドル層として結晶質シリコン光電変換ユニットを用いる場合、ボトム層の膜厚がかなり厚くなり、製造コストが増大する。このため３接合型薄膜光電変換装置の場合、ミドル層として非晶質系シリコン光電変換ユニットを用いることが製造コストの観点からは有利である。【００１１】
薄膜光電変換装置の変換効率の向上には、上述した薄膜光電変換ユニットを複数積層する方法のほかに、凹凸を有する基体上に薄膜光電変換ユニットを形成する方法がある。この方法は光散乱による光路長の増加により、薄膜光電変換ユニット中に光閉じ込めを行い光電流を増加させるものである。これは光吸収係数が非晶質シリコンより小さい結晶質シリコンからなる結晶質シリコン光電変換ユニットを有する薄膜光電変換装置には特に有効である。【００１２】
また、薄膜光電変換ユニット中への光閉じ込め方法として、薄膜光電変換ユニット間に、導電性を有しかつ薄膜光電変換ユニットを形成する材料よりも低い屈折率を有する材料からなる中間反射層を形成する方法もある。このような中間反射層を有することで、短波長側の光は反射し、長波長側の光は透過させる設計が可能となり、より有効に各薄膜光電変換ユニットでの光電変換が可能となる。先述したような非晶質シリコン系光電変換ユニットのミドル層を有する３接合型薄膜光電変換装置においては、ミドル層での光吸収が少なく、ミドル層からの光電流の取り出しが困難である。そこで、ミドル層とボトム層の間に中間反射層を設けることでミドル層の光電流を向上させることが可能であり、このような３接合型薄膜光電変換装置において、中間反射層は特に有効である。【００１３】
しかし、上述したような光閉じ込め方法にも次のような問題がある。入射した光を散乱させる事を目的に基体の凹凸の山と谷の高低差（以降は単に凹凸の深さと表記する）を大きくした場合、凹部から結晶粒界が発生しやすくなり、光電変換層の膜質の低下や内部短絡を起こしやすくなり曲線因子（ＦＦ）が低下するという問題が発生する。また薄い導電型層の膜厚に分布ができ、開放電圧（Ｖｏｃ）が低下する。また薄膜光電変換ユニット同士の界面は導電型層同士の逆接合になっているが、凹凸の深さが大きい基体上に薄膜光電変換ユニットを複数形成する場合、薄膜光電変換ユニット間の界面にキャリアである電子及び正孔を捕獲するエネルギー準位（界面トラップ）が多数形成され、漏れ電流の原因となり、開放電圧（Ｖｏｃ）及び曲線因子（ＦＦ）を低下させる。これはトップ層及びミドル層の膜厚が薄いほど顕著に現れる。【００１４】
更に中間反射層が凹凸を有する基体上に形成された場合、中間反射層も基体の凹凸に沿った凹凸を有することから、中間反射層内での光閉じ込めも無視できなくなり、薄膜光電変換層への入射光が減少し、結果として期待した光電流の向上が得られない場合がある。【００１５】
非特許文献１では、様々な構造を有する多接合型薄膜光電変換装置に関する記載があり、本発明における非晶質シリコン系光電変換ユニット、非晶質シリコン系光電変換ユニット、中間反射層及び結晶質シリコン系光電変換ユニットの順に積層された構造を有する３接合型薄膜光電変換装置の発想が開示されている。また非特許文献１には凹凸を有するＳｎＯ2膜上に光電変換ユニットが形成されるとの記載もある。しかし、非特許文献１では実際に先述した構造を有する３接合型薄膜光電変換装置を作製していないことが明記されており、従って特性の評価も実施されていないため、先述したような凹凸を有する基体上に結晶質シリコン系光電変換ユニットを形成する際の結晶粒界発生による膜質低下や、中間反射層内での光閉じ込めの問題に関して解決方法が示されていない。
【非特許文献１】D.Fischer et al, Proc.25th IEEE PVS Conf.(1996), p.1053
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のような状況に鑑み、結晶質シリコン系光電変換層の膜質を向上しかつ光閉じ込め効果を改善することで、低コストかつ変換効率の高い薄膜光電変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による薄膜光電変換装置は３接合型薄膜光電変換装置であって、光入射側より第１非晶質シリコン系光電変換ユニット、第２非晶質シリコン系光電変換ユニット、中間反射層及び結晶質シリコン系光電変換ユニットの順に積層された構造を有し、該光電変換ユニットが凹凸を有する基体上に形成されており、該中間反射層が基体の凹凸の深さよりも小さい凹凸の深さを有する事を特徴とする。【００１８】
言い換えれば、本発明の薄膜光電変換装置は、少なくとも一主面に凹凸を有する透明基体の前記一主面上に、第１非晶質シリコン系光電変換ユニット、第２非晶質シリコン系光電変換ユニット、中間反射層及び結晶質シリコン系光電変換ユニットの順に積層された３接合型薄膜光電変換装置であって、前記中間反射層が前記透明基体の前記一主面の凹凸の深さよりも小さい凹凸の深さを有する事を特徴とする３接合型薄膜光電変換装置である。【００１９】
透明基体の凹凸より小さい凹凸の中間反射層の上に結晶質シリコン系光電変換ユニットを積層することにより、基体の凹凸により全体として光閉じ込め効果が得られ、かつ、中間反射層上の結晶質シリコン系光電変換ユニットとしては結晶粒界発生しないので良好な膜質なものが形成できるので、高い光電変換効率が得られる。【００２０】
また、基体の凹凸の影響による中間反射層内での光閉じ込めによる中間反射層での光吸収による高電流低下が発生しないので、高い光電変換効率が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による薄膜光電変換装置は３接合型薄膜光電変換装置であって、光入射側より第１非晶質シリコン系光電変換ユニット、第２非晶質シリコン系光電変換ユニット、中間反射層及び結晶質シリコン系光電変換ユニットの順に積層された構造を有し、該薄膜光電変換ユニットが凹凸を有する基体上に形成されており、該中間反射層が基体の凹凸の深さよりも小さい凹凸の深さを有することを特徴とする。該中間反射層の凹凸の深さが基体の凹凸の深さよりも小さいことで、結晶質シリコン系光電変換層の結晶粒界の発生を抑制することが可能となり、光電変換特性の良好な結晶質シリコン系光電変換層を得ることが出来る。また、中間反射層がこのような凹凸を有することで、中間反射層内での光閉じ込めを減少させることが可能となり、その結果薄膜光電変換ユニットへの入射光を増加し、光電流が向上する。この結晶質シリコン系光電変換層の膜質向上及び光閉じ込め効果の改善により、低コストかつ変換効率の高い３接合型薄膜光電変換装置を提供する事が可能となる。この効果は中間反射層の凹凸の周期が基体の凹凸の周期と同程度の場合だけでなく、中間反射層自体が基体の凹凸の周期より小さい微小な凹凸構造を有する場合も同様の効果を有し、特に結晶質シリコン系光電変換層の膜質向上の点で有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】３接合型薄膜光電変換装置を概略的に示す断面図。
【図２】実施例２における中間反射層の凹凸形状をを概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１２    透明基体
１    透明板
２    透明電極膜
３ａ  第１非晶質シリコン光電変換ユニット
３ｂ  第２非晶質シリコン光電変換ユニット
３ｃ  結晶質シリコン光電変換ユニット
４    中間反射層
５    裏面電極膜
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の一つの実施の形態による、３接合型薄膜光電変換装置の模式的な断面図を図１に示す。以下、図１を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。【００２５】
本発明の３接合型薄膜光電変換装置の各構成要素について説明する。【００２６】
透明基体１２としては、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどの透明板の一方の主面に以下に延べる透明電極膜２を形成することで凹凸を形成したものを用いることができる。ここでガラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で透明性、絶縁性が高い、ＳiＯ2、Ｎａ2Ｏ及びＣａＯを主成分とする両主面が平滑なソーダライム板ガラスを用いることができる。【００２７】
透明電極膜２は、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、或いはＺｎＯ膜のような透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明電極膜２は単層構造でも多層構造であっても良い。透明電極膜２は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成することができる。透明電極膜２の表面には、微細な凹凸を含む表面テクスチャ構造を形成する。この凹凸の深さは０．１μｍ以上５．０μｍ以下である事が好ましく、更に一つの山と山の間隔は０．１μｍ以上５．０μｍ以下である事が好ましい。透明電極膜２の表面にこのようなテクスチャ構造を形成することにより、光閉じ込め効果を増大させる事が可能となる。【００２８】
図１に示す本発明における３接合型薄膜光電変換装置においては、第１非晶質シリコン系光電変換ユニット３ａ、第２非晶質シリコン系光電変換ユニット３ｂ、中間反射層４及び結晶質シリコン系光電変換ユニット３ｃを備えている。【００２９】
第１非晶質シリコン系光電変換ユニット３ａ及び第２非晶質シリコン系光電変換ユニット３ｂは非晶質シリコン系光電変換層を備えており、透明電極膜２側からｐ型層、非晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型層を順次積層した構造を有する。これらｐ型層、非晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型層はいずれもプラズマＣＶＤ法により形成することができる。なお、第１非晶質シリコン系光電変換ユニット３ａの導電型層と第２非晶質シリコン系光電変換ユニット３ｂの導電型層は異なる材料でも構わず、また非晶質シリコン系材料からなる光電変換層の材料、膜質及び形成条件なども同一である必要は無い。【００３０】
一方、結晶質シリコン系光電変換ユニット３ｃは結晶質シリコン系光電変換層を備えており、例えば、中間反射層４側からｐ型層、結晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型層を順次積層した構造を有する。これらｐ型層、結晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型層はいずれもプラズマＣＶＤ法により形成することができる。【００３１】
これら薄膜光電変換ユニット３ａ、３ｂ及び３ｃを構成するｐ型層は、例えば、シリコン、シリコンカーバイド、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。また、非晶質シリコン系光電変換層及び結晶質シリコン系光電変換層は、非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成することができ、そのような材料としては、真性半導体のシリコン（水素化シリコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニウム等のシリコン合金等を拳げることができる。また、光電変換機能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用いられ得る。さらに、ｎ型層は、シリコン、シリコンカーバイド、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。【００３２】
以上のように構成される非晶質シリコン系光電変換ユニット３ａ及び３ｂと結晶質シリコン系光電変換ユニット３ｃとでは互いに吸収波長域が異なっている。例えば非晶質シリコン系光電変換ユニット３ａ及び３ｂの光電変換層が非晶質シリコンで構成され、結晶質シリコン系光電変換ユニット３ｃの光電変換層が結晶質シリコンで構成されている場合、前者に５５０ｎｍ程度の光成分を最も効率的に吸収させ、後者に９００ｎｍ程度の光成分を最も効率的に吸収させることができる。【００３３】
第１非晶質シリコン系光電変換ユニット３ａの厚さは、０．０１μｍ〜０．２μｍの範囲内にあることが好ましく、０．０５μｍ〜０．１μｍの範囲内にあることがより好ましい。【００３４】
第２非晶質シリコン系光電変換ユニット３ｂの厚さは、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲内にあることが好ましく、０．１５μｍ〜０．３μｍの範囲内にあることがより好ましい。【００３５】
他方、結晶質シリコン系光電変換ユニット３ｃの厚さは、０．１μｍ〜１０μｍの範囲内にあることが好ましく、１μｍ〜３μｍの範囲内にあることがより好ましい。【００３６】
ところで、第１非晶質シリコン系光電変換ユニット３ａと第２非晶質シリコン系光電変換ユニット３ｂとの界面を始めとする各光電変換ユニット間の界面にはｎｐ逆接合が存在している。該ｎｐ逆接合界面においてはキャリアの再結合を利用して電流が流れるようになっており、ｎ層とｐ層の間に高ドープで欠陥の多い層が挿入されることが好ましい。具体的には、第１非晶質シリコン系光電変換ユニット３ａと第２非晶質シリコン系光電変換ユニット３ｂとの界面に結晶質シリコン系材料からなるｐ型層を２ｎｍ〜１０ｎｍの厚さで形成することで、キャリアの再結合が促進されその結果開放電圧（Ｖｏｃ）及び曲線因子（ＦＦ）が向上する。【００３７】
中間反射層４としてはＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、或いはＺｎＯ膜のような透明導電性酸化物層等や導電性を有するシリコン酸化物層、或いはシリコン窒化物層などが用いられる。中間反射層４は単層構造でも多層構造であっても良い。中間反射層４は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成することができる。【００３８】
中間反射層４の厚さは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあることが好ましく、１０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。また中間反射層４形成後の凹凸の深さは基体の凹凸の深さよりも小さく、かつ一つの山と山の間隔は０．０１μｍ以上１０μｍ以下である事が好ましい。【００３９】
更に好ましくは、中間反射層４の凹凸の表面が更に小さい凹凸で形成されている場合であり、このような凹凸を有する場合、結晶質シリコン光電変換層形成初期に結晶粒界の発生が緩和され膜質が更に向上する。【００４０】
また、界面トラップを低減する事を目的に第１非晶質シリコン光電変換ユニットと第２非晶質シリコン光電変換ユニットとの界面、あるいは中間反射層と結晶質シリコン光電変換ユニットとの界面、もしくはその両界面に１０ｎｍ以下の膜厚を有しかつ導電率が１．０×１０-9Ｓ／ｃｍ以下である高抵抗層（図示せず）が形成されている場合もある。【００４１】
裏面電極膜５は電極としての機能を有するだけでなく、透明基板１から薄膜光電変換ユニット３に入射し裏面電極膜５に到着した光を反射して薄膜光電変換ユニット３内に再入射させる反射層としての機能も有している。裏面電極膜５は、銀やアルミニウム等を用いて、蒸着法やスパッタリング法等により、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成することができる。【００４２】
なお、裏面電極膜５と薄膜光電変換ユニット３との間には、例えば両者の間の接着性を向上させるために、ＺｎＯのような非金属材料からなる透明電導性薄膜（図示せず）を設けることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を比較例とともにいくつかの実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り以下の記載例に限定されるものではない。【００４４】
（実施例１）
実施例１として、図１に示される３接合型薄膜光電変換装置を作製した。【００４５】
厚み０．７ｍｍのガラス基板１上に、透明電極膜２として厚さ１μｍで凹凸を有するＳｎＯ2膜２をＣＶＤ法にて形成した。この時の凹凸の深さは０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲で、山と山の間隔は０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲であった。この透明電極膜２の上に、反応ガスとしてシラン、水素、メタン及びジボランを導入しｐ型層１５ｎｍ形成後、反応ガスとしてシランを導入し非晶質シリコン光電変換層を７０ｎｍ形成し、その後反応ガスとしてシラン、水素及びホスフィンを導入しｎ型層を１０ｎｍ形成することで第１非晶質シリコン光電変換ユニット３ａを形成した。その後、ｎｐ逆接合界面におけるキャリアのトンネル効果を促進するために、反応ガスとしてシラン、水素、及びジボランを導入し結晶質シリコンｐ型層５ｎｍ形成した。その後、シラン、水素、メタン及びジボランを導入しｐ型層５ｎｍ形成後、反応ガスとしてシランを導入し非晶質シリコン光電変換層を２５０ｎｍ形成し、その後反応ガスとしてシラン、水素及びホスフィンを導入しｎ型層を１０ｎｍ形成することで第２非晶質シリコン光電変換ユニット３ｂを形成した。第２非晶質シリコン光電変換ユニット３ｂ形成後、反応ガスとしてシラン、水素、ホスフィン及び二酸化炭素を導入しシリコン酸化物層による中間反射層４を４０ｎｍ形成した。中間反射層の凹凸の深さは０．０５μｍ以上０．４μｍ以下の範囲で、山と山の間隔は０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲であった。中間反射層４形成後、反応ガスとしてシラン、水素及びジボランを導入しｐ型層１０ｎｍ形成後、反応ガスとして水素とシランを導入し結晶質シリコン光電変換層を１．７μｍ形成し、その後反応ガスとしてシラン、水素及びホスフィンを導入しｎ型層を１５ｎｍ形成することで結晶質シリコン光電変換ユニット３ｃを形成した。非晶質シリコン光電変換ユニット３ａ及び３ｂ、結晶質シリコン光電変換ユニット３ｃ及び中間反射層４はいずれもプラズマＣＶＤ法により形成した。【００４６】
その後、裏面電極５との密着性向上のため、スパッタ法にてＺｎＯ膜を９０ｎｍ形成後、同じくスパッタ法にて裏面電極５としてＡｇ膜５を形成した。
以上のようにして得られた３接合型薄膜光電変換装置 （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２．２９Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が７．２８ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が７８．１％、そして変換効率が１３．０％であった。【００４７】
各実施例及び各比較例の３接合薄膜光電変換装置の出力特性の測定結果を表１に示す。【００４８】
【表１】
2006006359.tif 000002
【００４９】
（実施例２）
実施例１の構造で同様に、水素、ホスフィン及び二酸化炭素を導入しシリコン酸化物層による中間反射層４を４０ｎｍ形成した。実施例２において中間反射層４は、凹凸の深さは０．１μｍ以上０．４μｍ以下の範囲で、山と山の間隔は０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲である基体に凹凸に沿った同程度の凹凸と共に、一つ一つの山がそれぞれ図２に模式図を示すように、０．０１μｍ以上０．０２μｍ以下の小さな凹凸からなる構造であった。この時の３接合型薄膜光電変換装置の出力特性は表１の実施例２に示すように、開放電圧（Ｖｏｃ）が２．３５Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が７．３５ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子（ＦＦ）が７８．３％、そして変換効率が１３．５％であった。【００５０】
（比較例１）
実施例１の構造で同様に、水素、ホスフィン及び二酸化炭素を導入しシリコン酸化物層による中間反射層４を４０ｎｍ形成した。比較例１において中間反射層４は、凹凸の深さが０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲で、山と山の間隔は０．２μｍ以上０．５μｍ以下の範囲であった。この時の３接合型薄膜光電変換装置の出力特性は表１の比較例１に示すように、開放電圧（Ｖｏｃ）が２．２４Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が７．２５ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子（ＦＦ）が７５．３％、そして変換効率が１２．２％であった。結果として実施例１及び実施例２に比べて低い変換効率となった。【００５１】
（比較例２）
実施例１の内、中間反射層４を形成せず、他の構造は全く同一とした３接合型薄膜光電変換装置を形成した。この時の３接合型薄膜光電変換装置の出力特性は表１の比較例２に示すように、開放電圧（Ｖｏｃ）が２．２７Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が５．６７ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子（ＦＦ）が７７．３％、そして変換効率が９．９％であった。比較例２においては、中間反射層４が存在しないため、トップ層及びミドル層での光閉じ込め効果が小さく光電流が低下し、結果として実施例１及び実施例２に比べて低い変換効率となった。【００５２】
（比較例３）
実施例１の内、中間反射層４を形成せず、トップ層の非晶質シリコン光電変換層を９０ｎｍ、ミドル層の非晶質シリコン光電変換層を３００ｎｍとし、他の構造は全く同一とした３接合型薄膜光電変換装置を形成した。この時の３接合型薄膜光電変換装置の出力特性は表１の比較例３に示すように、開放電圧（Ｖｏｃ）が２．２１Ｖ、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が６．８２ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子（ＦＦ）が７４．６％、そして変換効率が１１．２％であった。比較例３においては、比較例２に比べトップ層及びミドル層の光電変換層の膜厚を厚くなったことで、中間反射層４が存在しないことによる光電流の低下を抑制しているが、非晶質シリコンからなる光電変換層を厚くなったことにより開放電圧（Ｖｏｃ）及び曲線因子（ＦＦ）の低下が発生し、結果として実施例１及び実施例２に比べて低い変換効率となった。
【図１】
2006006359.tif 000003
【図２】
2006006359.tif 000004
【国際調査報告】
2006006359.tif 000005
2006006359.tif 000006
2006006359.tif 000007
2006006359.tif 000008