光散乱膜，及びそれを用いる光デバイス
【課題】 電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で提供するための技術を提供する。
【解決手段】 本発明による光散乱膜は，透明な導電体で形成された媒質６と，媒質６に埋め込まれた光散乱体７とを含んで構成される。このような光散乱膜６は，媒質によって導電性が，光散乱体７によって光を散乱する機能が与えられる；光を散乱するために表面に凹凸を積極的に設ける必要はない。かかる光散乱膜は，電気信号を所望の位置に導くための機能と光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない一つの構造体で提供することを可能にする。
【解決手段】 本発明による光散乱膜は，透明な導電体で形成された媒質６と，媒質６に埋め込まれた光散乱体７とを含んで構成される。このような光散乱膜６は，媒質によって導電性が，光散乱体７によって光を散乱する機能が与えられる；光を散乱するために表面に凹凸を積極的に設ける必要はない。かかる光散乱膜は，電気信号を所望の位置に導くための機能と光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない一つの構造体で提供することを可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光散乱膜，及びそれを用いる光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代生活を支えるデバイスの一つが，電気と光との相互作用を用いて所望の機能を実現する光デバイスである。光電変換装置（例えば，太陽電池），発光デバイス（例えば，発光ダイオード，ＯＬＥＤ（organic light emitting diode）を含むエレクロトルミネッセンス素子），及び液晶素子（例えば，液晶表示パネル）は，典型的な光デバイスである。このような光デバイスなしには，現代的な日常生活は成り立たない。
【０００３】
光デバイスには，電気信号（例えば，電流や電圧）を所望の位置に導くための導電性の構造体と，光を散乱させるための構造体とが設けられる。例えば，特許文献１は，金属反射膜と，その上に形成された絶縁性の光散乱膜と，該光散乱膜を被覆する透明電極とを備えた液晶表示装置用背面電極板を開示している。更に，特許文献２は，透明樹脂に光散乱体を混合した光散乱膜を備える反射型液晶表示装置を開示している（特許文献２の図１参照）。当該反射型液晶表示装置では，電気信号が印加される透明電極と光散乱膜とは別々に用意されている。この公報は，更に，透明樹脂と同程度の屈折率のスペーサー粒子を混合することにより，光の散乱材である透明粒子間に距離を持たせることで，光散乱膜の光散乱効果を向上させ得ることを開示している（例えば，段落〔００１１〕）。加えて，特許文献３は，散乱体の不均一や散乱体の位置のずれに強くエネルギー幅の大きい等方的フォトニックギャップを持ち任意の形状の光導波路やキャビティが作成できる，散乱体がランダムに分布した光学材料を開示している。
【０００４】
光デバイスの構造の簡単化のためには，一の構造体によって電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方が実現されることが好ましい。このような構造の一つが，特許文献３乃至５に開示されているように，テクスチャ状に（即ち，凹凸をつけながら）形成された透明電極である。特許文献３乃至５では，テクスチャ状に形成された透明電極が光電変換装置の基板側の電極として使用されている。テクスチャ状に形成された透明電極を基板側の電極として使用することは，光電変換装置の変換効率を向上させるための有力な技術の一つである。テクスチャ状に形成された透明電極は，光電変換装置への入射光を散乱させ，光吸収量，即ち，変換効率を有効に向上させる。
【０００５】
テクスチャ状の透明電極を形成する方法としては，以下の３つの方法が知られている。第１の方法は，特許文献１に開示されているように，熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって透明電極を形成する方法である。成長条件を最適化することにより、熱ＣＶＤ法によってテクスチャ状の透明電極を形成することができる。第２の方法は，特許文献３に開示されているように，ガラス基板の表面を研磨し，研磨された表面に透明電極を形成する方法である。第３の方法は，特許文献２に開示されているように，絶縁性微粒子及びバインダーからなる薄膜を基板上に形成し，その薄膜の上に透明電極を形成する方法である。
【０００６】
しかしながら，光を散乱させるために導電体に凹凸を設けることは，好ましくない作用も発生させ得る。例えば，光電変換装置では，テクスチャ状に形成された透明電極を基板側の電極として使用すると，その上に形成された半導体薄膜に欠陥を誘起してしまう。これは，テクスチャ状に形成された透明電極を基板側の電極として使用する技術には，光電変換装置の変換効率の向上に限界があることを意味している（非特許文献１参照）。透明電極の凹凸を増大させれば，半導体層の光吸収を増大させることができる。しかし，透明電極の凹凸の増大は，半導体薄膜に誘起された欠陥を増大させ，出力電圧を低下させる。したがって，透明電極に凹凸を形成することによる変換効率の向上には限界がある。
【０００７】
このような背景から，電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で提供するための技術の提供が求められている。かかる技術が提供されれば，例えば，光電変換装置の変換効率を向上するためにも有効であろう。
【特許文献１】特開平６−３１３８９０号公報
【特許文献２】特開平１１−３２３１９６号公報
【特許文献３】特開２００４−２７１６００号公報
【特許文献４】特許第２８６２１７４号公報
【特許文献５】特開２００３−２４３６７６号公報
【特許文献６】特開２００２−２２２９７５号公報
【非特許文献１】Yoshiyuki Nasuno et al., "Effects of Substrate Surface Morphology on Microcrystalline Silicon Solar Cells", Jpn. J. Appl. Phys., The Japan Society of Applied Physics, 1 April 2001, vol 40, pp. L303-L305.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって，本発明の目的は，電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で提供するための技術を提供することにある。
本発明の他の目的は，光電変換装置の変換効率を向上するための新たな技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために，本発明は，以下に述べられる手段を採用する。その手段を特定するため技術的事項の記述には，［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために，［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明による光散乱膜（２）（２Ｃ）は，透明な導電体で形成された媒質（６）と，媒質（６）に埋め込まれた光散乱体（７）とを含んで構成される。このような光散乱膜（６）は，媒質によって導電性が，光散乱体（７）によって光を散乱する機能が与えられる；光を散乱するために表面に凹凸を積極的に設ける必要はない。かかる光散乱膜は，電気信号を所望の位置に導くための機能と光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない一つの構造体で提供することを可能にする。
【００１１】
当該光散乱膜は，実質的に平坦に形成され得る。ここで，「実質的に平坦」とは，当該光散乱膜（２）（２Ｃ）が形成される基板（１）の主面（１ａ）と平行な方向における長さが３００ｎｍ〜１２００ｎｍである任意の断面における，光散乱膜（２）（２Ｃ）の表面（２ａ）と，基板（１）の主面（１ａ）とがなす角の平均値が，５°以下であるような状態をいう。光散乱膜が実質的に平坦に形成されることは，特に，その表面に膜が成長される場合（特に，半導体層が形成される場合）に有用である。
【００１２】
媒質（６）の比屈折率と光散乱体（７）の比屈折率との差の絶対値は，２．０以内であることが好ましい。
【００１３】
また，光散乱体（７）は，絶縁体で形成されていることが好ましく，特に，酸化チタン，ダイヤモンド，酸化シリコン，フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）のうちから選択された一の材料であることが好ましい。
【００１４】
光散乱体（７）は，第１光散乱体（７ａ）と，第１光散乱体（７ａ）を構成する材料と比屈折率が異なる材料で形成されている第２光散乱体（７ｂ）とを備えることが好ましい。
【００１５】
光散乱体（７）は，中心回転軸を有する回転楕円体で近似できるような形状に形成され得る。この場合には，光散乱体（７）の外径を光散乱体（７）の中心回転軸（７ａ）から表面までの平均距離の２倍として定義して，該光散乱体（７）の外径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下であることが好ましい。光散乱体（７）の外径の平均が１２００ｎｍ以下であることは，一層に好ましく，また，光散乱体（７）の外径の平均が３００ｎｍ以上であることも，一層に好ましい。
【００１６】
また，光散乱体（７）は，球や正多面体のように，中心を有するような構造体で形成され得る。この場合，光散乱体（７）の直径を光散乱体（７）の中心から表面までの平均距離の２倍として定義して，光散乱体（７）の直径の平均は，６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。光散乱体（７）の直径の平均が１２００ｎｍ以下であることは一層に好ましく，また，光散乱体（７）の直径の平均が３００ｎｍ以上であることも一層に好ましい。この場合，光散乱体（７）の直径の最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
また，隣接する２つの光散乱体（７）の中心の距離で定義される，光散乱体（７）のピッチの平均は，４０００ｎｍ以下，一層好ましくは２４００ｎｍ以下であることが好ましい。この場合，光散乱体（７）のピッチの最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下
であることが好ましい。
【００１８】
加えて，光散乱体（７）のピッチを隣接する２つの光散乱体（７）の中心の距離で定義し，且つ，光散乱体（７）の直径を前記前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，光散乱体（７）の前記ピッチの平均である平均ピッチδＡＶＥの光散乱体（７）の直径の平均である平均直径ｄＡＶＥに対する比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，２０以下であることが好ましい。比δＡＶＥ／ｄＡＶＥは，４以下であることが更に好ましい。
【００１９】
光散乱膜（２）の表面（２ａ）から光散乱体（７）への距離は，５０ｎｍ以下であることが好ましく，３０ｎｍ以下であることが一層に好ましい。最も好適な実施形態では，光散乱体（７）は，光散乱膜（２）の表面（２ａ）に接するように配置される。
【００２０】
上述されている光散乱膜（２）は，光デバイスに適用されることが好適である。より具体的には，光電変換装置，発光デバイス，及び液晶素子に適用されることが好適である。
【００２１】
他の観点において，本発明による光電変換装置は，基板（１）と，基板（１）を被覆するように形成された下部電極層（２）（２Ｃ）と，下部電極層（２）（２Ｃ）の上に形成された第１半導体層（３）（４Ｃ）とを具備している。下部電極層（２）（２Ｃ）は，透明な導電体で形成された第１媒質（６）（１９）と，第１媒質（６）に埋め込まれた光散乱体（７）（２０）とを含む。第１媒質（６）（１９）と光散乱体（７）（２０）とから構成されている下部電極層（２）（２Ｃ）の構造は，入射光を有効に散乱させて第１半導体層（３）（４Ｃ）の内部における光路長を増大させる。これは，光電変換装置の変換効率の向上に有効である。
【００２２】
当該光電変換装置は，入射光を散乱させて光吸収を促進させるために下部電極層（２）（２Ｃ）に凹凸を積極的に形成する必要がない点，言い換えれば，当該光電変換装置は，下部電極層（２）（２Ｃ）の，第１半導体層（３）（４Ｃ）と接触する接触面（２ａ）を，実質的に平坦にすることができる点でも有利である。接触面（２ａ）が実質的に平坦であることは，半導体薄膜の欠陥の発生を抑制しながら変換効率を向上することを可能にする。ここで「実質的に平坦」とは，基板（１）の主面（１ａ）と平行な方向における長さが３００ｎｍ〜１２００ｎｍである任意の断面における，下部電極層（２）（２Ｃ）の表面（２ａ）と，基板（１）の主面（１ａ）とがなす角の平均値が，５°以下であるような状態をいう。
【００２３】
光閉じ込め効果を高め，もって変換効率を向上するためには，下部電極層（２）の第１半導体層（３）との接触面（２ａ）から光散乱体（７）への距離は，５０ｎｍ以下であることが好ましく，３０ｎｍ以下であることが一層に好ましい。最も好適な実施形態では，光散乱体（７）は，下部電極層（２）の第１半導体層（３）との接触面（２ａ）に接するように配置される。
【００２４】
当該光電変換装置が，第１半導体層（３）と第２半導体層（４）の間に形成されている中間層（８）を備えている場合，中間層（８）は，導電体で形成された第２媒質（１１）と，第２媒質（１１）に埋め込まれた光散乱体（１２）とを含むことが好ましい。このような構造は，入射光を散乱させて光吸収を促進させるために中間層（８）に凹凸を形成する必要がない；即ち，中間層（８）の，第２半導体層（４）と接触する接触面（８ａ）を，実質的に平坦にすることができる。
【００２５】
一層に変換効率を向上するためには，当該光電変換装置の上部電極層（１３）は，導電体で形成された第３媒質（１４）と，第３媒質（１４）に埋め込まれた光散乱体（１５）とを含むことが好適である。
【００２６】
更に他の観点において，本発明による光電変換装置は，基板（１）と，基板（１）の上面側に形成された第１半導体層（３）と，第１半導体層（３）の上面側に形成された中間層（８）と，中間層（８）の上に形成された第２半導体層（４）とを具備している。中間層（８）は，導電体で形成された媒質（１１）と，媒質（１１）に埋め込まれた光散乱体（１２）とを含む。このような構造は，入射光を散乱させて光吸収を促進させるために中間層（８）に凹凸を形成する必要がない；即ち，中間層（８）の，第２半導体層（４）と接触する接触面（８ａ）を，実質的に平坦にすることができる。これは，半導体薄膜の欠陥の発生を抑制しながら変換効率を向上することを可能にする。
【００２７】
更に他の観点において，本発明による光電変換装置用基板は，基板（１）と，基板（１）の主面（１ａ）の上に形成された下部電極層（２）とを具備する。下部電極層（２）は，導電体で形成された媒質（６）と，媒質（６）に埋め込まれた光散乱体（７）とを含む。このような光電変換装置用基板は，上述の光電変換装置を製造するために好適な構造を有している。
【００２８】
更に他の観点において，本発明による光電変換装置用基板の製造方法は，基板（１）の上に，導電体で形成された第１層（６ａ）を形成する工程と，第１層（６ａ）の上に，導電体で形成された媒質（６）の前駆体と光散乱体（７）とを含む溶液を塗布する工程と，前記溶液を焼結することによって媒質（６）に光散乱体（７）が埋め込まれた第２層（６ｂ）を，第１層（６ａ）の上に形成する工程とを具備する。このような製造方法は，光散乱体（７）が下部電極層（２）の表面（２ａ）の近傍に位置する光電変換装置用基板を製造することを可能にする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば，電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で提供するための技術を提供することができる。
更に，本発明を光電変換装置に適用することにより，光電変換装置の変換効率を一層に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の一形態の光散乱膜は，図１に示されているように，透明かつ導電性の媒質６と，この媒質６に埋め込まれた光散乱体７とで構成されている。媒質６としては，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用され得る。光散乱体７としては，媒質６と異なる比屈折率を有する材料が使用される。具体的には，媒質６として酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯが使用される場合には，光散乱体７としては，酸化チタン（比屈折率：２．２〜２．３），ダイヤモンド（比屈折率：２．１〜２．２），ＳｉＯ２（ガラス）（比屈折率１．５３），ＭｇＦ２（比屈折率１．２９），ＭｇＯ（比屈折率１．７３），ＺｎＯ（比屈折率１．８８），ＬｉＴａＯ３（比屈折率２．１８）等が好適に使用される。
【００３１】
このような光散乱膜には，導電性である媒質６によって導電性が与えられ，更に，光散乱体７によって光を散乱する機能が与えられる。当該光散乱膜では，光を散乱するためにその表面に凹凸を設ける必要がない。このように，図１の光散乱膜は，電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で実現することを可能にする。
【００３２】
光を一層に効率よく散乱させるためには，光散乱体７が，異なる比屈折率を有する２種以上の材料で形成されることが好適である。例えば，図２に示されているように，光散乱体７が，酸化チタンで形成された光散乱体７ａと，ＳｉＯ２（ガラス）で形成された光散乱体７ｂとで構成されていることが好適である。異なる材料で形成された光散乱体７を使用することにより，同一の屈折率を有する光散乱体７が直接に接する確率が低くなり，入射光を一層に効率よく散乱させることができる。
【００３３】
以下では，本発明による光散乱膜の好適な構造，及び当該光散乱膜が光デバイスに具体的に適用される実施例が説明される。
【実施例１】
【００３４】
実施例１では，本発明による光散乱膜が，光電変換装置の透明電極として使用される。本実施例では，図３に示されているように，タンデム型薄膜太陽電池１０が，ガラス基板１と，ガラス基板１の主面１ａの上に順次に形成された，下部電極層２，トップセル３，ボトムセル４，及び上部電極層５とを備えて構成されている。トップセル３は，下部電極層２の上に順次に形成された，ｐ型アモルファスシリコン層３ａと，ｉ型アモルファスシリコン層３ｂと，ｎ型アモルファスシリコン層３ｃから構成されている。ボトムセル４は，トップセル３の上に順次に形成された，ｐ型微結晶シリコン層４ａと，ｉ型微結晶シリコン層４ｂと，ｎ型微結晶シリコン層４ｃから構成されている。上部電極層５は，ボトムセル４の上に形成されたＺｎＯ層５ａと，ＺｎＯ層５ａの上に形成されたＡｇ層５ｂから構成されている。ＺｎＯ層５ａには，Ｇａがドープされている。
【００３５】
本実施例のタンデム型薄膜太陽電池１０では，下部電極層２として，本発明による光散乱膜が使用される。言い換えれば，下部電極層２が，透明な導電体で形成された媒質６と媒質６に埋め込まれた光散乱体７とで構成される。光散乱体７は，ガラス基板１を介して入射される入射光を散乱させ，トップセル３及びボトムセル４の光吸収を促進する。言い換えれば、本実施の形態のタンデム型薄膜太陽電池１０は、光散乱体７が媒質６に埋め込まれた下部電極層２を使用しているため、下部電極層２に入射光を散乱させるための凹凸を設ける必要がない。これは、トップセル３、及びボトムセル４を構成する半導体膜の欠陥の発生を抑制しながら，変換効率を向上することを可能にする。
【００３６】
背景技術に開示された光電変換装置とは異なり，本実施の形態の下部電極層２には，変換効率を向上するための凹凸は積極的には設けられない。下部電極層２の，トップセル３に接する表面２ａは，実質的に平坦である。「実質的に平坦」とは，ガラス基板１の主面と平行な方向における長さが３００ｎｍ〜１２００ｎｍである任意の断面における，下部電極層２の表面２ａと，ガラス基板１の主面１ａとがなす角の平均値θが，５°以下であるような状態をいう。この程度の平坦度であれば，シリコン層の欠陥に起因する開放電圧の低下を招かない。図４は，このことを裏付けるグラフであり，平均値θと，開放電圧の関係を示している。図４から理解されるように，平均値θが５°以下である場合には，開放電圧は低下しない。
【００３７】
以下では、下部電極層２を構成する媒質６及び光散乱体７の、好適な物理的性質及び構造が詳細に説明される。
【００３８】
下部電極層２の媒質６としては，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用され得る。
【００３９】
光散乱体７としては，媒質６と異なる比屈折率を有する材料が使用される。光散乱体７を構成する材料は，その比屈折率と媒質６の比屈折率との差の絶対値が，２以下となるような材料から選択される。具体的には，媒質６として酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯが使用される場合には，光散乱体７としては，酸化チタン（比屈折率：２．２〜２．３），ダイヤモンド（比屈折率：２．１〜２．２），ＳｉＯ２（ガラス）（比屈折率１．５３），ＭｇＦ２（比屈折率１．２９），ＭｇＯ（比屈折率１．７３），ＺｎＯ（比屈折率１．８８），ＬｉＴａＯ３（比屈折率２．１８）等が好適に使用される。
【００４０】
光散乱体７としては導電体は使用される必要はない；光散乱体７による光吸収を抑制するためには，むしろ，光散乱体７としては絶縁体が使用されることが好適である。自由電子が少ない絶縁体を光散乱体７として使用することは、光散乱体７による光吸収を抑制するために有効である。一方で、トップセル３，ボトムセル４によって発生される光電電流は媒質６を介して流れるから，光散乱体７として絶縁体が使用されることは，光電電流が流れることを阻害しない。
【００４１】
光散乱体７の大きさは，入射光の散乱の程度を決定する重要なパラメータの一つである。図５に示されているように，光散乱体７の形状を回転楕円体で近似した場合には，光散乱体７の外径の平均は，６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましく，６０ｎｍ以上，１２００ｎｍ以下であることが一層に好ましい；ここで，光散乱体７の外径とは，光散乱体７の中心回転軸７ｃから表面までの距離Ｌの平均ＬＡＶＥの２倍として定義されるパラメータである。
【００４２】
光散乱体７として，球，又は正多面体のように中心を持つ形状の構造体が使用される場合には，光散乱体７の平均直径は，１０ｎｍ〜２０００ｎｍであることが好適であり，６０ｎｍ〜１２００ｎｍであることは，一層に好適である；ここで，ある光散乱体７の直径とは，当該光散乱体７の中心から表面の距離の平均の２倍で定義され，平均直径とは，上記のように定義された光散乱体７の直径の平均をいう。光散乱体７の平均直径をこの範囲にすることにより，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の光をより効果的に散乱し，タンデム型薄膜太陽電池１０の効率を向上させることができる。
【００４３】
加えて，光散乱体７の平均ピッチは，４０００ｎｍ以下であることが好ましく，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の高値である１２００ｎｍの２倍以下，即ち，２４００ｎｍ以下であることが一層に好ましい；ここで，隣接する光散乱体７のピッチとは，当該光散乱体７の中心の距離をいい，平均ピッチとは光散乱体７のピッチの平均をいう。光散乱体７の平均ピッチをこの範囲にすることにより，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の光をより効果的に散乱し，タンデム型薄膜太陽電池１０の効率を向上させることができる。
【００４４】
また，光散乱体７の平均ピッチδＡＶＥの平均直径ｄＡＶＥに対する比δＡＶＥ／ｄＡＶＥは，２０以下であることが好ましく，４以下であることが一層に好ましい。比δＡＶＥ／ｄＡＶＥをこの範囲にすることにより，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の光をより効果的に散乱し，タンデム型薄膜太陽電池１０の効率を向上させることができる。
【００４５】
下部電極層２のトップセル３の側の表面２ａと，光散乱体７の距離は，５０ｎｍ未満であることが好ましく，３０ｎｍ未満であることが一層に好ましく，光散乱体７が表面２ａに接していることが最も好適である；図３には，光散乱体７が表面２ａに接している構造が図示されている。光散乱体７の表面２ａからの距離を小さくすることにより，トップセル３及びボトムセル４に入射された光をトップセル３及びボトムセル４に閉じ込め，変換効率を向上することができる。
【００４６】
光散乱体７は，可能な限り規則的に設けられていることが好ましい。より具体的には，下部電極層２のトップセル３の側の表面２ａから光散乱体７への距離（即ち，光散乱体７が埋め込まれる深さ）の最大値と最小値との差は，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の低値である３００ｎｍの１０分の１以下である３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
また，図５に示されているように光散乱体７を回転楕円体で近似した場合には，光散乱体７の外径の最大値と最長値との差は，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の高値である１２００ｎｍの１０分の１以下である１２０ｎｍ以下であることが好ましい。同様に，光散乱体７が中心を有する構造体である場合には，光散乱体７の直径の最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下であることが好ましい。光散乱体７の大きさのばらつきが変換効率に与える影響は，光散乱体７が埋め込まれる深さが変換効率に与える影響よりも小さいため，光散乱体７の直径は，光散乱体７が埋め込まれる深さと比較して大きなばらつきが許容される。同様に，光散乱体７のピッチの最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４８】
光散乱体７が媒質６に埋め込まれた下部電極層２は，前段階でＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法，ゾル・ゲル法を用いて，後段階でゾル・ゲル法を用いて形成されることが好適である。後段階でゾル・ゲル法が使用される場合，媒質６の前駆体溶液に光散乱体７を混合しておけば，光散乱体７を媒質６に容易に分散させることができる。
【００４９】
図６Ａ，図６Ｂは，好適な下部電極層２の形成工程を示す断面図である。まず，図６Ａに示されているように，ガラス基板１の主面１ａの上に，媒質６と同一材料の第１層６ａがＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法，ゾル・ゲル法を用いて形成される。より具体的には，ＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法の場合，直接媒質６の薄膜を形成する。またゾル・ゲル法の場合，媒質６の前駆体を含む溶液がガラス基板１に塗布された後，当該前駆体溶液を焼結することによって第１層６ａが形成される。経験上，ＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法による媒質６の性能は，ゾル・ゲル法よりも高いため，第１層６ａの形成は，ＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法によることが望ましい。続いて，図６Ｂに示されているように，ゾル・ゲル法により，第２層６ｂが形成される。詳細には，媒質６の前駆体と光散乱体７とが混合された溶液がガラス基板１に塗布された後，当該溶液を焼結することによって第２層６ｂが形成される。このような形成工程により，光散乱体７が下部電極層２の表面２ａの近傍に位置するような構造を有する下部電極層２を形成することができる。第２層６ｂの形成に使用される前駆体溶液の粘度を調節して第２層６ｂの厚さを光散乱体７の直径に一致させれば，理想的には，光散乱体７を下部電極層２の表面２ａに接するように位置させることができる。
【００５０】
（好適な変形例）
下部電極層２がゾル・ゲル法を用いて形成される場合に入射光を一層に効率よく散乱させるためには，図２を参照して上述されているように，一の材料で形成された光散乱体７と，当該一の材料と異なる比屈折率を有する材料で形成された光散乱体７とが下部電極層２に含まれることが好適である。例えば，図７に示されているように，光散乱体７が，酸化チタンで形成された光散乱体７ａと，ＳｉＯ２（ガラス）で形成された光散乱体７ｂとで構成されていることが好適である。異なる材料で形成された光散乱体７を使用することにより，同一の屈折率を有する光散乱体７が直接に接する確率が低くなり，入射光を一層に効率よく散乱させることができる。
【００５１】
トップセル３とボトムセル４との間に中間層が設けられる場合には，当該中間層としても本発明による光散乱膜が使用されることが好適である。図８は，このようなタンデム型薄膜太陽電池１０Ａの構造を示す断面図である。タンデム型薄膜太陽電池１０Ａは，トップセル３とボトムセル４との間に設けられた中間層８を備えている。中間層８のボトムセル４の側の面８ａは，「実質的に平坦」に形成され，且つ，中間層８が導電体で形成された媒質１１と，媒質１１に埋め込まれた光散乱体１２から構成される。中間層８に光散乱体１２が埋め込まれることにより，中間層８からボトムセル４に向かう透過光が充分に散乱され，ボトムセル４内部の透過光光路長が充分に増加し結果としてボトムセル４の吸収光量が増加する。加えて，光散乱体１２を媒質１１に埋め込むことは，変換効率の向上のために中間層８に凹凸を設ける必要を無くし，中間層８のボトムセル４の側の面８ａを「実質的に平坦」に形成することを可能にする；ここでいう「実質的に平坦」とは，上述の定義と同一の意味である。中間層８の面８ａが「実質的に平坦」に形成されることは，ボトムセル４の変換効率を向上させるために重要である。中間層８の面８ａが実質的に平坦に形成されることにより，面８ａの上に順次に形成されるｐ型微結晶シリコン層４ａとｉ型微結晶シリコン層４ｂとｎ型微結晶シリコン層４ｃの欠陥の発生が抑制され，ボトムセル４の変換効率が有効に向上される。
【００５２】
中間層８の媒質１１及び光散乱体１２の好適な物理的な性質は，下部電極層２の媒質６及び光散乱体７と同様である。媒質１１としては，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用され得る。光散乱体１２としては，媒質１１と異なる比屈折率を有する材料，具体的には，酸化チタン，ダイヤモンド，ＳｉＯ２（ガラス），ＭｇＦ２，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＬｉＴａＯ３等が好適に使用される。光散乱体１２としては，導電体は使用される必要はない。
【００５３】
上部電極層として，上述の光散乱膜が使用されることも好適である。図９は，このようなタンデム型薄膜太陽電池１０Ｂの構造を示す断面図である。タンデム型薄膜太陽電池１０Ｂは，図３の上部電極層５の代わりに，ボトムセル４の上に形成された透明電極層１３と，透明電極層１３の上に形成されたＡｇ層１４とを備えている；透明電極層１３とＡｇ層１４とは，タンデム型薄膜太陽電池１０Ｂの上部電極として機能する。透明電極層１３は，媒質１５と，媒質１５に埋め込まれた光散乱体１６から構成されている。
【００５４】
透明電極層１３の媒質１５及び光散乱体１６の好適な物理的な性質は，下部電極層２の媒質６及び光散乱体７と同様である。媒質１５としては，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用され得る。光散乱体１６としては，媒質１５と異なる比屈折率を有する材料，具体的には，酸化チタン，ダイヤモンド，ＳｉＯ２（ガラス），ＭｇＦ２，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＬｉＴａＯ３等が好適に使用される。光散乱体１６としては，導電体は使用される必要はない。
【００５５】
本発明は，太陽光が上部電極の側から入射される構造の薄膜太陽電池にも適用可能である。図１０は，かかる構造を有するタンデム型薄膜太陽電池１０Ｃの構成を示す断面図である。タンデム型薄膜太陽電池１０Ｃは，ガラス基板１と，下部電極層２Ｃと，ボトムセル４Ｃと，トップセル３Ｃと，上部電極層５Ｃとを備えている。ボトムセル４Ｃは，下部電極層２Ｃの上に順次に形成された，ｐ型微結晶シリコン層４ａと，ｉ型微結晶シリコン層４ｂと，ｎ型微結晶シリコン層４ｃから構成されている。トップセル３Ｃは，ボトムセル４Ｃの上に順次に形成された，ｐ型アモルファスシリコン層３ａと，ｉ型アモルファスシリコン層３ｂと，ｎ型アモルファスシリコン層３ｃから構成されている。上部電極層５Ｃは，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成される。
【００５６】
タンデム型薄膜太陽電池１０Ｃの下部電極層２Ｃは，金属電極層１７と，その上に形成された透明電極層１８とで構成される。図３のタンデム型薄膜太陽電池１０と同様に，透明電極層１８には積極的に凹凸は設けられない。その代りに，透明電極層１８は，透明な導電体で形成された媒質１９と，媒質１９に埋め込まれた光散乱体２０とで構成される。光散乱体２０は，上部電極層５Ｃを介して入射される入射光を散乱させ，トップセル３及びボトムセル４の光吸収を促進する。このような構成でも，トップセル３Ｃ、及びボトムセル４Ｃを構成する半導体膜の欠陥の発生を抑制しながら，変換効率を向上することが可能である。
【００５７】
図１０のタンデム型薄膜太陽電池１０Ｃにも中間層が設けられ得る。この場合，図８のタンデム型薄膜太陽電池１０Ａと同様に，当該中間層が媒質と光散乱体とで構成されることが好適である。更に，上部電極層５Ｃが媒質と光散乱体とで構成されることも好適である。
【００５８】
本発明は，上述の構造以外の様々な構造の薄膜太陽電池にも適用可能である。例えば，媒質６と光散乱体７とからなる下部電極層２の構造，及び媒質１５と光散乱体１６とからなる透明電極層１３を含む上部電極層の構造は，光電変換セルが積層されていない（即ち，タンデム型薄膜太陽電池ではない）薄膜太陽電池に適用されることが可能である。
【００５９】
また，薄膜太陽電池を構成する材料としては，シリコン以外の材料，例えば，ＳｉＣ，ＳｉＧｅが使用可能である。
【実施例２】
【００６０】
実施例２では，図１１に示されているように，本発明による光散乱膜が反射型液晶表示装置の電極として使用される。反射型液晶表示装置では，該装置に入射する外光を反射し，更に，散乱することが要求される。本発明による光散乱膜は，液晶に所望の電圧を印加するための電極として使用されるとともに，光を散乱する光散乱手段として使用される。
【００６１】
具体的には，実施例２に係る反射型液晶表示装置は，透明基板３１と，対向基板３２と，透明電極３３と，対向電極３４と，偏光フィルム３５とを備えている。透明基板３１と対向基板３２とは，スペーサー３９によって対向するように支持されており，透明基板３１と対向基板３２の間には，液晶３６が充填される。透明電極３３と対向電極３４とは，液晶３６に画素の階調に対応する電圧を印加するためのものである。透明電極３３は，透明基板３１に接合され，対向電極３４は，対向基板３２に接合されている。偏光フィルム３５は，透明基板３１の，透明電極３３が接合されている面と反対側の面に接合され，直線偏光のみを選択的に透過させる。
【００６２】
当該反射型液晶表示装置に入射される入射光を，反射し，散乱するために，対向電極３４は，金属薄膜３７と，導電性光散乱膜３８とで形成される。金属薄膜３７は，対向基板３２に接合されており，導電性光散乱膜３８は，金属薄膜３７の上に形成されている。導電性光散乱膜３８としては，図１に示されているような本発明の光散乱膜が使用される；導電性光散乱膜３８は，透明かつ導電性の媒質と，当該媒質に埋め込まれた光散乱体で構成される。このような構成の対向電極３４は，液晶３６に画素の階調に対応する電圧を印加する役割をすると共に，金属薄膜３７によって入射光を反射し，更に，導電性光散乱膜３８によって反射された光を散乱する役割を果たす。このような構造の対向電極３４は，当該反射型液晶表示装置の構造を簡単化するために有効である。
【００６３】
実施例２の反射型液晶表示装置では，光を散乱させるために，対向電極３４に不所望な凹凸を設ける必要がないことに留意されたい。対向電極３４に凹凸があることは，液晶３６の配向に悪影響を及ぼし得るため好適でない。本発明による光散乱膜が対向電極３４に組み込まれることにより，対向電極３４に不所望な凹凸を設けることなく，光を散乱させることが可能である。
【００６４】
後述のシミュレーションで実証されるように，導電性光散乱膜３８は，それに含まれる光散乱体の大きさを調節することにより，その反射率を増大させることも可能である。この場合には，金属薄膜３７が使用されないことも可能である。
【実施例３】
【００６５】
実施例３では，図１２に示されているように，本発明による光散乱膜が，有機ＥＬ（electroluminescence）素子の電極として使用される。有機ＥＬ素子では，それによって発生された光が散乱されることが有用である場合がある。例えば，有機ＥＬ素子が表示装置に使用される場合，発生した光を散乱することは該表示装置の視認性を向上するために有用である。本実施例では，本発明による光散乱膜が，発光層に電流を供給し，更に，光を散乱するために使用される。
【００６６】
具体的には，実施例３に係る有機ＥＬ素子は，透明基板４１と，陽極４２と，正孔輸送層４３と，発光層４４と，電子輸送層４５と，陰極４６とを備えている。当該有機ＥＬ素子では，正孔が陽極４２から正孔輸送層４３を介して発光層４４に注入され，電子が陰極４６から電子輸送層４５を介して発光層４４に注入される。発光層４４における正孔と電子の再結合により，光が発生する。
【００６７】
陽極４２としては，図１に示されているような，本発明による光散乱膜が使用される；即ち，陽極４２は，透明かつ導電性の媒質と，当該媒質に埋め込まれた光散乱体で構成される。このような陽極４２の構造は，正孔を発光層４４に供給する機能と光を散乱する機能との両方を，簡単な構造によって実現することを可能にする。
【００６８】
なお，有機ＥＬ素子の構造は，適宜に変更され得ることは当業者には自明的である。例えば，本発明による光散乱膜が陰極４６として使用されることも可能である。また，発光層４４は，正孔輸送層４３を介さずに陽極４２に直接に接続されることも可能であり，電子輸送層４５を介さずに陰極４６に直接に接続されることも可能である。
【００６９】
以下では，本発明による光散乱膜の有用性がシミュレーション結果を用いて説明される。
【００７０】
［シミュレーション結果１］
本発明による光散乱膜の有用性を検証するために，図１３に示されている構造体についてシミュレーションが行われた。当該構造体は，光散乱膜５１の上に，多結晶シリコン膜５２，ガリウムドープ酸化亜鉛膜（ＺｎＯ：Ｇａ膜）５３，及びＡｇ膜５４が順次に形成されている。光散乱膜５１の媒質６としてはフッ素がドープされた酸化錫が使用され，光散乱体７としてはＴｉＯ２で形成された球体が使用されている。光散乱膜５１の厚さは，０．７μｍ，又は，１．２μｍから選択され，光散乱体７の直径は，６０〜１２００ｎｍの範囲から選択されている。多結晶シリコン膜５２の厚さは，１〜３μｍの範囲内の固定した１点であり，ＺｎＯ：Ｇａ膜５３の厚さは，２０〜２００ｎｍの範囲内の固定した１点であり，Ａｇ膜５４の厚さは，０．１〜１０μｍの範囲内の固定した１点である。シミュレーションでは，図１３に図示されている構造が，面内方向に無限に繰り返されていると仮定されている。
【００７１】
シミュレーションは，マクスウェルの電磁方程式を，時間領域有限差分解析（ＦＤＴＤ）を用いて，そのままに解くことによって行なわれた。そのＦＤＴＤ解析の計算条件の詳細は，下記のとおりである：
入射光は，光散乱膜５１の表面に平行である平面波である。吸収境界のアルゴリズムは，BerengerのPerfect Matching Layer法（J. P. Berenger, J. Computational Physics, 114, 185(1994) 参照）が適用された。反射波の振幅と，各セル内の電磁波の振幅の時間変化が全計算時間で記録され，フーリエ変換により３００ｎｍ〜１２００ｎｍ（空気中又は真空中の波長）の振幅が５ｎｍ間隔で刻まれた。シリコンの吸収率の計算の収束は，吸収率と反射率の和が１００％になることにより確認された。この計算により，多結晶シリコン膜５２の量子効率スペクトルが決定された。さらに３００ｎｍ〜１２００ｎｍ（空気中の又は真空中の波長）の波長範囲において，基準太陽光（ＪＩＳ Ｃ８９１１等に記載）の光子数密度と各セルの量子効率スペクトルの積を波長について積分し，吸収した総光子数密度から短絡電流密度ＪＳＣが，下記式によって算出された：
【数１】
ここで，∫ｄλは，３００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長範囲における積分を表しており，Ｇ（λ）は，基準太陽光（ＪＩＳ８９１１Ｃに記載）のスペクトルであり，η（λ）は量子効率であり，Ｑは，電子の電荷である。式（１）で求められる短絡電流密度ＪＳＣは，吸収された光から発生される正孔，電子の対による電流の電流密度であり，光吸収の程度と等価である。したがって，以下では，等価電流密度ＪＳＣと呼ばれることがある。
【００７２】
更に，等価電流密度ＪＳＣから，等価膜厚ｄが算出された。等価膜厚とは，光散乱膜５１が光を散乱することによって得られる光吸収の増大を表す指標である；光散乱膜５１による光の散乱により，光路長が増大して光吸収が増大する。これは，多結晶シリコン膜５２の膜厚の増大と等価である。すなわち，等価膜厚は，光散乱による光路長の増大を多結晶シリコン膜５２の等価的な膜厚で表している。
【００７３】
等価膜厚ｄは，下記の式（２）で表される関係を用いて算出された：
【数２】
ここで，α（λ）は，単結晶Ｓｉの吸収係数である。式（２）は，式（１）と，下記の関係式（３）：
【数３】
とから得られていることに留意されたい。式（２）から得られる等価電流密度ＪＳＣと等価膜厚ｄとの関係は，図１４に示されているとおりである。
【００７４】
等価膜厚ｄは，多結晶シリコン膜５２の本来の膜厚（即ち，［００７０］に記載の多結晶シリコン膜５２の膜厚である１〜３μｍの範囲内の固定した１点）によって規格化され，等価膜厚比として算出された。この等価膜厚比が，光散乱膜５１による散乱の程度の指標として採用された。等価膜厚比が１００％を超えているということは，多結晶シリコン膜５２への光散乱性の存在を意味している。
【００７５】
図１５Ａは，光散乱体７の直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチと等価膜厚比との関係を示すグラフであり，図１５Ｂは，光散乱体７の直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである。光散乱膜５１の厚さは，図１５Ａの場合には，０．７μｍであり，図１５Ｂの場合には１．２μｍと仮定されている。ただし，図１５Ａ，図１５Ｂのいずれのグラフについても，ピッチが”０ｎｍ”である等価膜厚比の値は，光散乱体７の代わりに，媒質６と多結晶シリコン膜５２の間に光散乱体７の直径と等しい膜厚の連続的なＴｉＯ２層が設けられている構造の等価膜厚比の値であること，及び光散乱体７は光散乱体５１と多結晶シリコン膜５２の界面に接していることに留意されたい。
【００７６】
図１５Ａ，図１５Ｂから理解されるように，光散乱体７の直径を６０ｎｍ〜１２００ｎｍにし，更に，光散乱体７のピッチを発電に使用される光波長域の高値である１２００ｎｍの２倍以下，即ち，２４００ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える等価膜厚比を得ることができる。これは，光散乱体７の直径及びピッチを上述の範囲に定めることが，太陽光の散乱効率を高めるために有利であることを意味している。
【００７７】
光散乱体７がダイヤモンドで形成されている場合も同様である。図１６は，下部電極層２の膜厚が０．７μｍと仮定され，且つ，光散乱体７としてダイヤモンドが使用されている場合における，光散乱体７のピッチ，直径，及び等価膜厚比の関係を示すグラフである。詳細には，図１６は，光散乱体７が光散乱体５１と多結晶シリコン膜５２の界面に接しており，光散乱体７の直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである。図１６から理解されるように，光散乱体７がダイヤモンドで形成されているときの等価膜厚比の挙動は，光散乱体７がＴｉＯ２で形成されているときの等価膜厚比の挙動とほぼ同様である。これは，光散乱体７の材料としてダイヤモンドを採用可能であることを意味している。
【００７８】
図１７は，光散乱膜５１の，多結晶シリコン膜５２の側の表面から光散乱体７への距離（即ち，光散乱体７の深さ）と，等価膜厚比の関係を示している。光散乱体７の直径は，１２０ｎｍ，２４０ｎｍ，３６０ｎｍ，６００ｎｍのうちから選択され，ピッチは，各直径について等価膜厚比を最大にするように選択されている。
【００７９】
図１７から理解されるように，光散乱体７の深さが浅いほど，高い等価膜厚比が得られる。具体的には，光散乱体７の深さを３０ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える等価膜厚比を得ることができる。図１７は，光散乱体７の深さを３０ｎｍ以下にすること，好ましくは，３０ｎｍ以下にすることの有用性を示している。
【００８０】
［シミュレーション結果２］
更に，光散乱膜による光の反射についてのシミュレーションが行われた。当該シミュレーションでは，光散乱膜による光の反射が積分反射ヘイズ率Ｈｚを用いて評価された；積分反射ヘイズ率Ｈｚとは，光散乱膜によって反射される光のうち，垂直方向以外の方向に反射される光の割合を示す値であり，全方向についての反射率スペクトルｒｔｏｔａｌ（λ）と，垂直方向についての反射率スペクトルｒｎｏｒｍａｌ（λ）とを用いて，下記式（４）のように定義される：
【数４】
【００８１】
上記のように定義される積分反射ヘイズ率Ｈｚは，一般に広く使用されている透過ヘイズ率と対比して考えることができることに留意されたい。透過ヘイズ率Ｈｚｔ（λ）は，全方向の透過率ｔｔｏｔａｌ（λ）と，垂直方向以外の透過率ｔｓｌａｎｔ（λ）とを用いて，下記式（５）：
Ｈｚｔ（λ）＝ｔｓｌａｎｔ（λ）／ｔｔｏｔａｌ（λ）， ・・・（５）
で定義される値である。上記の積分反射ヘイズ率Ｈｚは，反射について同様の概念を適用することによって定義される指標である。
【００８２】
図１８は，光散乱体７のピッチ，直径，及び反射ヘイズ率の関係を示すグラフである。光散乱体７は，ＴｉＯ２で形成された球体であると仮定されている。光散乱体のピッチが”０ｎｍ”である透過ヘイズ率の値は，光散乱体７の代わりに，媒質６と多結晶シリコン膜５２の間に光散乱体７の直径と等しい膜厚の連続的なＴｉＯ２層が設けられている構造の等価膜厚比の値であることに留意されたい。
【００８３】
図１８に示されているように，光散乱体７の直径，ピッチの増加に伴い，積分反射ヘイズ率は大きく増加する。この結果は，本発明による光散乱膜が，反射光の散乱について任意の制御が可能であることを示している。光散乱膜の反射が制御可能であることは，図１１の反射型液晶表示装置のように，光散乱膜に光を反射する機能が与えられる場合に特に重要である。
【００８４】
［シミュレーション結果３］
図２を参照して説明されているように，光散乱体７は，２種類以上の比屈折率が異なる材料で形成された光散乱体で構成されていることが好適である。２種類以上の比屈折率が異なる材料で光散乱体７を形成することの有用性が，シミュレーションによって検証された。このシミュレーションでは，図１３に示されている光散乱膜５１の代わりに，光散乱体７として，ＴｉＯ２球とガラス球とが交互に配置されている光散乱膜が使用されていると仮定された。光散乱体７のピッチは０．３μｍである。光散乱膜を構成する媒質６は，フッ素がドープされた酸化錫で形成されていると仮定された。光散乱膜の厚さは，０．７μｍであると仮定された。
【００８５】
図１９は，ＴｉＯ２球とガラス球とが交互に配置されている光散乱膜についての，等価膜厚比と光散乱体７の直径との関係を示すグラフである。図１９から理解されるように，ＴｉＯ２球とガラス球とが交互に配置されることにより，大きな等価膜厚比が得られる。これは，２種類以上の比屈折率が異なる材料で光散乱体７を形成することの有効性を示している。
【００８６】
［シミュレーション結果４］
続いて，本発明による光散乱膜が図３の構造のタンデム型薄膜太陽電池１０に採用されることの有利性が，シミュレーションによって検証された。タンデム型薄膜太陽電池１０のシミュレーションの手順は，その対象となる構造が異なる点以外，上述のシミュレーションと概略的には同一である。より具体的には，タンデム型薄膜太陽電池１０のシミュレーションの手順は，以下のとおりである。
【００８７】
タンデム型薄膜太陽電池１０のシミュレーションは，マクスウェルの電磁方程式を，時間領域有限差分解析（ＦＤＴＤ）を用いて，そのままに解くことによって行なわれた。そのＦＤＴＤ解析の計算条件の詳細は，下記のとおりである：
入射光は，基板面に平行である平面波である；即ち，基板は，太陽に対して真っ直ぐに向けられると仮定された。吸収境界のアルゴリズムは，BerengerのPerfect Matching Layer法（J. P. Berenger, J. Computational Physics, 114, 185(1994)参照）が適用された。反射波の振幅と，各セル内の電磁波の振幅の時間変化を全計算時間で記録され，フーリエ変換により，３００ｎｍ〜１２００ｎｍ（空気中又は真空中の波長）の振幅は５ｎｍ間隔で刻まれる。シリコンの吸収率の計算の収束は，吸収率と反射率の和が１００％になることにより確認された。この計算により，トップセル３，ボトムセル４の量子効率スペクトルを得る。さらに３００ｎｍ〜１２００ｎｍ（空気中の又は真空中の波長）の波長範囲において，基準太陽光（ＪＩＳ Ｃ８９１１等に記載）の光子数密度と各セルの量子効率スペクトルの積が波長について積分され，吸収した総光子数密度をもって短絡電流密度とされた。光電変換層内部の欠陥が少ない実用的な太陽電池であれば，この仮定は妥当である。
【００８８】
図２０は，シミュレーションの対象にされた断面構造を示す図である。シミュレーションでは，光散乱体７は，その直径が同一の球体であると仮定され，従って，光散乱体７の平均直径は，個々の光散乱体７の直径と一致する。加えて，図７の構造がガラス基板１の面内方向に無限に繰り返されていると仮定されている。言い換えれば，光散乱体７の平均ピッチは，任意の隣接する２つの光散乱体７のピッチと一致する。下部電極層２の媒質６としては，フッ素がドープされたＳｎＯ２が使用されていると仮定されている。更に，光散乱体７は，下部電極層２の表面２ａに接するように位置していると仮定されている。（ここでトップセル３の膜厚は０．１〜０．５μｍの範囲内の１点，ボトムセル４の膜厚は１〜５μｍの範囲内の１点，ＺｎＯ層５ａの膜厚は，２０〜２００ｎｍの範囲内の１点，Ａｇ層５ｂは，０．１〜１０μｍの範囲内の１点に固定した。）
【００８９】
加えて，タンデム型薄膜太陽電池１０の短絡電流は，平坦なＴＣＯ（transparent conductive oxide）基板の上に形成されたタンデム型薄膜太陽電池のトップセル３，ボトムセル４の短絡電流によって規格化され，それぞれ短絡電流比（％）として表現されている。短絡電流比が１００％を超えているということは，光電変換層への光散乱性の存在を意味している。同じ指標（短絡電流）による議論は，テクスチャ上に形成された透明電極（旭硝子社製のテクスチャＴＣＯ基板であるＡｓａｈｉ−Ｕ）においても非特許文献１で展開されており，短絡電流は光散乱性能の指標として妥当である。
【００９０】
図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂは，光散乱体７としてＴｉＯ２が使用されているタンデム型薄膜太陽電池１０の光散乱体７のピッチ，直径，及び短絡電流比の関係を示すグラフである。詳細には，図２１Ａは，光散乱体７の直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとトップセル３の短絡電流比の関係を示すグラフであり，図２１Ｂは，光散乱体７の直径が同範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとボトムセル４の短絡電流比の関係を示すグラフである。図２１Ａ，図２１Ｂのグラフでは，下部電極層２の膜厚は０．７μｍと仮定されている。一方，図２２Ａは，光散乱体７の直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとトップセル３の短絡電流比の関係を示すグラフであり，図９Ｂは，光散乱体７の直径が同範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとボトムセル４の短絡電流比の関係を示すグラフである。図２２Ａ，図２２Ｂのグラフでは，下部電極層２の膜厚は１．２μｍと仮定されている。ただし，図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂのいずれのグラフについても，ピッチが”０ｎｍ”である短絡電流比の値は，下部電極層２のトップセル３の側に，連続的なＴｉＯ２層が設けられている構造の短絡電流比の値であることに留意されたい。
【００９１】
図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂから理解されるように，トップセル３及びボトムセル４のいずれについても，光散乱体７の直径を６０ｎｍ〜１２００ｎｍにし，更に，光散乱体７のピッチを発電に使用される光波長域の高値である１２００ｎｍの２倍以下，即ち，２４００ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える短絡電流比を得ることができる。これは，光散乱体７の直径及びピッチを上述の範囲に定めることが，変換効率の向上のために有利であることを意味している。
【００９２】
光散乱体７がダイヤモンドで形成されている場合も同様である。図２３Ａ，図２３Ｂは，下部電極層２の膜厚が０．７μｍと仮定され，且つ，光散乱体７としてダイヤモンドが使用されているタンデム型薄膜太陽電池１０における，光散乱体７のピッチ，直径，及び短絡電流比の関係を示すグラフである。詳細には，図２３Ａは，光散乱体７の直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとトップセル３の短絡電流比の関係を示すグラフであり，図２３Ｂは，光散乱体７の直径が同範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとボトムセル４の短絡電流比の関係を示すグラフである。
【００９３】
図２３Ａ，図２３Ｂから理解されるように，光散乱体７がダイヤモンドで形成されているときのトップセル３，ボトムセル４の短絡電流比の挙動は，光散乱体７がＴｉＯ２で形成されているときのトップセル３，ボトムセル４の短絡電流比の挙動とほぼ同様である。これは，光散乱体７の材料としてダイヤモンドを採用可能であることを意味している。
【００９４】
図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂ，図２３Ａ，図２３Ｂについてなされた議論は，光散乱体７が回転楕円体で近似される場合にも適用可能であることに留意されたい。光散乱体７が回転楕円体で近似される場合，（特にその長軸が２０００ｎｍ以上の長さを有する場合），光散乱体７の光散乱性能は，その短軸方向における大きさで決定される。したがって，図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂ，図２３Ａ，図２３Ｂのデータは，光散乱体７の外径を，６０ｎｍ以上１２００ｎｍ以下にすることの有利性を示している。ここで光散乱体７の外径とは，上述されるように，光散乱体７の中心回転軸７ａから表面までの平均距離ｄの２倍として定義されるパラメータであることに留意されたい。
【００９５】
図２４Ａ，図２４Ｂは，光散乱体７のピッチδの直径ｄに対する比δ／ｄと，短絡電流比の関係を示すグラフである。詳細には，図２４Ａは，比δ／ｄと，トップセル３の短絡電流比の関係を示しており，図２４Ｂは，比δ／ｄと，ボトムセル４の短絡電流比の関係を示している。光散乱体７の直径は，６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあると仮定されている。トップセル３及びボトムセル４のいずれについても，光散乱体７の直径が６０ｎｍを超えている限りにおいては，光散乱体７のピッチδの直径ｄに対する比δ／ｄを２０以下にすることによって１００％を超える短絡電流比を得ることができる。
【００９６】
図２５Ａ，図２５Ｂは，下部電極層２のトップセル３の側の表面２ａと光散乱体７との距離（即ち，光散乱体７の深さ）と，短絡電流比の関係を示している。詳細には，図２５Ａは，光散乱体７の深さとトップセル３の短絡電流比の関係を示しており，図２５Ｂは，光散乱体７の深さとボトムセル４の短絡電流比の関係を示している。光散乱体７の直径は，１２０ｎｍ，２４０ｎｍ，３６０ｎｍ，６００ｎｍのうちから選択され，ピッチは，各直径について短絡電流を最大にするように選択されている。
【００９７】
図２５Ａ，図２５Ｂから理解されるように，光散乱体７の深さが浅いほど，高い短絡電流比が得られる。トップセル３については，図２５Ａから理解されるように，光散乱体７の深さを３０ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える短絡電流比を得ることができる。一方，ボトムセル４については，図２５Ｂから理解されるように，光散乱体７の深さを５０ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える短絡電流比を得ることができる。図２５Ａ，図２５Ｂは，光散乱体７の深さを５０ｎｍ以下にすること，好ましくは，３０ｎｍ以下にすることの有用性を示している。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は，本発明による光散乱膜の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】図２は，本発明による光散乱膜の実施の他の形態を示す断面図である。
【図３】図３は，本発明による光電変換装置の実施の一形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。
【図４】図４は，タンデム型薄膜太陽電池の下部電極層の平坦性と，開放電圧の関係を示すグラフである。
【図５】図５は，回転楕円体の外径の定義を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは，タンデム型薄膜太陽電池の下部電極層の好適な製造工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは，タンデム型薄膜太陽電池の下部電極層の好適な製造工程を示す断面図である。
【図７】図７は，本発明による光電変換装置の実施の他の形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。
【図８】図８は，本発明による光電変換装置の実施の更に他の形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である
【図９】図９は，本発明による光電変換装置の実施の更に他の形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である
【図１０】図１０は，本発明による光電変換装置の実施の更に他の形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である
【図１１】図１１は，本発明による液晶表示装置の実施の一形態の構造を示す断面図である。
【図１２】図１２は，本発明による発光デバイスの実施の一形態の構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は，シミュレーションの対象の構造を示す断面図である。
【図１４】図１４は，等価電流密度と等価膜厚の関係を示すグラフである。
【図１５Ａ】図１５Ａは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである
【図１５Ｂ】図１５Ｂは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである
【図１６】図１６は，光散乱体がダイヤモンドで形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は，光散乱体の深さと等価膜厚比との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は，光散乱体の直径及びピッチと，積分反射ヘイズ率との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は，光散乱体としてＴｉＯ２球とガラス球とが交互に並べられた光散乱膜についての，光散乱体の直径と等価膜厚比との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は，タンデム型薄膜太陽電池の特性のシミュレーションの対象の構造を示す断面図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとトップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである
【図２１Ｂ】図２１Ｂは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとボトムセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２２Ａ】図２２Ａは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとトップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとボトムセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２３Ａ】図２３Ａは，光散乱体がダイヤモンドで形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとトップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは，光散乱体がダイヤモンドで形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとボトムセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２４Ａ】図２４Ａは，光散乱体７のピッチδの直径ｄに対する比δ／ｄと，トップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは，光散乱体７のピッチδの直径ｄに対する比δ／ｄと，ボトムセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２５Ａ】図２５Ａは，光散乱体の深さとトップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは，光散乱体の深さとボトムセルの短絡電流比の関係を示している。
【符号の説明】
【００９９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：タンデム型薄膜太陽電池
１：ガラス基板
１ａ：主面
２，２Ｃ：下部電極層
２ａ：表面
３，３Ｃ：トップセル
３ａ：ｐ型アモルファスシリコン層
３ｂ：ｉ型アモルファスシリコン層
３ｃ：ｎ型アモルファスシリコン層
４，４Ｃ：ボトムセル
４ａ：ｐ型微結晶シリコン層
４ｂ：ｉ型微結晶シリコン層
４ｃ：ｎ型微結晶シリコン層
５，５Ｃ：上部電極層
５ａ：ＺｎＯ層
５ｂ：Ａｇ層
６：媒質
６ａ：第１層
６ｂ：第２層
７，７ａ，７ｂ：光散乱体
７ｃ：中心回転軸
８：中間層
８ａ：面
１１：媒質
１２：光散乱体
１３：透明電極層
１４：Ａｇ層
１５：媒質
１６：光散乱体
１７：金属電極層
１８：透明電極層
１９：媒質
２０：光散乱体
３１：透明基板
３２：対向基板
３３：透明電極
３４：対向電極
３５：偏光フィルム
３６：液晶
３７：金属薄膜
３８：導電性光散乱膜
４１：透明基板
４２：陽極
４３：正孔輸送層
４４：発光層
４５：電子輸送層
４６：陰極
５１：光散乱膜
５２：多結晶シリコン膜
５４：Ａｇ膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光散乱膜，及びそれを用いる光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代生活を支えるデバイスの一つが，電気と光との相互作用を用いて所望の機能を実現する光デバイスである。光電変換装置（例えば，太陽電池），発光デバイス（例えば，発光ダイオード，ＯＬＥＤ（organic light emitting diode）を含むエレクロトルミネッセンス素子），及び液晶素子（例えば，液晶表示パネル）は，典型的な光デバイスである。このような光デバイスなしには，現代的な日常生活は成り立たない。
【０００３】
光デバイスには，電気信号（例えば，電流や電圧）を所望の位置に導くための導電性の構造体と，光を散乱させるための構造体とが設けられる。例えば，特許文献１は，金属反射膜と，その上に形成された絶縁性の光散乱膜と，該光散乱膜を被覆する透明電極とを備えた液晶表示装置用背面電極板を開示している。更に，特許文献２は，透明樹脂に光散乱体を混合した光散乱膜を備える反射型液晶表示装置を開示している（特許文献２の図１参照）。当該反射型液晶表示装置では，電気信号が印加される透明電極と光散乱膜とは別々に用意されている。この公報は，更に，透明樹脂と同程度の屈折率のスペーサー粒子を混合することにより，光の散乱材である透明粒子間に距離を持たせることで，光散乱膜の光散乱効果を向上させ得ることを開示している（例えば，段落〔００１１〕）。加えて，特許文献３は，散乱体の不均一や散乱体の位置のずれに強くエネルギー幅の大きい等方的フォトニックギャップを持ち任意の形状の光導波路やキャビティが作成できる，散乱体がランダムに分布した光学材料を開示している。
【０００４】
光デバイスの構造の簡単化のためには，一の構造体によって電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方が実現されることが好ましい。このような構造の一つが，特許文献３乃至５に開示されているように，テクスチャ状に（即ち，凹凸をつけながら）形成された透明電極である。特許文献３乃至５では，テクスチャ状に形成された透明電極が光電変換装置の基板側の電極として使用されている。テクスチャ状に形成された透明電極を基板側の電極として使用することは，光電変換装置の変換効率を向上させるための有力な技術の一つである。テクスチャ状に形成された透明電極は，光電変換装置への入射光を散乱させ，光吸収量，即ち，変換効率を有効に向上させる。
【０００５】
テクスチャ状の透明電極を形成する方法としては，以下の３つの方法が知られている。第１の方法は，特許文献１に開示されているように，熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって透明電極を形成する方法である。成長条件を最適化することにより、熱ＣＶＤ法によってテクスチャ状の透明電極を形成することができる。第２の方法は，特許文献３に開示されているように，ガラス基板の表面を研磨し，研磨された表面に透明電極を形成する方法である。第３の方法は，特許文献２に開示されているように，絶縁性微粒子及びバインダーからなる薄膜を基板上に形成し，その薄膜の上に透明電極を形成する方法である。
【０００６】
しかしながら，光を散乱させるために導電体に凹凸を設けることは，好ましくない作用も発生させ得る。例えば，光電変換装置では，テクスチャ状に形成された透明電極を基板側の電極として使用すると，その上に形成された半導体薄膜に欠陥を誘起してしまう。これは，テクスチャ状に形成された透明電極を基板側の電極として使用する技術には，光電変換装置の変換効率の向上に限界があることを意味している（非特許文献１参照）。透明電極の凹凸を増大させれば，半導体層の光吸収を増大させることができる。しかし，透明電極の凹凸の増大は，半導体薄膜に誘起された欠陥を増大させ，出力電圧を低下させる。したがって，透明電極に凹凸を形成することによる変換効率の向上には限界がある。
【０００７】
このような背景から，電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で提供するための技術の提供が求められている。かかる技術が提供されれば，例えば，光電変換装置の変換効率を向上するためにも有効であろう。
【特許文献１】特開平６−３１３８９０号公報
【特許文献２】特開平１１−３２３１９６号公報
【特許文献３】特開２００４−２７１６００号公報
【特許文献４】特許第２８６２１７４号公報
【特許文献５】特開２００３−２４３６７６号公報
【特許文献６】特開２００２−２２２９７５号公報
【非特許文献１】Yoshiyuki Nasuno et al., "Effects of Substrate Surface Morphology on Microcrystalline Silicon Solar Cells", Jpn. J. Appl. Phys., The Japan Society of Applied Physics, 1 April 2001, vol 40, pp. L303-L305.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって，本発明の目的は，電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で提供するための技術を提供することにある。
本発明の他の目的は，光電変換装置の変換効率を向上するための新たな技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために，本発明は，以下に述べられる手段を採用する。その手段を特定するため技術的事項の記述には，［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために，［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明による光散乱膜（２）（２Ｃ）は，透明な導電体で形成された媒質（６）と，媒質（６）に埋め込まれた光散乱体（７）とを含んで構成される。このような光散乱膜（６）は，媒質によって導電性が，光散乱体（７）によって光を散乱する機能が与えられる；光を散乱するために表面に凹凸を積極的に設ける必要はない。かかる光散乱膜は，電気信号を所望の位置に導くための機能と光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない一つの構造体で提供することを可能にする。
【００１１】
当該光散乱膜は，実質的に平坦に形成され得る。ここで，「実質的に平坦」とは，当該光散乱膜（２）（２Ｃ）が形成される基板（１）の主面（１ａ）と平行な方向における長さが３００ｎｍ〜１２００ｎｍである任意の断面における，光散乱膜（２）（２Ｃ）の表面（２ａ）と，基板（１）の主面（１ａ）とがなす角の平均値が，５°以下であるような状態をいう。光散乱膜が実質的に平坦に形成されることは，特に，その表面に膜が成長される場合（特に，半導体層が形成される場合）に有用である。
【００１２】
媒質（６）の比屈折率と光散乱体（７）の比屈折率との差の絶対値は，２．０以内であることが好ましい。
【００１３】
また，光散乱体（７）は，絶縁体で形成されていることが好ましく，特に，酸化チタン，ダイヤモンド，酸化シリコン，フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）のうちから選択された一の材料であることが好ましい。
【００１４】
光散乱体（７）は，第１光散乱体（７ａ）と，第１光散乱体（７ａ）を構成する材料と比屈折率が異なる材料で形成されている第２光散乱体（７ｂ）とを備えることが好ましい。
【００１５】
光散乱体（７）は，中心回転軸を有する回転楕円体で近似できるような形状に形成され得る。この場合には，光散乱体（７）の外径を光散乱体（７）の中心回転軸（７ａ）から表面までの平均距離の２倍として定義して，該光散乱体（７）の外径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下であることが好ましい。光散乱体（７）の外径の平均が１２００ｎｍ以下であることは，一層に好ましく，また，光散乱体（７）の外径の平均が３００ｎｍ以上であることも，一層に好ましい。
【００１６】
また，光散乱体（７）は，球や正多面体のように，中心を有するような構造体で形成され得る。この場合，光散乱体（７）の直径を光散乱体（７）の中心から表面までの平均距離の２倍として定義して，光散乱体（７）の直径の平均は，６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。光散乱体（７）の直径の平均が１２００ｎｍ以下であることは一層に好ましく，また，光散乱体（７）の直径の平均が３００ｎｍ以上であることも一層に好ましい。この場合，光散乱体（７）の直径の最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
また，隣接する２つの光散乱体（７）の中心の距離で定義される，光散乱体（７）のピッチの平均は，４０００ｎｍ以下，一層好ましくは２４００ｎｍ以下であることが好ましい。この場合，光散乱体（７）のピッチの最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下
であることが好ましい。
【００１８】
加えて，光散乱体（７）のピッチを隣接する２つの光散乱体（７）の中心の距離で定義し，且つ，光散乱体（７）の直径を前記前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，光散乱体（７）の前記ピッチの平均である平均ピッチδＡＶＥの光散乱体（７）の直径の平均である平均直径ｄＡＶＥに対する比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，２０以下であることが好ましい。比δＡＶＥ／ｄＡＶＥは，４以下であることが更に好ましい。
【００１９】
光散乱膜（２）の表面（２ａ）から光散乱体（７）への距離は，５０ｎｍ以下であることが好ましく，３０ｎｍ以下であることが一層に好ましい。最も好適な実施形態では，光散乱体（７）は，光散乱膜（２）の表面（２ａ）に接するように配置される。
【００２０】
上述されている光散乱膜（２）は，光デバイスに適用されることが好適である。より具体的には，光電変換装置，発光デバイス，及び液晶素子に適用されることが好適である。
【００２１】
他の観点において，本発明による光電変換装置は，基板（１）と，基板（１）を被覆するように形成された下部電極層（２）（２Ｃ）と，下部電極層（２）（２Ｃ）の上に形成された第１半導体層（３）（４Ｃ）とを具備している。下部電極層（２）（２Ｃ）は，透明な導電体で形成された第１媒質（６）（１９）と，第１媒質（６）に埋め込まれた光散乱体（７）（２０）とを含む。第１媒質（６）（１９）と光散乱体（７）（２０）とから構成されている下部電極層（２）（２Ｃ）の構造は，入射光を有効に散乱させて第１半導体層（３）（４Ｃ）の内部における光路長を増大させる。これは，光電変換装置の変換効率の向上に有効である。
【００２２】
当該光電変換装置は，入射光を散乱させて光吸収を促進させるために下部電極層（２）（２Ｃ）に凹凸を積極的に形成する必要がない点，言い換えれば，当該光電変換装置は，下部電極層（２）（２Ｃ）の，第１半導体層（３）（４Ｃ）と接触する接触面（２ａ）を，実質的に平坦にすることができる点でも有利である。接触面（２ａ）が実質的に平坦であることは，半導体薄膜の欠陥の発生を抑制しながら変換効率を向上することを可能にする。ここで「実質的に平坦」とは，基板（１）の主面（１ａ）と平行な方向における長さが３００ｎｍ〜１２００ｎｍである任意の断面における，下部電極層（２）（２Ｃ）の表面（２ａ）と，基板（１）の主面（１ａ）とがなす角の平均値が，５°以下であるような状態をいう。
【００２３】
光閉じ込め効果を高め，もって変換効率を向上するためには，下部電極層（２）の第１半導体層（３）との接触面（２ａ）から光散乱体（７）への距離は，５０ｎｍ以下であることが好ましく，３０ｎｍ以下であることが一層に好ましい。最も好適な実施形態では，光散乱体（７）は，下部電極層（２）の第１半導体層（３）との接触面（２ａ）に接するように配置される。
【００２４】
当該光電変換装置が，第１半導体層（３）と第２半導体層（４）の間に形成されている中間層（８）を備えている場合，中間層（８）は，導電体で形成された第２媒質（１１）と，第２媒質（１１）に埋め込まれた光散乱体（１２）とを含むことが好ましい。このような構造は，入射光を散乱させて光吸収を促進させるために中間層（８）に凹凸を形成する必要がない；即ち，中間層（８）の，第２半導体層（４）と接触する接触面（８ａ）を，実質的に平坦にすることができる。
【００２５】
一層に変換効率を向上するためには，当該光電変換装置の上部電極層（１３）は，導電体で形成された第３媒質（１４）と，第３媒質（１４）に埋め込まれた光散乱体（１５）とを含むことが好適である。
【００２６】
更に他の観点において，本発明による光電変換装置は，基板（１）と，基板（１）の上面側に形成された第１半導体層（３）と，第１半導体層（３）の上面側に形成された中間層（８）と，中間層（８）の上に形成された第２半導体層（４）とを具備している。中間層（８）は，導電体で形成された媒質（１１）と，媒質（１１）に埋め込まれた光散乱体（１２）とを含む。このような構造は，入射光を散乱させて光吸収を促進させるために中間層（８）に凹凸を形成する必要がない；即ち，中間層（８）の，第２半導体層（４）と接触する接触面（８ａ）を，実質的に平坦にすることができる。これは，半導体薄膜の欠陥の発生を抑制しながら変換効率を向上することを可能にする。
【００２７】
更に他の観点において，本発明による光電変換装置用基板は，基板（１）と，基板（１）の主面（１ａ）の上に形成された下部電極層（２）とを具備する。下部電極層（２）は，導電体で形成された媒質（６）と，媒質（６）に埋め込まれた光散乱体（７）とを含む。このような光電変換装置用基板は，上述の光電変換装置を製造するために好適な構造を有している。
【００２８】
更に他の観点において，本発明による光電変換装置用基板の製造方法は，基板（１）の上に，導電体で形成された第１層（６ａ）を形成する工程と，第１層（６ａ）の上に，導電体で形成された媒質（６）の前駆体と光散乱体（７）とを含む溶液を塗布する工程と，前記溶液を焼結することによって媒質（６）に光散乱体（７）が埋め込まれた第２層（６ｂ）を，第１層（６ａ）の上に形成する工程とを具備する。このような製造方法は，光散乱体（７）が下部電極層（２）の表面（２ａ）の近傍に位置する光電変換装置用基板を製造することを可能にする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば，電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で提供するための技術を提供することができる。
更に，本発明を光電変換装置に適用することにより，光電変換装置の変換効率を一層に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の一形態の光散乱膜は，図１に示されているように，透明かつ導電性の媒質６と，この媒質６に埋め込まれた光散乱体７とで構成されている。媒質６としては，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用され得る。光散乱体７としては，媒質６と異なる比屈折率を有する材料が使用される。具体的には，媒質６として酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯが使用される場合には，光散乱体７としては，酸化チタン（比屈折率：２．２〜２．３），ダイヤモンド（比屈折率：２．１〜２．２），ＳｉＯ２（ガラス）（比屈折率１．５３），ＭｇＦ２（比屈折率１．２９），ＭｇＯ（比屈折率１．７３），ＺｎＯ（比屈折率１．８８），ＬｉＴａＯ３（比屈折率２．１８）等が好適に使用される。
【００３１】
このような光散乱膜には，導電性である媒質６によって導電性が与えられ，更に，光散乱体７によって光を散乱する機能が与えられる。当該光散乱膜では，光を散乱するためにその表面に凹凸を設ける必要がない。このように，図１の光散乱膜は，電気信号を所望の位置に導くための機能と，光を散乱させる機能との両方を，表面の凹凸が少ない（理想的にはその表面が平坦な）一つの構造体で実現することを可能にする。
【００３２】
光を一層に効率よく散乱させるためには，光散乱体７が，異なる比屈折率を有する２種以上の材料で形成されることが好適である。例えば，図２に示されているように，光散乱体７が，酸化チタンで形成された光散乱体７ａと，ＳｉＯ２（ガラス）で形成された光散乱体７ｂとで構成されていることが好適である。異なる材料で形成された光散乱体７を使用することにより，同一の屈折率を有する光散乱体７が直接に接する確率が低くなり，入射光を一層に効率よく散乱させることができる。
【００３３】
以下では，本発明による光散乱膜の好適な構造，及び当該光散乱膜が光デバイスに具体的に適用される実施例が説明される。
【実施例１】
【００３４】
実施例１では，本発明による光散乱膜が，光電変換装置の透明電極として使用される。本実施例では，図３に示されているように，タンデム型薄膜太陽電池１０が，ガラス基板１と，ガラス基板１の主面１ａの上に順次に形成された，下部電極層２，トップセル３，ボトムセル４，及び上部電極層５とを備えて構成されている。トップセル３は，下部電極層２の上に順次に形成された，ｐ型アモルファスシリコン層３ａと，ｉ型アモルファスシリコン層３ｂと，ｎ型アモルファスシリコン層３ｃから構成されている。ボトムセル４は，トップセル３の上に順次に形成された，ｐ型微結晶シリコン層４ａと，ｉ型微結晶シリコン層４ｂと，ｎ型微結晶シリコン層４ｃから構成されている。上部電極層５は，ボトムセル４の上に形成されたＺｎＯ層５ａと，ＺｎＯ層５ａの上に形成されたＡｇ層５ｂから構成されている。ＺｎＯ層５ａには，Ｇａがドープされている。
【００３５】
本実施例のタンデム型薄膜太陽電池１０では，下部電極層２として，本発明による光散乱膜が使用される。言い換えれば，下部電極層２が，透明な導電体で形成された媒質６と媒質６に埋め込まれた光散乱体７とで構成される。光散乱体７は，ガラス基板１を介して入射される入射光を散乱させ，トップセル３及びボトムセル４の光吸収を促進する。言い換えれば、本実施の形態のタンデム型薄膜太陽電池１０は、光散乱体７が媒質６に埋め込まれた下部電極層２を使用しているため、下部電極層２に入射光を散乱させるための凹凸を設ける必要がない。これは、トップセル３、及びボトムセル４を構成する半導体膜の欠陥の発生を抑制しながら，変換効率を向上することを可能にする。
【００３６】
背景技術に開示された光電変換装置とは異なり，本実施の形態の下部電極層２には，変換効率を向上するための凹凸は積極的には設けられない。下部電極層２の，トップセル３に接する表面２ａは，実質的に平坦である。「実質的に平坦」とは，ガラス基板１の主面と平行な方向における長さが３００ｎｍ〜１２００ｎｍである任意の断面における，下部電極層２の表面２ａと，ガラス基板１の主面１ａとがなす角の平均値θが，５°以下であるような状態をいう。この程度の平坦度であれば，シリコン層の欠陥に起因する開放電圧の低下を招かない。図４は，このことを裏付けるグラフであり，平均値θと，開放電圧の関係を示している。図４から理解されるように，平均値θが５°以下である場合には，開放電圧は低下しない。
【００３７】
以下では、下部電極層２を構成する媒質６及び光散乱体７の、好適な物理的性質及び構造が詳細に説明される。
【００３８】
下部電極層２の媒質６としては，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用され得る。
【００３９】
光散乱体７としては，媒質６と異なる比屈折率を有する材料が使用される。光散乱体７を構成する材料は，その比屈折率と媒質６の比屈折率との差の絶対値が，２以下となるような材料から選択される。具体的には，媒質６として酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯが使用される場合には，光散乱体７としては，酸化チタン（比屈折率：２．２〜２．３），ダイヤモンド（比屈折率：２．１〜２．２），ＳｉＯ２（ガラス）（比屈折率１．５３），ＭｇＦ２（比屈折率１．２９），ＭｇＯ（比屈折率１．７３），ＺｎＯ（比屈折率１．８８），ＬｉＴａＯ３（比屈折率２．１８）等が好適に使用される。
【００４０】
光散乱体７としては導電体は使用される必要はない；光散乱体７による光吸収を抑制するためには，むしろ，光散乱体７としては絶縁体が使用されることが好適である。自由電子が少ない絶縁体を光散乱体７として使用することは、光散乱体７による光吸収を抑制するために有効である。一方で、トップセル３，ボトムセル４によって発生される光電電流は媒質６を介して流れるから，光散乱体７として絶縁体が使用されることは，光電電流が流れることを阻害しない。
【００４１】
光散乱体７の大きさは，入射光の散乱の程度を決定する重要なパラメータの一つである。図５に示されているように，光散乱体７の形状を回転楕円体で近似した場合には，光散乱体７の外径の平均は，６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましく，６０ｎｍ以上，１２００ｎｍ以下であることが一層に好ましい；ここで，光散乱体７の外径とは，光散乱体７の中心回転軸７ｃから表面までの距離Ｌの平均ＬＡＶＥの２倍として定義されるパラメータである。
【００４２】
光散乱体７として，球，又は正多面体のように中心を持つ形状の構造体が使用される場合には，光散乱体７の平均直径は，１０ｎｍ〜２０００ｎｍであることが好適であり，６０ｎｍ〜１２００ｎｍであることは，一層に好適である；ここで，ある光散乱体７の直径とは，当該光散乱体７の中心から表面の距離の平均の２倍で定義され，平均直径とは，上記のように定義された光散乱体７の直径の平均をいう。光散乱体７の平均直径をこの範囲にすることにより，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の光をより効果的に散乱し，タンデム型薄膜太陽電池１０の効率を向上させることができる。
【００４３】
加えて，光散乱体７の平均ピッチは，４０００ｎｍ以下であることが好ましく，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の高値である１２００ｎｍの２倍以下，即ち，２４００ｎｍ以下であることが一層に好ましい；ここで，隣接する光散乱体７のピッチとは，当該光散乱体７の中心の距離をいい，平均ピッチとは光散乱体７のピッチの平均をいう。光散乱体７の平均ピッチをこの範囲にすることにより，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の光をより効果的に散乱し，タンデム型薄膜太陽電池１０の効率を向上させることができる。
【００４４】
また，光散乱体７の平均ピッチδＡＶＥの平均直径ｄＡＶＥに対する比δＡＶＥ／ｄＡＶＥは，２０以下であることが好ましく，４以下であることが一層に好ましい。比δＡＶＥ／ｄＡＶＥをこの範囲にすることにより，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の光をより効果的に散乱し，タンデム型薄膜太陽電池１０の効率を向上させることができる。
【００４５】
下部電極層２のトップセル３の側の表面２ａと，光散乱体７の距離は，５０ｎｍ未満であることが好ましく，３０ｎｍ未満であることが一層に好ましく，光散乱体７が表面２ａに接していることが最も好適である；図３には，光散乱体７が表面２ａに接している構造が図示されている。光散乱体７の表面２ａからの距離を小さくすることにより，トップセル３及びボトムセル４に入射された光をトップセル３及びボトムセル４に閉じ込め，変換効率を向上することができる。
【００４６】
光散乱体７は，可能な限り規則的に設けられていることが好ましい。より具体的には，下部電極層２のトップセル３の側の表面２ａから光散乱体７への距離（即ち，光散乱体７が埋め込まれる深さ）の最大値と最小値との差は，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の低値である３００ｎｍの１０分の１以下である３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
また，図５に示されているように光散乱体７を回転楕円体で近似した場合には，光散乱体７の外径の最大値と最長値との差は，タンデム型薄膜太陽電池１０が電力を発生するために使用する光波長域の高値である１２００ｎｍの１０分の１以下である１２０ｎｍ以下であることが好ましい。同様に，光散乱体７が中心を有する構造体である場合には，光散乱体７の直径の最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下であることが好ましい。光散乱体７の大きさのばらつきが変換効率に与える影響は，光散乱体７が埋め込まれる深さが変換効率に与える影響よりも小さいため，光散乱体７の直径は，光散乱体７が埋め込まれる深さと比較して大きなばらつきが許容される。同様に，光散乱体７のピッチの最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４８】
光散乱体７が媒質６に埋め込まれた下部電極層２は，前段階でＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法，ゾル・ゲル法を用いて，後段階でゾル・ゲル法を用いて形成されることが好適である。後段階でゾル・ゲル法が使用される場合，媒質６の前駆体溶液に光散乱体７を混合しておけば，光散乱体７を媒質６に容易に分散させることができる。
【００４９】
図６Ａ，図６Ｂは，好適な下部電極層２の形成工程を示す断面図である。まず，図６Ａに示されているように，ガラス基板１の主面１ａの上に，媒質６と同一材料の第１層６ａがＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法，ゾル・ゲル法を用いて形成される。より具体的には，ＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法の場合，直接媒質６の薄膜を形成する。またゾル・ゲル法の場合，媒質６の前駆体を含む溶液がガラス基板１に塗布された後，当該前駆体溶液を焼結することによって第１層６ａが形成される。経験上，ＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法による媒質６の性能は，ゾル・ゲル法よりも高いため，第１層６ａの形成は，ＣＶＤ法，スパッタリング法，イオンプレーティング法によることが望ましい。続いて，図６Ｂに示されているように，ゾル・ゲル法により，第２層６ｂが形成される。詳細には，媒質６の前駆体と光散乱体７とが混合された溶液がガラス基板１に塗布された後，当該溶液を焼結することによって第２層６ｂが形成される。このような形成工程により，光散乱体７が下部電極層２の表面２ａの近傍に位置するような構造を有する下部電極層２を形成することができる。第２層６ｂの形成に使用される前駆体溶液の粘度を調節して第２層６ｂの厚さを光散乱体７の直径に一致させれば，理想的には，光散乱体７を下部電極層２の表面２ａに接するように位置させることができる。
【００５０】
（好適な変形例）
下部電極層２がゾル・ゲル法を用いて形成される場合に入射光を一層に効率よく散乱させるためには，図２を参照して上述されているように，一の材料で形成された光散乱体７と，当該一の材料と異なる比屈折率を有する材料で形成された光散乱体７とが下部電極層２に含まれることが好適である。例えば，図７に示されているように，光散乱体７が，酸化チタンで形成された光散乱体７ａと，ＳｉＯ２（ガラス）で形成された光散乱体７ｂとで構成されていることが好適である。異なる材料で形成された光散乱体７を使用することにより，同一の屈折率を有する光散乱体７が直接に接する確率が低くなり，入射光を一層に効率よく散乱させることができる。
【００５１】
トップセル３とボトムセル４との間に中間層が設けられる場合には，当該中間層としても本発明による光散乱膜が使用されることが好適である。図８は，このようなタンデム型薄膜太陽電池１０Ａの構造を示す断面図である。タンデム型薄膜太陽電池１０Ａは，トップセル３とボトムセル４との間に設けられた中間層８を備えている。中間層８のボトムセル４の側の面８ａは，「実質的に平坦」に形成され，且つ，中間層８が導電体で形成された媒質１１と，媒質１１に埋め込まれた光散乱体１２から構成される。中間層８に光散乱体１２が埋め込まれることにより，中間層８からボトムセル４に向かう透過光が充分に散乱され，ボトムセル４内部の透過光光路長が充分に増加し結果としてボトムセル４の吸収光量が増加する。加えて，光散乱体１２を媒質１１に埋め込むことは，変換効率の向上のために中間層８に凹凸を設ける必要を無くし，中間層８のボトムセル４の側の面８ａを「実質的に平坦」に形成することを可能にする；ここでいう「実質的に平坦」とは，上述の定義と同一の意味である。中間層８の面８ａが「実質的に平坦」に形成されることは，ボトムセル４の変換効率を向上させるために重要である。中間層８の面８ａが実質的に平坦に形成されることにより，面８ａの上に順次に形成されるｐ型微結晶シリコン層４ａとｉ型微結晶シリコン層４ｂとｎ型微結晶シリコン層４ｃの欠陥の発生が抑制され，ボトムセル４の変換効率が有効に向上される。
【００５２】
中間層８の媒質１１及び光散乱体１２の好適な物理的な性質は，下部電極層２の媒質６及び光散乱体７と同様である。媒質１１としては，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用され得る。光散乱体１２としては，媒質１１と異なる比屈折率を有する材料，具体的には，酸化チタン，ダイヤモンド，ＳｉＯ２（ガラス），ＭｇＦ２，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＬｉＴａＯ３等が好適に使用される。光散乱体１２としては，導電体は使用される必要はない。
【００５３】
上部電極層として，上述の光散乱膜が使用されることも好適である。図９は，このようなタンデム型薄膜太陽電池１０Ｂの構造を示す断面図である。タンデム型薄膜太陽電池１０Ｂは，図３の上部電極層５の代わりに，ボトムセル４の上に形成された透明電極層１３と，透明電極層１３の上に形成されたＡｇ層１４とを備えている；透明電極層１３とＡｇ層１４とは，タンデム型薄膜太陽電池１０Ｂの上部電極として機能する。透明電極層１３は，媒質１５と，媒質１５に埋め込まれた光散乱体１６から構成されている。
【００５４】
透明電極層１３の媒質１５及び光散乱体１６の好適な物理的な性質は，下部電極層２の媒質６及び光散乱体７と同様である。媒質１５としては，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用され得る。光散乱体１６としては，媒質１５と異なる比屈折率を有する材料，具体的には，酸化チタン，ダイヤモンド，ＳｉＯ２（ガラス），ＭｇＦ２，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＬｉＴａＯ３等が好適に使用される。光散乱体１６としては，導電体は使用される必要はない。
【００５５】
本発明は，太陽光が上部電極の側から入射される構造の薄膜太陽電池にも適用可能である。図１０は，かかる構造を有するタンデム型薄膜太陽電池１０Ｃの構成を示す断面図である。タンデム型薄膜太陽電池１０Ｃは，ガラス基板１と，下部電極層２Ｃと，ボトムセル４Ｃと，トップセル３Ｃと，上部電極層５Ｃとを備えている。ボトムセル４Ｃは，下部電極層２Ｃの上に順次に形成された，ｐ型微結晶シリコン層４ａと，ｉ型微結晶シリコン層４ｂと，ｎ型微結晶シリコン層４ｃから構成されている。トップセル３Ｃは，ボトムセル４Ｃの上に順次に形成された，ｐ型アモルファスシリコン層３ａと，ｉ型アモルファスシリコン層３ｂと，ｎ型アモルファスシリコン層３ｃから構成されている。上部電極層５Ｃは，透明電極として広く使用される一般的な材料，例えば，酸化錫，酸化亜鉛，酸化インジウム，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成される。
【００５６】
タンデム型薄膜太陽電池１０Ｃの下部電極層２Ｃは，金属電極層１７と，その上に形成された透明電極層１８とで構成される。図３のタンデム型薄膜太陽電池１０と同様に，透明電極層１８には積極的に凹凸は設けられない。その代りに，透明電極層１８は，透明な導電体で形成された媒質１９と，媒質１９に埋め込まれた光散乱体２０とで構成される。光散乱体２０は，上部電極層５Ｃを介して入射される入射光を散乱させ，トップセル３及びボトムセル４の光吸収を促進する。このような構成でも，トップセル３Ｃ、及びボトムセル４Ｃを構成する半導体膜の欠陥の発生を抑制しながら，変換効率を向上することが可能である。
【００５７】
図１０のタンデム型薄膜太陽電池１０Ｃにも中間層が設けられ得る。この場合，図８のタンデム型薄膜太陽電池１０Ａと同様に，当該中間層が媒質と光散乱体とで構成されることが好適である。更に，上部電極層５Ｃが媒質と光散乱体とで構成されることも好適である。
【００５８】
本発明は，上述の構造以外の様々な構造の薄膜太陽電池にも適用可能である。例えば，媒質６と光散乱体７とからなる下部電極層２の構造，及び媒質１５と光散乱体１６とからなる透明電極層１３を含む上部電極層の構造は，光電変換セルが積層されていない（即ち，タンデム型薄膜太陽電池ではない）薄膜太陽電池に適用されることが可能である。
【００５９】
また，薄膜太陽電池を構成する材料としては，シリコン以外の材料，例えば，ＳｉＣ，ＳｉＧｅが使用可能である。
【実施例２】
【００６０】
実施例２では，図１１に示されているように，本発明による光散乱膜が反射型液晶表示装置の電極として使用される。反射型液晶表示装置では，該装置に入射する外光を反射し，更に，散乱することが要求される。本発明による光散乱膜は，液晶に所望の電圧を印加するための電極として使用されるとともに，光を散乱する光散乱手段として使用される。
【００６１】
具体的には，実施例２に係る反射型液晶表示装置は，透明基板３１と，対向基板３２と，透明電極３３と，対向電極３４と，偏光フィルム３５とを備えている。透明基板３１と対向基板３２とは，スペーサー３９によって対向するように支持されており，透明基板３１と対向基板３２の間には，液晶３６が充填される。透明電極３３と対向電極３４とは，液晶３６に画素の階調に対応する電圧を印加するためのものである。透明電極３３は，透明基板３１に接合され，対向電極３４は，対向基板３２に接合されている。偏光フィルム３５は，透明基板３１の，透明電極３３が接合されている面と反対側の面に接合され，直線偏光のみを選択的に透過させる。
【００６２】
当該反射型液晶表示装置に入射される入射光を，反射し，散乱するために，対向電極３４は，金属薄膜３７と，導電性光散乱膜３８とで形成される。金属薄膜３７は，対向基板３２に接合されており，導電性光散乱膜３８は，金属薄膜３７の上に形成されている。導電性光散乱膜３８としては，図１に示されているような本発明の光散乱膜が使用される；導電性光散乱膜３８は，透明かつ導電性の媒質と，当該媒質に埋め込まれた光散乱体で構成される。このような構成の対向電極３４は，液晶３６に画素の階調に対応する電圧を印加する役割をすると共に，金属薄膜３７によって入射光を反射し，更に，導電性光散乱膜３８によって反射された光を散乱する役割を果たす。このような構造の対向電極３４は，当該反射型液晶表示装置の構造を簡単化するために有効である。
【００６３】
実施例２の反射型液晶表示装置では，光を散乱させるために，対向電極３４に不所望な凹凸を設ける必要がないことに留意されたい。対向電極３４に凹凸があることは，液晶３６の配向に悪影響を及ぼし得るため好適でない。本発明による光散乱膜が対向電極３４に組み込まれることにより，対向電極３４に不所望な凹凸を設けることなく，光を散乱させることが可能である。
【００６４】
後述のシミュレーションで実証されるように，導電性光散乱膜３８は，それに含まれる光散乱体の大きさを調節することにより，その反射率を増大させることも可能である。この場合には，金属薄膜３７が使用されないことも可能である。
【実施例３】
【００６５】
実施例３では，図１２に示されているように，本発明による光散乱膜が，有機ＥＬ（electroluminescence）素子の電極として使用される。有機ＥＬ素子では，それによって発生された光が散乱されることが有用である場合がある。例えば，有機ＥＬ素子が表示装置に使用される場合，発生した光を散乱することは該表示装置の視認性を向上するために有用である。本実施例では，本発明による光散乱膜が，発光層に電流を供給し，更に，光を散乱するために使用される。
【００６６】
具体的には，実施例３に係る有機ＥＬ素子は，透明基板４１と，陽極４２と，正孔輸送層４３と，発光層４４と，電子輸送層４５と，陰極４６とを備えている。当該有機ＥＬ素子では，正孔が陽極４２から正孔輸送層４３を介して発光層４４に注入され，電子が陰極４６から電子輸送層４５を介して発光層４４に注入される。発光層４４における正孔と電子の再結合により，光が発生する。
【００６７】
陽極４２としては，図１に示されているような，本発明による光散乱膜が使用される；即ち，陽極４２は，透明かつ導電性の媒質と，当該媒質に埋め込まれた光散乱体で構成される。このような陽極４２の構造は，正孔を発光層４４に供給する機能と光を散乱する機能との両方を，簡単な構造によって実現することを可能にする。
【００６８】
なお，有機ＥＬ素子の構造は，適宜に変更され得ることは当業者には自明的である。例えば，本発明による光散乱膜が陰極４６として使用されることも可能である。また，発光層４４は，正孔輸送層４３を介さずに陽極４２に直接に接続されることも可能であり，電子輸送層４５を介さずに陰極４６に直接に接続されることも可能である。
【００６９】
以下では，本発明による光散乱膜の有用性がシミュレーション結果を用いて説明される。
【００７０】
［シミュレーション結果１］
本発明による光散乱膜の有用性を検証するために，図１３に示されている構造体についてシミュレーションが行われた。当該構造体は，光散乱膜５１の上に，多結晶シリコン膜５２，ガリウムドープ酸化亜鉛膜（ＺｎＯ：Ｇａ膜）５３，及びＡｇ膜５４が順次に形成されている。光散乱膜５１の媒質６としてはフッ素がドープされた酸化錫が使用され，光散乱体７としてはＴｉＯ２で形成された球体が使用されている。光散乱膜５１の厚さは，０．７μｍ，又は，１．２μｍから選択され，光散乱体７の直径は，６０〜１２００ｎｍの範囲から選択されている。多結晶シリコン膜５２の厚さは，１〜３μｍの範囲内の固定した１点であり，ＺｎＯ：Ｇａ膜５３の厚さは，２０〜２００ｎｍの範囲内の固定した１点であり，Ａｇ膜５４の厚さは，０．１〜１０μｍの範囲内の固定した１点である。シミュレーションでは，図１３に図示されている構造が，面内方向に無限に繰り返されていると仮定されている。
【００７１】
シミュレーションは，マクスウェルの電磁方程式を，時間領域有限差分解析（ＦＤＴＤ）を用いて，そのままに解くことによって行なわれた。そのＦＤＴＤ解析の計算条件の詳細は，下記のとおりである：
入射光は，光散乱膜５１の表面に平行である平面波である。吸収境界のアルゴリズムは，BerengerのPerfect Matching Layer法（J. P. Berenger, J. Computational Physics, 114, 185(1994) 参照）が適用された。反射波の振幅と，各セル内の電磁波の振幅の時間変化が全計算時間で記録され，フーリエ変換により３００ｎｍ〜１２００ｎｍ（空気中又は真空中の波長）の振幅が５ｎｍ間隔で刻まれた。シリコンの吸収率の計算の収束は，吸収率と反射率の和が１００％になることにより確認された。この計算により，多結晶シリコン膜５２の量子効率スペクトルが決定された。さらに３００ｎｍ〜１２００ｎｍ（空気中の又は真空中の波長）の波長範囲において，基準太陽光（ＪＩＳ Ｃ８９１１等に記載）の光子数密度と各セルの量子効率スペクトルの積を波長について積分し，吸収した総光子数密度から短絡電流密度ＪＳＣが，下記式によって算出された：
【数１】
ここで，∫ｄλは，３００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長範囲における積分を表しており，Ｇ（λ）は，基準太陽光（ＪＩＳ８９１１Ｃに記載）のスペクトルであり，η（λ）は量子効率であり，Ｑは，電子の電荷である。式（１）で求められる短絡電流密度ＪＳＣは，吸収された光から発生される正孔，電子の対による電流の電流密度であり，光吸収の程度と等価である。したがって，以下では，等価電流密度ＪＳＣと呼ばれることがある。
【００７２】
更に，等価電流密度ＪＳＣから，等価膜厚ｄが算出された。等価膜厚とは，光散乱膜５１が光を散乱することによって得られる光吸収の増大を表す指標である；光散乱膜５１による光の散乱により，光路長が増大して光吸収が増大する。これは，多結晶シリコン膜５２の膜厚の増大と等価である。すなわち，等価膜厚は，光散乱による光路長の増大を多結晶シリコン膜５２の等価的な膜厚で表している。
【００７３】
等価膜厚ｄは，下記の式（２）で表される関係を用いて算出された：
【数２】
ここで，α（λ）は，単結晶Ｓｉの吸収係数である。式（２）は，式（１）と，下記の関係式（３）：
【数３】
とから得られていることに留意されたい。式（２）から得られる等価電流密度ＪＳＣと等価膜厚ｄとの関係は，図１４に示されているとおりである。
【００７４】
等価膜厚ｄは，多結晶シリコン膜５２の本来の膜厚（即ち，［００７０］に記載の多結晶シリコン膜５２の膜厚である１〜３μｍの範囲内の固定した１点）によって規格化され，等価膜厚比として算出された。この等価膜厚比が，光散乱膜５１による散乱の程度の指標として採用された。等価膜厚比が１００％を超えているということは，多結晶シリコン膜５２への光散乱性の存在を意味している。
【００７５】
図１５Ａは，光散乱体７の直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチと等価膜厚比との関係を示すグラフであり，図１５Ｂは，光散乱体７の直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである。光散乱膜５１の厚さは，図１５Ａの場合には，０．７μｍであり，図１５Ｂの場合には１．２μｍと仮定されている。ただし，図１５Ａ，図１５Ｂのいずれのグラフについても，ピッチが”０ｎｍ”である等価膜厚比の値は，光散乱体７の代わりに，媒質６と多結晶シリコン膜５２の間に光散乱体７の直径と等しい膜厚の連続的なＴｉＯ２層が設けられている構造の等価膜厚比の値であること，及び光散乱体７は光散乱体５１と多結晶シリコン膜５２の界面に接していることに留意されたい。
【００７６】
図１５Ａ，図１５Ｂから理解されるように，光散乱体７の直径を６０ｎｍ〜１２００ｎｍにし，更に，光散乱体７のピッチを発電に使用される光波長域の高値である１２００ｎｍの２倍以下，即ち，２４００ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える等価膜厚比を得ることができる。これは，光散乱体７の直径及びピッチを上述の範囲に定めることが，太陽光の散乱効率を高めるために有利であることを意味している。
【００７７】
光散乱体７がダイヤモンドで形成されている場合も同様である。図１６は，下部電極層２の膜厚が０．７μｍと仮定され，且つ，光散乱体７としてダイヤモンドが使用されている場合における，光散乱体７のピッチ，直径，及び等価膜厚比の関係を示すグラフである。詳細には，図１６は，光散乱体７が光散乱体５１と多結晶シリコン膜５２の界面に接しており，光散乱体７の直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである。図１６から理解されるように，光散乱体７がダイヤモンドで形成されているときの等価膜厚比の挙動は，光散乱体７がＴｉＯ２で形成されているときの等価膜厚比の挙動とほぼ同様である。これは，光散乱体７の材料としてダイヤモンドを採用可能であることを意味している。
【００７８】
図１７は，光散乱膜５１の，多結晶シリコン膜５２の側の表面から光散乱体７への距離（即ち，光散乱体７の深さ）と，等価膜厚比の関係を示している。光散乱体７の直径は，１２０ｎｍ，２４０ｎｍ，３６０ｎｍ，６００ｎｍのうちから選択され，ピッチは，各直径について等価膜厚比を最大にするように選択されている。
【００７９】
図１７から理解されるように，光散乱体７の深さが浅いほど，高い等価膜厚比が得られる。具体的には，光散乱体７の深さを３０ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える等価膜厚比を得ることができる。図１７は，光散乱体７の深さを３０ｎｍ以下にすること，好ましくは，３０ｎｍ以下にすることの有用性を示している。
【００８０】
［シミュレーション結果２］
更に，光散乱膜による光の反射についてのシミュレーションが行われた。当該シミュレーションでは，光散乱膜による光の反射が積分反射ヘイズ率Ｈｚを用いて評価された；積分反射ヘイズ率Ｈｚとは，光散乱膜によって反射される光のうち，垂直方向以外の方向に反射される光の割合を示す値であり，全方向についての反射率スペクトルｒｔｏｔａｌ（λ）と，垂直方向についての反射率スペクトルｒｎｏｒｍａｌ（λ）とを用いて，下記式（４）のように定義される：
【数４】
【００８１】
上記のように定義される積分反射ヘイズ率Ｈｚは，一般に広く使用されている透過ヘイズ率と対比して考えることができることに留意されたい。透過ヘイズ率Ｈｚｔ（λ）は，全方向の透過率ｔｔｏｔａｌ（λ）と，垂直方向以外の透過率ｔｓｌａｎｔ（λ）とを用いて，下記式（５）：
Ｈｚｔ（λ）＝ｔｓｌａｎｔ（λ）／ｔｔｏｔａｌ（λ）， ・・・（５）
で定義される値である。上記の積分反射ヘイズ率Ｈｚは，反射について同様の概念を適用することによって定義される指標である。
【００８２】
図１８は，光散乱体７のピッチ，直径，及び反射ヘイズ率の関係を示すグラフである。光散乱体７は，ＴｉＯ２で形成された球体であると仮定されている。光散乱体のピッチが”０ｎｍ”である透過ヘイズ率の値は，光散乱体７の代わりに，媒質６と多結晶シリコン膜５２の間に光散乱体７の直径と等しい膜厚の連続的なＴｉＯ２層が設けられている構造の等価膜厚比の値であることに留意されたい。
【００８３】
図１８に示されているように，光散乱体７の直径，ピッチの増加に伴い，積分反射ヘイズ率は大きく増加する。この結果は，本発明による光散乱膜が，反射光の散乱について任意の制御が可能であることを示している。光散乱膜の反射が制御可能であることは，図１１の反射型液晶表示装置のように，光散乱膜に光を反射する機能が与えられる場合に特に重要である。
【００８４】
［シミュレーション結果３］
図２を参照して説明されているように，光散乱体７は，２種類以上の比屈折率が異なる材料で形成された光散乱体で構成されていることが好適である。２種類以上の比屈折率が異なる材料で光散乱体７を形成することの有用性が，シミュレーションによって検証された。このシミュレーションでは，図１３に示されている光散乱膜５１の代わりに，光散乱体７として，ＴｉＯ２球とガラス球とが交互に配置されている光散乱膜が使用されていると仮定された。光散乱体７のピッチは０．３μｍである。光散乱膜を構成する媒質６は，フッ素がドープされた酸化錫で形成されていると仮定された。光散乱膜の厚さは，０．７μｍであると仮定された。
【００８５】
図１９は，ＴｉＯ２球とガラス球とが交互に配置されている光散乱膜についての，等価膜厚比と光散乱体７の直径との関係を示すグラフである。図１９から理解されるように，ＴｉＯ２球とガラス球とが交互に配置されることにより，大きな等価膜厚比が得られる。これは，２種類以上の比屈折率が異なる材料で光散乱体７を形成することの有効性を示している。
【００８６】
［シミュレーション結果４］
続いて，本発明による光散乱膜が図３の構造のタンデム型薄膜太陽電池１０に採用されることの有利性が，シミュレーションによって検証された。タンデム型薄膜太陽電池１０のシミュレーションの手順は，その対象となる構造が異なる点以外，上述のシミュレーションと概略的には同一である。より具体的には，タンデム型薄膜太陽電池１０のシミュレーションの手順は，以下のとおりである。
【００８７】
タンデム型薄膜太陽電池１０のシミュレーションは，マクスウェルの電磁方程式を，時間領域有限差分解析（ＦＤＴＤ）を用いて，そのままに解くことによって行なわれた。そのＦＤＴＤ解析の計算条件の詳細は，下記のとおりである：
入射光は，基板面に平行である平面波である；即ち，基板は，太陽に対して真っ直ぐに向けられると仮定された。吸収境界のアルゴリズムは，BerengerのPerfect Matching Layer法（J. P. Berenger, J. Computational Physics, 114, 185(1994)参照）が適用された。反射波の振幅と，各セル内の電磁波の振幅の時間変化を全計算時間で記録され，フーリエ変換により，３００ｎｍ〜１２００ｎｍ（空気中又は真空中の波長）の振幅は５ｎｍ間隔で刻まれる。シリコンの吸収率の計算の収束は，吸収率と反射率の和が１００％になることにより確認された。この計算により，トップセル３，ボトムセル４の量子効率スペクトルを得る。さらに３００ｎｍ〜１２００ｎｍ（空気中の又は真空中の波長）の波長範囲において，基準太陽光（ＪＩＳ Ｃ８９１１等に記載）の光子数密度と各セルの量子効率スペクトルの積が波長について積分され，吸収した総光子数密度をもって短絡電流密度とされた。光電変換層内部の欠陥が少ない実用的な太陽電池であれば，この仮定は妥当である。
【００８８】
図２０は，シミュレーションの対象にされた断面構造を示す図である。シミュレーションでは，光散乱体７は，その直径が同一の球体であると仮定され，従って，光散乱体７の平均直径は，個々の光散乱体７の直径と一致する。加えて，図７の構造がガラス基板１の面内方向に無限に繰り返されていると仮定されている。言い換えれば，光散乱体７の平均ピッチは，任意の隣接する２つの光散乱体７のピッチと一致する。下部電極層２の媒質６としては，フッ素がドープされたＳｎＯ２が使用されていると仮定されている。更に，光散乱体７は，下部電極層２の表面２ａに接するように位置していると仮定されている。（ここでトップセル３の膜厚は０．１〜０．５μｍの範囲内の１点，ボトムセル４の膜厚は１〜５μｍの範囲内の１点，ＺｎＯ層５ａの膜厚は，２０〜２００ｎｍの範囲内の１点，Ａｇ層５ｂは，０．１〜１０μｍの範囲内の１点に固定した。）
【００８９】
加えて，タンデム型薄膜太陽電池１０の短絡電流は，平坦なＴＣＯ（transparent conductive oxide）基板の上に形成されたタンデム型薄膜太陽電池のトップセル３，ボトムセル４の短絡電流によって規格化され，それぞれ短絡電流比（％）として表現されている。短絡電流比が１００％を超えているということは，光電変換層への光散乱性の存在を意味している。同じ指標（短絡電流）による議論は，テクスチャ上に形成された透明電極（旭硝子社製のテクスチャＴＣＯ基板であるＡｓａｈｉ−Ｕ）においても非特許文献１で展開されており，短絡電流は光散乱性能の指標として妥当である。
【００９０】
図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂは，光散乱体７としてＴｉＯ２が使用されているタンデム型薄膜太陽電池１０の光散乱体７のピッチ，直径，及び短絡電流比の関係を示すグラフである。詳細には，図２１Ａは，光散乱体７の直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとトップセル３の短絡電流比の関係を示すグラフであり，図２１Ｂは，光散乱体７の直径が同範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとボトムセル４の短絡電流比の関係を示すグラフである。図２１Ａ，図２１Ｂのグラフでは，下部電極層２の膜厚は０．７μｍと仮定されている。一方，図２２Ａは，光散乱体７の直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとトップセル３の短絡電流比の関係を示すグラフであり，図９Ｂは，光散乱体７の直径が同範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとボトムセル４の短絡電流比の関係を示すグラフである。図２２Ａ，図２２Ｂのグラフでは，下部電極層２の膜厚は１．２μｍと仮定されている。ただし，図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂのいずれのグラフについても，ピッチが”０ｎｍ”である短絡電流比の値は，下部電極層２のトップセル３の側に，連続的なＴｉＯ２層が設けられている構造の短絡電流比の値であることに留意されたい。
【００９１】
図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂから理解されるように，トップセル３及びボトムセル４のいずれについても，光散乱体７の直径を６０ｎｍ〜１２００ｎｍにし，更に，光散乱体７のピッチを発電に使用される光波長域の高値である１２００ｎｍの２倍以下，即ち，２４００ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える短絡電流比を得ることができる。これは，光散乱体７の直径及びピッチを上述の範囲に定めることが，変換効率の向上のために有利であることを意味している。
【００９２】
光散乱体７がダイヤモンドで形成されている場合も同様である。図２３Ａ，図２３Ｂは，下部電極層２の膜厚が０．７μｍと仮定され，且つ，光散乱体７としてダイヤモンドが使用されているタンデム型薄膜太陽電池１０における，光散乱体７のピッチ，直径，及び短絡電流比の関係を示すグラフである。詳細には，図２３Ａは，光散乱体７の直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとトップセル３の短絡電流比の関係を示すグラフであり，図２３Ｂは，光散乱体７の直径が同範囲にあるときにおける，光散乱体７のピッチとボトムセル４の短絡電流比の関係を示すグラフである。
【００９３】
図２３Ａ，図２３Ｂから理解されるように，光散乱体７がダイヤモンドで形成されているときのトップセル３，ボトムセル４の短絡電流比の挙動は，光散乱体７がＴｉＯ２で形成されているときのトップセル３，ボトムセル４の短絡電流比の挙動とほぼ同様である。これは，光散乱体７の材料としてダイヤモンドを採用可能であることを意味している。
【００９４】
図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂ，図２３Ａ，図２３Ｂについてなされた議論は，光散乱体７が回転楕円体で近似される場合にも適用可能であることに留意されたい。光散乱体７が回転楕円体で近似される場合，（特にその長軸が２０００ｎｍ以上の長さを有する場合），光散乱体７の光散乱性能は，その短軸方向における大きさで決定される。したがって，図２１Ａ，図２１Ｂ，図２２Ａ，図２２Ｂ，図２３Ａ，図２３Ｂのデータは，光散乱体７の外径を，６０ｎｍ以上１２００ｎｍ以下にすることの有利性を示している。ここで光散乱体７の外径とは，上述されるように，光散乱体７の中心回転軸７ａから表面までの平均距離ｄの２倍として定義されるパラメータであることに留意されたい。
【００９５】
図２４Ａ，図２４Ｂは，光散乱体７のピッチδの直径ｄに対する比δ／ｄと，短絡電流比の関係を示すグラフである。詳細には，図２４Ａは，比δ／ｄと，トップセル３の短絡電流比の関係を示しており，図２４Ｂは，比δ／ｄと，ボトムセル４の短絡電流比の関係を示している。光散乱体７の直径は，６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあると仮定されている。トップセル３及びボトムセル４のいずれについても，光散乱体７の直径が６０ｎｍを超えている限りにおいては，光散乱体７のピッチδの直径ｄに対する比δ／ｄを２０以下にすることによって１００％を超える短絡電流比を得ることができる。
【００９６】
図２５Ａ，図２５Ｂは，下部電極層２のトップセル３の側の表面２ａと光散乱体７との距離（即ち，光散乱体７の深さ）と，短絡電流比の関係を示している。詳細には，図２５Ａは，光散乱体７の深さとトップセル３の短絡電流比の関係を示しており，図２５Ｂは，光散乱体７の深さとボトムセル４の短絡電流比の関係を示している。光散乱体７の直径は，１２０ｎｍ，２４０ｎｍ，３６０ｎｍ，６００ｎｍのうちから選択され，ピッチは，各直径について短絡電流を最大にするように選択されている。
【００９７】
図２５Ａ，図２５Ｂから理解されるように，光散乱体７の深さが浅いほど，高い短絡電流比が得られる。トップセル３については，図２５Ａから理解されるように，光散乱体７の深さを３０ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える短絡電流比を得ることができる。一方，ボトムセル４については，図２５Ｂから理解されるように，光散乱体７の深さを５０ｎｍ以下にすることにより，１００％を超える短絡電流比を得ることができる。図２５Ａ，図２５Ｂは，光散乱体７の深さを５０ｎｍ以下にすること，好ましくは，３０ｎｍ以下にすることの有用性を示している。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は，本発明による光散乱膜の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】図２は，本発明による光散乱膜の実施の他の形態を示す断面図である。
【図３】図３は，本発明による光電変換装置の実施の一形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。
【図４】図４は，タンデム型薄膜太陽電池の下部電極層の平坦性と，開放電圧の関係を示すグラフである。
【図５】図５は，回転楕円体の外径の定義を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは，タンデム型薄膜太陽電池の下部電極層の好適な製造工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは，タンデム型薄膜太陽電池の下部電極層の好適な製造工程を示す断面図である。
【図７】図７は，本発明による光電変換装置の実施の他の形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。
【図８】図８は，本発明による光電変換装置の実施の更に他の形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である
【図９】図９は，本発明による光電変換装置の実施の更に他の形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である
【図１０】図１０は，本発明による光電変換装置の実施の更に他の形態に係るタンデム型薄膜太陽電池の構造を示す断面図である
【図１１】図１１は，本発明による液晶表示装置の実施の一形態の構造を示す断面図である。
【図１２】図１２は，本発明による発光デバイスの実施の一形態の構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は，シミュレーションの対象の構造を示す断面図である。
【図１４】図１４は，等価電流密度と等価膜厚の関係を示すグラフである。
【図１５Ａ】図１５Ａは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである
【図１５Ｂ】図１５Ｂは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである
【図１６】図１６は，光散乱体がダイヤモンドで形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチと等価膜厚比の関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は，光散乱体の深さと等価膜厚比との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は，光散乱体の直径及びピッチと，積分反射ヘイズ率との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は，光散乱体としてＴｉＯ２球とガラス球とが交互に並べられた光散乱膜についての，光散乱体の直径と等価膜厚比との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は，タンデム型薄膜太陽電池の特性のシミュレーションの対象の構造を示す断面図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとトップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである
【図２１Ｂ】図２１Ｂは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとボトムセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２２Ａ】図２２Ａは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとトップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは，光散乱体がＴｉＯ２で形成され，且つ，その直径が３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとボトムセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２３Ａ】図２３Ａは，光散乱体がダイヤモンドで形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとトップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは，光散乱体がダイヤモンドで形成され，且つ，その直径が６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあるときにおける，光散乱体のピッチとボトムセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２４Ａ】図２４Ａは，光散乱体７のピッチδの直径ｄに対する比δ／ｄと，トップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは，光散乱体７のピッチδの直径ｄに対する比δ／ｄと，ボトムセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２５Ａ】図２５Ａは，光散乱体の深さとトップセルの短絡電流比の関係を示すグラフである。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは，光散乱体の深さとボトムセルの短絡電流比の関係を示している。
【符号の説明】
【００９９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：タンデム型薄膜太陽電池
１：ガラス基板
１ａ：主面
２，２Ｃ：下部電極層
２ａ：表面
３，３Ｃ：トップセル
３ａ：ｐ型アモルファスシリコン層
３ｂ：ｉ型アモルファスシリコン層
３ｃ：ｎ型アモルファスシリコン層
４，４Ｃ：ボトムセル
４ａ：ｐ型微結晶シリコン層
４ｂ：ｉ型微結晶シリコン層
４ｃ：ｎ型微結晶シリコン層
５，５Ｃ：上部電極層
５ａ：ＺｎＯ層
５ｂ：Ａｇ層
６：媒質
６ａ：第１層
６ｂ：第２層
７，７ａ，７ｂ：光散乱体
７ｃ：中心回転軸
８：中間層
８ａ：面
１１：媒質
１２：光散乱体
１３：透明電極層
１４：Ａｇ層
１５：媒質
１６：光散乱体
１７：金属電極層
１８：透明電極層
１９：媒質
２０：光散乱体
３１：透明基板
３２：対向基板
３３：透明電極
３４：対向電極
３５：偏光フィルム
３６：液晶
３７：金属薄膜
３８：導電性光散乱膜
４１：透明基板
４２：陽極
４３：正孔輸送層
４４：発光層
４５：電子輸送層
４６：陰極
５１：光散乱膜
５２：多結晶シリコン膜
５４：Ａｇ膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な導電体で形成された媒質と，
前記媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光散乱膜。
【請求項２】
請求項１に記載の光散乱膜であって，
前記媒質の表面は，実質的に平坦である
光散乱膜。
【請求項３】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記媒質の比屈折率と前記光散乱体の比屈折率との差の絶対値は，２．０以内である
光散乱膜。
【請求項４】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体は，絶縁体で形成されている
光散乱膜。
【請求項５】
請求項４に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体は，酸化チタン，ダイヤモンド，酸化シリコン，フッ化マグネシウム，酸化マグネシウム，酸化亜鉛，及びタンタル酸リチウムのうちから選択された一の材料である
光散乱膜。
【請求項６】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体は，
第１光散乱体と，
前記第１光散乱体を構成する材料と比屈折率が異なる材料で形成されている第２光散乱体
とを備える
光散乱膜。
【請求項７】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体を中心回転軸を有する回転楕円体で近似し，且つ，前記光散乱体の外径を，前記光散乱体の前記中心回転軸から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記外径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項８】
請求項７に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記外径の平均が，１２００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項９】
請求項７に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記外径の平均が，３００ｎｍ以上である
光散乱膜。
【請求項１０】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の直径を前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記直径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記直径の平均が，１２００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記直径の平均が，３００ｎｍ以上である
光散乱膜。
【請求項１３】
請求項１０に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記直径の最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１４】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体のピッチを，隣接する２つの前記光散乱体の中心の距離で定義した場合に，前記光散乱体の前記ピッチの平均が，４０００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記ピッチの平均が，２４００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１６】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体のピッチを隣接する２つの前記光散乱体の中心の距離で定義し，且つ，前記光散乱体の直径を前記前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記ピッチの平均である平均ピッチδＡＶＥの前記光散乱体の前記直径の平均である平均直径ｄＡＶＥに対する比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，２０以下である
光散乱膜。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光散乱膜であって，
前記比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，４以下である
光散乱膜。
【請求項１８】
請求項１４に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記ピッチの最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１９】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記媒質の前記表面からの前記光散乱体の距離は，５０ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光散乱膜であって，
前記距離は，３０ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項２１】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体は，前記媒質の前記表面に接している
光散乱膜。
【請求項２２】
導電体で形成された第１層を形成する工程と，
前記第１層の上に，導電体で形成された媒質の前駆体と光散乱体とを含む溶液を塗布する工程と，
前記溶液を焼結することによって前記媒質に前記光散乱体が埋め込まれた第２層を，前記第１層の上に形成する工程
とを具備する
光散乱膜の製造方法。
【請求項２３】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光散乱膜を備える光デバイス。
【請求項２４】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光散乱膜を備える光電変換装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光散乱膜を備える発光デバイス。
【請求項２６】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光散乱膜を備える液晶表示装置。
【請求項２７】
基板と，
前記基板を被覆するように形成された下部電極層と，
前記下部電極層の上に形成された第１半導体層
とを具備し，
前記下部電極層は，
透明な導電体で形成された第１媒質と，
前記第１媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の光電変換装置であって，
前記下部電極層の，前記第１半導体層と接触する接触面は，実質的に平坦である
光電変換装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記第１媒質の比屈折率と前記光散乱体の比屈折率との差の絶対値は，２．０以内である
光電変換装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体は，絶縁体で形成されている
光電変換装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体は，酸化チタン，ダイヤモンド，酸化シリコン，フッ化マグネシウム，酸化マグネシウム，酸化亜鉛，及びタンタル酸リチウムのうちから選択された一の材料である
光電変換装置。
【請求項３２】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体は，
第１光散乱体と，
前記第１光散乱体を構成する材料と比屈折率が異なる材料で形成されている第２光散乱体
とを備える
光電変換装置。
【請求項３３】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体を中心回転軸を有する回転楕円体で近似し，且つ，前記光散乱体の外径を，前記光散乱体の前記中心回転軸から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記外径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記外径の平均が，１２００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項３５】
請求項３３に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記外径の平均が，３００ｎｍ以上である
光電変換装置。
【請求項３６】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の直径を前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記直径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記直径の平均が，１２００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項３８】
請求項３６に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記直径の平均が，３００ｎｍ以上である
光電変換装置。
【請求項３９】
請求項３６に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記直径の最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４０】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体のピッチを，隣接する２つの前記光散乱体の中心の距離で定義した場合に，前記光散乱体の前記ピッチの平均が，４０００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４１】
請求項４０に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記ピッチの平均が，２４００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４２】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体のピッチを隣接する２つの前記光散乱体の中心の距離で定義し，且つ，前記光散乱体の直径を前記前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記ピッチの平均である平均ピッチδＡＶＥの前記光散乱体の前記直径の平均である平均直径ｄＡＶＥに対する比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，２０以下である
光電変換装置。
【請求項４３】
請求項４２に記載の光電変換装置であって，
前記比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，４以下である
光電変換装置。
【請求項４４】
請求項４０に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記ピッチの最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４５】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記接触面からの距離は，５０ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４６】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記接触面からの距離は，３０ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４７】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体は，前記接触面に接している
光電変換装置。
【請求項４８】
請求項２７に記載の光電変換装置であって，
更に，
前記第１半導体層の上に形成されている中間層と，
前記中間層の上に形成されている第２半導体層
とを具備し，
前記中間層は，
導電体で形成された第２媒質と，
前記第２媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置。
【請求項４９】
請求項４８に記載の光電変換装置であって，
前記中間層の，前記第２半導体層と接触する接触面は，実質的に平坦である
光電変換装置。
【請求項５０】
請求項２７に記載の光電変換装置であって，
更に，
前記第１半導体層の上面側に形成されている上部電極層
を具備し，
前記上部電極層は，
導電体で形成された第３媒質と，
前記第３媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置。
【請求項５１】
請求項２７に記載の光電変換装置であって，
前記第１半導体層は，シリコン，ＳｉＣ，ＳｉＧｅのうちから選択された少なくとも一の材料で形成された
光電変換装置。
【請求項５２】
基板と，
前記基板の上面側に形成された第１半導体層
前記第１半導体層の上面側に形成された中間層と，
前記中間層の上に形成された第２半導体層
とを具備し，
前記中間層は，
導電体で形成された媒質と，
前記媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置。
【請求項５３】
基板と，
前記基板を被覆するように形成された下部電極層
とを具備し，
前記下部電極層は，
導電体で形成された媒質と，
前記媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置用基板。
【請求項５４】
基板を被覆するように，導電体で形成された第１層を形成する工程と，
前記第１層の上に，導電体で形成された媒質の前駆体と光散乱体とを含む溶液を塗布する工程と，
前記溶液を焼結することによって前記媒質に前記光散乱体が埋め込まれた第２層を，前記第１層の上に形成する工程
とを具備する
光電変換装置用基板の製造方法。
【請求項１】
透明な導電体で形成された媒質と，
前記媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光散乱膜。
【請求項２】
請求項１に記載の光散乱膜であって，
前記媒質の表面は，実質的に平坦である
光散乱膜。
【請求項３】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記媒質の比屈折率と前記光散乱体の比屈折率との差の絶対値は，２．０以内である
光散乱膜。
【請求項４】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体は，絶縁体で形成されている
光散乱膜。
【請求項５】
請求項４に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体は，酸化チタン，ダイヤモンド，酸化シリコン，フッ化マグネシウム，酸化マグネシウム，酸化亜鉛，及びタンタル酸リチウムのうちから選択された一の材料である
光散乱膜。
【請求項６】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体は，
第１光散乱体と，
前記第１光散乱体を構成する材料と比屈折率が異なる材料で形成されている第２光散乱体
とを備える
光散乱膜。
【請求項７】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体を中心回転軸を有する回転楕円体で近似し，且つ，前記光散乱体の外径を，前記光散乱体の前記中心回転軸から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記外径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項８】
請求項７に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記外径の平均が，１２００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項９】
請求項７に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記外径の平均が，３００ｎｍ以上である
光散乱膜。
【請求項１０】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の直径を前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記直径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記直径の平均が，１２００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記直径の平均が，３００ｎｍ以上である
光散乱膜。
【請求項１３】
請求項１０に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記直径の最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１４】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体のピッチを，隣接する２つの前記光散乱体の中心の距離で定義した場合に，前記光散乱体の前記ピッチの平均が，４０００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記ピッチの平均が，２４００ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１６】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体のピッチを隣接する２つの前記光散乱体の中心の距離で定義し，且つ，前記光散乱体の直径を前記前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記ピッチの平均である平均ピッチδＡＶＥの前記光散乱体の前記直径の平均である平均直径ｄＡＶＥに対する比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，２０以下である
光散乱膜。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光散乱膜であって，
前記比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，４以下である
光散乱膜。
【請求項１８】
請求項１４に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体の前記ピッチの最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項１９】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記媒質の前記表面からの前記光散乱体の距離は，５０ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光散乱膜であって，
前記距離は，３０ｎｍ以下である
光散乱膜。
【請求項２１】
請求項２に記載の光散乱膜であって，
前記光散乱体は，前記媒質の前記表面に接している
光散乱膜。
【請求項２２】
導電体で形成された第１層を形成する工程と，
前記第１層の上に，導電体で形成された媒質の前駆体と光散乱体とを含む溶液を塗布する工程と，
前記溶液を焼結することによって前記媒質に前記光散乱体が埋め込まれた第２層を，前記第１層の上に形成する工程
とを具備する
光散乱膜の製造方法。
【請求項２３】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光散乱膜を備える光デバイス。
【請求項２４】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光散乱膜を備える光電変換装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光散乱膜を備える発光デバイス。
【請求項２６】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の光散乱膜を備える液晶表示装置。
【請求項２７】
基板と，
前記基板を被覆するように形成された下部電極層と，
前記下部電極層の上に形成された第１半導体層
とを具備し，
前記下部電極層は，
透明な導電体で形成された第１媒質と，
前記第１媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の光電変換装置であって，
前記下部電極層の，前記第１半導体層と接触する接触面は，実質的に平坦である
光電変換装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記第１媒質の比屈折率と前記光散乱体の比屈折率との差の絶対値は，２．０以内である
光電変換装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体は，絶縁体で形成されている
光電変換装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体は，酸化チタン，ダイヤモンド，酸化シリコン，フッ化マグネシウム，酸化マグネシウム，酸化亜鉛，及びタンタル酸リチウムのうちから選択された一の材料である
光電変換装置。
【請求項３２】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体は，
第１光散乱体と，
前記第１光散乱体を構成する材料と比屈折率が異なる材料で形成されている第２光散乱体
とを備える
光電変換装置。
【請求項３３】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体を中心回転軸を有する回転楕円体で近似し，且つ，前記光散乱体の外径を，前記光散乱体の前記中心回転軸から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記外径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記外径の平均が，１２００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項３５】
請求項３３に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記外径の平均が，３００ｎｍ以上である
光電変換装置。
【請求項３６】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の直径を前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記直径の平均が，６０ｎｍ以上，２０００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記直径の平均が，１２００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項３８】
請求項３６に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記直径の平均が，３００ｎｍ以上である
光電変換装置。
【請求項３９】
請求項３６に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記直径の最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４０】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体のピッチを，隣接する２つの前記光散乱体の中心の距離で定義した場合に，前記光散乱体の前記ピッチの平均が，４０００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４１】
請求項４０に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記ピッチの平均が，２４００ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４２】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体のピッチを隣接する２つの前記光散乱体の中心の距離で定義し，且つ，前記光散乱体の直径を前記前記光散乱体の中心から表面までの平均距離の２倍として定義した場合に，前記光散乱体の前記ピッチの平均である平均ピッチδＡＶＥの前記光散乱体の前記直径の平均である平均直径ｄＡＶＥに対する比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，２０以下である
光電変換装置。
【請求項４３】
請求項４２に記載の光電変換装置であって，
前記比δＡＶＥ／ｄＡＶＥが，４以下である
光電変換装置。
【請求項４４】
請求項４０に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記ピッチの最大値と最小値との差は，１２０ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４５】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記接触面からの距離は，５０ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４６】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体の前記接触面からの距離は，３０ｎｍ以下である
光電変換装置。
【請求項４７】
請求項２８に記載の光電変換装置であって，
前記光散乱体は，前記接触面に接している
光電変換装置。
【請求項４８】
請求項２７に記載の光電変換装置であって，
更に，
前記第１半導体層の上に形成されている中間層と，
前記中間層の上に形成されている第２半導体層
とを具備し，
前記中間層は，
導電体で形成された第２媒質と，
前記第２媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置。
【請求項４９】
請求項４８に記載の光電変換装置であって，
前記中間層の，前記第２半導体層と接触する接触面は，実質的に平坦である
光電変換装置。
【請求項５０】
請求項２７に記載の光電変換装置であって，
更に，
前記第１半導体層の上面側に形成されている上部電極層
を具備し，
前記上部電極層は，
導電体で形成された第３媒質と，
前記第３媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置。
【請求項５１】
請求項２７に記載の光電変換装置であって，
前記第１半導体層は，シリコン，ＳｉＣ，ＳｉＧｅのうちから選択された少なくとも一の材料で形成された
光電変換装置。
【請求項５２】
基板と，
前記基板の上面側に形成された第１半導体層
前記第１半導体層の上面側に形成された中間層と，
前記中間層の上に形成された第２半導体層
とを具備し，
前記中間層は，
導電体で形成された媒質と，
前記媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置。
【請求項５３】
基板と，
前記基板を被覆するように形成された下部電極層
とを具備し，
前記下部電極層は，
導電体で形成された媒質と，
前記媒質に埋め込まれた光散乱体
とを含む
光電変換装置用基板。
【請求項５４】
基板を被覆するように，導電体で形成された第１層を形成する工程と，
前記第１層の上に，導電体で形成された媒質の前駆体と光散乱体とを含む溶液を塗布する工程と，
前記溶液を焼結することによって前記媒質に前記光散乱体が埋め込まれた第２層を，前記第１層の上に形成する工程
とを具備する
光電変換装置用基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【公開番号】特開２００６−１７１０２６（Ｐ２００６−１７１０２６Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５９１１４（Ｐ２００４−３５９１１４）
【出願日】平成１６年１２月１０日（２００４．１２．１０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１０日（２００４．１２．１０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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