太陽電池の製造方法、及び太陽電池
【課題】トップセルへ反射する光を増やすことができ、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池の製造方法は、透明導電膜付き基板を用い、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを、透明導電膜に順に重ねて設けてなり、透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、透明導電膜と、光電変換ユニットを構成するｐ層との間に、ＴｉＯ２からなる特性制御層が配されている太陽電池の製造方法であって、透明基板上に、透明導電膜を成膜するステップＡと、透明導電膜上に、特性制御層を形成するステップＢと、特性制御層上に、光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、を少なくとも順に備え、ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする。
【解決手段】本発明の太陽電池の製造方法は、透明導電膜付き基板を用い、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを、透明導電膜に順に重ねて設けてなり、透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、透明導電膜と、光電変換ユニットを構成するｐ層との間に、ＴｉＯ２からなる特性制御層が配されている太陽電池の製造方法であって、透明基板上に、透明導電膜を成膜するステップＡと、透明導電膜上に、特性制御層を形成するステップＢと、特性制御層上に、光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、を少なくとも順に備え、ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光入射側の電力取り出し電極として機能する上部電極が、ＺｎＯを基本構成元素とする透明導電膜を備えた太陽電池の製造方法、及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光に含まれる光子というエネルギー粒子がｉ層に当たると光起電力効果により、電子と正孔（ｈｏｌｅ）が発生し、電子はｎ層、正孔はｐ層に向かって移動する。この光起電力効果により発生した電子を上部電極と裏面電極により取り出して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子が太陽電池である。
【０００３】
図１１は、アモルファスシリコン太陽電池の概略断面図である。太陽電池１００は、表面を構成するガラス基板１０１と、ガラス基板１０１上に設けられた酸化亜鉛系の透明導電膜からなる上部電極１０３と、アモルファスシリコンで構成されたトップセル１０５と、微結晶シリコンで構成されたボトムセル１０９と、透明導電膜からなるバッファー層１１０と、金属膜からなる裏面電極１１１とが積層されている。
【０００４】
トップセル１０５は、ｐ層（１０５ｐ）、ｉ層（１０５ｉ）、ｎ層（１０５ｎ）の３層構造で構成されており、このうちｉ層（１０５ｉ）がアモルファスシリコンで形成されている。また、ボトムセル１０９もトップセル１０５と同様にｐ層（１０９ｐ）、ｉ層（１０９ｉ）、ｎ層（１０９ｎ）の３層構造で構成されており、このうちｉ層（１０９ｉ）が微結晶シリコンで構成されている。
【０００５】
上述した太陽電池１００において、ガラス基板１０１側から入射した太陽光は、上部電極１０３、トップセル１０５（ｐ-ｉ-ｎ層）、バッファー層１１０を通って、裏面電極１１１で反射される。太陽電池には光エネルギーの変換効率を向上させるために、裏面電極１１１で太陽光を反射させたり、上部電極１０１には入射した太陽光の光路を伸ばすプリズム効果と光の閉じ込め効果を目的としたテクスチャーと呼ばれる構造を設けるなどの工夫がなされている。バッファー層１１０は裏面電極１１１に用いられている金属膜の拡散防止などを目的としている。
【０００６】
太陽電池のデバイス構造により、光起電力効果に使用する波長帯域は異なるが、いずれにしても、上部電極を構成する透明導電膜には、ｉ層で吸収するための光を透過する性質と光起電力で発生した電子を取り出す電気伝導性が要求され、ＳｎＯ２ にフッ素を不純物として添加したＦＴＯやＺｎＯ系酸化物半導体薄膜が用いられている。バッファー層においても、ｉ層で吸収するために裏面電極で反射する光及び裏面電極で反射された光を透過する性質と、裏面電極に正孔を移動するための電気伝導性が要求される。
【０００７】
太陽電池に用いられる透明導電膜に要求される特性は大きく分けて、導電性、光学特性、テクスチャー構造の３要素である。１つめの導電性においては、発電した電気を取り出すため低い電気抵抗が要求される。一般的に太陽電池用透明導電膜に使用されているＦＴＯは、ＣＶＤにより作成される透明導電膜でＳｎＯ２ にＦを添加することにより、ＦがＯを置換し導電性を得ている。また、ポストＩＴＯとして注目の高いＺｎＯ系材料はスパッタによる成膜が可能で、酸素欠損とＡｌやＧａを含む材料をＺｎＯに添加することにより導電性を得ている。
【０００８】
２つめに、太陽電池用透明導電膜は主に入射光側で使用されるため、発電層で吸収される波長帯域を透過する光学特性が要求される。
３つめに、太陽光を効率的に発電層で吸収するために光を散乱させるテクスチャー構造が必要となり、通常、スパッタプロセスで作成したＺｎＯ系薄膜は平坦な表面状態となるため、ウェットエッチング等によるテクスチャー形成処理が必要となる。
【０００９】
このようなテクスチャーが形成された透明導電膜が、透明基板上に配されてなる、透明導電膜付き基板が、各種ガラスメーカー等により開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【００１０】
ところで、このようなａ−Ｓｉ／μｃ−Ｓｉタンデム構造の太陽電池の場合、電流が直列構造になるため、モジュール全体の電流は低いほうの電流に律速されてしまう。
トップセルのＪＱＥ＜ボトムセルのＪＱＥである場合、トップセルへ反射する光を増やして効率を改善することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１４０９３０号公報
【特許文献２】特開２００２−１５８３６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した従来の実情に鑑みて考案されたものであり、トップセルへ反射する光を増やすことができ、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池の製造方法を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、トップセルへ反射する光を増やすことができ、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の太陽電池の製造方法は、透明導電膜付き基板を用い、ｐ型半導体層（ｐ層）、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層）、ｎ型半導体層（ｎ層）を積層したｐｉｎ型の光電変換ユニットを、前記透明導電膜に順に重ねて設けてなり、前記透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、前記光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されている太陽電池の製造方法であって、前記透明基板上に、前記透明導電膜を成膜するステップＡと、前記透明導電膜上に、前記特性制御層を形成するステップＢと、前記特性制御層上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、を少なくとも順に備え、前記ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の太陽電池の製造方法は、請求項１において、前記ステップＡにおいて、所望のプロセスガス雰囲気中にて、前記透明導電膜の母材をなすターゲットにスパッタ電圧を印加しつつ、該ターゲットの表面に水平磁界を発生させてスパッタを行い、前記透明基板上に前記透明導電膜を成膜し、前記母材として、ＺｎＯを主成分とした材料を用いること、を特徴とする。
本発明の請求項３に記載の太陽電池の製造方法は、請求項２において、前記ステップＡにおいて、前記透明導電膜として、酸化亜鉛系材料Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）からなる第一透明導電膜を形成すること、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の太陽電池の製造方法は、請求項３において、前記酸化亜鉛系材料として、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）を用いること、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の太陽電池の製造方法は、請求項１乃至４のいずれか一項において、前記ステップＡと前記ステップＢとの間に、前記透明導電膜に対してウェットエッチングを行い、該透明導電膜表面に微細テクスチャーを形成するステップＤを、さらに備えること、を特徴とする。
本発明の請求項６に記載の太陽電池の製造方法は、請求項１乃至５のいずれか一項において、前記ステップＢとステップＣの間に、前記特性制御層上に、酸化亜鉛系材料Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜を形成するステップＥと、前記第二透明導電膜上に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を形成するステップＦと、をさらに備えること、を特徴とする。
本発明の請求項７に記載の太陽電池の製造方法は、請求項６において、前記酸化亜鉛系材料として、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）を用いること、を特徴とする。
本発明の請求項８に記載の太陽電池は、透明導電膜付き基板を用い、ｐ型半導体層（ｐ層）、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層）、ｎ型半導体層（ｎ層）を積層したｐｉｎ型の光電変換ユニットを、前記透明導電膜に順に重ねて設けてなる太陽電池であって、前記透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、前記光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項９に記載の太陽電池は、請求項８において、前記透明導電膜が、酸化亜鉛系材料からなる第一透明導電膜であること、を特徴とする。
本発明の請求項１０に記載の太陽電池は、請求項９において、前記第一透明導電膜がＡｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）であること、を特徴とする。
本発明の請求項１１に記載の太陽電池は、請求項８乃至１０のいずれか一項において、前記特性制御層と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、酸化亜鉛系材料からなる第二透明導電膜が配され、さらに、前記第二透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層が中間層として配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項１２に記載の太陽電池は、請求項１１において、前記第二透明導電膜がＧａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）であること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の太陽電池の製造方法では、前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されており、前記透明導電膜上に、前記特性制御層を形成するステップＢにおいて、加熱成膜しているので、得られた太陽電池では、特性制御層の中間屈折率効果によりトップセルへ反射する光を増やすことができる。その結果、本発明では、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池の製造方法を提供することができる。
また、本発明の太陽電池では、前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されているので、特性制御層の中間屈折率効果によりトップセルへ反射する光を増やすことができる。その結果、本発明では、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る太陽電池の一例（第一実施形態）を示す断面図。
【図２】本発明の太陽電池の製造方法に好適な成膜装置を示す概略構成図。
【図３】図２の成膜装置において成膜室の主要部を示す断面図。
【図４】成膜装置の別な一例を示す断面図。
【図５】連続成膜装置の一例を示す模式図。
【図６】本発明に係る太陽電池の一例（第二実施形態）を示す断面図。
【図７】実施例１において、特性制御層を成膜する前の表面ＳＥＭ像を示す図。
【図８】実施例１において、特性制御層を成膜する前の断面ＳＥＭ像を示す図。
【図９】実施例１において、特性制御層を成膜した後の表面ＳＥＭ像を示す図。
【図１０】実施例１において、特性制御層を成膜した後の断面ＳＥＭ像を示す図。
【図１１】従来の太陽電池の一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る太陽電池及びその製造方法の最良の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１７】
（太陽電池）
＜第一実施形態＞
本実施形態では、本発明に係る太陽電池１の一実施形態を、第一光電変換ユニット６（トップセル）としてアモルファスシリコン型の太陽電池、第二光電変換ユニット７（ボトムセル）として微結晶シリコン型の太陽電池として積層したタンデム構造の太陽電池の場合を例に図面に基づいて説明する。
まず、本発明の太陽電池について、図１に基づいて説明する。図１は太陽電池１Ａ（１）の構成の一例を示す断面図である。
太陽電池１Ａ（１）は、表面を構成するガラス基板等からなる絶縁性の透明基板２と、透明基板２上に設けられた酸化亜鉛系の透明導電膜４からなる上部電極３と、アモルファスシリコンで構成された第一光電変換ユニット６と、微結晶シリコンで構成された第二光電変換ユニット７と、透明導電膜からなるバッファー層１１と、金属膜からなる裏面電極１２とが積層されている。
【００１８】
この透明導電膜（第一透明導電膜）４は、酸化亜鉛系材料［たとえば、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）］からなり、後述する製造方法により成膜されていることで所望の荒さの微細テクスチャーを有するものとなる。これにより、本発明の太陽電池１は、テクスチャー構造によるプリズム効果と光の閉じ込め効果を十分に有し、変換効率の高いものとなる。
後述する製造方法においては、透明導電膜（第一透明導電膜）４をＡｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）とした一例を述べるが、これに代えてＧａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）を用いても、本発明の作用・効果は得られる。
【００１９】
また、太陽電池１は、ａ−Ｓｉ／微結晶Ｓｉタンデム型太陽電池となっている。このようなタンデム構造の太陽電池１では、短波長光を第一光電変換ユニット６で、長波長光を第二光電変換ユニット７でそれぞれ吸収することで発電効率の向上を図ることができる。なお、上部電極３の膜厚は、２０００Å〜１００００Åの膜厚で形成されている。
【００２０】
第一光電変換ユニット６は、ｐ層（６ｐ）、ｉ層（６ｉ）、ｎ層（６ｎ）の３層構造で構成されており、これらｐ層（６ｐ）、ｉ層（６ｉ）及びｎ層（６ｎ）はアモルファスシリコンで形成されている。また、第二光電変換ユニット７も、第一光電変換ユニット６と同様にｐ層（７ｐ）、ｉ層（７ｉ）、ｎ層（７ｎ）の３層構造で構成されており、これらｐ層（７ｐ）、ｉ層（７ｉ）及びｎ層（７ｎ）は微結晶シリコンで構成されている。
【００２１】
このような構成の太陽電池１Ａ（１）は、太陽光に含まれる光子というエネルギー粒子がｉ層に当たると光起電力効果により、電子と正孔（ｈｏｌｅ）が発生し、電子はｎ層、正孔はｐ層に向かって移動する。この光起電力効果により発生した電子を上部電極３と裏面電極６３により取り出して、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
【００２２】
また、透明基板２側から入射した太陽光は、各層を通過して裏面電極１２で反射される。太陽電池１には光エネルギーの変換効率を向上させるために、上部電極３に入射した太陽光の光路を伸ばすプリズム効果と光の閉じ込め効果を目的としたテクスチャー構造を採用している。
【００２３】
そして特に本発明の太陽電池１Ａ（１）は、透明導電膜４と、光電変換ユニット（第一光電変換ユニット６）を構成するｐ層６ｉとの間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５が配されていること、を特徴とする。
本発明の太陽電池１Ａ（１）では、透明導電膜４と、第一光電変換ユニット６を構成するｐ層６ｐとの間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５が配されているので、特性制御層５の中間屈折率効果によりトップセル（第一光電変換ユニット６）へ反射する光を増やすことができる。その結果、本発明の太陽電池１Ａ（１）は、光の利用効率を高めることができ、変換効率の高いものとなる。
【００２４】
特性制御層５の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば５〜６０ｎｍの範囲であることが好ましい。例えば３００Åとする。特性制御層５の厚さが５〜６０ｎｍの範囲において、中間屈折率効果が増大し、光電変換効率が増大する効果が認められる。
後述するように、この特性制御層５は、例えばスパッタ法により成膜されるが、このとき加熱成膜される。加熱成膜することで、ＴｉＯ２ の結晶化が促進される。これにより、太陽電池１Ａ（１）の光電変換効率をさらに向上させることができる。
【００２５】
（太陽電池の製造方法）
次に、上述した太陽電池１Ａ（１）の製造方法について説明する。
本発明の太陽電池の製造方法は、前記透明基板２上に、前記透明導電膜４を成膜するステップＡと、前記透明導電膜４上に、前記特性制御層５を形成するステップＢと、前記特性制御層５上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、を少なくとも順に備え、前記ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする。
【００２６】
本発明の太陽電池の製造方法では、透明導電膜４上に、特性制御層５を形成するステップＢにおいて、加熱成膜しているので、得られた太陽電池１Ａ（１）では、特性制御層５の中間屈折率効果によりトップセル（第一光電変換ユニット６）へ反射する光を増やすことができる。その結果、本発明では、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池１Ａ（１）を作製することが可能となる。
【００２７】
（１）前記透明基板２上に、前記透明導電膜４を成膜する（ステップＡ）。本実施形態では、前記透明導電膜４として、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）からなる第一透明導電膜を形成する。
まず、本発明の太陽電池の製造方法において、上部電極３をなす酸化亜鉛系の透明導電膜４を形成するのに好適なスパッタ装置（成膜装置）の一例を説明する。
（スパッタ装置１）
図２は、本発明の太陽電池１の製造方法に用いられるスパッタ装置（成膜装置）の一例を示す概略構成図、図３は同スパッタ装置の成膜室の主要部を示す断面図である。スパッタ装置２０は、インターバック式のスパッタ装置であり、例えば、白板ガラス基板（図示せず）等の基板を搬入／搬出する仕込み／取出し室２２と、基板上に酸化亜鉛系の透明導電膜４を成膜する成膜室（真空容器）２３とを備えている。
【００２８】
仕込み／取出し室２２には、この室内を粗真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気手段２４が設けられ、この室内には、基板を保持・搬送するための基板トレイ２５が移動可能に配置されている。
【００２９】
一方、成膜室２３の一方の側面２３ａには、基板２６を加熱するヒータ３１が縦型に設けられ、他方の側面２３ｂには、酸化亜鉛系材料のターゲット２７を保持し所望のスパッタ電圧を印加するスパッタカソード機構（ターゲット保持手段）３２が縦型に設けられ、さらに、この室内を高真空引きするターボ分子ポンプ等の高真空排気手段３３、ターゲット７にスパッタ電圧を印加する電源３４、この室内にガスを導入するガス導入手段３５が設けられている。
【００３０】
スパッタカソード機構３２は、板状の金属プレートからなるもので、ターゲット７を口ウ材等でボンディング（固定）により固定するためのものである。
電源３４は、ターゲット２７に直流電圧に高周波電圧が重畳されたスパッタ電圧を印加するためのもので、直流電源と高周波電源（図示略）とを備えている。
【００３１】
ガス導入手段３５は、Ａｒ等のスパッタガスを導入するスパッタガス導入手段３５ａと、水素ガスを導入する水素ガス導入手段３５ｂと、酸素ガスを導入する酸素ガス導入手段３５ｃと、水蒸気を導入する水蒸気導入手段３５ｄとを備えている。
【００３２】
なお、このガス導入手段３５では、水素ガス導入手段３５ｂ〜水蒸気導入手段３５ｄについては、必要に応じて選択使用すればよく、例えば、水素ガス導入手段３５ｂと酸素ガス導入手段３５ｃ、水素ガス導入手段３５ｂと水蒸気導入手段３５ｄ、のように２つの手段により構成してもよい。
【００３３】
（スパッタ装置２）
図４は、本発明の太陽電池の製造方法に用いられる別なスパッタ装置の一例、即ちインターバック式のマグネトロンスパッタ装置の成膜室の主要部を示す断面図である。図４に示すマグネトロンスパッタ装置４０が、図２、３に示すスパッタ装置２０と異なる点は、成膜室２３の―方の側面２３ａに酸化亜鉛系材料のターゲット２７を保持し所望の磁界を発生するスパッタカソード機構（ターゲット保持手段）４２を縦型に設けた点てある。
【００３４】
スパッタカソード機構４２は、ターゲット２７をロウ材等でボンディング（固定）した背面プレート４３と、背面プレート４３の裏面に沿って配置された磁気回路４４とを備えている。この磁気回路４４は、ターゲット２７の表面に水平磁界を発生させるもので、複数の磁気回路ユニット（図４では２つ）４４ａ、４４ｂがブラケット４５により連結されて一体化され、磁気回路ユニット４４ａ、４４ｂそれぞれは、背面プレート４３側の表面の極性が相互に異なる第１磁石４６および第２磁石４７とこれらを装着するヨーク４８とを備えている。
【００３５】
この磁気回路４４では、背面プレート４３側の極性が異なる第１磁石４６および第２磁石４７により、磁力線４９で表される磁界が発生する。これにより、第１磁石４６と第２磁石４７との間におけるターゲット７の表面においては、垂直磁界が０（水平磁界が最大）となる位置５０が発生する。この位置５０に高密度プラズマが生成することで、成膜速度を向上しうるようになっている。
【００３６】
次に、本発明の太陽電池の製造方法の一例として、図２、３に示すスパッタ装置１を用いて、太陽電池１の上部電極３をなす酸化亜鉛系の透明導電膜４を透明基板２上に成膜する方法について例示する。
【００３７】
まず、ターゲット２７をスパッタカソード機構３２にロウ材等でボンディングして固定する。ここで、ターゲット材としては、酸化亜鉛系材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を０．１〜１０質量％添加したアルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）を０．１〜１０質量％添加したガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）等が挙げられ、中でも、比抵抗の低い薄膜を成膜することができる点て、アルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）が好ましい。
【００３８】
次いで、例えばガラスからなる太陽電池１の基板２６（透明基板２）を仕込み／取出し室２２の基板トレイ２５に収納した状態で、仕込み／取出し室２２及び成膜室２３を粗引き排気手段４で粗真空引きし、仕込み／取出し室２２及び成膜室２３が所定の真空度、例えば０．２７Ｐａ（２．０ｍＴｏｒｒ）となった後に、基板２６を仕込み／取出し室２２から成膜室２３に搬入し、この基板２６を、設定がオフになった状態のヒータ３１の前に配置し、この基板２６をターゲット２７に対向させ、この基板２６をヒータ３１により加熱して、１００℃〜６００℃の温度範囲内とする。
【００３９】
次いで、成膜室２３を高真空排気手段３３で高真空引きし、成膜室２３が所定の高真空度、例えば２．７×１０−４Ｐａ（２．０×１０−３ｍＴｏｒｒ）となった後に、成膜室２３に、スパッタガス導入手段３５によりＡｒ等のスパッタガスを導入し、成膜室２３内を所定の圧力（スパッタ圧力）とする。
【００４０】
次いで、電源３４によりターゲット２７にスパッタ電圧、例えば、直流電圧に高周波電圧を重畳したスパッタ電圧を印加する。スパッタ電圧印加により、基板２６上にプラズマが発生し、このプラズマにより励起されたＡｒ等のスパッタガスのイオンがターゲット２７に衝突し、このターゲット７からアルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の酸化亜鉛系材料を構成する原子を飛び出させ、基板２６上に酸化亜鉛系材料からなる透明導電膜４を成膜する。
【００４１】
ここで、スパッタ時における成膜圧力と成膜速度との関係について説明する。
ターゲット材料やプロセスガスの種類にも依存するが、マグネトロンスパッタ法で成膜を行う場合、一般的に２ｍＴｏｒｒから１０ｍＴｏｒｒの間の成膜圧力が選択される。成膜圧力が低い場合、プラズマのインピーダンスが高く放電できなかったり、放電できてもプラズマが不安定になる。逆に成膜圧力が高い場合は、プロセスガスとスパッタされたターゲット材料がスキャッタリングすることにより、基板への付着効率（成膜速度）が低下したり、カソード周辺部品にスパッタされたターゲット材料が着膜することで、カソードとアースが短絡したりと生産性が低下する。
以上のようにして基板２６上に酸化亜鉛系材料からなる透明導電膜４を成膜した後、この基板２６（透明基板２）を成膜室２３から仕込み／取出し室２に搬送し、この仕込み／取出し室２の真空を破り、この酸化亜鉛系の透明導電膜４が形成された基板２６（透明基板２）を取り出す。
【００４２】
（２）前記透明導電膜４に対してウェットエッチングを行い、該透明導電膜４表面に微細テクスチャーを形成する（ステップＤ）。
次いで、前記透明導電膜４に対してウェットエッチング処理を行う。このとき、ウェットエッチングの各種条件を変えることで、テクスチャーの形状を制御することができる。これにより、透明導電膜４の表面に自由度が高く所望の形状を有する微細テクスチャーが形成される。
【００４３】
このようにして、透明基板２上に酸化亜鉛系の透明導電膜４が形成されてなる透明導電膜付き基板１０が得られる。この透明導電膜４は、表面に自由度が高く所望の形状を有する微細なテクスチャー構造を有するものとなる。
上述した透明導電膜付き基板１０を太陽電池１Ａ（１）に用いることで、入射した太陽光の光路を伸ばすプリズム効果と光の閉じ込め効果を最大限に得ることができ、光電変換効率の高い太陽電池１Ａ（１）を作製することができる。
【００４４】
（３）前記透明導電膜４上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５を形成する（ステップＢ）。特に本発明では、特性制御層５を形成するに際し、加熱成膜することを特徴とする。
成膜時の温度としては特に限定されるものではないが、例えば２００〜４００℃とすることが好ましい。例えば２５０℃とする。温度が高すぎると、ＴｉＯ２ 成膜時の酸素プラズマにより、その下地となる透明導電膜（ＡＺＯまたはＧＺＯ）４の酸化が促進され、電気特性が劣化するので芳しくない。成膜温度を上記範囲とすることにより、光電変換効率の高い太陽電池１Ａ（１）を作製することができる。
【００４５】
次に、このような透明導電膜付き基板１０を用いた、タンデム構造の太陽電池１Ａ（１）の製造方法について工程順に説明する。
（４）前記特性制御層５上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成する（ステップＣ）。
まず、特性制御層５上に、第一光電変換ユニット６のｐ型半導体層６ｐ、ｉ型半導体層６ｉ、ｎ型半導体層６ｎと、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐを各々別々のプラズマＣＶＤ反応室内で形成する。すなわち、第一光電変換ユニット６のｎ型半導体層６ｎ上に、第二光電変換ユニット７を構成するｐ型半導体層７ｐが設けられた太陽電池第一中間品が形成される。
【００４６】
引き続き、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐを大気中に露呈させた後、大気中に露呈されたｐ型半導体層７ｐ上に、第二光電変換ユニット７を構成するｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）７ｉ、ｎ型半導体層７ｎを同一のプラズマＣＶＤ反応室内で形成する。すなわち、第一光電変換ユニット６上に、第二光電変換ユニット７が設けられた太陽電池第二中間品が形成される。
【００４７】
そして、第二光電変換ユニット７のｎ型半導体層７ｎ上に、バッファー層１１、裏面電極１２を形成することにより、図１に示すような太陽電池１Ａ（１０）とする。
特に、透明導電膜４と第一光電変換ユニット６のｐ層６ｐとの間に、個別の成膜室で特性制御層５、を形成することで、良好な特性を有する太陽電池１Ａ（１０）を得ることができる。
【００４８】
次に、この太陽電池１Ａ（１０）の製造システムを図面に基づいて説明する。
本発明に係る太陽電池１の製造システムは、第一光電変換ユニット６におけるｐ型半導体層６ｐ、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）６ｉ、ｎ型半導体層６ｎと、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐの各層を各々別々に形成するチャンバーと呼ばれる成膜反応室を複数直線状に連結して配置した、いわゆるインライン型の第一成膜装置６０と、第二光電変換ユニット７のｐ層を大気中に露呈させる暴露装置と、第二光電変換ユニット７におけるｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）７ｉ、ｎ型半導体層７ｎ、を同一の成膜反応室内で、複数の基板を同時に処理して形成する、いわゆるバッチ型の第二成膜装置７０とを順に配置したものである。
【００４９】
この太陽電池の製造システムを図５に示す。
製造システムは、図５に示すように、第一成膜装置６０と、第二成膜装置７０と、第一成膜装置６０で処理した基板を大気に曝した後、第二成膜装置７０へ移動する暴露装置８０とから構成される。
製造システムにおける第一成膜装置６０は、最初に基板を搬入し減圧雰囲気下とする仕込（Ｌ：Ｌｏｒｄ）室６１が配置されている。なお、Ｌ室の後段に、プロセスに応じて、基板温度を一定温度まで加熱する加熱チャンバーを設けても良い。引き続き、透明導電膜４上にＴｉＯ２ からなる特性制御層５を形成する成膜反応室６２、第一光電変換ユニット６のｐ型半導体層６ｐを形成するｐ層成膜反応室６３、同ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）６ｉを形成するｉ層成膜反応室６４、同ｎ型半導体層６ｎを形成するｎ層成膜反応室６５、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐを形成するｐ層成膜反応室６６、が連続して直線状に配置されている。そして最後に、減圧状態を大気雰囲気に戻し基板を搬出する取出（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）室６７を配置して構成されている。
この際、図５中Ａ地点において、透明基板２上に透明導電膜４が成膜された透明導電膜付き基板１０が準備される。また、図５中Ｂ地点において、透明基板２の上に成膜された透明導電膜４上に、特性制御層５、第一光電変換ユニット６のｐ型半導体層６ｐ、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）６ｉ、ｎ型半導体層６ｎと、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐの各層が設けられた太陽電池第一中間品が形成される。
【００５０】
また、製造システムにおける第二成膜装置７０は、最初に第一成膜装置６０で処理された太陽電池第一中間品を搬入して減圧雰囲気下としたり、あるいは減圧下にある基板を大気雰囲気として基板を搬出するための仕込・取出（Ｌ／ＵＬ）室７１が配置されている。引き続き、この仕込・取出（Ｌ／ＵＬ）室７１を介して、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐ上に、第二光電変換ユニット７のｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）７ｉ、ｎ型半導体層７ｎ、を同一の反応室内で順次形成する、複数の基板を同時に処理することが可能な成膜反応室７２を配置して構成されている。
この際、図５中Ｃ地点において、第一光電変換ユニット６上に、第二光電変換ユニット７が設けられた太陽電池第二中間品が形成される。
【００５１】
また、図５において、インライン型の第一成膜装置６０は、２つの基板が同時に処理されるように示され、ｉ層成膜反応室６４は４つの反応室６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄによって構成されたものとして示されている。また、図５において、バッチ型の第二成膜装置７０は、６つの基板が同時に処理されるように示されている。
【００５２】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
なお、以下の説明においては、上述した第一実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図６は、本実施形態にかかる太陽電池１Ｂ（１）の層構成を示す構造断面図である。
【００５３】
この太陽電池１Ｂ（１０）は、透明基板２と、透明基板２上に設けられた酸化亜鉛系の透明導電膜４からなる上部電極３と、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５と、アモルファスシリコンで構成された第一光電変換ユニット６と、微結晶シリコンで構成された第二光電変換ユニット７と、透明導電膜からなるバッファー層１１と、金属膜からなる裏面電極１２とが積層されている。
そして、この太陽電池１Ｂ（１０）では、前記特性制御層５と、前記光電変換ユニット（第一光電変換ユニット６）を構成する前記ｐ層６ｐとの間に、酸化亜鉛系材料［たとえば、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）］からなる第二透明導電膜１３が配され、さらに、前記第二透明導電膜１３と前記ｐ層６ｐとの間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層が中間層１４として配されている。
後述する製造方法においては、第二透明導電膜１３をＧａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）とした一例を述べるが、これに代えてＡｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）を用いても、本発明の作用・効果は得られる。
【００５４】
本実施形態の太陽電池１Ｂ（１）においても、前記透明導電膜４と、前記第一光電変換ユニット６を構成する前記ｐ層６ｐとの間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５が配されているので、特性制御層５の中間屈折率効果によりトップセル（第一光電変換ユニット６）へ反射する光を増やすことができる。その結果、太陽電池１Ｂ（１）は、光の利用効率を高めることができ、変換効率の高いものとなる。
【００５５】
さらに太陽電池１Ｂ（１０）では、特性制御層５と、第一光電変換ユニット６を構成しアモルファスのシリコン系薄膜からなるｐ層（６ｐ）との間に、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜１３が配され、さらに、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を中間層１４として形成しているので、透明導電膜４と、アモルファスのシリコン系薄膜からなるｐ層（６ｐ）との界面における不整合を緩和することができる。これにより、第一光電変換ユニット６の曲線因子（ＦＦ）を向上させることができる。このように中間層１４を挿入することにより、ＦＦを向上することができ、第一光電変換ユニット６の発電効率を向上することができ、ひいては装置全体としての光電変換効率を向上することが可能である。
【００５６】
中間層１４の厚さは、例えば５〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。例えば５０Åとすることができる。中間層１４の厚さが５〜１０ｎｍの範囲において、曲線因子（ＦＦ）と電圧（Ｖｏｃ）が増大し、光電変換効率が増大する効果が認められる。
【００５７】
つぎに、このような太陽電池１Ｂ（１）の製造方法について説明する。
本発明の太陽電池の製造方法は、前記透明基板２上に、前記透明導電膜４を成膜するステップＡと、前記透明導電膜４上に、前記特性制御層５を形成するステップＢと、前記特性制御層５上に、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜１３を形成するステップＥと、前記第二透明導電膜１３上に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層（中間層１４）を形成するステップＦと、前記中間層１４上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、を少なくとも順に備え、前記ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする。
【００５８】
本実施形態においても、透明導電膜４上に、特性制御層５を形成するステップＢにおいて、加熱成膜しているので、変換効率の高い太陽電池１Ｂ（１）を作製することが可能となる。
【００５９】
なお、上述した第一及び第二実施形態では、タンデム構造の太陽電池を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、シングル構造の太陽電池や、トリプル構造の多雨用電池についても、本発明は適用可能である。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
図２及び図３に示したような成膜装置（スパッタ装置）を用いて、基板上に透明導電膜を成膜した。
（実施例１）
まず、スパッタカソード機構３２に、３１０ｍｍ×１６００ｍｍのターゲット２７を取り付けた。ターゲット２７には、ＺｎＯに不純物としてＡｌ２Ｏ３を２質量％添加した材料を用いた。その後、仕込み／取出し室２２に白板ガラス基板（基板２６）を入れ、粗引き排気手段２４で排気後、成膜室２３に搬送した。このとき、成膜室２３は高真空排気手段３３により所定の真空度に保たれている。
【００６１】
スパッタガス導入手段３５から、プロセスガスとしてＡｒガスと、酸素ガスを導入後、コンダクタンスバルブにより所望のスパッタ圧力（２．０Ｐａ）に調圧後、スパッタカソード機構３２にＤＣ電源により８．４ｋＷの電力を印加することにより、スパッタカソード機構３２に取り付けたＡｌ２Ｏ３添加ＺｎＯターゲットをスパッタした。なお、このときの成膜温度は２５０℃であった。
これらの作業を一連のフローとして、白板ガラス基板上にＡＺＯ透明導電膜を８００ｎｍの厚さに形成した。その後、仕込み/取出し室２２から基板を取り出した。
透明導電膜を成膜後、２０重量％酢酸アンモニウム水溶液を用いて、液温３５℃で９０秒間のウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
【００６２】
さらに、図２及び図３に示したような成膜装置（スパッタ装置）を用いて、透明導電膜上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層を成膜した。
まず、スパッタカソード機構３２に、３１０ｍｍ×１６００ｍｍのターゲット２７を取り付けた。ターゲット２７には、Ｔｉを用いた。その後、仕込み／取出し室２２に白板ガラス基板（基板２６）を入れ、粗引き排気手段２４で排気後、成膜室２３に搬送した。このとき、成膜室２３は高真空排気手段３３により所定の真空度に保たれている。
【００６３】
スパッタガス導入手段３５から、プロセスガスとしてＡｒガスと、酸素ガスを導入後、コンダクタンスバルブにより所望のスパッタ圧力（０．６７Ｐａ）に調圧後、スパッタカソード機構３２にＤＣ電源により８．４ｋＷの電力を印加することにより、スパッタカソード機構３２に取り付けたＴｉターゲットをスパッタした。なお、このときの成膜温度は２５０℃であった。
これらの作業を一連のフローとして、透明導電膜上にＴｉからなる特性制御層を３０ｎｍの厚さに形成した。その後、仕込み/取出し室２２から基板を取り出した。
【００６４】
表面に微細テクスチャーが形成された透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。
【００６５】
（実施例２）
実施例１と同様にして、基板上にＡＺＯからなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した（加熱成膜）。
さらに、透明導電膜上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層を成膜した。
前記特性制御層上に、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜を成膜した。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。このとき、前記第二透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を中間層として形成した。
【００６６】
（比較例１）
実施例１と同様にして、基板上にＡＺＯからなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。 この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。
【００６７】
（比較例２）
実施例１と同様にして、基板上にＡＺＯからなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。このとき、前記透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を中間層として形成した。
【００６８】
（比較例３）
実施例１と同様にして、基板上にＡＺＯからなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
さらに、透明導電膜上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層を成膜した。このとき、成膜時に加熱しなかった。
前記特性制御層上に、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜を成膜した。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。このとき、前記第二透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を中間層として形成した。
【００６９】
（比較例４）
基板上にＳｎＯ２ からなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。
【００７０】
（比較例５）
基板上にＳｎＯ２ からなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
実施例１と同様にして、透明導電膜上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層を成膜した（加熱性膜）。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。
【００７１】
実施例１において、特性制御層を成膜する前の表面ＳＥＭ像を図７に、断面ＳＥＭ像を図８に、それぞれ示す。また、実施例１において、特性制御層を成膜した後の表面ＳＥＭ像を図９に、断面ＳＥＭ像を図１０に、それぞれ示す。
【００７２】
また、各実施例及び比較例で作製された太陽電池について、ソーラーシミュレーターＹＳＳ−５０Ａ（山下電装株式会社製）により太陽電池性能として、短絡電流（Ｊｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）、光電変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ評価した。その結果を表１に示す。なお、下表における「Ｐａ−Ｓｉ」はｐ型のアモルファスシリコン系薄膜を、「Ｐμｃ−Ｓｉ」はｐ型の結晶質のシリコン系薄膜を、「ＢＭ」は裏面電極を、それぞれ意味する。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１から明らかなように、ＡＺＯにＰａ−Ｓｉ〜裏面電極までを成膜した比較例１では、ＦＦ、Ｅｆｆともに低い。
ＡＺＯとＰａ−Ｓｉの層間に「Ｐμｃ−Ｓｉ」を設けた比較例２では、ＡＺＯとＰа−Ｓｉのコンタクトが改善しＦＦが増加するが、Ｐμｃ−Ｓｉを追加したことによりＪｓｃが減少してしまった。全体的にはＥｆｆが向上傾向にある。
ＡＺＯとＰμｃ−Ｓｉの層間に「ＴｉＯ２ （無加熱）／ＧＺＯ」を設けた比較例３では、ＴｉＯ２ の中間屈折率効果によりＪｓｃが改善するが、ＦＦが低下してしまった。ＴｉＯ２ の抵抗に起因していると考えられる。
【００７５】
これに対し、ＡＺＯとＰａ−Ｓｉの層間に、「ＴｉＯ２ （加熱）」を設けた実施例１及び「ＴｉＯ２ （加熱）／ＧＺＯ／Ｐμｃ−Ｓｉ」を設けた実施例２では、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、Ｅｆｆのいずれも高い値が得られている。
ＴｉＯ２ 成膜時に加熱した実施例２と加熱しなかった比較例２とを比較すると、実施例２では比較例２に比べて向上傾向があるので、ＴｉＯ２ 成膜時に加熱することにより、ＴｉＯ２ の膜質が変化し、反射防止以外の機能が付加されたと考えられる。
実施例１は、実施例２に対して「ＧＺＯ／ｐμｃ−Ｓｉ」を除いた層構成となっているが、層数（厚み）が少なくなったことで各層における吸収が低減し、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、Ｅｆｆのいずれも実施例２に対して良好な値が得られている。
【００７６】
また、比較例４．比較例５では、透明導電膜の材料をＺｎＯ系材料からＳｎＯ系材料に代えて、同様に実験を行った。
しかし、ＴｉＯ２ 成膜時に加熱した比較例５と非加熱の比較例４とでは得られた電池性能にほとんど違いは見られなかった。したがって、本発明の効果は、透明導電膜がＺｎＯ系材料であるときに得られることが確認された。
【００７７】
以上、本発明の太陽電池の製造方法及び太陽電池について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、光入射側の電力取り出し電極として機能する上部電極が、ＺｎＯを基本構成元素とする透明導電膜を備えた太陽電池の製造方法及び太陽電池に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 太陽電池、２ ガラス基板（透明基板）、３ 上部電極、４ 透明導電膜（第一透明導電膜）、５ 特性制御層、６ 第一光電変換ユニット、７ 第二光電変換ユニット、１１ バッファー層、１２ 裏面電極、１３ 第二透明導電膜、１４ 中間層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光入射側の電力取り出し電極として機能する上部電極が、ＺｎＯを基本構成元素とする透明導電膜を備えた太陽電池の製造方法、及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光に含まれる光子というエネルギー粒子がｉ層に当たると光起電力効果により、電子と正孔（ｈｏｌｅ）が発生し、電子はｎ層、正孔はｐ層に向かって移動する。この光起電力効果により発生した電子を上部電極と裏面電極により取り出して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子が太陽電池である。
【０００３】
図１１は、アモルファスシリコン太陽電池の概略断面図である。太陽電池１００は、表面を構成するガラス基板１０１と、ガラス基板１０１上に設けられた酸化亜鉛系の透明導電膜からなる上部電極１０３と、アモルファスシリコンで構成されたトップセル１０５と、微結晶シリコンで構成されたボトムセル１０９と、透明導電膜からなるバッファー層１１０と、金属膜からなる裏面電極１１１とが積層されている。
【０００４】
トップセル１０５は、ｐ層（１０５ｐ）、ｉ層（１０５ｉ）、ｎ層（１０５ｎ）の３層構造で構成されており、このうちｉ層（１０５ｉ）がアモルファスシリコンで形成されている。また、ボトムセル１０９もトップセル１０５と同様にｐ層（１０９ｐ）、ｉ層（１０９ｉ）、ｎ層（１０９ｎ）の３層構造で構成されており、このうちｉ層（１０９ｉ）が微結晶シリコンで構成されている。
【０００５】
上述した太陽電池１００において、ガラス基板１０１側から入射した太陽光は、上部電極１０３、トップセル１０５（ｐ-ｉ-ｎ層）、バッファー層１１０を通って、裏面電極１１１で反射される。太陽電池には光エネルギーの変換効率を向上させるために、裏面電極１１１で太陽光を反射させたり、上部電極１０１には入射した太陽光の光路を伸ばすプリズム効果と光の閉じ込め効果を目的としたテクスチャーと呼ばれる構造を設けるなどの工夫がなされている。バッファー層１１０は裏面電極１１１に用いられている金属膜の拡散防止などを目的としている。
【０００６】
太陽電池のデバイス構造により、光起電力効果に使用する波長帯域は異なるが、いずれにしても、上部電極を構成する透明導電膜には、ｉ層で吸収するための光を透過する性質と光起電力で発生した電子を取り出す電気伝導性が要求され、ＳｎＯ２ にフッ素を不純物として添加したＦＴＯやＺｎＯ系酸化物半導体薄膜が用いられている。バッファー層においても、ｉ層で吸収するために裏面電極で反射する光及び裏面電極で反射された光を透過する性質と、裏面電極に正孔を移動するための電気伝導性が要求される。
【０００７】
太陽電池に用いられる透明導電膜に要求される特性は大きく分けて、導電性、光学特性、テクスチャー構造の３要素である。１つめの導電性においては、発電した電気を取り出すため低い電気抵抗が要求される。一般的に太陽電池用透明導電膜に使用されているＦＴＯは、ＣＶＤにより作成される透明導電膜でＳｎＯ２ にＦを添加することにより、ＦがＯを置換し導電性を得ている。また、ポストＩＴＯとして注目の高いＺｎＯ系材料はスパッタによる成膜が可能で、酸素欠損とＡｌやＧａを含む材料をＺｎＯに添加することにより導電性を得ている。
【０００８】
２つめに、太陽電池用透明導電膜は主に入射光側で使用されるため、発電層で吸収される波長帯域を透過する光学特性が要求される。
３つめに、太陽光を効率的に発電層で吸収するために光を散乱させるテクスチャー構造が必要となり、通常、スパッタプロセスで作成したＺｎＯ系薄膜は平坦な表面状態となるため、ウェットエッチング等によるテクスチャー形成処理が必要となる。
【０００９】
このようなテクスチャーが形成された透明導電膜が、透明基板上に配されてなる、透明導電膜付き基板が、各種ガラスメーカー等により開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【００１０】
ところで、このようなａ−Ｓｉ／μｃ−Ｓｉタンデム構造の太陽電池の場合、電流が直列構造になるため、モジュール全体の電流は低いほうの電流に律速されてしまう。
トップセルのＪＱＥ＜ボトムセルのＪＱＥである場合、トップセルへ反射する光を増やして効率を改善することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１４０９３０号公報
【特許文献２】特開２００２−１５８３６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した従来の実情に鑑みて考案されたものであり、トップセルへ反射する光を増やすことができ、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池の製造方法を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、トップセルへ反射する光を増やすことができ、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の太陽電池の製造方法は、透明導電膜付き基板を用い、ｐ型半導体層（ｐ層）、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層）、ｎ型半導体層（ｎ層）を積層したｐｉｎ型の光電変換ユニットを、前記透明導電膜に順に重ねて設けてなり、前記透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、前記光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されている太陽電池の製造方法であって、前記透明基板上に、前記透明導電膜を成膜するステップＡと、前記透明導電膜上に、前記特性制御層を形成するステップＢと、前記特性制御層上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、を少なくとも順に備え、前記ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の太陽電池の製造方法は、請求項１において、前記ステップＡにおいて、所望のプロセスガス雰囲気中にて、前記透明導電膜の母材をなすターゲットにスパッタ電圧を印加しつつ、該ターゲットの表面に水平磁界を発生させてスパッタを行い、前記透明基板上に前記透明導電膜を成膜し、前記母材として、ＺｎＯを主成分とした材料を用いること、を特徴とする。
本発明の請求項３に記載の太陽電池の製造方法は、請求項２において、前記ステップＡにおいて、前記透明導電膜として、酸化亜鉛系材料Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）からなる第一透明導電膜を形成すること、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の太陽電池の製造方法は、請求項３において、前記酸化亜鉛系材料として、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）を用いること、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の太陽電池の製造方法は、請求項１乃至４のいずれか一項において、前記ステップＡと前記ステップＢとの間に、前記透明導電膜に対してウェットエッチングを行い、該透明導電膜表面に微細テクスチャーを形成するステップＤを、さらに備えること、を特徴とする。
本発明の請求項６に記載の太陽電池の製造方法は、請求項１乃至５のいずれか一項において、前記ステップＢとステップＣの間に、前記特性制御層上に、酸化亜鉛系材料Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜を形成するステップＥと、前記第二透明導電膜上に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を形成するステップＦと、をさらに備えること、を特徴とする。
本発明の請求項７に記載の太陽電池の製造方法は、請求項６において、前記酸化亜鉛系材料として、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）を用いること、を特徴とする。
本発明の請求項８に記載の太陽電池は、透明導電膜付き基板を用い、ｐ型半導体層（ｐ層）、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層）、ｎ型半導体層（ｎ層）を積層したｐｉｎ型の光電変換ユニットを、前記透明導電膜に順に重ねて設けてなる太陽電池であって、前記透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、前記光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項９に記載の太陽電池は、請求項８において、前記透明導電膜が、酸化亜鉛系材料からなる第一透明導電膜であること、を特徴とする。
本発明の請求項１０に記載の太陽電池は、請求項９において、前記第一透明導電膜がＡｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）であること、を特徴とする。
本発明の請求項１１に記載の太陽電池は、請求項８乃至１０のいずれか一項において、前記特性制御層と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、酸化亜鉛系材料からなる第二透明導電膜が配され、さらに、前記第二透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層が中間層として配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項１２に記載の太陽電池は、請求項１１において、前記第二透明導電膜がＧａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）であること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の太陽電池の製造方法では、前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されており、前記透明導電膜上に、前記特性制御層を形成するステップＢにおいて、加熱成膜しているので、得られた太陽電池では、特性制御層の中間屈折率効果によりトップセルへ反射する光を増やすことができる。その結果、本発明では、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池の製造方法を提供することができる。
また、本発明の太陽電池では、前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されているので、特性制御層の中間屈折率効果によりトップセルへ反射する光を増やすことができる。その結果、本発明では、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る太陽電池の一例（第一実施形態）を示す断面図。
【図２】本発明の太陽電池の製造方法に好適な成膜装置を示す概略構成図。
【図３】図２の成膜装置において成膜室の主要部を示す断面図。
【図４】成膜装置の別な一例を示す断面図。
【図５】連続成膜装置の一例を示す模式図。
【図６】本発明に係る太陽電池の一例（第二実施形態）を示す断面図。
【図７】実施例１において、特性制御層を成膜する前の表面ＳＥＭ像を示す図。
【図８】実施例１において、特性制御層を成膜する前の断面ＳＥＭ像を示す図。
【図９】実施例１において、特性制御層を成膜した後の表面ＳＥＭ像を示す図。
【図１０】実施例１において、特性制御層を成膜した後の断面ＳＥＭ像を示す図。
【図１１】従来の太陽電池の一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る太陽電池及びその製造方法の最良の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１７】
（太陽電池）
＜第一実施形態＞
本実施形態では、本発明に係る太陽電池１の一実施形態を、第一光電変換ユニット６（トップセル）としてアモルファスシリコン型の太陽電池、第二光電変換ユニット７（ボトムセル）として微結晶シリコン型の太陽電池として積層したタンデム構造の太陽電池の場合を例に図面に基づいて説明する。
まず、本発明の太陽電池について、図１に基づいて説明する。図１は太陽電池１Ａ（１）の構成の一例を示す断面図である。
太陽電池１Ａ（１）は、表面を構成するガラス基板等からなる絶縁性の透明基板２と、透明基板２上に設けられた酸化亜鉛系の透明導電膜４からなる上部電極３と、アモルファスシリコンで構成された第一光電変換ユニット６と、微結晶シリコンで構成された第二光電変換ユニット７と、透明導電膜からなるバッファー層１１と、金属膜からなる裏面電極１２とが積層されている。
【００１８】
この透明導電膜（第一透明導電膜）４は、酸化亜鉛系材料［たとえば、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）］からなり、後述する製造方法により成膜されていることで所望の荒さの微細テクスチャーを有するものとなる。これにより、本発明の太陽電池１は、テクスチャー構造によるプリズム効果と光の閉じ込め効果を十分に有し、変換効率の高いものとなる。
後述する製造方法においては、透明導電膜（第一透明導電膜）４をＡｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）とした一例を述べるが、これに代えてＧａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）を用いても、本発明の作用・効果は得られる。
【００１９】
また、太陽電池１は、ａ−Ｓｉ／微結晶Ｓｉタンデム型太陽電池となっている。このようなタンデム構造の太陽電池１では、短波長光を第一光電変換ユニット６で、長波長光を第二光電変換ユニット７でそれぞれ吸収することで発電効率の向上を図ることができる。なお、上部電極３の膜厚は、２０００Å〜１００００Åの膜厚で形成されている。
【００２０】
第一光電変換ユニット６は、ｐ層（６ｐ）、ｉ層（６ｉ）、ｎ層（６ｎ）の３層構造で構成されており、これらｐ層（６ｐ）、ｉ層（６ｉ）及びｎ層（６ｎ）はアモルファスシリコンで形成されている。また、第二光電変換ユニット７も、第一光電変換ユニット６と同様にｐ層（７ｐ）、ｉ層（７ｉ）、ｎ層（７ｎ）の３層構造で構成されており、これらｐ層（７ｐ）、ｉ層（７ｉ）及びｎ層（７ｎ）は微結晶シリコンで構成されている。
【００２１】
このような構成の太陽電池１Ａ（１）は、太陽光に含まれる光子というエネルギー粒子がｉ層に当たると光起電力効果により、電子と正孔（ｈｏｌｅ）が発生し、電子はｎ層、正孔はｐ層に向かって移動する。この光起電力効果により発生した電子を上部電極３と裏面電極６３により取り出して、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
【００２２】
また、透明基板２側から入射した太陽光は、各層を通過して裏面電極１２で反射される。太陽電池１には光エネルギーの変換効率を向上させるために、上部電極３に入射した太陽光の光路を伸ばすプリズム効果と光の閉じ込め効果を目的としたテクスチャー構造を採用している。
【００２３】
そして特に本発明の太陽電池１Ａ（１）は、透明導電膜４と、光電変換ユニット（第一光電変換ユニット６）を構成するｐ層６ｉとの間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５が配されていること、を特徴とする。
本発明の太陽電池１Ａ（１）では、透明導電膜４と、第一光電変換ユニット６を構成するｐ層６ｐとの間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５が配されているので、特性制御層５の中間屈折率効果によりトップセル（第一光電変換ユニット６）へ反射する光を増やすことができる。その結果、本発明の太陽電池１Ａ（１）は、光の利用効率を高めることができ、変換効率の高いものとなる。
【００２４】
特性制御層５の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば５〜６０ｎｍの範囲であることが好ましい。例えば３００Åとする。特性制御層５の厚さが５〜６０ｎｍの範囲において、中間屈折率効果が増大し、光電変換効率が増大する効果が認められる。
後述するように、この特性制御層５は、例えばスパッタ法により成膜されるが、このとき加熱成膜される。加熱成膜することで、ＴｉＯ２ の結晶化が促進される。これにより、太陽電池１Ａ（１）の光電変換効率をさらに向上させることができる。
【００２５】
（太陽電池の製造方法）
次に、上述した太陽電池１Ａ（１）の製造方法について説明する。
本発明の太陽電池の製造方法は、前記透明基板２上に、前記透明導電膜４を成膜するステップＡと、前記透明導電膜４上に、前記特性制御層５を形成するステップＢと、前記特性制御層５上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、を少なくとも順に備え、前記ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする。
【００２６】
本発明の太陽電池の製造方法では、透明導電膜４上に、特性制御層５を形成するステップＢにおいて、加熱成膜しているので、得られた太陽電池１Ａ（１）では、特性制御層５の中間屈折率効果によりトップセル（第一光電変換ユニット６）へ反射する光を増やすことができる。その結果、本発明では、光の利用効率を高め、変換効率の高い太陽電池１Ａ（１）を作製することが可能となる。
【００２７】
（１）前記透明基板２上に、前記透明導電膜４を成膜する（ステップＡ）。本実施形態では、前記透明導電膜４として、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）からなる第一透明導電膜を形成する。
まず、本発明の太陽電池の製造方法において、上部電極３をなす酸化亜鉛系の透明導電膜４を形成するのに好適なスパッタ装置（成膜装置）の一例を説明する。
（スパッタ装置１）
図２は、本発明の太陽電池１の製造方法に用いられるスパッタ装置（成膜装置）の一例を示す概略構成図、図３は同スパッタ装置の成膜室の主要部を示す断面図である。スパッタ装置２０は、インターバック式のスパッタ装置であり、例えば、白板ガラス基板（図示せず）等の基板を搬入／搬出する仕込み／取出し室２２と、基板上に酸化亜鉛系の透明導電膜４を成膜する成膜室（真空容器）２３とを備えている。
【００２８】
仕込み／取出し室２２には、この室内を粗真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気手段２４が設けられ、この室内には、基板を保持・搬送するための基板トレイ２５が移動可能に配置されている。
【００２９】
一方、成膜室２３の一方の側面２３ａには、基板２６を加熱するヒータ３１が縦型に設けられ、他方の側面２３ｂには、酸化亜鉛系材料のターゲット２７を保持し所望のスパッタ電圧を印加するスパッタカソード機構（ターゲット保持手段）３２が縦型に設けられ、さらに、この室内を高真空引きするターボ分子ポンプ等の高真空排気手段３３、ターゲット７にスパッタ電圧を印加する電源３４、この室内にガスを導入するガス導入手段３５が設けられている。
【００３０】
スパッタカソード機構３２は、板状の金属プレートからなるもので、ターゲット７を口ウ材等でボンディング（固定）により固定するためのものである。
電源３４は、ターゲット２７に直流電圧に高周波電圧が重畳されたスパッタ電圧を印加するためのもので、直流電源と高周波電源（図示略）とを備えている。
【００３１】
ガス導入手段３５は、Ａｒ等のスパッタガスを導入するスパッタガス導入手段３５ａと、水素ガスを導入する水素ガス導入手段３５ｂと、酸素ガスを導入する酸素ガス導入手段３５ｃと、水蒸気を導入する水蒸気導入手段３５ｄとを備えている。
【００３２】
なお、このガス導入手段３５では、水素ガス導入手段３５ｂ〜水蒸気導入手段３５ｄについては、必要に応じて選択使用すればよく、例えば、水素ガス導入手段３５ｂと酸素ガス導入手段３５ｃ、水素ガス導入手段３５ｂと水蒸気導入手段３５ｄ、のように２つの手段により構成してもよい。
【００３３】
（スパッタ装置２）
図４は、本発明の太陽電池の製造方法に用いられる別なスパッタ装置の一例、即ちインターバック式のマグネトロンスパッタ装置の成膜室の主要部を示す断面図である。図４に示すマグネトロンスパッタ装置４０が、図２、３に示すスパッタ装置２０と異なる点は、成膜室２３の―方の側面２３ａに酸化亜鉛系材料のターゲット２７を保持し所望の磁界を発生するスパッタカソード機構（ターゲット保持手段）４２を縦型に設けた点てある。
【００３４】
スパッタカソード機構４２は、ターゲット２７をロウ材等でボンディング（固定）した背面プレート４３と、背面プレート４３の裏面に沿って配置された磁気回路４４とを備えている。この磁気回路４４は、ターゲット２７の表面に水平磁界を発生させるもので、複数の磁気回路ユニット（図４では２つ）４４ａ、４４ｂがブラケット４５により連結されて一体化され、磁気回路ユニット４４ａ、４４ｂそれぞれは、背面プレート４３側の表面の極性が相互に異なる第１磁石４６および第２磁石４７とこれらを装着するヨーク４８とを備えている。
【００３５】
この磁気回路４４では、背面プレート４３側の極性が異なる第１磁石４６および第２磁石４７により、磁力線４９で表される磁界が発生する。これにより、第１磁石４６と第２磁石４７との間におけるターゲット７の表面においては、垂直磁界が０（水平磁界が最大）となる位置５０が発生する。この位置５０に高密度プラズマが生成することで、成膜速度を向上しうるようになっている。
【００３６】
次に、本発明の太陽電池の製造方法の一例として、図２、３に示すスパッタ装置１を用いて、太陽電池１の上部電極３をなす酸化亜鉛系の透明導電膜４を透明基板２上に成膜する方法について例示する。
【００３７】
まず、ターゲット２７をスパッタカソード機構３２にロウ材等でボンディングして固定する。ここで、ターゲット材としては、酸化亜鉛系材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を０．１〜１０質量％添加したアルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）を０．１〜１０質量％添加したガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）等が挙げられ、中でも、比抵抗の低い薄膜を成膜することができる点て、アルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）が好ましい。
【００３８】
次いで、例えばガラスからなる太陽電池１の基板２６（透明基板２）を仕込み／取出し室２２の基板トレイ２５に収納した状態で、仕込み／取出し室２２及び成膜室２３を粗引き排気手段４で粗真空引きし、仕込み／取出し室２２及び成膜室２３が所定の真空度、例えば０．２７Ｐａ（２．０ｍＴｏｒｒ）となった後に、基板２６を仕込み／取出し室２２から成膜室２３に搬入し、この基板２６を、設定がオフになった状態のヒータ３１の前に配置し、この基板２６をターゲット２７に対向させ、この基板２６をヒータ３１により加熱して、１００℃〜６００℃の温度範囲内とする。
【００３９】
次いで、成膜室２３を高真空排気手段３３で高真空引きし、成膜室２３が所定の高真空度、例えば２．７×１０−４Ｐａ（２．０×１０−３ｍＴｏｒｒ）となった後に、成膜室２３に、スパッタガス導入手段３５によりＡｒ等のスパッタガスを導入し、成膜室２３内を所定の圧力（スパッタ圧力）とする。
【００４０】
次いで、電源３４によりターゲット２７にスパッタ電圧、例えば、直流電圧に高周波電圧を重畳したスパッタ電圧を印加する。スパッタ電圧印加により、基板２６上にプラズマが発生し、このプラズマにより励起されたＡｒ等のスパッタガスのイオンがターゲット２７に衝突し、このターゲット７からアルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の酸化亜鉛系材料を構成する原子を飛び出させ、基板２６上に酸化亜鉛系材料からなる透明導電膜４を成膜する。
【００４１】
ここで、スパッタ時における成膜圧力と成膜速度との関係について説明する。
ターゲット材料やプロセスガスの種類にも依存するが、マグネトロンスパッタ法で成膜を行う場合、一般的に２ｍＴｏｒｒから１０ｍＴｏｒｒの間の成膜圧力が選択される。成膜圧力が低い場合、プラズマのインピーダンスが高く放電できなかったり、放電できてもプラズマが不安定になる。逆に成膜圧力が高い場合は、プロセスガスとスパッタされたターゲット材料がスキャッタリングすることにより、基板への付着効率（成膜速度）が低下したり、カソード周辺部品にスパッタされたターゲット材料が着膜することで、カソードとアースが短絡したりと生産性が低下する。
以上のようにして基板２６上に酸化亜鉛系材料からなる透明導電膜４を成膜した後、この基板２６（透明基板２）を成膜室２３から仕込み／取出し室２に搬送し、この仕込み／取出し室２の真空を破り、この酸化亜鉛系の透明導電膜４が形成された基板２６（透明基板２）を取り出す。
【００４２】
（２）前記透明導電膜４に対してウェットエッチングを行い、該透明導電膜４表面に微細テクスチャーを形成する（ステップＤ）。
次いで、前記透明導電膜４に対してウェットエッチング処理を行う。このとき、ウェットエッチングの各種条件を変えることで、テクスチャーの形状を制御することができる。これにより、透明導電膜４の表面に自由度が高く所望の形状を有する微細テクスチャーが形成される。
【００４３】
このようにして、透明基板２上に酸化亜鉛系の透明導電膜４が形成されてなる透明導電膜付き基板１０が得られる。この透明導電膜４は、表面に自由度が高く所望の形状を有する微細なテクスチャー構造を有するものとなる。
上述した透明導電膜付き基板１０を太陽電池１Ａ（１）に用いることで、入射した太陽光の光路を伸ばすプリズム効果と光の閉じ込め効果を最大限に得ることができ、光電変換効率の高い太陽電池１Ａ（１）を作製することができる。
【００４４】
（３）前記透明導電膜４上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５を形成する（ステップＢ）。特に本発明では、特性制御層５を形成するに際し、加熱成膜することを特徴とする。
成膜時の温度としては特に限定されるものではないが、例えば２００〜４００℃とすることが好ましい。例えば２５０℃とする。温度が高すぎると、ＴｉＯ２ 成膜時の酸素プラズマにより、その下地となる透明導電膜（ＡＺＯまたはＧＺＯ）４の酸化が促進され、電気特性が劣化するので芳しくない。成膜温度を上記範囲とすることにより、光電変換効率の高い太陽電池１Ａ（１）を作製することができる。
【００４５】
次に、このような透明導電膜付き基板１０を用いた、タンデム構造の太陽電池１Ａ（１）の製造方法について工程順に説明する。
（４）前記特性制御層５上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成する（ステップＣ）。
まず、特性制御層５上に、第一光電変換ユニット６のｐ型半導体層６ｐ、ｉ型半導体層６ｉ、ｎ型半導体層６ｎと、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐを各々別々のプラズマＣＶＤ反応室内で形成する。すなわち、第一光電変換ユニット６のｎ型半導体層６ｎ上に、第二光電変換ユニット７を構成するｐ型半導体層７ｐが設けられた太陽電池第一中間品が形成される。
【００４６】
引き続き、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐを大気中に露呈させた後、大気中に露呈されたｐ型半導体層７ｐ上に、第二光電変換ユニット７を構成するｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）７ｉ、ｎ型半導体層７ｎを同一のプラズマＣＶＤ反応室内で形成する。すなわち、第一光電変換ユニット６上に、第二光電変換ユニット７が設けられた太陽電池第二中間品が形成される。
【００４７】
そして、第二光電変換ユニット７のｎ型半導体層７ｎ上に、バッファー層１１、裏面電極１２を形成することにより、図１に示すような太陽電池１Ａ（１０）とする。
特に、透明導電膜４と第一光電変換ユニット６のｐ層６ｐとの間に、個別の成膜室で特性制御層５、を形成することで、良好な特性を有する太陽電池１Ａ（１０）を得ることができる。
【００４８】
次に、この太陽電池１Ａ（１０）の製造システムを図面に基づいて説明する。
本発明に係る太陽電池１の製造システムは、第一光電変換ユニット６におけるｐ型半導体層６ｐ、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）６ｉ、ｎ型半導体層６ｎと、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐの各層を各々別々に形成するチャンバーと呼ばれる成膜反応室を複数直線状に連結して配置した、いわゆるインライン型の第一成膜装置６０と、第二光電変換ユニット７のｐ層を大気中に露呈させる暴露装置と、第二光電変換ユニット７におけるｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）７ｉ、ｎ型半導体層７ｎ、を同一の成膜反応室内で、複数の基板を同時に処理して形成する、いわゆるバッチ型の第二成膜装置７０とを順に配置したものである。
【００４９】
この太陽電池の製造システムを図５に示す。
製造システムは、図５に示すように、第一成膜装置６０と、第二成膜装置７０と、第一成膜装置６０で処理した基板を大気に曝した後、第二成膜装置７０へ移動する暴露装置８０とから構成される。
製造システムにおける第一成膜装置６０は、最初に基板を搬入し減圧雰囲気下とする仕込（Ｌ：Ｌｏｒｄ）室６１が配置されている。なお、Ｌ室の後段に、プロセスに応じて、基板温度を一定温度まで加熱する加熱チャンバーを設けても良い。引き続き、透明導電膜４上にＴｉＯ２ からなる特性制御層５を形成する成膜反応室６２、第一光電変換ユニット６のｐ型半導体層６ｐを形成するｐ層成膜反応室６３、同ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）６ｉを形成するｉ層成膜反応室６４、同ｎ型半導体層６ｎを形成するｎ層成膜反応室６５、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐを形成するｐ層成膜反応室６６、が連続して直線状に配置されている。そして最後に、減圧状態を大気雰囲気に戻し基板を搬出する取出（ＵＬ：Ｕｎｌｏｒｄ）室６７を配置して構成されている。
この際、図５中Ａ地点において、透明基板２上に透明導電膜４が成膜された透明導電膜付き基板１０が準備される。また、図５中Ｂ地点において、透明基板２の上に成膜された透明導電膜４上に、特性制御層５、第一光電変換ユニット６のｐ型半導体層６ｐ、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）６ｉ、ｎ型半導体層６ｎと、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐの各層が設けられた太陽電池第一中間品が形成される。
【００５０】
また、製造システムにおける第二成膜装置７０は、最初に第一成膜装置６０で処理された太陽電池第一中間品を搬入して減圧雰囲気下としたり、あるいは減圧下にある基板を大気雰囲気として基板を搬出するための仕込・取出（Ｌ／ＵＬ）室７１が配置されている。引き続き、この仕込・取出（Ｌ／ＵＬ）室７１を介して、第二光電変換ユニット７のｐ型半導体層７ｐ上に、第二光電変換ユニット７のｉ型シリコン層（結晶質シリコン層）７ｉ、ｎ型半導体層７ｎ、を同一の反応室内で順次形成する、複数の基板を同時に処理することが可能な成膜反応室７２を配置して構成されている。
この際、図５中Ｃ地点において、第一光電変換ユニット６上に、第二光電変換ユニット７が設けられた太陽電池第二中間品が形成される。
【００５１】
また、図５において、インライン型の第一成膜装置６０は、２つの基板が同時に処理されるように示され、ｉ層成膜反応室６４は４つの反応室６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄによって構成されたものとして示されている。また、図５において、バッチ型の第二成膜装置７０は、６つの基板が同時に処理されるように示されている。
【００５２】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
なお、以下の説明においては、上述した第一実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
図６は、本実施形態にかかる太陽電池１Ｂ（１）の層構成を示す構造断面図である。
【００５３】
この太陽電池１Ｂ（１０）は、透明基板２と、透明基板２上に設けられた酸化亜鉛系の透明導電膜４からなる上部電極３と、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５と、アモルファスシリコンで構成された第一光電変換ユニット６と、微結晶シリコンで構成された第二光電変換ユニット７と、透明導電膜からなるバッファー層１１と、金属膜からなる裏面電極１２とが積層されている。
そして、この太陽電池１Ｂ（１０）では、前記特性制御層５と、前記光電変換ユニット（第一光電変換ユニット６）を構成する前記ｐ層６ｐとの間に、酸化亜鉛系材料［たとえば、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）］からなる第二透明導電膜１３が配され、さらに、前記第二透明導電膜１３と前記ｐ層６ｐとの間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層が中間層１４として配されている。
後述する製造方法においては、第二透明導電膜１３をＧａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）とした一例を述べるが、これに代えてＡｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）を用いても、本発明の作用・効果は得られる。
【００５４】
本実施形態の太陽電池１Ｂ（１）においても、前記透明導電膜４と、前記第一光電変換ユニット６を構成する前記ｐ層６ｐとの間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層５が配されているので、特性制御層５の中間屈折率効果によりトップセル（第一光電変換ユニット６）へ反射する光を増やすことができる。その結果、太陽電池１Ｂ（１）は、光の利用効率を高めることができ、変換効率の高いものとなる。
【００５５】
さらに太陽電池１Ｂ（１０）では、特性制御層５と、第一光電変換ユニット６を構成しアモルファスのシリコン系薄膜からなるｐ層（６ｐ）との間に、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜１３が配され、さらに、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を中間層１４として形成しているので、透明導電膜４と、アモルファスのシリコン系薄膜からなるｐ層（６ｐ）との界面における不整合を緩和することができる。これにより、第一光電変換ユニット６の曲線因子（ＦＦ）を向上させることができる。このように中間層１４を挿入することにより、ＦＦを向上することができ、第一光電変換ユニット６の発電効率を向上することができ、ひいては装置全体としての光電変換効率を向上することが可能である。
【００５６】
中間層１４の厚さは、例えば５〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。例えば５０Åとすることができる。中間層１４の厚さが５〜１０ｎｍの範囲において、曲線因子（ＦＦ）と電圧（Ｖｏｃ）が増大し、光電変換効率が増大する効果が認められる。
【００５７】
つぎに、このような太陽電池１Ｂ（１）の製造方法について説明する。
本発明の太陽電池の製造方法は、前記透明基板２上に、前記透明導電膜４を成膜するステップＡと、前記透明導電膜４上に、前記特性制御層５を形成するステップＢと、前記特性制御層５上に、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜１３を形成するステップＥと、前記第二透明導電膜１３上に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層（中間層１４）を形成するステップＦと、前記中間層１４上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、を少なくとも順に備え、前記ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする。
【００５８】
本実施形態においても、透明導電膜４上に、特性制御層５を形成するステップＢにおいて、加熱成膜しているので、変換効率の高い太陽電池１Ｂ（１）を作製することが可能となる。
【００５９】
なお、上述した第一及び第二実施形態では、タンデム構造の太陽電池を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、シングル構造の太陽電池や、トリプル構造の多雨用電池についても、本発明は適用可能である。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
図２及び図３に示したような成膜装置（スパッタ装置）を用いて、基板上に透明導電膜を成膜した。
（実施例１）
まず、スパッタカソード機構３２に、３１０ｍｍ×１６００ｍｍのターゲット２７を取り付けた。ターゲット２７には、ＺｎＯに不純物としてＡｌ２Ｏ３を２質量％添加した材料を用いた。その後、仕込み／取出し室２２に白板ガラス基板（基板２６）を入れ、粗引き排気手段２４で排気後、成膜室２３に搬送した。このとき、成膜室２３は高真空排気手段３３により所定の真空度に保たれている。
【００６１】
スパッタガス導入手段３５から、プロセスガスとしてＡｒガスと、酸素ガスを導入後、コンダクタンスバルブにより所望のスパッタ圧力（２．０Ｐａ）に調圧後、スパッタカソード機構３２にＤＣ電源により８．４ｋＷの電力を印加することにより、スパッタカソード機構３２に取り付けたＡｌ２Ｏ３添加ＺｎＯターゲットをスパッタした。なお、このときの成膜温度は２５０℃であった。
これらの作業を一連のフローとして、白板ガラス基板上にＡＺＯ透明導電膜を８００ｎｍの厚さに形成した。その後、仕込み/取出し室２２から基板を取り出した。
透明導電膜を成膜後、２０重量％酢酸アンモニウム水溶液を用いて、液温３５℃で９０秒間のウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
【００６２】
さらに、図２及び図３に示したような成膜装置（スパッタ装置）を用いて、透明導電膜上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層を成膜した。
まず、スパッタカソード機構３２に、３１０ｍｍ×１６００ｍｍのターゲット２７を取り付けた。ターゲット２７には、Ｔｉを用いた。その後、仕込み／取出し室２２に白板ガラス基板（基板２６）を入れ、粗引き排気手段２４で排気後、成膜室２３に搬送した。このとき、成膜室２３は高真空排気手段３３により所定の真空度に保たれている。
【００６３】
スパッタガス導入手段３５から、プロセスガスとしてＡｒガスと、酸素ガスを導入後、コンダクタンスバルブにより所望のスパッタ圧力（０．６７Ｐａ）に調圧後、スパッタカソード機構３２にＤＣ電源により８．４ｋＷの電力を印加することにより、スパッタカソード機構３２に取り付けたＴｉターゲットをスパッタした。なお、このときの成膜温度は２５０℃であった。
これらの作業を一連のフローとして、透明導電膜上にＴｉからなる特性制御層を３０ｎｍの厚さに形成した。その後、仕込み/取出し室２２から基板を取り出した。
【００６４】
表面に微細テクスチャーが形成された透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。
【００６５】
（実施例２）
実施例１と同様にして、基板上にＡＺＯからなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した（加熱成膜）。
さらに、透明導電膜上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層を成膜した。
前記特性制御層上に、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜を成膜した。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。このとき、前記第二透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を中間層として形成した。
【００６６】
（比較例１）
実施例１と同様にして、基板上にＡＺＯからなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。 この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。
【００６７】
（比較例２）
実施例１と同様にして、基板上にＡＺＯからなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。このとき、前記透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を中間層として形成した。
【００６８】
（比較例３）
実施例１と同様にして、基板上にＡＺＯからなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
さらに、透明導電膜上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層を成膜した。このとき、成膜時に加熱しなかった。
前記特性制御層上に、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）からなる第二透明導電膜を成膜した。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。このとき、前記第二透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を中間層として形成した。
【００６９】
（比較例４）
基板上にＳｎＯ２ からなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。
【００７０】
（比較例５）
基板上にＳｎＯ２ からなる透明導電膜を成膜した。透明導電膜を成膜後、ウェットエッチングを行い、透明導電膜の表面にテクスチャーを形成した。
実施例１と同様にして、透明導電膜上に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層を成膜した（加熱性膜）。
この透明導電膜を上部電極として用いて、ｐｉｎ型の光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなる太陽電池を作製した。
【００７１】
実施例１において、特性制御層を成膜する前の表面ＳＥＭ像を図７に、断面ＳＥＭ像を図８に、それぞれ示す。また、実施例１において、特性制御層を成膜した後の表面ＳＥＭ像を図９に、断面ＳＥＭ像を図１０に、それぞれ示す。
【００７２】
また、各実施例及び比較例で作製された太陽電池について、ソーラーシミュレーターＹＳＳ−５０Ａ（山下電装株式会社製）により太陽電池性能として、短絡電流（Ｊｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）、光電変換効率（Ｅｆｆ）をそれぞれ評価した。その結果を表１に示す。なお、下表における「Ｐａ−Ｓｉ」はｐ型のアモルファスシリコン系薄膜を、「Ｐμｃ−Ｓｉ」はｐ型の結晶質のシリコン系薄膜を、「ＢＭ」は裏面電極を、それぞれ意味する。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１から明らかなように、ＡＺＯにＰａ−Ｓｉ〜裏面電極までを成膜した比較例１では、ＦＦ、Ｅｆｆともに低い。
ＡＺＯとＰａ−Ｓｉの層間に「Ｐμｃ−Ｓｉ」を設けた比較例２では、ＡＺＯとＰа−Ｓｉのコンタクトが改善しＦＦが増加するが、Ｐμｃ−Ｓｉを追加したことによりＪｓｃが減少してしまった。全体的にはＥｆｆが向上傾向にある。
ＡＺＯとＰμｃ−Ｓｉの層間に「ＴｉＯ２ （無加熱）／ＧＺＯ」を設けた比較例３では、ＴｉＯ２ の中間屈折率効果によりＪｓｃが改善するが、ＦＦが低下してしまった。ＴｉＯ２ の抵抗に起因していると考えられる。
【００７５】
これに対し、ＡＺＯとＰａ−Ｓｉの層間に、「ＴｉＯ２ （加熱）」を設けた実施例１及び「ＴｉＯ２ （加熱）／ＧＺＯ／Ｐμｃ−Ｓｉ」を設けた実施例２では、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、Ｅｆｆのいずれも高い値が得られている。
ＴｉＯ２ 成膜時に加熱した実施例２と加熱しなかった比較例２とを比較すると、実施例２では比較例２に比べて向上傾向があるので、ＴｉＯ２ 成膜時に加熱することにより、ＴｉＯ２ の膜質が変化し、反射防止以外の機能が付加されたと考えられる。
実施例１は、実施例２に対して「ＧＺＯ／ｐμｃ−Ｓｉ」を除いた層構成となっているが、層数（厚み）が少なくなったことで各層における吸収が低減し、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、Ｅｆｆのいずれも実施例２に対して良好な値が得られている。
【００７６】
また、比較例４．比較例５では、透明導電膜の材料をＺｎＯ系材料からＳｎＯ系材料に代えて、同様に実験を行った。
しかし、ＴｉＯ２ 成膜時に加熱した比較例５と非加熱の比較例４とでは得られた電池性能にほとんど違いは見られなかった。したがって、本発明の効果は、透明導電膜がＺｎＯ系材料であるときに得られることが確認された。
【００７７】
以上、本発明の太陽電池の製造方法及び太陽電池について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、光入射側の電力取り出し電極として機能する上部電極が、ＺｎＯを基本構成元素とする透明導電膜を備えた太陽電池の製造方法及び太陽電池に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 太陽電池、２ ガラス基板（透明基板）、３ 上部電極、４ 透明導電膜（第一透明導電膜）、５ 特性制御層、６ 第一光電変換ユニット、７ 第二光電変換ユニット、１１ バッファー層、１２ 裏面電極、１３ 第二透明導電膜、１４ 中間層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電膜付き基板を用い、ｐ型半導体層（ｐ層）、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層）、ｎ型半導体層（ｎ層）を積層したｐｉｎ型の光電変換ユニットを、前記透明導電膜に順に重ねて設けてなり、
前記透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、
前記光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、
前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されている太陽電池の製造方法であって、
前記透明基板上に、前記透明導電膜を成膜するステップＡと、
前記透明導電膜上に、前記特性制御層を形成するステップＢと、
前記特性制御層上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、
を少なくとも順に備え、
前記ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記ステップＡにおいて、
所望のプロセスガス雰囲気中にて、前記透明導電膜の母材をなすターゲットにスパッタ電圧を印加しつつ、該ターゲットの表面に水平磁界を発生させてスパッタを行い、前記透明基板上に前記透明導電膜を成膜し、
前記母材として、ＺｎＯを主成分とした材料を用いること、を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記ステップＡにおいて、前記透明導電膜として、酸化亜鉛系材料からなる第一透明導電膜を形成すること、を特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記酸化亜鉛系材料として、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）を用いること、を特徴とする請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記ステップＡと前記ステップＢとの間に、
前記透明導電膜に対してウェットエッチングを行い、該透明導電膜表面に微細テクスチャーを形成するステップＤを、さらに備えること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記ステップＢとステップＣの間に、
前記特性制御層上に、酸化亜鉛系材料からなる第二透明導電膜を形成するステップＥと、
前記第二透明導電膜上に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を形成するステップＦと、さらに備えること、を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記酸化亜鉛系材料として、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）を用いること、を特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
透明導電膜付き基板を用い、ｐ型半導体層（ｐ層）、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層）、ｎ型半導体層（ｎ層）を積層したｐｉｎ型の光電変換ユニットを、前記透明導電膜に順に重ねて設けてなる太陽電池であって、
前記透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、
前記光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、
前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２からなる特性制御層が配されていること、を特徴とする太陽電池。
【請求項９】
前記透明導電膜が、酸化亜鉛系材料からなる第一透明導電膜であること、を特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第一透明導電膜がＡｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）であること、を特徴とする請求項９に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記特性制御層と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、酸化亜鉛系材料からなる第二透明導電膜が配され、
さらに、前記第二透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層が中間層として配されていること、を特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記第二透明導電膜がＧａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）であること、を特徴とする請求項１１に記載の太陽電池。
【請求項１】
透明導電膜付き基板を用い、ｐ型半導体層（ｐ層）、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層）、ｎ型半導体層（ｎ層）を積層したｐｉｎ型の光電変換ユニットを、前記透明導電膜に順に重ねて設けてなり、
前記透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、
前記光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、
前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２ からなる特性制御層が配されている太陽電池の製造方法であって、
前記透明基板上に、前記透明導電膜を成膜するステップＡと、
前記透明導電膜上に、前記特性制御層を形成するステップＢと、
前記特性制御層上に、前記光電変換ユニットのｐ層、ｉ層及びｎ層を順に形成するステップＣと、
を少なくとも順に備え、
前記ステップＢにおいて、加熱成膜することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記ステップＡにおいて、
所望のプロセスガス雰囲気中にて、前記透明導電膜の母材をなすターゲットにスパッタ電圧を印加しつつ、該ターゲットの表面に水平磁界を発生させてスパッタを行い、前記透明基板上に前記透明導電膜を成膜し、
前記母材として、ＺｎＯを主成分とした材料を用いること、を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記ステップＡにおいて、前記透明導電膜として、酸化亜鉛系材料からなる第一透明導電膜を形成すること、を特徴とする請求項２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記酸化亜鉛系材料として、Ａｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）を用いること、を特徴とする請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記ステップＡと前記ステップＢとの間に、
前記透明導電膜に対してウェットエッチングを行い、該透明導電膜表面に微細テクスチャーを形成するステップＤを、さらに備えること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記ステップＢとステップＣの間に、
前記特性制御層上に、酸化亜鉛系材料からなる第二透明導電膜を形成するステップＥと、
前記第二透明導電膜上に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層を形成するステップＦと、さらに備えること、を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記酸化亜鉛系材料として、Ｇａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）を用いること、を特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
透明導電膜付き基板を用い、ｐ型半導体層（ｐ層）、実質的に真性なｉ型半導体層（ｉ層）、ｎ型半導体層（ｎ層）を積層したｐｉｎ型の光電変換ユニットを、前記透明導電膜に順に重ねて設けてなる太陽電池であって、
前記透明導電膜が、ＺｎＯを基本構成元素とし、
前記光電変換ユニットを構成するｐ層、ｉ層及びｎ層がアモルファスのシリコン系薄膜からなり、
前記透明導電膜と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、ＴｉＯ２からなる特性制御層が配されていること、を特徴とする太陽電池。
【請求項９】
前記透明導電膜が、酸化亜鉛系材料からなる第一透明導電膜であること、を特徴とする請求項８に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第一透明導電膜がＡｌ添加ＺｎＯ（ＡＺＯ）であること、を特徴とする請求項９に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記特性制御層と、前記光電変換ユニットを構成する前記ｐ層との間に、酸化亜鉛系材料からなる第二透明導電膜が配され、
さらに、前記第二透明導電膜と前記ｐ層との間に、結晶質のシリコン系薄膜からなるｐ層が中間層として配されていること、を特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記第二透明導電膜がＧａ添加ＺｎＯ（ＧＺＯ）であること、を特徴とする請求項１１に記載の太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５８６３９（Ｐ２０１３−５８６３９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６４７４（Ｐ２０１１−１９６４７４）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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