JP2001210845A - 薄膜光電変換装置の製造方法 - Google Patents
薄膜光電変換装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】裏面透明導電層に対する接着強度が優れた銀裏
面電極を備えた光電変換装置の製造方法を提供する。 【解決手段】前面透明電極、薄膜光電変換ユニット、裏
面透明導電層を絶縁性基板上にそれぞれ形成する各工程
を備える。光反射性金属層を形成する際に、反応室内に
おいて約０．１〜約０．２７Ｐａのスパッタガス圧力下
に酸化亜鉛微粒子を含む第１のプラズマ領域と銀微粒子
を含む第２のプラズマ領域とを形成し、基板をこの反応
室内に形成された第１のプラズマ領域と第２のプラズマ
領域上を通過させて酸化亜鉛系接着層と銀系光反射性金
属層を形成し、それにより裏面透明導電層と接着層と光
反射性金属層を有する裏面電極を提供する。
面電極を備えた光電変換装置の製造方法を提供する。 【解決手段】前面透明電極、薄膜光電変換ユニット、裏
面透明導電層を絶縁性基板上にそれぞれ形成する各工程
を備える。光反射性金属層を形成する際に、反応室内に
おいて約０．１〜約０．２７Ｐａのスパッタガス圧力下
に酸化亜鉛微粒子を含む第１のプラズマ領域と銀微粒子
を含む第２のプラズマ領域とを形成し、基板をこの反応
室内に形成された第１のプラズマ領域と第２のプラズマ
領域上を通過させて酸化亜鉛系接着層と銀系光反射性金
属層を形成し、それにより裏面透明導電層と接着層と光
反射性金属層を有する裏面電極を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜光電変換装置の
製造方法に係り、特には、光電変換ユニットとの接着強
度に優れた裏面電極を有する薄膜光電変換装置の製造方
法に関する。
製造方法に係り、特には、光電変換ユニットとの接着強
度に優れた裏面電極を有する薄膜光電変換装置の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体薄膜を光電変換層として利
用した太陽電池を始めとする薄膜光電変換装置の開発が
精力的に行なわれている。このような薄膜光電変換装置
は、一般に、裏面電極と、裏面電極の前面側に設けら
れ、ｐｉｎまたはｎｉｐ接合構造を有する薄膜光電変換
ユニットと、光電変換ユニットの前面側に設けられた前
面透明電極とを絶縁性基板上に備える。かかる薄膜光電
変換装置は、太陽電池ばかりでなく、光センサ等種々の
用途への応用が期待されている。
用した太陽電池を始めとする薄膜光電変換装置の開発が
精力的に行なわれている。このような薄膜光電変換装置
は、一般に、裏面電極と、裏面電極の前面側に設けら
れ、ｐｉｎまたはｎｉｐ接合構造を有する薄膜光電変換
ユニットと、光電変換ユニットの前面側に設けられた前
面透明電極とを絶縁性基板上に備える。かかる薄膜光電
変換装置は、太陽電池ばかりでなく、光センサ等種々の
用途への応用が期待されている。
【０００３】かかる薄膜光電変換装置においては、光電
変換量を向上させるべく種々の改善がなされてきてい
る。光電変換ユニットに対する裏面電極を光反射率のき
わめて高い銀で形成することもその一例である。光電変
換ユニットに入射した光はこの高光反射率の銀裏面電極
と前面透明電極との間で反射を繰り返し、それにより光
電変換層による光吸収が増大させ、もって光電変換量が
向上する。
変換量を向上させるべく種々の改善がなされてきてい
る。光電変換ユニットに対する裏面電極を光反射率のき
わめて高い銀で形成することもその一例である。光電変
換ユニットに入射した光はこの高光反射率の銀裏面電極
と前面透明電極との間で反射を繰り返し、それにより光
電変換層による光吸収が増大させ、もって光電変換量が
向上する。
【０００４】また、近年、光反射性金属層と光電変換ユ
ニットとの間に酸化亜鉛等の透明導電層（以下、裏面透
明導電層という）を設けた光電変換装置も数多く提案さ
れている（例えば、特開平３−９９４７７公報、特開平
７−２６３７３１号公報等）。このように裏面電極の光
反射性金属層と光電変換ユニットとの間に裏面透明導電
層を介在させることによって、それらの間の熱膨張係数
の相違による熱歪みを緩和し、かつ金属原子がシリコン
系光電変換ユニット内へ拡散して混入することを防止し
得る。その結果、得られる光電変換装置の歩留まりと信
頼性が向上するのみならず、光感度が改善されて光電変
換特性も向上する。
ニットとの間に酸化亜鉛等の透明導電層（以下、裏面透
明導電層という）を設けた光電変換装置も数多く提案さ
れている（例えば、特開平３−９９４７７公報、特開平
７−２６３７３１号公報等）。このように裏面電極の光
反射性金属層と光電変換ユニットとの間に裏面透明導電
層を介在させることによって、それらの間の熱膨張係数
の相違による熱歪みを緩和し、かつ金属原子がシリコン
系光電変換ユニット内へ拡散して混入することを防止し
得る。その結果、得られる光電変換装置の歩留まりと信
頼性が向上するのみならず、光感度が改善されて光電変
換特性も向上する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銀は薄
膜半導体やセラミックなどに対する接着強度が劣ってお
り、薄膜光電変換装置の裏面電極として実用レベルの接
着強度が得られていない。銀裏面電極と光電変換ユニッ
トとの間に上記のような裏面透明導電層を設けた場合に
は、接着強度は若干向上するものの、到底実用レベルで
利用できる水準ではなく、裏面透明導電層の本来奏する
上記効果が十分に得られないのである。
膜半導体やセラミックなどに対する接着強度が劣ってお
り、薄膜光電変換装置の裏面電極として実用レベルの接
着強度が得られていない。銀裏面電極と光電変換ユニッ
トとの間に上記のような裏面透明導電層を設けた場合に
は、接着強度は若干向上するものの、到底実用レベルで
利用できる水準ではなく、裏面透明導電層の本来奏する
上記効果が十分に得られないのである。
【０００６】したがって、本発明は、裏面透明導電層に
対する接着強度が優れた銀裏面電極を備えた光電変換装
置の製造方法を提供することを課題とする。
対する接着強度が優れた銀裏面電極を備えた光電変換装
置の製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の課題
を解決すべく検討を重ねる中で、本出願人の出願に係る
特開平８−１０７２２５号公報に開示されている技術に
着目した。この技術は、絶縁性透明基板上に透明電極
層、薄膜半導体層および第１の透明導電性金属化合物層
を順次積層形成した後、反応室内において形成した透明
導電性金属化合物による第１のプラズマ領域と金属によ
る第２のプラズマ領域中を第１のプラズマ領域側から第
２のプラズマ領域に向かって基板を移動させることによ
って、第１の透明導電性金属化合物層上に第２の透明導
電性金属化合物層と金属層を形成するものである。第１
の透明導電性金属化合物層と金属層は、第２の透明導電
性金属化合物層を介して強固に接着し、一体の裏面電極
を構成する。
を解決すべく検討を重ねる中で、本出願人の出願に係る
特開平８−１０７２２５号公報に開示されている技術に
着目した。この技術は、絶縁性透明基板上に透明電極
層、薄膜半導体層および第１の透明導電性金属化合物層
を順次積層形成した後、反応室内において形成した透明
導電性金属化合物による第１のプラズマ領域と金属によ
る第２のプラズマ領域中を第１のプラズマ領域側から第
２のプラズマ領域に向かって基板を移動させることによ
って、第１の透明導電性金属化合物層上に第２の透明導
電性金属化合物層と金属層を形成するものである。第１
の透明導電性金属化合物層と金属層は、第２の透明導電
性金属化合物層を介して強固に接着し、一体の裏面電極
を構成する。
【０００８】この技術をさらに検討した結果、本発明者
は、金属層として銀を選択した場合、第１の透明導電性
金属化合物としては酸化亜鉛が銀との密着性等の点で最
適であり、しかも接着層として作用する第２の透明導電
性金属化合物層としては同様に酸化亜鉛が最適であるこ
と、さらには、接着層としての酸化亜鉛層と銀層とを形
成する際の反応室内の圧力が酸化亜鉛層と銀層との接着
性に密接に関係することを見いだした。本発明はこの知
見に基づく。
は、金属層として銀を選択した場合、第１の透明導電性
金属化合物としては酸化亜鉛が銀との密着性等の点で最
適であり、しかも接着層として作用する第２の透明導電
性金属化合物層としては同様に酸化亜鉛が最適であるこ
と、さらには、接着層としての酸化亜鉛層と銀層とを形
成する際の反応室内の圧力が酸化亜鉛層と銀層との接着
性に密接に関係することを見いだした。本発明はこの知
見に基づく。
【０００９】すなわち、本発明によれば、裏面電極が酸
化亜鉛を包含する裏面透明導電層とその裏面側に設けら
れた銀を包含する光反射性金属層とを有する薄膜光電変
換装置の製造方法であって、前面透明電極、該前面透明
電極の裏面側に設けられた薄膜光電変換ユニットおよび
該光電変換ユニットの裏面側に設けられた前記裏面透明
導電層を絶縁性基板上にそれぞれ形成する各工程を備
え、前記光反射性金属層を形成する際に、反応室内にお
いて約０．１〜約０．２７Ｐａのスパッタガス圧力下に
酸化亜鉛微粒子を含む第１のプラズマ領域と銀微粒子を
含む第２のプラズマ領域とを形成し、該基板を前記反応
室内に形成された前記第１のプラズマ領域と第２のプラ
ズマ領域上を通過させて酸化亜鉛を包含する接着層と銀
を包含する光反射性金属層を形成し、それにより前記裏
面透明導電層と前記接着層と前記光反射性金属層を有す
る裏面電極を提供することを特徴とする薄膜光電変換装
置の製造方法が提供される。
化亜鉛を包含する裏面透明導電層とその裏面側に設けら
れた銀を包含する光反射性金属層とを有する薄膜光電変
換装置の製造方法であって、前面透明電極、該前面透明
電極の裏面側に設けられた薄膜光電変換ユニットおよび
該光電変換ユニットの裏面側に設けられた前記裏面透明
導電層を絶縁性基板上にそれぞれ形成する各工程を備
え、前記光反射性金属層を形成する際に、反応室内にお
いて約０．１〜約０．２７Ｐａのスパッタガス圧力下に
酸化亜鉛微粒子を含む第１のプラズマ領域と銀微粒子を
含む第２のプラズマ領域とを形成し、該基板を前記反応
室内に形成された前記第１のプラズマ領域と第２のプラ
ズマ領域上を通過させて酸化亜鉛を包含する接着層と銀
を包含する光反射性金属層を形成し、それにより前記裏
面透明導電層と前記接着層と前記光反射性金属層を有す
る裏面電極を提供することを特徴とする薄膜光電変換装
置の製造方法が提供される。
【００１０】本発明において、ｐｉｎ接合構造の薄膜光
電変換ユニットを有する薄膜光電変換装置を製造する場
合には、基板上に、前面透明電極、薄膜光電変換ユニッ
トおよび裏面透明導電層を順次形成した後、その基板を
まず第１のプラズマ領域上を、ついで第２のプラズマ領
域上を通過させて裏面透明導電層上に酸化亜鉛を包含す
る接着層および銀を包含する光反射性金属層を順次形成
することができる。
電変換ユニットを有する薄膜光電変換装置を製造する場
合には、基板上に、前面透明電極、薄膜光電変換ユニッ
トおよび裏面透明導電層を順次形成した後、その基板を
まず第１のプラズマ領域上を、ついで第２のプラズマ領
域上を通過させて裏面透明導電層上に酸化亜鉛を包含す
る接着層および銀を包含する光反射性金属層を順次形成
することができる。
【００１１】本発明において、ｎｉｐ接合構造の薄膜光
電変換ユニットを有する薄膜光電変換装置を製造する場
合には、基板をまず第２のプラズマ領域上を、ついで第
１のプラズマ領域上を通過させて基板上に銀を包含する
光反射性金属層および酸化亜鉛を包含する接着層を順次
形成し、しかる後、裏面透明導電層、薄膜光電変換ユニ
ットおよび前面透明電極を順次形成することができる。
電変換ユニットを有する薄膜光電変換装置を製造する場
合には、基板をまず第２のプラズマ領域上を、ついで第
１のプラズマ領域上を通過させて基板上に銀を包含する
光反射性金属層および酸化亜鉛を包含する接着層を順次
形成し、しかる後、裏面透明導電層、薄膜光電変換ユニ
ットおよび前面透明電極を順次形成することができる。
【００１２】好ましくは、第１のプラズマ領域をドーパ
ントを含有していてもよい酸化亜鉛スパッタターゲット
に放電電力を印加することによって形成し、第２のプラ
ズマ領域を銀スパッタターゲットに放電電力を印加する
ことによって形成する。その際、酸化亜鉛スパッタター
ゲットに印加する放電電力の電力密度は約０．１〜約４
Ｗ／ｃｍ2 であり、銀ターゲットに印加する放電電力の
電力密度は約１〜約２０Ｗ／ｃｍ2 であることが好まし
い。
ントを含有していてもよい酸化亜鉛スパッタターゲット
に放電電力を印加することによって形成し、第２のプラ
ズマ領域を銀スパッタターゲットに放電電力を印加する
ことによって形成する。その際、酸化亜鉛スパッタター
ゲットに印加する放電電力の電力密度は約０．１〜約４
Ｗ／ｃｍ2 であり、銀ターゲットに印加する放電電力の
電力密度は約１〜約２０Ｗ／ｃｍ2 であることが好まし
い。
【００１３】また、本発明において、第１のプラズマ領
域と第２のプラズマ領域とは、第2のプラズマ領域で形
成される光反射性金属の反射率を低下させない程度にそ
れらの一部が重なり合うように形成してもよい。
域と第２のプラズマ領域とは、第2のプラズマ領域で形
成される光反射性金属の反射率を低下させない程度にそ
れらの一部が重なり合うように形成してもよい。
【００１４】なお、本明細書において、光入射側を前面
といい、その反対側を裏面という。
といい、その反対側を裏面という。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明をより具体的に説明
する。本発明の第１の実施の形態は、ｐｉｎ接合構造を
有する薄膜光電変換ユニットを備える薄膜光電変換装置
の製造方法に係る。この第１の実施の形態に係る製造方
法により得られる薄膜光電変換装置の一例を図１に示
す。この薄膜光電変換装置１０は、絶縁性基板１１上
に、前面透明電極１２と、薄膜光電変換ユニット１３
と、裏面電極１４とが順次形成されたものである。
する。本発明の第１の実施の形態は、ｐｉｎ接合構造を
有する薄膜光電変換ユニットを備える薄膜光電変換装置
の製造方法に係る。この第１の実施の形態に係る製造方
法により得られる薄膜光電変換装置の一例を図１に示
す。この薄膜光電変換装置１０は、絶縁性基板１１上
に、前面透明電極１２と、薄膜光電変換ユニット１３
と、裏面電極１４とが順次形成されたものである。
【００１６】基板１１は、ＰＥＴやポリイミド等の耐熱
性プラスチックフィルム、セラミック、または低融点の
安価なガラス等の透明な絶縁性材料により構成すること
ができる。また、イオンバリヤー膜として酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）を表面にコートしたガラス基板を用いるこ
ともできる。
性プラスチックフィルム、セラミック、または低融点の
安価なガラス等の透明な絶縁性材料により構成すること
ができる。また、イオンバリヤー膜として酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）を表面にコートしたガラス基板を用いるこ
ともできる。
【００１７】基板１１上には、前面透明電極１２が形成
される。前面透明電極１２は、透明導電性材料、特に透
明導電性酸化物材料により形成され、１層構造であって
も、多層構造であってもよい。前面透明電極１２は、好
ましくは、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化ス
ズ（ＳｎＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、それらの混合物
等から選択される透明導電性酸化物で形成される。これ
ら透明導電性酸化物には、フッ素をドープすることがで
きる。
される。前面透明電極１２は、透明導電性材料、特に透
明導電性酸化物材料により形成され、１層構造であって
も、多層構造であってもよい。前面透明電極１２は、好
ましくは、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化ス
ズ（ＳｎＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、それらの混合物
等から選択される透明導電性酸化物で形成される。これ
ら透明導電性酸化物には、フッ素をドープすることがで
きる。
【００１８】かかる前面透明電極１２は、真空蒸着、Ｃ
ＶＤ、またはスパッタ等のそれ自体既知の気相堆積法に
より形成することができる。
ＶＤ、またはスパッタ等のそれ自体既知の気相堆積法に
より形成することができる。
【００１９】なお、前面透明電極１２は、その表面がフ
ラットであってもよいが、図１に示すように表面凹凸構
造（テクスチャ構造）を有することが好ましい。そのよ
うな表面凹凸構造における凹凸の高低差は、１０〜１０
０ｎｍであることが好ましい。また、凹凸のピッチは凹
凸の高低差より大きくかつその２５倍以下であることが
好ましく、凹凸の高低差の４倍〜２０倍であることがよ
り好ましく、具体的には、凹凸のピッチが３００〜１０
００ｎｍであることが好ましい。
ラットであってもよいが、図１に示すように表面凹凸構
造（テクスチャ構造）を有することが好ましい。そのよ
うな表面凹凸構造における凹凸の高低差は、１０〜１０
０ｎｍであることが好ましい。また、凹凸のピッチは凹
凸の高低差より大きくかつその２５倍以下であることが
好ましく、凹凸の高低差の４倍〜２０倍であることがよ
り好ましく、具体的には、凹凸のピッチが３００〜１０
００ｎｍであることが好ましい。
【００２０】本明細書において、凹凸の高低差とは凸部
と凹部の高さの差の平均値であり、ピッチとはおよそ
０．１〜５μｍ周期で現れる、隣接する凸部と凸部また
は凹部と凹部の間の距離の平均値を表わす。このような
表面凹凸構造は、前面透明電極１２の断面ＴＥＭ（透過
型電子顕微鏡）写真の画像処理や、ＡＦＭ（原子間力顕
微鏡）による表面観察および表面形状測定によっても決
定することができる。
と凹部の高さの差の平均値であり、ピッチとはおよそ
０．１〜５μｍ周期で現れる、隣接する凸部と凸部また
は凹部と凹部の間の距離の平均値を表わす。このような
表面凹凸構造は、前面透明電極１２の断面ＴＥＭ（透過
型電子顕微鏡）写真の画像処理や、ＡＦＭ（原子間力顕
微鏡）による表面観察および表面形状測定によっても決
定することができる。
【００２１】このような表面凹凸構造を有する前面透明
電極１２は、それ自体既知の種々の方法により形成する
ことができる。例えば、基板１１の表面にエッチングな
どにより凹凸構造を形成し、その上に薄い前面透明電極
１２を形成して、前面透明電極１２の表面を基板１１の
凹凸構造に沿った凹凸構造にすることができる。
電極１２は、それ自体既知の種々の方法により形成する
ことができる。例えば、基板１１の表面にエッチングな
どにより凹凸構造を形成し、その上に薄い前面透明電極
１２を形成して、前面透明電極１２の表面を基板１１の
凹凸構造に沿った凹凸構造にすることができる。
【００２２】前面透明電極１２上には、薄膜光電変換ユ
ニット１３が形成される。薄膜光電変換ユニット１３
は、ｐ型半導体層１３１、ｉ型半導体層（光電変換層）
１３２、およびｎ型半導体層１３３を含む。
ニット１３が形成される。薄膜光電変換ユニット１３
は、ｐ型半導体層１３１、ｉ型半導体層（光電変換層）
１３２、およびｎ型半導体層１３３を含む。
【００２３】前面透明電極１２上に形成されるｐ型半導
体層１３１は、ホウ素、アルミニウム等のｐ型不純物原
子がドープされたｐ型シリコン系半導体材料で形成する
ことができる。また、ｐ型半導体層１３１の材料として
は、非晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイドや非晶
質シリコンゲルマニウム等の合金材料、多結晶もしくは
部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその合金
材料を用いることもできる。なお、望まれる場合には、
堆積されたこのようなｐ型半導体層１３１にパルスレー
ザ光を照射することにより、その結晶化分率や導電型決
定不純物原子によるキャリア濃度を制御することもでき
る。
体層１３１は、ホウ素、アルミニウム等のｐ型不純物原
子がドープされたｐ型シリコン系半導体材料で形成する
ことができる。また、ｐ型半導体層１３１の材料として
は、非晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイドや非晶
質シリコンゲルマニウム等の合金材料、多結晶もしくは
部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその合金
材料を用いることもできる。なお、望まれる場合には、
堆積されたこのようなｐ型半導体層１３１にパルスレー
ザ光を照射することにより、その結晶化分率や導電型決
定不純物原子によるキャリア濃度を制御することもでき
る。
【００２４】ｐ型半導体層１３１上に形成されるｉ型半
導体層（光電変換層）１３２は、実質的にノンドープの
真正半導体材料、好ましくはシリコン系半導体材料から
なる。このようなｉ型半導体層１３２は、非晶質シリコ
ン薄膜、多結晶シリコン薄膜、体積結晶化分率が８０％
以上の微結晶シリコン薄膜、または微量の不純物を含む
弱ｐ型もしくは弱ｎ型で光電変換機能を十分に備えてい
るシリコン系薄膜で構成することができる。しかし、こ
の光電変換層１３２はこれらに限定されず、シリコンカ
ーバイドやシリコンゲルマニウム等の合金材料を用いて
形成されてもよい。このような光電変換層１３２は、必
要かつ十分な光電変換を可能とするの厚差を有する。そ
のためには、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換
層は一般に０．３〜０．４μｍの厚さを有し、結晶質シ
リコン系半導体からなる光電変換層は一般に０．５〜２
０μｍの厚さを有する。
導体層（光電変換層）１３２は、実質的にノンドープの
真正半導体材料、好ましくはシリコン系半導体材料から
なる。このようなｉ型半導体層１３２は、非晶質シリコ
ン薄膜、多結晶シリコン薄膜、体積結晶化分率が８０％
以上の微結晶シリコン薄膜、または微量の不純物を含む
弱ｐ型もしくは弱ｎ型で光電変換機能を十分に備えてい
るシリコン系薄膜で構成することができる。しかし、こ
の光電変換層１３２はこれらに限定されず、シリコンカ
ーバイドやシリコンゲルマニウム等の合金材料を用いて
形成されてもよい。このような光電変換層１３２は、必
要かつ十分な光電変換を可能とするの厚差を有する。そ
のためには、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換
層は一般に０．３〜０．４μｍの厚さを有し、結晶質シ
リコン系半導体からなる光電変換層は一般に０．５〜２
０μｍの厚さを有する。
【００２５】ｉ型半導体層１３２上に形成されるｎ型半
導体層１３３は、リン、窒素等のｎ型不純物原子がドー
プされたｎ型シリコン系半導体材料で形成することがで
きる。ｎ型半導体層１３３の材料としては、非晶質シリ
コン、非晶質シリコンカーバイドや非晶質シリコンゲル
マニウム等の合金材料を用いることができ、多結晶もし
くは部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその
合金材料を用いることもできる。
導体層１３３は、リン、窒素等のｎ型不純物原子がドー
プされたｎ型シリコン系半導体材料で形成することがで
きる。ｎ型半導体層１３３の材料としては、非晶質シリ
コン、非晶質シリコンカーバイドや非晶質シリコンゲル
マニウム等の合金材料を用いることができ、多結晶もし
くは部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその
合金材料を用いることもできる。
【００２６】光電変換ユニット１３に含まれるすべての
半導体層は、４００℃以下の下地温度の下にプラズマＣ
ＶＤ法によって堆積させることができる。プラズマＣＶ
Ｄ法としては、一般によく知られている平行平板型のＲ
ＦプラズマＣＶＤや、周波数が１５０ＭＨｚ以下のＲＦ
帯からＶＨＦ帯までの高周波電源を利用するプラズマＣ
ＶＤを用いることができる。
半導体層は、４００℃以下の下地温度の下にプラズマＣ
ＶＤ法によって堆積させることができる。プラズマＣＶ
Ｄ法としては、一般によく知られている平行平板型のＲ
ＦプラズマＣＶＤや、周波数が１５０ＭＨｚ以下のＲＦ
帯からＶＨＦ帯までの高周波電源を利用するプラズマＣ
ＶＤを用いることができる。
【００２７】光電変換ユニット１３の上には、裏面電極
１４が形成される。この裏面電極は、酸化亜鉛を包含す
る裏面透明導電層１４１、酸化亜鉛を包含する接着層１
４２、および銀を包含する光反射性金属層１４３を備え
る。光反射性金属層１４３は、５００〜１２００ｎｍの
範囲内の波長の光に対して９５％以上の高い反射率を示
し得る。
１４が形成される。この裏面電極は、酸化亜鉛を包含す
る裏面透明導電層１４１、酸化亜鉛を包含する接着層１
４２、および銀を包含する光反射性金属層１４３を備え
る。光反射性金属層１４３は、５００〜１２００ｎｍの
範囲内の波長の光に対して９５％以上の高い反射率を示
し得る。
【００２８】光電変換ユニット１３の上に形成される酸
化亜鉛系裏面透明導電層１４１は、アルミニウム等のド
ーパントを含有していてもよい酸化亜鉛ターゲットを用
いたそれ自体既知のスパッタにより形成することができ
る。
化亜鉛系裏面透明導電層１４１は、アルミニウム等のド
ーパントを含有していてもよい酸化亜鉛ターゲットを用
いたそれ自体既知のスパッタにより形成することができ
る。
【００２９】図１に示す薄膜光電変換装置を製造するた
めには、基板１１上に前面透明電極１２、薄膜光電変換
ユニット１３および酸化亜鉛系裏面透明導電層１４を順
次形成した後、以後詳述する方法により酸化亜鉛系接着
層１４２および銀系光反射性金属層１４３を順次形成す
る。
めには、基板１１上に前面透明電極１２、薄膜光電変換
ユニット１３および酸化亜鉛系裏面透明導電層１４を順
次形成した後、以後詳述する方法により酸化亜鉛系接着
層１４２および銀系光反射性金属層１４３を順次形成す
る。
【００３０】なお、図１に示すｐｉｎ接合構造の光電変
換ユニット１３を有する光電変換装置１０では、光電変
換されるべき光は、基板１１側から入射される。
換ユニット１３を有する光電変換装置１０では、光電変
換されるべき光は、基板１１側から入射される。
【００３１】本発明の第２の実施の形態は、ｎｉｐ接合
構造を有する薄膜光電変換ユニットを備える薄膜光電変
換装置の製造方法に係る。この第２の実施の形態に係る
製造方法により得られる薄膜光電変換装置の一例を図２
に示す。この薄膜光電変換装置２０は、絶縁性基板２１
上に、裏面電極２２と、薄膜光電変換ユニット２３と、
前面透明電極２４とが順次形成されたものである。
構造を有する薄膜光電変換ユニットを備える薄膜光電変
換装置の製造方法に係る。この第２の実施の形態に係る
製造方法により得られる薄膜光電変換装置の一例を図２
に示す。この薄膜光電変換装置２０は、絶縁性基板２１
上に、裏面電極２２と、薄膜光電変換ユニット２３と、
前面透明電極２４とが順次形成されたものである。
【００３２】基板２１は、図１の光電変換装置１０にお
ける基板１１と同様の基板材料で形成することができ
る。しかし、基板２１は、透明である必要がないので、
ステンレス鋼等の金属材料で形成することもできる。
ける基板１１と同様の基板材料で形成することができ
る。しかし、基板２１は、透明である必要がないので、
ステンレス鋼等の金属材料で形成することもできる。
【００３３】基板２１上に形成される裏面電極３２は、
図１における裏面電極１４に対応するものである。すな
わち、この裏面電極３２は、基板２１上に形成された銀
を包含する光反射性金属層２２１、その上に形成された
酸化亜鉛を包含する接着層２２２およびその上に形成さ
れた酸化亜鉛を包含する透明導電層２２３を含む。酸化
亜鉛系透明酸化物層２２３は、図１の酸化亜鉛系透明酸
化物層１４１と同様の方法により形成することができ
る。
図１における裏面電極１４に対応するものである。すな
わち、この裏面電極３２は、基板２１上に形成された銀
を包含する光反射性金属層２２１、その上に形成された
酸化亜鉛を包含する接着層２２２およびその上に形成さ
れた酸化亜鉛を包含する透明導電層２２３を含む。酸化
亜鉛系透明酸化物層２２３は、図１の酸化亜鉛系透明酸
化物層１４１と同様の方法により形成することができ
る。
【００３４】なお、この裏面電極２２、特にその光反射
性金属層２２１は、表面凹凸構造（表面テクスチャ構
造）を有することが好ましい。そのような光反射性金属
層２２１の上表面における凹凸構造は、基板２１の表面
を予めエッチング等によって凹凸構造に加工し、その凹
凸構造をそれ自体の上表面に伝達し得るような薄い光反
射性金属層２２１を後述する方法により形成することに
よって得ることができる。あるいは、基板２１上に凹凸
表面を有する透明導電層（図示せず）を堆積した後に、
その凹凸構造をそれ自体の上表面に伝達し得るような薄
い光反射性金属層２２１を後述する方法により形成する
ことによっても得られる。
性金属層２２１は、表面凹凸構造（表面テクスチャ構
造）を有することが好ましい。そのような光反射性金属
層２２１の上表面における凹凸構造は、基板２１の表面
を予めエッチング等によって凹凸構造に加工し、その凹
凸構造をそれ自体の上表面に伝達し得るような薄い光反
射性金属層２２１を後述する方法により形成することに
よって得ることができる。あるいは、基板２１上に凹凸
表面を有する透明導電層（図示せず）を堆積した後に、
その凹凸構造をそれ自体の上表面に伝達し得るような薄
い光反射性金属層２２１を後述する方法により形成する
ことによっても得られる。
【００３５】光反射性金属層２２１の表面凹凸構造にお
ける凹凸の高低差は０．０１〜２μｍの範囲内にあると
ともに、凹凸のピッチはその高低差より大きくかつその
２５倍以下であることが好ましく、４〜２０倍の範囲内
にあることがより好ましい。このような表面凹凸構造を
有する光反射性金属層２２１を用いることにより、開放
端電圧の低下や製造歩留まりの低下を伴うことなく、光
閉じ込め効果を改善して高性能の光電変換装置を得るこ
とができる。なお、このような表面凹凸構造は、上述し
たように、裏面電極２２の断面のＴＥＭ（透過型電子顕
微鏡）写真やＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による表面観察
によって測定することができる。
ける凹凸の高低差は０．０１〜２μｍの範囲内にあると
ともに、凹凸のピッチはその高低差より大きくかつその
２５倍以下であることが好ましく、４〜２０倍の範囲内
にあることがより好ましい。このような表面凹凸構造を
有する光反射性金属層２２１を用いることにより、開放
端電圧の低下や製造歩留まりの低下を伴うことなく、光
閉じ込め効果を改善して高性能の光電変換装置を得るこ
とができる。なお、このような表面凹凸構造は、上述し
たように、裏面電極２２の断面のＴＥＭ（透過型電子顕
微鏡）写真やＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による表面観察
によって測定することができる。
【００３６】裏面電極２２上に形成される薄膜光電変換
ユニット２３は、図１におけるｐ型半導体層１３１とｎ
型半導体層１３３の配置を逆転させた以外は図１の光電
変換装置１０における光電変換ユニット１３と同様の構
成を有する。すなわち、光電変換ユニット２３は、基板
２１側から、図１のｎ型半導体層１３３に相当するｎ型
半導体層２３１、図１の光電変換層１３２に相当する薄
膜光電変換層２３２、および図１のｐ型半導体層１３１
に相当するｐ型半導体層２３３を備える。
ユニット２３は、図１におけるｐ型半導体層１３１とｎ
型半導体層１３３の配置を逆転させた以外は図１の光電
変換装置１０における光電変換ユニット１３と同様の構
成を有する。すなわち、光電変換ユニット２３は、基板
２１側から、図１のｎ型半導体層１３３に相当するｎ型
半導体層２３１、図１の光電変換層１３２に相当する薄
膜光電変換層２３２、および図１のｐ型半導体層１３１
に相当するｐ型半導体層２３３を備える。
【００３７】光電変換ユニット２３上に形成される前面
透明電極２４は、図１における前面透明電極１２に相当
するものであり、同様の材料および手法により形成する
ことができる。
透明電極２４は、図１における前面透明電極１２に相当
するものであり、同様の材料および手法により形成する
ことができる。
【００３８】さらに、この前面透明電極２４上には、好
ましくはＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔから選択さ
れた少なくとも１種以上の金属またはこれらの合金で形
成された櫛型金属電極（グリッド電極）２５が形成され
る。
ましくはＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔから選択さ
れた少なくとも１種以上の金属またはこれらの合金で形
成された櫛型金属電極（グリッド電極）２５が形成され
る。
【００３９】図２に示す薄膜光電変換装置を製造するた
めには、基板２１上に以後詳述する方法により光反射性
金属層２２１と接着層２２２を順次形成した後、酸化亜
鉛系裏面透明導電層２２３、薄膜光電変換ユニット２
３、前面透明電極２４を上述の方法によりを順次形成す
る。しかる後、それ自体既知の方法によりグリッド電極
２５を形成する。
めには、基板２１上に以後詳述する方法により光反射性
金属層２２１と接着層２２２を順次形成した後、酸化亜
鉛系裏面透明導電層２２３、薄膜光電変換ユニット２
３、前面透明電極２４を上述の方法によりを順次形成す
る。しかる後、それ自体既知の方法によりグリッド電極
２５を形成する。
【００４０】このようなシリコン系薄膜光電変換装置２
０において、光電変換されるべき光ｈνは、前面透明電
極２４側から照射される。
０において、光電変換されるべき光ｈνは、前面透明電
極２４側から照射される。
【００４１】さて、本発明において、裏面電極を構成す
る銀系光反射性金属層１４３または２２１、並びに裏面
透明導電性層１４１または２２３と該光反射性金属層１
４３または２２１との間に介在して両者を強固に接着す
る接着層１４２または２２２を形成するために、反応室
内に、酸化亜鉛形成用第１のプラズマ領域と銀形成用第
２のプラズマ領域とを形成する。各プラズマ領域を形成
した後、所定の基板を第１のプラズマ領域および第２の
プラズマ領域上を通過させる。こうして、酸化亜鉛を含
む接着層と銀を包含する光反射性金属層とが形成され、
それにより裏面透明導電層と光反射性金属層とが接着層
を介して強固に結合した裏面電極が完成する。
る銀系光反射性金属層１４３または２２１、並びに裏面
透明導電性層１４１または２２３と該光反射性金属層１
４３または２２１との間に介在して両者を強固に接着す
る接着層１４２または２２２を形成するために、反応室
内に、酸化亜鉛形成用第１のプラズマ領域と銀形成用第
２のプラズマ領域とを形成する。各プラズマ領域を形成
した後、所定の基板を第１のプラズマ領域および第２の
プラズマ領域上を通過させる。こうして、酸化亜鉛を含
む接着層と銀を包含する光反射性金属層とが形成され、
それにより裏面透明導電層と光反射性金属層とが接着層
を介して強固に結合した裏面電極が完成する。
【００４２】本発明においては、この第１および第２の
プラズマ領域は、反応室内を不活性ガスにより約０．１
〜約０．２７Ｐａの圧力に設定して形成する。反応室内
を約０．２７Ｐａ以下の圧力に設定することにより、銀
系光反射性金属層と酸化亜鉛系裏面透明導電層との接着
層を介する接着力が向上し、たとえ１６０℃程度の高温
に加熱しても銀系光反射性層は、酸化亜鉛系裏面透明導
電層から剥離しないという優れた接着力を示す。また、
反応室内を０．１Ｐａ以上の圧力に設定することによ
り、成膜時の放電が安定するので、均一な層を形成する
ことができる。
プラズマ領域は、反応室内を不活性ガスにより約０．１
〜約０．２７Ｐａの圧力に設定して形成する。反応室内
を約０．２７Ｐａ以下の圧力に設定することにより、銀
系光反射性金属層と酸化亜鉛系裏面透明導電層との接着
層を介する接着力が向上し、たとえ１６０℃程度の高温
に加熱しても銀系光反射性層は、酸化亜鉛系裏面透明導
電層から剥離しないという優れた接着力を示す。また、
反応室内を０．１Ｐａ以上の圧力に設定することによ
り、成膜時の放電が安定するので、均一な層を形成する
ことができる。
【００４３】本発明において、第１のプラズマ領域およ
び第２のプラズマ領域は、アルミニウム等のドーパント
を含有していてもよい酸化亜鉛ターゲットおよび銀ター
ゲットにそれぞれ放電電力を印加することによって形成
することが好ましい。なお、第１のプラズマ領域と第２
のプラズマ領域とを第２のプラズマ領域で形成される光
反射性金属の反射率を低下させない程度にそれらの一部
が重なり合うように形成してもよく、それにより接着性
がさらに増し得る。
び第２のプラズマ領域は、アルミニウム等のドーパント
を含有していてもよい酸化亜鉛ターゲットおよび銀ター
ゲットにそれぞれ放電電力を印加することによって形成
することが好ましい。なお、第１のプラズマ領域と第２
のプラズマ領域とを第２のプラズマ領域で形成される光
反射性金属の反射率を低下させない程度にそれらの一部
が重なり合うように形成してもよく、それにより接着性
がさらに増し得る。
【００４４】次に、図３を参照して、酸化亜鉛系透明導
電層と酸化亜鉛系接着層の形成方法をより具体的に説明
する。図３には、マグネトロン式インラインスパッタ装
置１００が概略的に示されている。このスパッタ装置１
００の反応室１０１内には、２つのスパッタターゲッ
ト、すなわちスパッタターゲット１０２（ドーパントを
含有していてもよい酸化亜鉛ターゲットまたは銀ターゲ
ット）およびスパッタターゲット１０３（ターゲット１
０２が酸化亜鉛ターゲットである場合には、銀ターゲッ
トであり、ターゲット１０２が銀ターゲットである場合
には、ドーパントを含有していてもよい酸化亜鉛ターゲ
ットである）が配置されている。一方のターゲット１０
２は、接地された高周波電源１０５に接続され、他方の
ターゲット１０３は、接地された別の高周波電源１０６
に接続されている。２つのターゲット１０２および１０
３に離間・対向して共通対向電極１０４が配置され、こ
の対向電極１０４は、接地されている。反応室１０１の
底壁には、反応室１０１を排気するための真空ポンプ１
０７が接続され、他方反応室１０１の上壁には、弁Ｖを
有するガス導入管１０８が接続されている。ガス導入管
１０８は、図示しない不活性ガス源に接続されている。
いうまでもなく、装置１００には、図示しないマグネッ
トが付設されている。
電層と酸化亜鉛系接着層の形成方法をより具体的に説明
する。図３には、マグネトロン式インラインスパッタ装
置１００が概略的に示されている。このスパッタ装置１
００の反応室１０１内には、２つのスパッタターゲッ
ト、すなわちスパッタターゲット１０２（ドーパントを
含有していてもよい酸化亜鉛ターゲットまたは銀ターゲ
ット）およびスパッタターゲット１０３（ターゲット１
０２が酸化亜鉛ターゲットである場合には、銀ターゲッ
トであり、ターゲット１０２が銀ターゲットである場合
には、ドーパントを含有していてもよい酸化亜鉛ターゲ
ットである）が配置されている。一方のターゲット１０
２は、接地された高周波電源１０５に接続され、他方の
ターゲット１０３は、接地された別の高周波電源１０６
に接続されている。２つのターゲット１０２および１０
３に離間・対向して共通対向電極１０４が配置され、こ
の対向電極１０４は、接地されている。反応室１０１の
底壁には、反応室１０１を排気するための真空ポンプ１
０７が接続され、他方反応室１０１の上壁には、弁Ｖを
有するガス導入管１０８が接続されている。ガス導入管
１０８は、図示しない不活性ガス源に接続されている。
いうまでもなく、装置１００には、図示しないマグネッ
トが付設されている。
【００４５】酸化亜鉛系裏面透明導電層と酸化亜鉛系接
着層を形成するために、まず真空ポンプ１０７により反
応室１０１内を例えば６×１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空
に排気する。ついで、弁Ｖを開き、ガス導入管１０８か
らスパッタガス、好ましくはアルゴン（Ａｒ）ガスを導
入して、反応室１０１内を約０．１〜約０．２７Ｐａの
圧力に設定し、この圧力を維持する。
着層を形成するために、まず真空ポンプ１０７により反
応室１０１内を例えば６×１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空
に排気する。ついで、弁Ｖを開き、ガス導入管１０８か
らスパッタガス、好ましくはアルゴン（Ａｒ）ガスを導
入して、反応室１０１内を約０．１〜約０．２７Ｐａの
圧力に設定し、この圧力を維持する。
【００４６】しかる後、２つのターゲット１０２および
１０３にそれぞれ高周波電源１０５および１０６から所
定の高周波電力を印加して両ターゲットを放電させる。
銀ターゲットに印加する放電電力の電力密度は、約１〜
約２０Ｗ／ｃｍ2 であることが好ましい。他方、酸化亜
鉛ターゲットに印加する放電電力の電力密度は、０．１
〜４Ｗ／ｃｍ2 であることが好ましい。いずれにしろ、
銀系光反射性金属層と酸化亜鉛系裏面透明導電層との密
着力は、少なくとも上記範囲内にある放電電力密度には
依存することがない。また、当該密着力は、銀系光反射
性金属層と酸化亜鉛系裏面透明導電層との形成時の基板
温度が少なくとも室温（２０℃）〜５０℃の範囲内であ
れば、基板温度に依存することがない。
１０３にそれぞれ高周波電源１０５および１０６から所
定の高周波電力を印加して両ターゲットを放電させる。
銀ターゲットに印加する放電電力の電力密度は、約１〜
約２０Ｗ／ｃｍ2 であることが好ましい。他方、酸化亜
鉛ターゲットに印加する放電電力の電力密度は、０．１
〜４Ｗ／ｃｍ2 であることが好ましい。いずれにしろ、
銀系光反射性金属層と酸化亜鉛系裏面透明導電層との密
着力は、少なくとも上記範囲内にある放電電力密度には
依存することがない。また、当該密着力は、銀系光反射
性金属層と酸化亜鉛系裏面透明導電層との形成時の基板
温度が少なくとも室温（２０℃）〜５０℃の範囲内であ
れば、基板温度に依存することがない。
【００４７】このようにして２つのターゲット１０２お
よび１０３を放電させると、図３に示すように、ターゲ
ット１０２上にはターゲット１０２の構成材料の微粒子
を含むプラズマ領域Ｐｘが、ターゲット１０３上にはタ
ーゲット１０３の構成材料の微粒子を含むプラズマ領域
Ｐｙが形成される。なお、既述のように、これら２つの
プラズマ領域ＰｘとＰｙの間にこれら両プラズマ領域の
一部が重ね合わさった部分、すなわち２つのプラズマに
おける両構成材料の微粒子が混在する極微弱なプラズマ
領域が形成されていてもよい。
よび１０３を放電させると、図３に示すように、ターゲ
ット１０２上にはターゲット１０２の構成材料の微粒子
を含むプラズマ領域Ｐｘが、ターゲット１０３上にはタ
ーゲット１０３の構成材料の微粒子を含むプラズマ領域
Ｐｙが形成される。なお、既述のように、これら２つの
プラズマ領域ＰｘとＰｙの間にこれら両プラズマ領域の
一部が重ね合わさった部分、すなわち２つのプラズマに
おける両構成材料の微粒子が混在する極微弱なプラズマ
領域が形成されていてもよい。
【００４８】このような放電状態において、所定の基板
ＳＵＢを、ターゲット１０２の前段側の基板位置Ａから
ターゲット１０３の後段側の基板位置Ｄまで移動させる
と、ターゲット１０２の構成材料の層と、ターゲット１
０３の構成材料の層が連続的に積層形成される。その
際、ターゲット１０２の近傍（基板位置Ｂ）ではターゲ
ット１０２の構成材料が積層される。そして、基板ＳＵ
Ｂを引き続きプラズマ領域Ｐｘからプラズマ領域Ｐｙへ
と移動させて行き、基板ＳＵＢがターゲット１０３の近
傍（基板位置Ｃ）に差しかかると、ターゲット１０３の
構成材料がほとんど１００％からなる層が積層されてゆ
く。
ＳＵＢを、ターゲット１０２の前段側の基板位置Ａから
ターゲット１０３の後段側の基板位置Ｄまで移動させる
と、ターゲット１０２の構成材料の層と、ターゲット１
０３の構成材料の層が連続的に積層形成される。その
際、ターゲット１０２の近傍（基板位置Ｂ）ではターゲ
ット１０２の構成材料が積層される。そして、基板ＳＵ
Ｂを引き続きプラズマ領域Ｐｘからプラズマ領域Ｐｙへ
と移動させて行き、基板ＳＵＢがターゲット１０３の近
傍（基板位置Ｃ）に差しかかると、ターゲット１０３の
構成材料がほとんど１００％からなる層が積層されてゆ
く。
【００４９】図１に示すｐｉｎ接合構造の光電変換ユニ
ットを有する薄膜光電変換装置を製造する場合には、基
板ＳＵＢとして、図１に示す前面透明電極１２、光電変
換ユニット１３、および裏面透明導電層１４１を形成し
た基板１１を使用し、スパッタターゲット１０２として
ドーパントを含有していてもよい酸化亜鉛ターゲットを
用い、スパッタターゲット１０３として銀ターゲットを
使用することができる。かくして、裏面透明導電層１４
１の上に接着層１４２および銀系光反射性金属層１４３
がこの順に形成され、所望の薄膜光電変換装置が製造さ
れる。なお、銀系光反射性層１４３上に、チタンやアル
ミニウム等の保護金属層を設けてもよい。
ットを有する薄膜光電変換装置を製造する場合には、基
板ＳＵＢとして、図１に示す前面透明電極１２、光電変
換ユニット１３、および裏面透明導電層１４１を形成し
た基板１１を使用し、スパッタターゲット１０２として
ドーパントを含有していてもよい酸化亜鉛ターゲットを
用い、スパッタターゲット１０３として銀ターゲットを
使用することができる。かくして、裏面透明導電層１４
１の上に接着層１４２および銀系光反射性金属層１４３
がこの順に形成され、所望の薄膜光電変換装置が製造さ
れる。なお、銀系光反射性層１４３上に、チタンやアル
ミニウム等の保護金属層を設けてもよい。
【００５０】また、図２に示すｎｉｐ接合構造の光電変
換ユニットを有する薄膜光電変換装置を製造する場合に
は、基板ＳＵＢとして基板２１をそのまま使用し、スパ
ッタターゲット１０２として銀ターゲットを使用し、ス
パッタターゲット１０３としてドーパントを含有してい
てもよい酸化亜鉛ターゲットを用いることができる。あ
るいは、スパッタターゲット１０２として酸化亜鉛ター
ゲットを用い、スパッタターゲット１０３として銀ター
ゲットを用い、基板ＳＵＢを図３に関して説明した方向
とは逆方向に移動させてもよい。かくして、基板２１上
に銀系光反射性層２２１および接着層２２２がこの順に
形成される。しかる後、裏面透明導電層２２３、光電変
換ユニット２３、前面透明電極２４を上述の方法により
形成し、さらにグリッド電極２５を形成して所望の薄膜
光電変換装置を提供する。
換ユニットを有する薄膜光電変換装置を製造する場合に
は、基板ＳＵＢとして基板２１をそのまま使用し、スパ
ッタターゲット１０２として銀ターゲットを使用し、ス
パッタターゲット１０３としてドーパントを含有してい
てもよい酸化亜鉛ターゲットを用いることができる。あ
るいは、スパッタターゲット１０２として酸化亜鉛ター
ゲットを用い、スパッタターゲット１０３として銀ター
ゲットを用い、基板ＳＵＢを図３に関して説明した方向
とは逆方向に移動させてもよい。かくして、基板２１上
に銀系光反射性層２２１および接着層２２２がこの順に
形成される。しかる後、裏面透明導電層２２３、光電変
換ユニット２３、前面透明電極２４を上述の方法により
形成し、さらにグリッド電極２５を形成して所望の薄膜
光電変換装置を提供する。
【００５１】いずれの場合にも、酸化亜鉛系接着層は、
１ｎｍ〜１００ｎｍの厚さで、銀系光反射性層は、０．
１μｍ〜０．５μｍの厚さで形成することが好ましい。
より好ましくは、酸化亜鉛系接着層は、３ｎｍ〜３０ｎ
ｍの厚さで、銀系光反射性層は、０．２μｍ〜０．３μ
ｍの厚さで形成する。
１ｎｍ〜１００ｎｍの厚さで、銀系光反射性層は、０．
１μｍ〜０．５μｍの厚さで形成することが好ましい。
より好ましくは、酸化亜鉛系接着層は、３ｎｍ〜３０ｎ
ｍの厚さで、銀系光反射性層は、０．２μｍ〜０．３μ
ｍの厚さで形成する。
【００５２】なお、裏面透明導電層１４１または２２３
は、接着層１４２または２２２と光反射性金属層１４３
または２２１とを形成するためのスパッタ装置と同じス
パッタ装置１００を用いて形成することができる。より
具体的には、例えば酸化亜鉛ターゲット１０２と銀ター
ゲット１０３を設置した反応室１０１内において、酸化
亜鉛ターゲット１０２にのみ放電電力を印加して裏面透
明導電層を形成した後、基板ＳＵＢを基板位置Ａまで戻
して上述の方法により裏面導電性層および光反射性金属
層を形成するか、当該酸化亜鉛ターゲットに印加する放
電電力密度を接着層の形成のための電力密度に切り替え
るとともに銀ターゲットに放電電力を印加し上述のよう
に接着層を形成し、ついで光反射性金属層を形成するこ
とができる。あるいは、追加の酸化亜鉛ターゲットをさ
らに設け、２つの酸化亜鉛ターゲットのうち一方の酸化
亜鉛ターゲットを接着層の形成のために、他方の酸化亜
鉛ターゲットを裏面透明導電層を形成するために用いる
ことができる。なお、接着層形成のためのプラズマ領域
を反射性金属層のためのプラズマ領域を形成するために
銀ターゲットに印加した放電電力による誘導エネルギー
または寄生放電によって形成することもできる。
は、接着層１４２または２２２と光反射性金属層１４３
または２２１とを形成するためのスパッタ装置と同じス
パッタ装置１００を用いて形成することができる。より
具体的には、例えば酸化亜鉛ターゲット１０２と銀ター
ゲット１０３を設置した反応室１０１内において、酸化
亜鉛ターゲット１０２にのみ放電電力を印加して裏面透
明導電層を形成した後、基板ＳＵＢを基板位置Ａまで戻
して上述の方法により裏面導電性層および光反射性金属
層を形成するか、当該酸化亜鉛ターゲットに印加する放
電電力密度を接着層の形成のための電力密度に切り替え
るとともに銀ターゲットに放電電力を印加し上述のよう
に接着層を形成し、ついで光反射性金属層を形成するこ
とができる。あるいは、追加の酸化亜鉛ターゲットをさ
らに設け、２つの酸化亜鉛ターゲットのうち一方の酸化
亜鉛ターゲットを接着層の形成のために、他方の酸化亜
鉛ターゲットを裏面透明導電層を形成するために用いる
ことができる。なお、接着層形成のためのプラズマ領域
を反射性金属層のためのプラズマ領域を形成するために
銀ターゲットに印加した放電電力による誘導エネルギー
または寄生放電によって形成することもできる。
【００５３】
【実施例】以下、本発明の実施例により説明するが、本
発明はこれら実施例により制限されるものではない。
発明はこれら実施例により制限されるものではない。
【００５４】実施例１〜９、比較例１〜６ これらの例では、図１に示す構造の薄膜光電変換装置
（太陽電池）を以下のようにして作製した。
（太陽電池）を以下のようにして作製した。
【００５５】絶縁性透明基板１１として、５００Åの厚
さの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）をコートしたガラス基板
を用い、この基板１１の酸化シリコン膜上に、フッ素を
ドープしたＳｎＯ2 を約８０００Åの膜厚で形成して前
面透明電極１２を形成した。なお、ＳｎＯ2 前面透明電
極１２の表面には、微小凹凸構造を形成するようにし
た。ついで、この前面透明電極１２上にプラズマＣＶＤ
装置にてｐ型の水素化非晶質炭化シリコン（ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ）１３１を１５０Åの膜厚で、ｉ型の水素化非晶
質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）１３２を４０００Åの膜厚
で、ｎ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）１
３３を５００Åの膜厚で順次積層し薄膜光電変換ユニッ
ト１３を形成した。
さの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）をコートしたガラス基板
を用い、この基板１１の酸化シリコン膜上に、フッ素を
ドープしたＳｎＯ2 を約８０００Åの膜厚で形成して前
面透明電極１２を形成した。なお、ＳｎＯ2 前面透明電
極１２の表面には、微小凹凸構造を形成するようにし
た。ついで、この前面透明電極１２上にプラズマＣＶＤ
装置にてｐ型の水素化非晶質炭化シリコン（ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ）１３１を１５０Åの膜厚で、ｉ型の水素化非晶
質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）１３２を４０００Åの膜厚
で、ｎ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）１
３３を５００Åの膜厚で順次積層し薄膜光電変換ユニッ
ト１３を形成した。
【００５６】続いて、図３に示すようなマグネトロン式
インラインスパッタ装置１００の反応室１０１内に、上
記薄膜光電変換ユニット１３までを形成した基板ＳＵＢ
を基板位置Ａにセットし、反応室１０１内を真空ポンプ
１０７によって６×１０-6Ｔｏｒｒまで排気後、アルゴ
ンガスをガス導入管１０８から導入して反応室１０１内
を下記表１に示す圧力に設定し、０．８Ｗ／ｃｍ2 の高
周波電力密度で基板ＳＵＢを移動しながら酸化亜鉛ター
ゲット１０２（ドーパントとして酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）の形で５重量％のアルミニウムを含有）をス
パッタし、厚さ８００Åの裏面透明導電層１４１を光電
変換ユニット１３上に積層した（基板位置Ｂ）。ＺｎＯ
ターゲット１０２と基板ＳＵＢとの間隔は約５ｃｍであ
った。ここで図３に示すように、本スパッタ装置１００
には、酸化亜鉛ターゲット１０２に隣設して銀ターゲッ
ト１０３が設けられているが、この裏面透明導電層１４
１を形成する際には、銀ターゲット１０３は放電させて
いない。
インラインスパッタ装置１００の反応室１０１内に、上
記薄膜光電変換ユニット１３までを形成した基板ＳＵＢ
を基板位置Ａにセットし、反応室１０１内を真空ポンプ
１０７によって６×１０-6Ｔｏｒｒまで排気後、アルゴ
ンガスをガス導入管１０８から導入して反応室１０１内
を下記表１に示す圧力に設定し、０．８Ｗ／ｃｍ2 の高
周波電力密度で基板ＳＵＢを移動しながら酸化亜鉛ター
ゲット１０２（ドーパントとして酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）の形で５重量％のアルミニウムを含有）をス
パッタし、厚さ８００Åの裏面透明導電層１４１を光電
変換ユニット１３上に積層した（基板位置Ｂ）。ＺｎＯ
ターゲット１０２と基板ＳＵＢとの間隔は約５ｃｍであ
った。ここで図３に示すように、本スパッタ装置１００
には、酸化亜鉛ターゲット１０２に隣設して銀ターゲッ
ト１０３が設けられているが、この裏面透明導電層１４
１を形成する際には、銀ターゲット１０３は放電させて
いない。
【００５７】次に、裏面透明導電層１４１が形成された
基板ＳＵＢを基板位置Ａまで戻し、酸化亜鉛ターゲット
１０２と銀ターゲット１０３に表１に示す電力密度で高
周波電力を印加して両ターゲットを放電させた後、表１
に示す温度に設定した基板ＳＵＢを、基板位置Ａから基
板位置Ｄまで移動させて接着層１４２と光反射性金属層
１４３を連続的に積層した。接着層１４２の厚さは、３
０ｎｍであり、光反射性金属層１４３の厚さは、０．２
５μｍであった。
基板ＳＵＢを基板位置Ａまで戻し、酸化亜鉛ターゲット
１０２と銀ターゲット１０３に表１に示す電力密度で高
周波電力を印加して両ターゲットを放電させた後、表１
に示す温度に設定した基板ＳＵＢを、基板位置Ａから基
板位置Ｄまで移動させて接着層１４２と光反射性金属層
１４３を連続的に積層した。接着層１４２の厚さは、３
０ｎｍであり、光反射性金属層１４３の厚さは、０．２
５μｍであった。
【００５８】こうして作製した光電変換装置（太陽電
池）について裏面電極の接着強度を接着テープ剥離試験
で調べた。すなわち、ガラス基板の露出表面から銀系光
反射性金属層にかけて接着テープ（セロテープまたはガ
ムテープ）を貼着しこれをガラス基板側から引き剥が
し、以下の基準で接着強度を評価した。
池）について裏面電極の接着強度を接着テープ剥離試験
で調べた。すなわち、ガラス基板の露出表面から銀系光
反射性金属層にかけて接着テープ（セロテープまたはガ
ムテープ）を貼着しこれをガラス基板側から引き剥が
し、以下の基準で接着強度を評価した。
【００５９】Ａ…１６０℃で放置した後でも、銀系光反
射性金属層は剥離しない。
射性金属層は剥離しない。
【００６０】Ｂ…銀系光反射性金属層は、その形成直後
にはセロテープ剥離試験では剥離しないが、１６０℃で
３時間の加熱を行った後の剥離試験では剥離した。
にはセロテープ剥離試験では剥離しないが、１６０℃で
３時間の加熱を行った後の剥離試験では剥離した。
【００６１】Ｃ…銀系光反射性金属層は、その形成直後
でさえ、セロテープ剥離試験で剥離した。
でさえ、セロテープ剥離試験で剥離した。
【００６２】結果を表１に併記する。
【００６３】
【表１】
【００６４】表１に示す結果からもわかるように、本発
明によれば高温に加熱した場合でも剥離しない銀系光反
射性金属層を有する裏面電極を備えた薄膜光電変換装置
を製造することができる。
明によれば高温に加熱した場合でも剥離しない銀系光反
射性金属層を有する裏面電極を備えた薄膜光電変換装置
を製造することができる。
【００６５】なお、本発明は、以上述べた１つのｐｉｎ
接合またはｎｉｐ接合構造を有する薄膜光電変換装置の
製造ばかりでなく、いわゆるタンデムタイプの光電変換
装置や集積型光電変換装置にも適用できる。
接合またはｎｉｐ接合構造を有する薄膜光電変換装置の
製造ばかりでなく、いわゆるタンデムタイプの光電変換
装置や集積型光電変換装置にも適用できる。
【００６６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
温に加熱した場合でも剥離しないという優れた接着性を
示す銀系光反射性金属層を有する裏面電極を備えた薄膜
光電変換装置の製造方法が提供される。
温に加熱した場合でも剥離しないという優れた接着性を
示す銀系光反射性金属層を有する裏面電極を備えた薄膜
光電変換装置の製造方法が提供される。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法によ
って得られる薄膜光電変換装置の一例を示す概略断面
図。
って得られる薄膜光電変換装置の一例を示す概略断面
図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る製造方法によ
って得られる薄膜光電変換装置の一例を示す概略断面
図。
って得られる薄膜光電変換装置の一例を示す概略断面
図。
【図３】本発明により裏面電極を形成する際に用いられ
るスパッタ装置の一例を示す概略図。
るスパッタ装置の一例を示す概略図。
１１，２１…絶縁性基板 １２，２４…前面透明電極 １３，２３…光電変換ユニット １３１，２３３…ｐ型半導体層 １３２，２３２…ｉ型半導体層 １３３，２３１…ｎ型半導体層 １４，２２…裏面電極 １４１，２２３…裏面導電層 １４２，２２２…接着層 １４３，２２１…光反射性金属層 ２５…グリッド電極
Claims (6)
- 【請求項１】 裏面電極が酸化亜鉛を包含する裏面透明
導電層とその裏面側に設けられた銀を包含する光反射性
金属層とを有する薄膜光電変換装置の製造方法であっ
て、前面透明電極、該前面透明電極の裏面側に設けられ
た薄膜光電変換ユニットおよび該光電変換ユニットの裏
面側に設けられた前記裏面透明導電層を絶縁性基板上に
それぞれ形成する各工程を備え、前記光反射性金属層を
形成する際に、反応室内において約０．１〜約０．２７
Ｐａのスパッタガス圧力下に酸化亜鉛微粒子を含む第１
のプラズマ領域と銀微粒子を含む第２のプラズマ領域と
を形成し、該基板を前記反応室内に形成された前記第１
のプラズマ領域と第２のプラズマ領域上を通過させて酸
化亜鉛を包含する接着層と銀を包含する光反射性金属層
を形成し、それにより前記裏面透明導電層と前記接着層
と前記光反射性金属層を有する裏面電極を提供すること
を特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記基板上に、前記前面透明電極、薄膜
光電変換ユニットおよび裏面透明導電層を順次形成した
後、該基板をまず前記第１のプラズマ領域上を、ついで
前記第２のプラズマ領域上を通過させることを特徴とす
る請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記基板をまず前記第２のプラズマ領域
上を、ついで前記第１のプラズマ領域上を通過させ、し
かる後、前記裏面透明導電層、薄膜光電変換ユニットお
よび前面透明電極を順次形成することを特徴とする請求
項１に記載の製造方法。 - 【請求項４】 第１のプラズマ領域をドーパントを含有
していてもよい酸化亜鉛スパッタターゲットに放電電力
を印加することによって形成し、第２のプラズマ領域を
銀スパッタターゲットに放電電力を印加することによっ
て形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１項に記載の製造方法。 - 【請求項５】 前記酸化亜鉛スパッタターゲットに印加
する放電電力の電力密度が約０．１〜約４Ｗ／ｃｍ2 で
あり、前記銀ターゲットに印加する放電電力の電力密度
が約１〜約２０Ｗ／ｃｍ2 であることを特徴とする請求
項４に記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１のプラズマ領域と第２のプラズ
マ領域とをそれらの一部が重なり合うように形成するこ
とを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載
の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000016940A JP2001210845A (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | 薄膜光電変換装置の製造方法 |
| US09/536,092 US6500690B1 (en) | 1999-10-27 | 2000-03-24 | Method of producing a thin-film photovoltaic device |
| AU22572/00A AU777360B2 (en) | 1999-10-27 | 2000-03-24 | Method of producing a thin-film photovoltaic device |
| EP00105962.5A EP1096577B9 (en) | 1999-10-27 | 2000-03-24 | Method of producing a thin-film photovoltaic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000016940A JP2001210845A (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | 薄膜光電変換装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001210845A true JP2001210845A (ja) | 2001-08-03 |
Family
ID=18543999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000016940A Pending JP2001210845A (ja) | 1999-10-27 | 2000-01-26 | 薄膜光電変換装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001210845A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208719A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-07-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | シリコン太陽電池 |
| JP2009099643A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜太陽電池素子及びその製造方法 |
| JP2010135637A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置 |
| JP2011009494A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| JP2011009371A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
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| KR101284698B1 (ko) * | 2010-12-27 | 2013-07-16 | 주식회사 아바코 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| CN103794665A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-05-14 | 南开大学 | 一种高反射高绒度复合结构背电极及其制备方法 |
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| US10249804B2 (en) | 2016-07-19 | 2019-04-02 | Nichia Corporation | Semiconductor device, base, and method for manufacturing same |
| US10586896B2 (en) | 2016-05-11 | 2020-03-10 | Nichia Corporation | Semiconductor element, semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor element |
-
2000
- 2000-01-26 JP JP2000016940A patent/JP2001210845A/ja active Pending
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