JP3078933B2 - 光起電力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光起電力装置に係り、
特に入射光の有効利用を図って安定した出力特性の向上
をさせるための光起電力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光起電力を生じる半導体層と電極を有す
る光起電力装置にあっては、光電変換効率を向上させる
ための手法として、光起電力装置に入射する光を散乱さ
せて半導体層中の光路長を実質的に長くし、もって、半
導体層での吸収光量を増やすことにより短絡電流を増大
させるという手法が知られている。

【０００３】この場合、光起電力装置に入射する光を散
乱させるための光起電力装置の構成としては、ガラス基
板等の透明基板上に凹凸構造を有する透明電極を形成し
たもの、基板上に凹凸構造を有する光反射層を設けたも
の、さらには半導体基板を用いてその表面に凹凸構造を
形成したもの等が知られている。

【０００４】これらの構成のうち、基板としてガラス基
板と半導体基板を用いたものは、光入射側の表面で光を
散乱させるものであり、光反射層に凹凸を形成するもの
は、光入射の裏面で光を散乱させる構造になっている。

【０００５】このうち、光入射側の表面で光を散乱させ
る構成であってガラス基板を用いるものの場合は、半導
体層に対し基板側から光を入射させるので、半導体層の
形成以前に凹凸構造を有する透明電極が形成されてお
り、概ね３００℃以上の比較的高い温度で凹凸構造が形
成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
層に対して基板とは反対側から光を入射させるタイプの
光起電力装置では、基板上に薄膜半導体層を形成してか
ら、光を散乱させる構造を形成することになるので、基
板温度を半導体層の形成温度以上に上げることができ
ず、ガラス基板の場合のように凹凸構造を有する透明電
極を形成することは困難であった。

【０００７】他方、透明電極に反射防止層としての機能
を兼用させる構成の場合には、広い波長範囲で反射率を
低下させるので、透明電極の光学的膜厚（ｎｄ）をλ／
４（λは反射率を極小にする波長）程度にまで薄くする
ことが多い。かかる構成の場合は、透明電極が薄過ぎ
て、光を散乱させるための凹凸構造を形成するには適さ
ない。

【０００８】また、半導体基板を用いて、半導体表面に
光を散乱させるための凹凸構造を形成する構成の場合
は、半導体自体を処理するので、デリケートな取扱いが
必要であり、製造工程が増加して製造コストの大幅な増
大の原因となる。

【０００９】このように、ガラス基板を用いて半導体層
に対し基板側から光を入射させるタイプ以外の光起電力
装置では、光入射側の表面で光を散乱させる構成とする
ことは、困難であったり、あるいは製造コストの点で問
題があった。

【００１０】しかるに、一般電力供給を始めとして各種
の用途に使用可能であって低コストの光起電力装置を実
用化するためには、ガラス基板以外のステンレス基板や
合成樹脂フィルム等の低コスト基板を用いる光起電力装
置の光電変換効率を向上させることが望まれており、そ
の結果、ガラス基板以外の低コスト基板を用いた光起電
力装置であっても、光入射側の表面で光を散乱させる構
造を有する構成のものが望まれていた。

【００１１】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
べくなされたものであり、半導体層に対し基板とは反対
側から光を入射させるタイプの光起電力装置、又は半導
体基板を用いた光起電力装置に適用され、光入射側の表
面で光を散乱させる構造を有し、かつ、光電変換効率を
安定して向上させ得るようにした光起電力装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべ
く、請求項１の発明は、半導体層の光入射側に表面保護
層が積層されて成る光起電力装置において、該表面保護
層中には、屈折率が該表面保護層とは異なる物質を有
し、かつ、凹凸構造を有する少なくとも１層の光散乱層
を形成したことを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して表面側に凹凸
構造を有することを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して裏面側に凹凸
構造を有することを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記光散乱層は、光入射方向に対して表面と裏面の
両側に凹凸構造を有することを特徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
までの発明において、前記凹凸構造は、表面粗さＲｍａ
ｘの値が０．０５μｍから１００μｍの間にあることを
特徴とする。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１から請求項５
までの発明において、前記表面保護層を形成する前記物
質の屈折率と前記光散乱層を形成する物質の屈折率との
差が０．１以上であることを特徴とする。

【００１８】請求項７の発明は、請求項１から請求項６
までの発明において、前記半導体層に対して光入射方向
と反対側に光散乱用の光反射層が形成されたことを特徴
とする。

【００１９】

【作用】請求項１〜請求項４の発明によれば、光入射側
の表面保護層中に、屈折率が該表面保護層とは異なる物
質を有し、かつ、凹凸構造を有する光散乱層が設けられ
ているので、光起電力装置に入射した光が、表面保護層
中で散乱された後に半導体層に入射し、半導体層中での
光路長が延びて、半導体層による光の吸収が増大して短
絡電流が増大し、光電変換効率を向上させることができ
る。

【００２０】この場合、請求項５の発明のように、前記
凹凸構造を有する光散乱層を、該表面保護層中に複数形
成すれば、入射光の散乱がより増大し、さらに半導体層
による光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光起電力
装置の光電変換効率をさらに向上できる。

【００２１】また、請求項６の発明によれば、前記光散
乱層を形成する物質の屈折率について、前記表面保護層
を形成する物質の屈折率との差を０．１以上にすること
により、入射光の散乱が増大するので、半導体層による
光の吸収が増大して短絡電流が増大し、前記光電変換効
率をさらに向上できる。

【００２２】さらに、請求項７の発明によれば、光起電
力装置に入射する光が入射側と反射側の両側で散乱さ
れ、半導体層によるより一層の光吸収の増加、これによ
る短絡電流の増大、光電変換効率の向上を実現できる。

【００２３】図１は、本発明に係る代表的な光起電力装
置の構成を示すものである。同図において、１０１は表
面保護層、１０２は光散乱層、１０３は透明電極、１０
４は半導体層、１０５は集電電極、１０６は裏面電極、
１０７は基板、１０８は裏面保護層である。

【００２４】（表面保護層） 表面保護層１０１は、光起電力装置を外部環境から保護
するために形成されたものであり、光起電力装置の表面
に形成される。材料としては、合成樹脂等の中から耐候
性のある材料を適宜選択すればよい。ただし、光入射側
表面に形成する場合は、耐候性に加えて、光起電力装置
の感度のある波長の光に対する透過率が好ましくは８０
％以上、より好ましくは平均９０％以上、最適には平均
９５％以上であることが望ましい。また、長期間屋外に
放置しても、透過率の低下が少ないことが望ましい。

【００２５】また、表面保護層１０１は、機能別に上部
透明材と充填材、接着剤に分けられることがある。

【００２６】表面保護層１０１の具体的な材料として
は、上部透明材としては、ガラス、アクリル、ポリカー
ボネート、ＦＲＰ、あるいはＰＶＦ（ポリビニルフロラ
イド）等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用い
られ、充填材としては、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリ
ビニルブチラール）、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテー
ト）等が好適に用いられる。

【００２７】また、表面保護層１０１は、通常、フィル
ム状の前記材料を脱気して光起電力素子に貼合わせた
り、材料を加熱して溶融するか溶剤に溶かして塗布する
ことにより形成される。

【００２８】また、本発明の光起電力装置には、光散乱
層と表面保護層の密着性を向上させるために、シリコー
ン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＥＶＡ（エ
チレンビニルアセテート）等のように、加熱して溶融す
るか溶剤に溶かして塗布することのできる材料が最適で
ある。

【００２９】また、溶融した表面保護層材料を急冷する
か、あるいは、溶剤に溶かした表面保護層材料の溶剤を
急速に乾燥させることによって、光散乱層近傍の表面保
護層の屈折率を増大させることができる。これは、光散
乱層近傍の表面保護層に応力がかかるためと考えられ
る。

【００３０】（光散乱層）本発明において、光散乱層１
０２は、凹凸構造を有し層状を成すものであり、表面保
護層１０１中に設けられる光散乱層１０２は、１層でも
複数層でもよい。ここで、前記凹凸構造は、光入射方向
に対し光散乱層の表面側、裏面側のいずれに設けられて
も良く、表面側と裏面側の両面に設けられても良い。

【００３１】前記凹凸の大きさは、最大表面粗さＲｍａ
ｘで好ましくは０．１μｍから１００μｍ、より好まし
くは０．２μｍから５０μｍ、最適には０．５μｍから
１０μｍが望ましい。

【００３２】また、光散乱層１０２は、表面保護層１０
１中の層厚方向の、表面近傍から透明電極１０３の近傍
のいずれの位置に形成されても良い。ただし、透明電極
１０３の近傍１μｍ以内には形成しないことが望まし
い。これは反射防止層を兼ねる透明電極１０３と光散乱
層１０２を近づけ過ぎると反射防止条件を損なう恐れが
あるからである。

【００３３】さらに、光散乱層１０２の材料は、その屈
折率が表面保護層１０１の屈折率と好ましくは０．１以
上、より好ましくは０．２以上、最適には０．３以上で
あることが望ましい。また、光散乱層１０２の材料につ
いては、波長４００ｎｍから１０００ｎｍの光の透過率
が、好ましくは平均８０％以上、より好ましくは平均９
０％以上、最適には平均９５％以上であることが望まし
い。

【００３４】特に、表面保護層１０１として好適な材料
は、屈折率が約１．５であるものが多いので、光散乱層
１０２の材料としては、屈折率で１．０から１．４、あ
るいは１．９から２．５であるものが望ましい。この範
囲の屈折率を持つ物質は、波長４００ｎｍから１０００
ｎｍの光の透過率も前述の値を満たすもが多く好適であ
る。屈折率で２．５を越えるものは光の散乱能は良い
が、波長４００ｎｍから１０００ｎｍの光の透過率が前
述の値が得られないものが多いので好適ではない。

【００３５】さらに、光散乱層１０２の材料は表面保護
層１０１の材料との密着性に優れ、化学的に安定であっ
て、表面保護層１０１の材料と熱膨張係数の近いものが
望ましい。

【００３６】また、光散乱層１０２の材料の具体例とし
ては、ＺｎＳ，ＴｉＯ₂ ，Ｔａ₂ Ｏ ₅ ，ＣｅＯ₂ ，Ｚｒ
Ｏ₂ ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ ，Ｎｄ₂ Ｏ₃ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＳｉＣ，
Ｓｉ ₃ Ｎ₄ ，ＳｉＯ，Ｌａ₂ Ｏ₃ ，ＳｎＯ₂ ，ＺｎＯ，
ＣｄＯ，Ｃｄ₂ ＳｎＯ₄ ，ＴｈＯ₂ ，ＭｇＯ，Ｐｂ
Ｆ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＮｄＦ₃ ，ＬａＦ₃ ，ＭｇＦ₂ ，Ｌ
ｉＦ，Ｎａ₃ ＡｌＦ₆ ，ＮａＦ，ＣａＦ₂ 等、あるいは
これらの化合物を混合したものが好適である。

【００３７】さらに、これらの光散乱層の材料の中で
も、表面保護層１０１として好適に用いられる前述の材
料は、屈折率が約１．５であるものが多いことから、Ｚ
ｎＯ、ＺｎＳ、ＴｉＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＳｎＯ₂ 、Ｍｇ
Ｆ₂ 、ＣａＦ₂ が特に好適に用いられる。さらに、これ
らの材料と、表面保護層としてシリコーン樹脂、ＰＶＢ
（ポリビニルブチラール）、ＥＶＡ（エチレンビニルア
セテート）を組み合わせれば、密着性及び化学的安定性
に優れた特性を示すので、最も好適に用いられる。

【００３８】また、光散乱層１０２の形成方法として
は、蒸着法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンオン法、デ
ップ法等が好適に用いられる。これらの形成方法の中で
も、表面保護層１０１として、シリコーン樹脂、ＰＶＢ
（ポリビニルブチラール）、ＥＶＡ（エチレンビニルア
セテート）といった合成樹脂を用いる場合には、表面保
護層の耐熱性が低いため、光散乱層形成時に基板温度を
表面保護層の耐熱温度以上に高くすることができない。
そこで、比較的低い基板温度で光散乱層を形成可能な手
法としては、加熱蒸着法、ＤＣマグネトロンスパッタ、
ＲＦマグネトロンスパッタ、ＭＯＣＶＤ、反応性イオン
プレーティング、イオンビームスパッタリング等、ある
いは加熱温度の低いスプレー法が特に好適に用いられ
る。

【００３９】また、前述の蒸着法における光散乱層の好
適な形成条件としては、基板温度は、好ましくは室温か
ら２５０℃が望ましく、使用するガスの流量は、好まし
くは０．１ｓｃｃｍから１ｓｌｍが望ましく、蒸着中の
反応容器内の圧力は、加熱蒸着法においては、好ましく
は１０^-6Ｔｏｒｒから１０^-2Ｔｏｒｒが望ましく、スパ
ッタ法においては、好ましくは１ｍＴｏｒｒから１Ｔｏ
ｒｒが望ましい。

【００４０】さらに、光散乱層１０２の凹凸構造を設け
る場合には、前述の形成方法において、表面が凹凸構造
になるような形成条件を適宜選択するか、あるいは、平
坦な層を形成した後、サンドブラスト法、ドライエッチ
ング法、ウェットエッチング法等の方法により表面を凹
凸化することによって得られる。かかる形成の手法以外
には、表面保護層１０１の表面を上述の方法によって凹
凸化した後、光散乱層１０２を形成するようにしても良
く、さらには、凹凸構造を有する表面保護層の上に光散
乱層を形成しても良い。

【００４１】なお、前記凹凸構造を光散乱層１０２の光
入射方向に対し両面側に設ける場合には、前述の両方の
方法を用いれば良い。

【００４２】また、表面保護層１０１の中に光散乱層１
０２を形成する方法としては、表面保護層１０１を形成
した後、凹凸構造を有する光散乱層１０２を形成し、そ
の後もう一度表面保護層１０１を形成する方法、あるい
は、シート状の表面保護層材料に予め光散乱層１０２を
形成してから、光起電力素子の形成された基板１０７に
接着して、表面保護層１０１を形成する方法などがあ
る。また、シート状の表面保護層材料に予め光散乱層１
０２を形成する場合には、光散乱層１０２を光入射側に
して接着することもできるし、表面保護層材料を光入射
側にして接着することもできる。この接着方向を適宜選
択することによって、凹凸構造を光散乱層１０２の光入
射方向に対し表面側に設けるか、裏面側に設けるかを選
択することができる。

【００４３】（透明電極）本発明において、透明電極１
０３は光を透過する、光入射側の電極であると共に、そ
の膜厚を最適化することによって反射防止膜としての役
割を兼ねさせることができる。透明電極１０３は半導体
層の吸収可能な波長領域において高い透過率を有するこ
とと、抵抗率が低いことが要求される。好ましくは、５
５０ｎｍにおける透過率が、８０％以上、より好ましく
は、８５％以上であることが望ましい。

【００４４】また、抵抗率は好ましくは、５×１０^-3Ω
ｃｍ以下、より好ましくは、１×１０^-3Ωｃｍ以下であ
ることが望ましい。その材料としては、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、Ｓ
ｎＯ ₂ 、ＩＴＯ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ ＋ＳｎＯ₂ ）、ＺｎＯ、Ｃ
ｄＯ、Ｃｄ₂ ＳｎＯ₄ 、ＴｉＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、Ｂｉ₂
Ｏ₃ 、ＭｏＯ₃ 、Ｎａ_x ＷＯ₃ 等の導電性酸化物あるい
はこれらを混合したものが好適に用いられる。また、こ
れらの化合物に、導電率を変化させる元素（ドーパン
ト）を添加しても良い。

【００４５】導電率を変化させる元素（ドーパント）と
しては、例えば透明電極１０３がＺｎＯである場合に
は、Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｆ等が、また、Ｉｎ
₂ Ｏ₃の場合には，Ｓｎ，Ｆ，Ｔｅ，Ｔｉ，Ｓｂ，Ｐｂ
等が、またＳｎＯ₂ の場合には、Ｆ，Ｓｂ，Ｐ，Ａｓ，
Ｉｎ，Ｔｌ，Ｔｅ，Ｗ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ等が好適に用い
られる。

【００４６】また、透明電極１０３の形成方法として
は、蒸着法、ＣＶＤ、スプレー法、スピンオン法、デッ
プ法等が好適に用いられる。

【００４７】（半導体層）本発明に用いられる半導体層
１０４は、結晶質のもの、多結晶質のもの、非結晶質の
もの、それらを併用したものに大別され、薄膜あるいは
バルクの形態で用いられる。また、半導体層１０４の材
料としては、Ｓｉ，Ｃ，Ｇｅ等のＩＶ族元素を用いたも
の、あるいはＳｉＧｅ，ＳｉＣ，ＳｉＳｎ等のＩＶ族合
金を用いたもの、あるいはＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，Ｇａ
Ｐ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族元素
を用いたもの、あるいはＺｎＳｅ，ＣｄＴｅ，ＺｎＳ，
ＺｎＴｅ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ等のＩＩ−ＶＩ
族元素を用いたもの、あるいはＣｕＩｎＳｅ₂ 等のＩ−
ＩＩＩ−ＶＩ₂ 族元素を用いたもの、あるいはそれらを
併用したものが用いられる。

【００４８】また、以上の半導体材料の中で、本発明の
光起電力装置に特に好適に用いられる半導体材料として
は、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素化アモルファスシリコン）、ａ
−Ｓｉ：Ｆ，ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ，ａ
−ＳｉＧｅ：Ｆ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ，ａ−ＳｉＣ：
Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｆ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆ等のＩＶ族及
びＩＶ族合金系非晶質半導体材料あるいは、多結晶質Ｓ
ｉ：Ｈ、多結晶質Ｓｉ：Ｆ，多結晶質Ｓｉ：Ｈ：Ｆ等い
わゆるＩＶ族及びＩＶ族合金系多結晶半導体材料が挙げ
られる。これは、特にＩＶ族及びＩＶ族合金系非晶質半
導体材料を用いて、半導体層を形成する場合、半導体層
の好適な膜厚は、０．１μｍから２．０μｍの間であ
り、半導体層がこのように２．０μｍ以下の薄膜である
場合、光閉じこめ効果により、本発明の光散乱層による
光の散乱による、半導体層による光吸収の増大の効果が
顕著になると考えられるからである。

【００４９】また、半導体層は価電子制御及び禁制帯幅
制御を行うことができる。具体的には半導体層を形成す
る際に価電子制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を含
む原料化合物を単独で、又は前記堆積膜形成用原料ガス
又は前記希釈ガスに混合して成膜空間内に導入してやれ
ば良い。

【００５０】また、半導体層１０４は、価電子制御によ
って、少なくともその一部が、ｐ型およびｎ型にドーピ
ングされ、少なくとも一組のｐｎ接合あるいは少なくと
も一組のｐｉｎ接合を形成する。つまり、ｐｎ接合ある
いはｐｉｎ接合を複数積層した、いわゆるスタックセル
の構成をとることもできる。

【００５１】また、半導体層１０４の形成方法として
は、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＲＦプラズマＣＶＤ
法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法などの各種
ＣＶＤ法によって、あるいはＥＢ蒸着、ＭＢＥ、イオン
プレーティング、イオンビーム法等の各種蒸着法、スパ
ッタ法、スプレー法、印刷法などを用いて形成される。
以下、本発明の光起電力装置に特に好適なＩＶ族及びＩ
Ｖ族合金系非晶質半導体材料を用いた半導体層につい
て、さらに詳しく述べる。

【００５２】ｉ型層（真性半導体層） 特に、ＩＶ族及びＩＶ族合金系非晶質半導体材料を用い
た光起電力素子において、ｐｉｎ接合に用いるｉ型層は
照射光に対してキャリアを発生輸送する重要な層であ
る。

【００５３】ｉ型層としては、僅かｐ型、僅かｎ型の層
も使用できるものである。

【００５４】ＩＶ族及びＩＶ族合金系非晶質半導体材料
には、上述したように、水素原子（Ｈ，Ｄ）又はハロゲ
ン原子（Ｘ）が含有され、これが重要な働きを持つ。

【００５５】ｉ型層に含有される水素原子（Ｈ，Ｄ）又
はハロゲン原子（Ｘ）は、ｉ型層の未結合手を補償する
働きをし、ｉ型層でのキャリアの移動度と寿命の積を向
上させるものである。またｐ型層／ｉ型層、ｎ型層／ｉ
型層の各界面の界面準位を補償する働きをし、光起電力
素子の光起電力、光電流そして光応答性を向上させる効
果のあるものである。ｉ型層に含有される水素原子及び
／又はハロゲン原子は１〜４０ａｔ％が最適な含有量と
して挙げられる。

【００５６】特に、ｐ型層／ｉ型層、ｎ型層／ｉ型層の
各界面側で水素原子及び／又はハロゲン原子の含有量が
多く分布しているものが好ましい分布形態として挙げら
れ、該界面近傍での水素原子及び／又はハロゲン原子の
含有量はバルク内の含有量の１．１〜２倍の範囲が好ま
しい範囲として挙げられる。更にシリコン原子の含有量
に対応して水素原子及び／又はハロゲン原子の含有量が
変化していることが好ましいものである。

【００５７】ｉ型層の層厚は、光起電力素子の構造（例
えばシングルセル、ダブルセル、トリプルセル）及びｉ
型層のバンドギァプに大きく依存するが、０．０５〜
１．０μｍが最適な層厚として挙げられる。

【００５８】さらに具体的には、例えば、本発明の光起
電力装置に好適な、ｉ型の水素化アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ：Ｈ）としては、光学的バンドギャップ（Ｅ
ｇ）が、１．６０ｅＶ〜１．８５ｅＶ、水素原子の含有
量（Ｃ_H ）が、１．０〜２５．０％、ＡＭ１．５、１０
０ｍＷ／ｃｍ² の疑似太陽光照射下の光電導度（σｐ）
が、１．０×１０^-8Ｓ／ｃｍ以上、暗電導度（σｄ）
が、１．０×１０^-9Ｓ／ｃｍ以下、コンスタントフォト
メソッド法（ＣＰＭ）によるアーバックテイルの傾き
が、５５ｍｅＶ以下、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）による
未結合手の密度は１０¹⁷／ｃｍ³ 以下のものである。

【００５９】また、例えば、本発明の光起電力装置に好
適な、ｉ型の水素化アモルファスシリコンゲルマニウム
（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）としては、光学的バンドギャップ
（Ｅｇ）が、１．３５ｅＶ〜１．７０ｅＶ、水素原子の
含有量（Ｃ_H ）が、１．０〜２０．０％、ＡＭ１．５、
１００ｍＷ／ｃｍ² の疑似太陽光照射下の光電導度（σ
ｐ）が、１．０×１０^-7Ｓ／ｃｍ以上、暗電導度（σ
ｄ）が、１．０×１０^-5Ｓ／ｃｍ以下、コンスタントフ
ォトメソッド法（ＣＰＭ）によるアーバックテイルの傾
きが、６０ｍｅＶ以下、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）によ
る未結合手の密度は１０¹⁷／ｃｍ³ 以下のものである。

【００６０】例えば、以上のような特性を有するＩＶ族
及びＩＶ族合金系非晶質半導体材料を用いることによっ
て、光キャリアの輸送特性が向上して、長波長光の感度
が向上し、本発明の光散乱層による光の散乱による、半
導体層による光吸収の増大の効果が、相乗効果により強
調され、光起電力装置の特性がさらに向上する。これ
は、前述のような特性を有することにより、半導体層中
のいわゆる局在準位が低減し、光散乱層によって光が散
乱されて、半導体層を通過する光路長が延びた場合に光
キャリアが再結合することなく、有効に収集されること
により、光起電力装置の長波長光の感度の増大効果が顕
著になると考えられる。

【００６１】ｐ型層又はｎ型層 ｐ型層又はｎ型層も、本発明の光起電力装置の特性を左
右する重要な層である。

【００６２】ｐ型層又はｎ型層の非晶質材料（ａ―と表
示する）（微結晶材料（μｃ―と表示する）も非晶質材
料の範ちゅうに入ることは言うまでもない。）として
は、例えばａ―Ｓｉ：Ｈ，ａ―Ｓｉ：ＨＸ，ａ―Ｓｉ
Ｃ：Ｈ，ａ―ＳｉＣ：ＨＸ，ａ―ＳｉＧｅ：Ｈ，ａ―Ｓ
ｉＧｅＣ：Ｈ，ａ―ＳｉＯ：Ｈ，ａ―ＳｉＮ：Ｈ，ａ―
ＳｉＯＮ：ＨＸ，ａ―ＳｉＯＣＮ：ＨＸ，μｃ―Ｓｉ：
Ｈ，μｃ―ＳｉＣ：Ｈ，μｃ―Ｓｉ：ＨＸ，μｃ―Ｓｉ
Ｃ：ＨＸ，μｃ―ＳｉＧｅ：Ｈ，μｃ―ＳｉＯ：Ｈ，μ
ｃ―ＳｉＧｅＣ：Ｈ，μｃ―ＳｉＮ：Ｈ，μｃ―ＳｉＯ
Ｎ：ＨＸ，μｃ―ＳｉＯＣＮ：ＨＸ，等にｐ型の価電子
制御剤（周期率表第ＩＩＩ族原子 Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｔｌ）やｎ型の価電子制御剤（周期率表第Ｖ族原子
Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ）を高濃度に添加した材料が挙
げられ、多結晶材料（ｐｏｌｙ―と表示する）として
は、例えばｐｏｌｙ―Ｓｉ：Ｈ，ｐｏｌｙ―Ｓｉ：Ｈ
Ｘ，ｐｏｌｙ―ＳｉＣ：Ｈ，ｐｏｌｙ―ＳｉＣ：ＨＸ，
ｐｏｌｙ―ＳｉＧｅ：Ｈ，ｐｏｌｙ―Ｓｉ，ｐｏｌｙ―
ＳｉＣ，ｐｏｌｙ―ＳｉＧｅ，等にｐ型の価電子制御剤
（周期率表第ＩＩＩ族原子 Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔ
ｌ）やｎ型の価電子制御剤（周期率表第Ｖ族原子 Ｐ，
Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ）を高濃度に添加した材料が挙げられ
る。

【００６３】特に、光入射側のｐ型層又はｎ型層には、
光吸収の少ない結晶性の半導体層かバンドギャップの広
い非晶質半導体層が適している。

【００６４】ｐ型層への周期率表第ＩＩＩ族原子の添加
量およびｎ型層への周期率表第Ｖ族原子の添加量は０．
１〜５０ａｔ％が最適量として挙げられる。

【００６５】またｐ型層又はｎ型層に含有される水素原
子（Ｈ，Ｄ）又はハロゲン原子は、ｐ型層又はｎ型層の
未結合手を補償する働きをしｐ型層又はｎ型層のドーピ
ング効率を向上させるものである。ｐ型層又はｎ型層へ
添加される水素原子又はハロゲン原子は０．１〜４０ａ
ｔ％が最適量として挙げられる。特にｐ型層又はｎ型層
が結晶性の場合、水素原子又はハロゲン原子は０．１〜
８ａｔ％が最適量として挙げられる。更にｐ型層／ｉ型
層、ｎ型層／ｉ型層の各界面側で水素原子又はハロゲン
原子の含有量が多く分布しているものが好ましい分布形
態として挙げられ、該界面近傍での水素原子及び／又は
ハロゲン原子の含有量はバルク内の含有量の１．１〜２
倍の範囲が好ましい範囲として挙げられる。このように
ｐ型層／ｉ型層、ｎ型層／ｉ型層の各界面近傍での水素
原子又は／ハロゲン原子の含有量を多くすることによっ
て該界面近傍の欠陥準位や機械的歪を減少させることが
でき本発明の光起電力素子の光起電力や光電流を増加さ
せることができる。

【００６６】光起電力素子のｐ型層又はｎ型層の電気特
性としては、活性化エネルギーが０．２ｅＶ以下のもの
が好ましく、０．１ｅＶ以下のものが最適である。ま
た、比抵抗としては、１００Ωｃｍ以下が好ましく、１
Ωｃｍ以下が最適である。さらには、ｐ型層及びｎ型層
の層厚は１〜５０ｎｍが好ましく、３〜１０ｎｍが最適
である。

【００６７】本発明の光起電力装置の半導体層として、
好適なＩＶ族及びＩＶ族合金系非晶質半導体層を形成す
るために、最も好適な製造方法は、マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法であり、次に好適な製造方法は、ＲＦプラズマ
ＣＶＤ法である。

【００６８】マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、減圧状態
にできる堆積室（真空チャンバー）に原料ガス、希釈ガ
ス等の材料ガスを導入し、真空ポンプによって排気しつ
つ、堆積室の内圧を一定にして、マイクロ波電源によっ
て発振されたマイクロ波を、導波管によって導き、誘電
体窓（アルミナセラミックス等）を介して前記堆積室に
導入して、材料ガスのプラズマを生起させて分解し、堆
積室内に配置された基板上に、所望の堆積膜を形成する
方法であり、広い堆積条件で光起電力装置に適用可能な
堆積膜を形成することができる。

【００６９】本発明の光起電力装置用の半導体層を、マ
イクロ波プラズマＣＶＤ法で、堆積する場合、堆積室内
の基板温度は１００〜４５０℃、内圧は０．５〜３０ｍ
Ｔｏｒｒ、マイクロ波パワーは０．０１〜１Ｗ／ｃ
ｍ³ 、マイクロ波の周波数は０．５〜１０ＧＨｚが好ま
しい範囲として挙げられる。

【００７０】また、ＲＦプラズマＣＶＤ法で堆積する場
合、堆積室内の基板温度は、１００〜３５０℃、内圧
は、０．１〜１０ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは、０．０１〜
５．０Ｗ／ｃｍ² 、堆積速度は、０．１〜３０Ａ／ｓｅ
ｃが好適な条件として挙げられる。

【００７１】本発明の光起電力装置に好適なＩＶ族及び
ＩＶ族合金系非晶質半導体層の堆積に適した原料ガスと
しては、シリコン原子を含有したガス化し得る化合物、
ゲルマニウム原子を含有したガス化し得る化合物、炭素
原子を含有したガス化し得る化合物、窒素原子を含有し
たガス化し得る化合物、酸素原子を含有したガス化し得
る化合物等、及び該化合物の混合ガスを挙げることがで
きる。

【００７２】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としてはＳｉＨ₄ ，Ｓｉ ₂ Ｈ₆ ，ＳｉＦ₄ ，
ＳｉＦＨ₃ ，ＳｉＦ₂ Ｈ₂ ，ＳｉＦ₃ Ｈ，Ｓｉ₃ Ｈ₈ ，
ＳｉＤ₄ ，ＳｉＨＤ₃ ，ＳｉＨ₂ Ｄ₂ ，ＳｉＨ₃ Ｄ，Ｓ
ｉＦＤ₃ ，ＳｉＦ₂ Ｄ₂ ，ＳｉＤ₃ Ｈ，Ｓｉ₃ Ｄ
₃ Ｈ₃ ，等が挙げられる。

【００７３】具体的にゲルマニウム原子を含有するガス
化し得る化合物としてはＧｅＨ₄ ，ＧｅＤ₄ ，Ｇｅ
Ｆ₄ ，ＧｅＦＨ₃ ，ＧｅＦ₂ Ｈ₂ ，ＧｅＦ₃ Ｈ，ＧｅＨ
Ｄ₃ ，ＧｅＨ₂ Ｄ₂ ，ＧｅＨ₂ Ｄ，Ｇｅ₂ Ｈ₆ ，ＧｅＤ
₆ 等が挙げられる。

【００７４】具体的に炭素原子を含有するガス化し得る
化合物としてはＣＨ₄ ，ＣＤ₄ ，Ｃ _n Ｈ_{2 n + 2} （ｎは
整数）Ｃ_n Ｈ_{2 n} （ｎは整数），Ｃ₂ Ｈ₂ ，Ｃ₆ Ｈ₆ ，
ＣＯ ₂ ，ＣＯ等が挙げられる。

【００７５】窒素含有ガスとしてはＮ₂ ，ＮＨ₃ ，ＮＤ
₃ ，ＮＯ，ＮＯ₂ ，Ｎ₂ Ｏが挙げられる。

【００７６】酸素含有ガスとしてはＯ₂ ，ＣＯ，Ｃ
Ｏ₂ ，ＮＯ，ＮＯ₂ ，Ｎ₂ Ｏ，ＣＨ₃ ＣＨ₂ ＯＨ，ＣＨ
₃ ＯＨ等が挙げられる。

【００７７】また、価電子制御するためにｐ型層又はｎ
型層に導入される物質としては周期率表第ＩＩＩ族原子
及び第Ｖ族原子が挙げられる。

【００７８】第ＩＩＩ族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、具体的にはホウソ原子導
入用としては、Ｂ₂ Ｈ₆ ，Ｂ₄ Ｈ₁₀，Ｂ₅ Ｈ₉ ，Ｂ₅ Ｈ
₁₁，Ｂ₆ Ｈ₁₀，Ｂ₆ Ｈ₁₂，Ｂ₆ Ｈ₁₄等の水素化ホウ素、
ＢＦ₃ ，ＢＣｌ₃ ，等のハロゲン化ホウ素等を挙げるこ
とができる。このほかにＡｌＣｌ₃ ，ＧａＣｌ₃ ，Ｉｎ
Ｃｌ₃ ，ＴｌＣｌ₃ 等も挙げることができる。特にＢ₂
Ｈ₆ ，ＢＦ₃ が適している。

【００７９】第Ｖ族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、具体的には燐原子導入用としてはＰＨ
₃ ，Ｐ₂ Ｈ₄ 等の水素化燐、ＰＨ₄ Ｉ，ＰＦ₃ ，Ｐ
Ｆ₅ ，ＰＣｌ₃ ，ＰＣｌ₅ ，ＰＢｒ₃ ，ＰＢｒ₅ ，ＰＩ
₃ 等のハロゲン化燐が挙げられる。このほかＡｓＨ₃ ，
ＡｓＦ₃ ，ＡｓＣｌ₃ ，ＡｓＢｒ₃ ，ＡｓＦ₅ ，ＳｂＨ
₃，ＳｂＦ₃ ，ＳｂＦ₅ ，ＳｂＣｌ₃ ，ＳｂＣｌ₅ ，Ｂ
ｉＨ₃ ，ＢｉＣｌ₃ ，ＢｉＢｒ₃ 等も挙げることができ
る。特にＰＨ₃ ，ＰＦ₃ が適している。

【００８０】また、前記ガス化し得る化合物をＨ₂ ，Ｈ
ｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｋｒ等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。

【００８１】特に、微結晶半導体やａ―ＳｉＣ：Ｈ等の
光吸収の少ないかバンドギャップの広い層を堆積する場
合は水素ガスで２〜１００倍に原料ガスを希釈し、マイ
クロ波パワー、あるいはＲＦパワーは比較的高いパワー
を導入するのが好ましいものである。

【００８２】（集電電極） 本発明において、集電電極１０５は、透明電極１０３の
抵抗率を充分に低くできない場合に必要に応じて透明電
極１０３上の一部分に形成され、電極の抵抗率を下げ、
光起電力素子の直列抵抗を下げる働きをする。その材料
としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、
クロム、モリブデン、タングステン、チタン、コバル
ト、タンタル、ニオブ、ジルコニウム等の金属、又はス
テンレス等の合金、あるいは粉末状金属を用いた導電ペ
ーストなどが挙げられる。そしてその形状は、できるだ
け半導体層への入射光を遮らないように、例えば図４の
ように枝状に形成される。

【００８３】また、光起電力装置の全体の面積の中で、
集電電極の占める面積は、好ましくは１５％以下、より
好ましくは１０％以下、最適には５％以下が望ましい。

【００８４】また、集電電極のパターンの形成には、マ
スクを用い、形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、
メッキ法、印刷法などが用いられる。

【００８５】（裏面電極、光反射層）本発明に用いられ
る裏面電極１０６は光入射方向に対し半導体層の裏面に
配される電極であり、材料としては、金、銀、銅、アル
ミニウム、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、タング
ステン、チタン、コバルト、タンタル、ニオブ、ジルコ
ニウム等の金属又はステンレス等の合金が挙げられる。
なかでもアルミニウム、銅、銀、金などの反射率の高い
金属が特に好ましい。反射率の高い金属を用いる場合に
は、裏面電極に半導体層で吸収しきれなかった光を再び
半導体層に反射する光反射層の役割を兼ねさせることが
できる。

【００８６】また、裏面電極の形状は平坦であっても良
いが、光を散乱する凹凸形状を有することがより好まし
い。光を散乱する凹凸形状を有することによって、半導
体層で吸収しきれなかった長波長光を散乱させて半導体
層内での光路長を延ばし、光起電力素子の長波長感度を
向上させて短絡電流を増大させ、光電変換効率を向上さ
せることができる。光を散乱する凹凸形状は、凹凸の山
と谷の高さの差がＲｍａｘで０．２μｍから２．０μｍ
であることが望ましい。

【００８７】ただし、基板が裏面電極を兼ねる場合に
は、裏面電極の形成を必要としない場合もある。

【００８８】また、裏面電極の形成には、蒸着法、スパ
ッタ法、メッキ法、印刷法などが用いられる。また裏面
電極を光を散乱する凹凸形状に形成する場合には、形成
した金属あるいは合金の膜をドライエッチングするかあ
るいはウエットエッチングするかあるいはサンドプラス
トするかあるいは加熱すること等によって形成される。
また基板を加熱しながら前述の金属あるいは合金を蒸着
することにより光を散乱する凹凸形状を形成することも
できる。

【００８９】（基板）本発明に用いられる基板１０７の
材料としては、導電性材料あるいは絶縁性材料のいずれ
を用いることもできる。導電性材料としては、モリブデ
ン、タングステン、チタン、コバルト、クロム、ニッケ
ル、鉄、銅、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、アルミ
ニウム金属又はそれらの合金での板状体、フィルム体が
挙げられる。なかでもステンレス鋼、ニッケルクロム合
金及びニッケル、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、チ
タン金属及び／又は合金は、耐蝕性の点から特に好まし
い。また、絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリエ
チレン、ポリカーボネート、セルローズアセテート、ポ
リプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又は
シート、あるいはガラス、セラミック、石英等の無機絶
縁性材料の板状体を用いることもできる。また導電性材
料に絶縁性材料をコーティングしたものを用いることも
できる。

【００９０】また、例えば結晶質の半導体層を用いる場
合には、結晶半導体そのものを基板として用い、基板１
０７を特に必要としない場合もある。

【００９１】（裏面保護層）本発明において、裏面保護
層１０８は光起電力装置の裏面を保護するためにあり、
その材料としては、合成樹脂等の中から耐候性のある材
料を適宜材料を選択すればよい。

【００９２】また、形成方法としては、通常、フィルム
状の前記材料を脱気して光起電力素子に貼合わせたり、
材料を加熱して溶融するか溶剤に溶かして塗布すること
により形成される。

【００９３】本発明の光起電力装置の製造手順は以下の
通りである。

【００９４】光起電力装置を構成する各層の形成方法
は、上述の通りである。また、各層の形成順序は、まず
基板１０７を洗浄し、その上に裏面電極１０６を形成
し、続いて、半導体層１０４、透明電極１０３、集電電
極１０５をその順序で形成し、次に不図示の出力の取り
出し電極を形成して、最後に裏面保護層１０８と光散乱
層１０２を内部に形成した表面保護層１０１を形成す
る。

【００９５】ただし、基板１０７に代えて、半導体層１
０４を基板として用いる場合には、前記順序とは異なる
順序で、製造する場合もある。

【００９６】また、複数の基板上に形成された光起電力
装置を直列あるいは並列に接続する場合、又は基板を補
強するために、平板上の支持体の上に集電電極まで形成
された基板を貼り付けた後、表裏に保護層を形成する場
合もある。

【００９７】

【実施例】以下、実施例にて本発明を詳述するが、本発
明はこれによって限定されるものではない。

【００９８】（実施例１）図２は、本発明の光起電力装
置一例を示す断面図である。図２の光起電力装置は、半
導体層として、アモルファスシリコン（以下ａ―Ｓｉと
略記する。）およびアモルファスシリコンゲルマニウム
（以下ａ―ＳｉＧｅと略記する。）を用いたものであ
る。

【００９９】図２において、２０１ａ，２０１ｂ，２０
１ｃは表面保護層であり、その機能別に上部透明材２０
１ａと接着層２０１ｂ，２０１ｃに分けられる。また２
０２は光散乱層、２０３は透明電極、２０４ａ，２０４
ｂ，２０４ｃは半導体層、２０５は集電電極、２０６は
裏面電極、２０７は基板、２０８ａ，２０８ｂは接着
層、２０８ｃは裏面保護層である。また、２０９は透明
導電層、２１０は絶縁層である。本実施例において、透
明導電層２０９は、裏面電極２０９が半導体層２０４に
拡散することを防止して、光起電力装置の製造の歩留ま
りを向上させる働きおよび裏面電極２０９による光の散
乱を増大させる働きがある。

【０１００】以下の工程で、図２に示す構成の光起電力
装置を作製した。

【０１０１】まず、基板２０７として、表面がＲｍａｘ
で０．１μｍ以下で、厚さ０．７ｍｍで１０ｃｍ角のＳ
ＵＳ３０４のステンレス基板を洗浄し、裏面電極２０６
として公知のＲＦスパッタ法によってＡｇを平均０．４
μｍ形成した。このとき基板を３８０℃に加熱しながら
スパッタリングを行うことにより、Ｒｍａｘで０．６μ
ｍの光を散乱する凹凸形状を作製した。

【０１０２】次に、図３に示したＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置を用いて、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０．４μｍ形
成した。

【０１０３】図３において、３０１は真空容器であり、
加熱板３０３が絶縁性を有する支持部３０２にて支持さ
れている。加熱板３０３にはヒーター３０６と熱電対３
０４が埋設され、温度コントローラー３０５によって所
定の温度に制御される。基板３０８は基板押さえ３０９
にて支持される。基板３０８に対向してターゲット３１
０が配されるが、該ターゲット３１０はターゲット台３
１１に設置され裏面にマグネット３１２を持ちプラズマ
空間３２０に磁場を形成できるようになっている。スパ
ッタ中加熱されるターゲットを冷却するために冷却水導
入パイプ３１３より冷却水をターゲットの裏面に導入す
る。導入された水はターゲットを冷却した後、冷却水排
出パイプより排出される。

【０１０４】前記ターゲット３１０は、酸化亜鉛のパウ
ダーに亜鉛を混合して焼結したものである。また金属亜
鉛からなるターゲットを用いることもできる。

【０１０５】前記ターゲット３１０にはターゲット台３
１１を介してスパッタ電源３１４よりＤＣ電圧が印加さ
れる。該スパッタ電源から供給されるＤＣ電流は、好ま
しくは０．０１Ａ以上、更に好ましくは０．１Ａ以上に
設定される。本発明者の実験によれば、スパッタに供給
する電流は大きい方が作製される酸化亜鉛層による光の
吸収が少なく、光起電力装置の光電変換効率、とりわけ
発生電流が大きくなるようである。このことはＲＦ型ス
パッタ法を用いて該酸化亜鉛層の形成を行なった場合で
も同様であり、ＲＦ電力を大きくして作製した光起電力
装置はＲＦ電力がより小さい場合の光起電力装置よりも
発生電流の点で有利であった。

【０１０６】３１５はＲＦ高周波電源であり、必要に応
じて基板側に高周波を印加して、基板表面を粗面化する
ことなどに用いられる。基板表面の粗面化は、ＤＣスパ
ッタの前に行われ、ＤＣスパッタにより形成する膜の基
板への密着性を向上させることを目的としている。

【０１０７】スパッタガスは、マスフローコントローラ
ー３１６もしくは３１７を介してアルゴンガス及び酸素
ガスが各々供給される。もちろん、該スパッタガスに他
のガス、例えばＳｉＦ₄ やＮＦ₃ ガス等を混合すること
によって形成される酸化亜鉛層にフッ素のドーピングを
重ねて行なうことも可能である。該アルゴンガスの流量
は、好ましくは１ｓｃｃｍ乃至１ｓｌｍ、該酸素ガスの
流量は、好ましくは０．１ｓｃｃｍ乃至１００ｓｃｃｍ
とされる。

【０１０８】また、真空容器３０１に取り付けられた真
空計３１８にて内部圧力がモニターできる。真空容器３
０１全体は、不図示の排気系に接続されたメインバルブ
３１９を介して真空状態とされる。スパッタを開始する
前のバックグラウンドの内部圧力は、好ましくは１０^-4
Ｔｏｒｒ以下、更に好ましくは１０^-5Ｔｏｒｒ以下とさ
れ、スパッタ中の内部圧力は、１ｍＴｏｒｒ以上１Ｔｏ
ｒｒ以下とされる。

【０１０９】また、必要に応じて、高周波電源３１５に
よって、ＲＦ高周波を基板側に印加することができる。

【０１１０】以上に示した条件を保って酸化亜鉛層の形
成を開始し、該酸化亜鉛層の層厚が所望の値に達した
後、スパッタ電源からの電力の供給、スパッタガスの供
給を適宜停止し、適宜基板を冷却した後、真空容器内を
大気リークして酸化亜鉛層を形成した基板を取り出す。

【０１１１】酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、上記のように構成
されたＤＣマグネトロンスパッタ装置により形成した。

【０１１２】この後、１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波を
電極に印加して原料ガスを減圧下でプラズマ状態にして
分解する公知のいわゆるグローディスチャージ法（ＧＤ
法）によって、以下の各半導体層を形成した。

【０１１３】まず、基板を３００℃に加熱しながら、Ｈ
₂ で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ ₄ ）とフォスフィン
（ＰＨ₃ ）を分解して、ｎ型ａ―Ｓｉ層２０４ｃをＺｎ
Ｏまで形成された基板の上に２０ｎｍ形成した。

【０１１４】次に、基板を２５０℃に加熱しながら、Ｈ
₂ を用いて希釈したモノシラン（ＳｉＨ₄ ）とゲルマン
（ＧｅＨ₄ ）を分解して、真性ａ―ＳｉＧｅ層２０４ｂ
をその上に２５０ｎｍ形成した。このとき同じ成膜条件
でガラス基板上に真性ａ―ＳｉＧｅを１μｍ堆積して評
価したところ、光学的バンドギャップ（Ｅｇ）が１．５
０ｅＶであった。

【０１１５】また、真性ａ―ＳｉＧｅ層２０４ｂはｎ層
とｐ層の近傍３０ｎｍずつをａ―ＳｉＧｅからａ―Ｓｉ
に連続的に組成の変化する、いわゆるバッファー層を設
けてある。次いで、基板を２００℃に加熱しながら、Ｈ
₂ で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ₄ ）と３フッ化ボロ
ン（ＢＦ₃ ）を分解して、ｐ型の微結晶シリコン層２０
４ａを５ｎｍ形成した。

【０１１６】次に、抵抗加熱蒸着法により、基板を１７
０℃に加熱しながら、ＩＴＯを７０ｎｍ蒸着し、透明電
極２０３を形成した。

【０１１７】次に、電子ビーム蒸着法により、マスクを
用いて、図４のようなパターンに、Ａｌを蒸着して集電
電極２０５を形成した。

【０１１８】次に、裏面電極の端部と、集電電極の端部
に、不図示の取り出し電極を接続した。

【０１１９】次に、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテー
ト）を８０℃で、ホットメルトさせて、取り出し電極ま
で形成した光起電力装置の表面に塗布し、１５０℃で１
時間加熱して、硬化させ、表面保護層２０１ｃを形成し
た。

【０１２０】次に、図３に示した、ＤＣマグネトロンス
パッタ装置により、ＲＦ高周波を基板側に印加しつつ、
ＥＶＡまで形成された基板を５０℃に保持しながら、Ｚ
ｎＯを１．５μｍ形成した。

【０１２１】次に、ＺｎＯを水で３％に希釈したシュウ
酸で１８０秒エッチングして、Ｒｍａｘで１μｍ程度の
凹凸構造を表面に形成し、光散乱層２０２を形成した。

【０１２２】次に、上部透明材２０１ａとして光散乱層
２０２の表面に厚さ４０μｍのＰＶＦフィルムをＥＶＡ
２０１ｂを塗布して接着した。これによって表面保護層
の中に光散乱層２０２が形成された。

【０１２３】次に、基板２０７の裏面に絶縁層２１０と
して厚さ５０μｍのナイロンフィルムを、また裏面保護
層として厚さ４０μｍのＰＶＦフィルムをそれぞれの間
にＥＶＡを塗布して接着し、図２に示した本発明の光起
電力装置を完成した。

【０１２４】以上の工程で１０ｃｍ角のいわゆる単層型
ａ―ＳｉＧｅ光起電力装置を２０個作製した。

【０１２５】その後、並列抵抗が１ｃｍ² あたり１ＫΩ
以上の光起電力装置を、２５℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ² の疑似
太陽光を照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊ
ｓｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率
（η）等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表１は、光起電力装置特性の結果をまとめたもので
ある。

【０１２６】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
１の値で規格化してある。

【０１２７】また、光起電力装置の分光感度を測定し図
５の実線で示した。図５において、縦軸は、光起電力装
置に入射した光子数に対して、電流として取り出された
割合（量子効率）を示す。

【０１２８】（比較例１）実施例１において、光散乱層
２０２を形成することなく、それ以外は実施例１と全く
同様の手順で、１０ｃｍ角のいわゆる単層型ａ―ＳｉＧ
ｅ光起電力装置を２０個作製した。

【０１２９】実施例１と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。

【０１３０】また、実施例１と同様に光起電力装置の分
光感度を測定した。図５の鎖線で示す曲線は該比較例に
ついて示すものである。図５及び表１から明らかなよう
に、本発明の、表面保護層中に凹凸構造を有する光散乱
層を形成した光起電力装置によって、実施例１では比較
例１に比べ、長波長領域の分光感度が向上し、短絡電流
（Ｊｓｃ）が向上して、光電変換効率（η）が向上し
た。

【０１３１】

【表１】 （実施例２）以下の工程で、図６に示した本発明の他の
一例の光起電力装置を作製した。

【０１３２】図６は、２組のＰＩＮ接合を積層した、ス
タック型の光起電力装置である。

【０１３３】図６において、６０１ａ、６０１ｂ、６０
１ｃは表面保護層であり、その機能別に上部透明材６０
１ａと接着層６０１ｂ，６０１ｃに分けられる。また、
６０２は光散乱層、６０３は透明電極、６０４ａ，６０
４ｂ，６０４ｃ，６０４ｄ，６０４ｅ，６０４ｆは半導
体層、６０５は集電電極、６０６は裏面電極、６０７は
基板、６０８ａ，６０８ｂは接着層である。また、６０
９は透明導電層、６１０は絶縁層、６１１は裏面保護層
の役割を兼ねた支持体である。本実施例において、透明
導電層６０９は、実施例１と同様の働きがある。

【０１３４】図６に示したように、本実施例の光起電力
装置では、光散乱層６０２の上下に凹凸が設けられてい
る。

【０１３５】まず基板６０７として、表面がＲｍａｘで
０．１μｍ以下で、厚さ０．１５ｍｍで、幅３２ｃｍ、
長さ１５ｍの、シート状のステンレス基板を洗浄し、送
り出し用のロールと巻き取り用のロールの間で連続的に
基板を移動させながら処理を行う、いわゆるロールツー
ロール法によって以下の処理を行った。

【０１３６】まず、１３．５６ＭＨｚの高周波を用いた
公知のＲＦマグネトロンスパッタ装置によって、裏面電
極６０６としてＡｇを平均０．４μｍ形成した。このと
き基板を３８０℃に加熱しながらスパッタリングを行う
ことにより、Ｒｍａｘで０．６μｍの光を散乱する凹凸
形状を作製した。

【０１３７】次に、前述のＲＦスパッタ法により、透明
導電層６０９として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０．４μｍ
形成した。

【０１３８】次に、グローディスチャージ法（ＧＤ法）
によって、以下の各半導体層を形成した。

【０１３９】まず、基板を３００℃に加熱しながら、第
１のｎ型ａ―Ｓｉ層６０４ｆを２０ｎｍ形成した。

【０１４０】次に、基板を２８０℃に加熱しながら、第
１の真性ａ―ＳｉＧｅ層６０４ｅをその上に２５０ｎｍ
形成した。このとき同じ成膜条件でガラス基板上に真性
ａ―ＳｉＧｅを１μｍ堆積して評価したところ、光学的
バンドギャップ（Ｅｇ）が１．４６ｅＶであった。

【０１４１】また、真性ａ―ＳｉＧｅ層６０４ｅはｎ層
とｐ層の近傍３０ｎｍずつをａ―ＳｉＧｅからａ―Ｓｉ
に連続的に組成の変化する、いわゆるバッファー層を設
けてある。

【０１４２】次に、基板を２６０℃に加熱しながら、第
１のｐ型の微結晶シリコン層６０４ｄを５ｎｍ形成し
た。

【０１４３】次に、基板を２４０℃に加熱しながら、第
２のｎ型ａ―Ｓｉ層６０４ｃを２０ｎｍ形成した。

【０１４４】次に、基板を２４０℃に加熱しながら、第
２の真性ａ―Ｓｉ層６０４ｂをその上に２２０ｎｍ形成
した。

【０１４５】次に、基板を２００℃に加熱しながら、第
２のｐ型の微結晶シリコン層６０４ａを４ｎｍ形成し
た。

【０１４６】次に、図３と同様のＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置により、基板を１７０℃に加熱しながら、ＩＴ
Ｏを７０ｎｍ蒸着し、透明電極６０３を形成した。

【０１４７】次に、エッチングにより光起電力装置を１
０ｃｍ角に分離し、エッチングラインに沿って基板を切
断した。

【０１４８】次に、電子ビーム蒸着法により、図４のよ
うなパターンで、Ａｌを蒸着して集電電極６０５を形成
した。

【０１４９】次に、裏面電極の端部と、集電電極の端部
に、不図示の取り出し電極を接続した。

【０１５０】次に、裏面にＲｍａｘで３μｍ程度の凹凸
を設けたステンレス薄板に、ＥＶＡ（エチレンビニルア
セテート）を８０℃で、ホットメルトさせて塗布して
後、冷却してステンレス薄板から剥し、表面にＲｍａｘ
で２．０μｍ程度の凹凸を有するＥＶＡのフィルムを形
成した。

【０１５１】次に、不図示のＭＯＣＶＤ装置により、ジ
エチル亜鉛（ＤＥＺ）とＨ₂ Ｏを気化して導入し、前述
の表面に凹凸を有するＥＶＡのフィルム上に、室温でＺ
ｎＯを平均０．２μｍ形成した。この場合、形成された
ＺｎＯの表面にはＲｍａｘで０．５μｍ程度の凹凸がで
きた。

【０１５２】次に、支持体６１１である厚さ０．３０ｍ
ｍの亜鉛メッキ鋼板の上にＥＶＡを８０℃でホットメル
トさせて塗布し、その上に絶縁層６１０である厚さ５０
μｍのナイロンフィルムを貼り付けて、その上にＥＶＡ
を塗布し、その上に集電電極６０５まで形成した光起電
力装置を貼り付けて、その上に前述の表面にＺｎＯを形
成したＥＶＡフィルムを貼り付けて、さらにその上にＥ
ＶＡを塗布し、一番上に上部透明材６０１ａとして厚さ
４０μｍのＰＶＦフィルムを貼り付けて、図６に示した
層構成を形成した。

【０１５３】最後に、全体を１５０℃で１時間加熱し
て、接着層であるＥＶＡを硬化させ、図６に示した光起
電力装置を完成した。

【０１５４】以上の工程で１０ｃｍ角のいわゆるＳｉ／
ＳｉＧｅ２スタック型光起電力装置を１００個作製し
た。

【０１５５】また、並列抵抗が１ｃｍ² あたり１ｋΩ以
上の光起電力装置を、２５℃で、ソーラーシミュレータ
ーによって、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ² の類似太
陽光を照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓ
ｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率（η）
等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求めた。

【０１５６】表２は光起電力装置特性の結果をまとめた
ものである。

【０１５７】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
２の値で規格化してある。

【０１５８】（比較例２）実施例２において、光散乱層
６０２を設けずに、それ以外は実施例２と全く同様の手
順で、１０ｃｍ角のいわゆるＳｉ／ＳｉＧｅの２層スタ
ック型光起電力装置を１００個作製した。

【０１５９】実施例２と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。

【０１６０】表２から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、特にＳｉＧｅセルの短絡電流（Ｊｓｃ）
が向上し、それによって全体の短絡電流（Ｊｓｃ）とフ
ィルファクター（ＦＦ）が向上し、光電変換効率（η）
が向上した。

【０１６１】

【表２】 （実施例３）以下の工程で、図７に示した本発明のさら
に他の一例の光起電力装置を作製した。

【０１６２】図７は、ＩＩ―ＶＩ族元素の半導体層を用
いた本発明の光起電力装置の一例である。

【０１６３】図７において、７０１ａ，７０１ｂ，７０
１ｃは表面保護層であり、その機能別に上部透明材７０
１ａと接着層７０１ｂ，７０１ｃに分けられる。また７
０２は光散乱層、７０３は透明電極、７０４ａはｎ型Ｃ
ｄＳ半導体層、７０４ｂはｐ型ＣｄＴｅ半導体層、７０
６ａ，７０６ｂは裏面電極、７０７は基板であり裏面保
護層を兼ねる。

【０１６４】まず、基板７０１として、表面がＲｍａｘ
で０．１μｍ以下で、厚さ０．１８ｍｍで、幅３２ｃ
ｍ、長さ１０ｍの、シート状のポリエチレンテレフタラ
ート（ＰＥＴ）フィルムを基板として洗浄し、実施例２
と同様のいわゆるロールツーロール法によって以下の処
理を行った。

【０１６５】まず、図３に示したＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置によって裏面電極７０６ｂとしてＡｌを０．３
μｍ形成した。次に同様のＤＣマグネトロンスパッタ装
置によって裏面電極７０６ａとしてＡｕを２０ｎｍ形成
した。

【０１６６】そして、以下の工程で図７に示す光起電力
装置の半導体層を作製した。

【０１６７】まず基板を１６０℃に加熱しながら、真空
蒸着法により、ｐ型のＣｄＴｅ層７０４ｂを１．５μｍ
形成した。

【０１６８】次に、基板を１５０℃に加熱しながら、真
空蒸着法により、ｎ型のＣｄＳ層７０４ａを０．１μｍ
形成した。

【０１６９】次に、図３と同様のＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置により、基板を１７０℃に加熱しながら、ＩＴ
Ｏを２００ｎｍ蒸着し、透明電極７０３を形成した。

【０１７０】その後、Ｎ₂ 雰囲気中で、１２０℃、１時
間の加熱処理を施した。

【０１７１】次に、エッチングにより光起電力装置を１
０ｃｍ角に分離し、エッチングラインに沿って基板を切
断した。

【０１７２】次に、透明電極の端部と、集電電極の端部
には不図示の取り出し電極を接続した。

【０１７３】次に、接着層７０１ｃとして、ポリビニル
ブチラール（ＰＶＢ）を塗布した。次に、ＰＶＢ上に反
応性イオンプレーティング法により、室温でＴｉＯ₂ を
２μｍ形成した。

【０１７４】その後、ＣＦ₄ とＯ₂ の混合ガスのプラズ
マによって、ドライエッチングすることにより、ＴｉＯ
₂ の表面にＲｍａｘで０．６μｍの凹凸を形成し、光散
乱層７０２を形成した。

【０１７５】次に、ＴｉＯ₂ 上に接着層７０１ｂとして
シリコーン樹脂を塗布し、上部透明材７０１ａとして厚
さ３０μｍのＰＶＦフィルムを接着した。

【０１７６】以上の工程で図７の１０ｃｍ角のいわゆる
ＣｄＳ／ＣｄＴｅ光起電力装置を２００個作製した。

【０１７７】そして、並列抵抗が１ｃｍ² あたり１ｋΩ
以上の光起電力装置を、２５℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ² の疑似
太陽光を照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊ
ｓｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率
（η）等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表３は光起電力装置特性の結果をまとめたものであ
る。

【０１７８】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
３の値で規格化してある。

【０１７９】（比較例３）実施例３において光散乱層７
０２を設けることなく、それ以外は実施例３と全く同様
の手順で、１０ｃｍ角のいわゆるＣｄＳ／ＣｄＴｅ光起
電力装置を２００個作製した。

【０１８０】実施例３と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。

【０１８１】表３から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流（Ｊｓｃ）が向上し、光電変換
効率（η）が向上した。

【０１８２】

【表３】 （実施例４）以下の工程で、図８に示した本発明のさら
に他の一例の光起電力装置を作製した。

【０１８３】図８は、半導体層として多結晶シリコンを
用いた本発明の光起電力装置の一例である。

【０１８４】図８において、８０１ａ，８０１ｂ，８０
１ｃ，８０１ｄ，８０１ｅ，８０１ｆは表面保護層であ
り、その機能別に上部透明材８０１ａ，８０１ｃ，８０
１ｅと充填層８０１ｂ，８０１ｄ，８０１ｆに分けられ
る。また、８０２ａ，８０２ｂは光散乱層、８０３は反
射防止層あるいは反射防止層を兼ねた透明電極、８０４
ａ，８０４ｂは多結晶シリコン半導体基板であり、８０
４ａは半導体基板と反対の導電型に転換された部分であ
る。また、８０６は裏面電極、８０８は裏面充填層、８
１１は裏面保護層を兼ねた支持体、８１２は半導体基板
の裏面パッシベーション層である。

【０１８５】まず、キャスティング法によって形成した
厚さ１５０μｍのｐ型の多結晶シリコン基板を用意し、
基板表面を清浄にした後、イオン注入法によってその表
面８０４ａをｎ⁺ 型に転換し、ｐｎ接合を形成した。

【０１８６】次に、ｐｎ接合を形成した多結晶シリコン
基板の表面に不図示の厚さ５ｎｍのＳｉＯ₂ のパッシベ
ーション層を形成した。

【０１８７】次に、多結晶シリコン基板の裏面に厚さ２
００ｎｍのＳｉ₃ Ｎ₄ のパッシベーション層を形成し
た。

【０１８８】次に、パッシベーション層を形成した多結
晶シリコン基板の表面および裏面にＴｉとＡｇの集電電
極８０５および裏面電極８０６を形成した。

【０１８９】次に、反射防止層を兼ねる透明電極８０３
として、図３と同様のＤＣマグネトロンスパッタ装置に
よって、基板温度２００℃でＴａ₂ Ｏ₅ を０．２μｍ形
成した。

【０１９０】一方、厚さ３０μｍのポリイミドフィルム
に、図３と同様のＤＣマグネトロンスパッタ装置によっ
て、基板温度２００℃でＴａ₂ Ｏ₅ を３．０μｍの厚み
で形成した。

【０１９１】その後、Ｔａ₂ Ｏ₅ を水で５％に希釈した
酢酸で１２０秒エッチングして、Ｒｍａｘで１．５μｍ
程度の凹凸構造を表面に形成し、光散乱層を形成した。

【０１９２】次に、厚さ１ｍｍのＡｌ板の支持体８１１
上に、透明電極まで形成した光起電力装置を、そしてそ
の上に表面に凹凸を有するＴａ₂ Ｏ₅ を形成したポリイ
ミドフィルムを２枚、最上部に上部透明材８０１ａであ
るＰＶＦフィルムをそれぞれの間に充填層として、ＥＶ
Ａを塗布して貼り付けた。このとき、集電電極８０５お
よび裏面電極８０６の端部に不図示の取り出し電極を形
成した。

【０１９３】そして、全体を１５０℃で１時間加熱し
て、ＥＶＡを硬化させ、図８に示した本発明の光起電力
装置を完成した。

【０１９４】以上の工程で図８の１０ｃｍ角の多結晶シ
リコン光起電力装置を５０個作製した。

【０１９５】そして、並列抵抗が１ｃｍ² あたり１ｋΩ
以上の光起電力装置を、２５℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ² の疑似
太陽光を照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊ
ｓｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率
（η）等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。表４は、光起電力装置特性の結果をまとめたもので
ある。

【０１９６】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
５の値で規格化してある。

【０１９７】（比較例４）実施例４において、光散乱層
８０２ｂを設けることなく、光散乱層を一層だけにし
て、それ以外は実施例４と全く同様の手順で、１０ｃｍ
角の多結晶シリコン光起電力装置を５０個作製した。

【０１９８】実施例４と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。

【０１９９】（比較例５）実施例４において、光散乱層
８０２ａ、８０２ｂを設けずに、それ以外は実施例４と
全く同様の手順で、１０ｃｍ角の多結晶シリコン光起電
力装置を５０個作製した。

【０２００】実施例４と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。

【０２０１】表４から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流（Ｊｓｃ）が向上し、光電変換
効率（η）が向上した。また、光散乱層を２層にするこ
とによって、さらに短絡電流（Ｊｓｃ）が向上し、光電
変換効率（η）が向上した。

【０２０２】

【表４】 （実施例５）以下の工程で、本発明のさらに他の一例の
光起電力装置を作製した。

【０２０３】本実施例は、図８の構成の光起電力装置に
おいて、光散乱層の表裏両面に凹凸を設け、半導体層と
して単結晶ＧａＡｓを用いた本発明の光起電力装置の一
例である。

【０２０４】まず、厚さ２００μｍのｎ型のＧａＡｓウ
エハーを用意し、ＭＯＣＶＤ法によって、硫黄（Ｓ）を
ドーピングしたｎ型ＧａＡｓ層を５．０μｍ形成した。
次に、ＭＯＣＶＤ法によって、Ｚｎをドーピングしたｐ
型ＧａＡｓ層を５．０μｍ、Ｚｎをドーピングしたｐ型
ＡｌＧａＡｓ層を０．１５μｍ、Ｚｎをドーピングした
ｐ型ＧａＡｓ層を０．５μｍこの順に形成し、ｐｎ接合
を形成した。

【０２０５】次に、ｐｎ接合を形成したＧａＡｓウエハ
ーの表面に不図示の厚さ７５ｎｍのＳｉ₃ Ｎ₄ の反射防
止層を形成した。

【０２０６】次に、ＧａＡｓウエハーの裏面に厚さ２０
０ｎｍのＳｉ₃ Ｎ₄ のパッシベーション層を形成した。

【０２０７】次に、パッシベーション層を形成したＧａ
Ａｓウエハーの表面および裏面にＴｉとＡｇの集電電極
８０５および裏面電極８０６を形成した。

【０２０８】一方、表面にＲｍａｘで５μｍ程度の凹凸
を設けたステンレス薄板に、ＰＥＴを、ホットメルトさ
せて塗布した後、冷却してステンレス薄板から剥し、表
面にＲｍａｘで２．０μｍ程度の凹凸を有するＰＥＴフ
ィルムを形成した。

【０２０９】そして、前述のＰＥＴフィルムに、反応性
イオンプレーティングにより、基板温度１２０℃でＭｇ
Ｆ₂ を２μｍ形成した。その後、ＮＦ₃ とＯ₂ の混合ガ
スのプラズマによって、ドライエッチングすることによ
り、ＭｇＦ₂ の表面にＲｍａｘで０．６μｍの凹凸を形
成した。これによって、表裏両面に凹凸を有するＭｇＦ
₂ の光散乱層を形成した。

【０２１０】次に、厚さ１ｍｍのＡｌ板の支持体８１１
上に、集電電極まで形成した光起電力装置を、そしてそ
の上に表面に凹凸を有するＭｇＦ₂ を形成したＰＥＴフ
ィルムを２枚、最上部に上部透明材８０１ａであるＰＶ
Ｆフィルムをそれぞれの間に充填層として、ＥＶＡを塗
布して貼り付けた。このとき、集電電極８０５および裏
面電極８０６の端部に不図示の取り出し電極を形成し
た。

【０２１１】そして、全体を１５０℃で１時間加熱し
て、ＥＶＡを硬化させ、図８に示した本発明の光起電力
装置を完成した。

【０２１２】以上の工程で、直径３インチのＧａＡｓ光
起電力装置を２０個作製した。

【０２１３】そして、並列抵抗が１ｃｍ² あたり１ｋΩ
以上の光起電力装置を、２５℃で、ソーラーシミュレー
ターによって、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ² の疑似
太陽光を照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊ
ｓｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、光電変換効率
（η）等の光起電力装置特性を測定し、平均値を求め
た。光電変換効率（η）等の光起電力装置特性を測定
し、平均値を求めた。

【０２１４】光起電力装置特性の結果を第５表にまとめ
た。

【０２１５】但し、光起電力装置特性は後述する比較例
７の値で規格化してある。

【０２１６】（比較例６）実施例５において、光散乱層
８０２ｂを設けることなく、光散乱層を一層だけにし
て、それ以外は実施例５と全く同様の手順で、直径３イ
ンチのＧａＡｓ光起電力装置を２０個作製した。

【０２１７】実施例５と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。

【０２１８】（比較例７）実施例５において、光散乱層
８０２ａ、８０２ｂを設けずに、それ以外は実施例５と
全く同様の手順で、直径３インチのＧａＡｓ光起電力装
置を２０個作製した。

【０２１９】実施例５と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。

【０２２０】表５から明らかなように、表面保護層中に
凹凸構造を有する光散乱層を形成した本発明の光起電力
装置によって、短絡電流（Ｊｓｃ）が向上し、光電変換
効率（η）が向上した。また、光散乱層を２層にするこ
とによって、さらに短絡電流（Ｊｓｃ）が向上し、光電
変換効率（η）が向上した。

【０２２１】

【表５】

【０２２２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
４の発明によれば、光入射側の表面保護層中に、屈折率
が該表面保護層とは異なる物質を有し、かつ、凹凸構造
を有する光散乱層が設けられているので、光起電力装置
に入射した光が、表面保護層中で散乱された後に半導体
層に入射し、半導体層中での光路長が延びて、半導体層
による光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光電変換
効率を向上させることができる。

【０２２３】ここで、請求項５の発明によれば、前記凹
凸構造を有する光散乱層を、該表面保護層中に複数形成
すれば、入射光の散乱がより増大し、さらに半導体層に
よる光の吸収が増大して短絡電流が増大し、光起電力装
置の光電変換効率をさらに向上できる。

【０２２４】また、請求項６の発明によれば、前記光散
乱層を形成する物質の屈折率について、前記表面保護層
を形成する物質の屈折率との差を０．１以上にすること
により、入射光の散乱が増大するので、半導体層による
光の吸収が増大して短絡電流が増大し、前記光電変換効
率をさらに向上できる。

【０２２５】さらに、請求項７の発明によれば、光起電
力装置に入射する光が入射側と反射側の両側で散乱さ
れ、半導体層によるより一層の光吸収の増加、これによ
る短絡電流の増大、光電変換効率の向上を実現できる。

【０２２６】総じて、本発明によれば、半導体層中での
光路長が延びて、半導体層による光の吸収が増大するの
で、半導体層の層厚を薄くできる。それよって、例え
ば、半導体層として、アモルファス半導体を用いる場合
には、半導体層内の光誘起欠陥の生成が抑制され、光照
射による光起電力装置の光電変換効率の低下（いわゆる
光劣化）が抑制される。

【０２２７】さらに、例えば半導体層として、結晶半導
体を用いる場合には、半導体基板の厚みの薄型化によ
り、光起電力装置の軽量化、また、半導体材料の削減に
よる、製造コストの低減に低減に貢献きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光起電力装置の概念的模式図であ
る。

【図２】本発明の光起電力装置の一例を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の光起電力装置の光散乱層を形成するた
めの製造装置の一例の断面図である。

【図４】本発明の光起電力装置の一例の概観図である。

【図５】本発明の光起電力装置の一例の分光感度を示し
たグラフである。

【図６】本発明の光起電力装置の他の一例を示す断面図
である。

【図７】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示す
断面図である。

【図８】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，６０１，７０１，８０１ 表面保護
層 １０２，２０２，６０２，７０２，８０２ 光散乱層 １０３，２０３，６０３，７０３，８０３ 透明電極 １０４，２０４，６０４，７０４，８０４ 半導体層 １０５，２０５，６０５，８０５ 集電電極 １０６，２０６，６０６，７０６，８０６ 裏面電極
（光反射層） １０７，２０７，６０７，７０７ 基板 １０８，２０８，６０８，８０８ 裏面保護層 ２０９，６０９ 透明導電層 ２１０，６１０ 絶縁層 ６１１ 支持体 ３０１ 真空容器 ３０２ 支持部 ３０３ 加熱板 ３０４ 熱電対 ３０５ 温度コントローラー ３０６ ヒーター ３０７ 伝熱板 ３０８ 基板 ３０９ 基板押さえ ３１０ ターゲット ３１１ ターゲット台 ３１２ マグネット ３１３ 冷却水導入パイプ ３１４ スパッタ電源 ３１５ 高周波電源 ３１６，３１７ マスフローコントローラー ３１８ 真空計 ３１９ メインバルブ ３２０ プラズマ空間 ４０１ 光起電力装置の光入射面 ４０２ 取り出し電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 高一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 幸田 勇蔵 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡田 直人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−247574（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−209872（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−57952（ＪＰ，Ｕ) 特許2756050（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/04 H01L 31/042

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体層の光入射側に表面保護層が積層
   されて成る光起電力装置において、該表面保護層中に
   は、屈折率が該表面保護層とは異なる物質を有し、か
   つ、凹凸構造を有する少なくとも１層の光散乱層を形成
   したことを特徴とする光起電力装置。
2. 【請求項２】 前記光散乱層は、光入射方向に対して表
   面側に凹凸構造を有することを特徴とする請求項１に記
   載の光起電力装置。
3. 【請求項３】 前記光散乱層は、光入射方向に対して裏
   面側に凹凸構造を有することを特徴とする請求項１に記
   載の光起電力装置。
4. 【請求項４】 前記光散乱層は、光入射方向に対して表
   面と裏面の両側に凹凸構造を有することを特徴とする請
   求項１に記載の光起電力装置。
5. 【請求項５】 前記凹凸構造は、表面粗さＲｍａｘの値
   が０．０５μｍから１００μｍの間にあることを特徴と
   する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の
   光起電力装置。
6. 【請求項６】 前記表面保護層を形成する物質の屈折率
   と前記光散乱光層を形成する前記物質の屈折率との差が
   ０．１以上であることを特徴とする請求項１から請求項
   ５までのいずれか１項に記載の光起電力装置。
7. 【請求項７】 前記半導体層に対して光入射光側と反対
   側に光散乱用の光反射層が形成されたことを特徴とする
   請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光起
   電力装置。