JP2000208800A - 太陽電池及びそれを用いた自己電力供給型表示素子、並びに太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池及びそれを用いた自己電力供給型表示素子、並びに太陽電池の製造方法

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JP2000208800A
JP2000208800A JP11210727A JP21072799A JP2000208800A JP 2000208800 A JP2000208800 A JP 2000208800A JP 11210727 A JP11210727 A JP 11210727A JP 21072799 A JP21072799 A JP 21072799A JP 2000208800 A JP2000208800 A JP 2000208800A
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semiconductor layer
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transparent conductive
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茂 八木
Seiji Suzuki
星児 鈴木
Masayuki Torigoe
誠之 鳥越
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示素子に重ねて使用することにより表示機
能を使用中でも発電ができ、本質的に透明で高効率の太
陽電池、それを備えた自己電力供給型表示素子、及び前
記太陽電池の製造方法を提供すること。 【解決手段】 少なくとも、透明導電性基板上に、４０
０ｎｍ以上８００ｎｍ以下における吸光度が０．８以下
の可視光に透明な光半導体層、及び透明導電性電極をこ
の順に有してなることを特徴とする太陽電池である。前
記光半導体層が、周期律表におけるIIIＡ族元素から選
択される１以上の元素と、ＶＡ族元素から選択される１
以上の元素とを含む態様、金属酸化物半導体を含む態様
が好ましい。更に、前記金属酸化物半導体が、酸化チタ
ン又は酸化亜鉛である態様、前記光半導体層の光学ギャ
ップが２．８ｅＶ以上である態様が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明導電性基板上
に新規な光半導体層を設けた透明な太陽電池、及びそれ
を用いた自己電力供給型表示素子、並びに太陽電池の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境へのＣＯ2の影響に見ら
れるようにクリーンなエネルギーが求められている。中
でも太陽電池は無尽蔵とも言える太陽のエネルギーを利
用できる最も期待されるエネルギー源である。これまで
に結晶・非晶質シリコン系太陽電池やＧａＡｓやＩｎＰ
等のIII-Ｖ族化合物半導体による高効率太陽電池等が実
用化されている。エネルギー全体のクリーン化に寄与す
るためには、できるだけ使用電力を太陽電池に置き換え
ることが必要である。今後の太陽電池の広範な実用化に
は素子自体の高効率化と共に、使用できる場所を広げる
ことも重要である。このような観点から見ると、太陽電
池の適用領域として家庭用の電力等の比較的大電力の発
電と共に注目されるのが、携帯電子機器や携帯用パーソ
ナルコンピューター等の戸外で使用する機器の駆動電力
を太陽電池で供給することである。
【０００３】しかしながら、これらの機器は構成として
は現在表示部とインプット部分が大部分を占め、これら
の機器に太陽電池を設置するスペースが無く、またデザ
イン的な点からも太陽電池には着色がある等からこれら
の機器には適用困難であった。また、自動車やビルの大
きな部分を占める窓を利用することも考えられるが、現
状の太陽電池では可視光を利用するため着色不透過であ
り採光と両立できない。更に画面や窓以外の全ての部分
を太陽電池に置き換えることも考えられるが、デザイン
的な問題から現在では困難である。これらの問題は透明
な太陽電池、つまり高効率の紫外光用の太陽電池が透明
基板上に形成できれば解決できる。
【０００４】従来、太陽電池の高感度化のために短波長
域での効率向上を目指して研究が行われてきた。しかし
ながら、例えば非晶質Ｓｉ1-xＣx膜ではＣ組成が増加す
ると光導電特性が急速に劣化することが知られている。
このように短波長域で感度のあるワイド光学ギャップの
光起電力材料として好適なものが無いため透明な高効率
大面積の太陽電池は存在しなかった。一方、太陽電池を
通して向こうを見えるようにしたシースルー型の太陽電
池が提案されている。これは太陽電池に穴を開けたもの
が多く、簾を通して見るようになり、ディスプレーのよ
うに高精細でかつ低電力で十分な明るさを得る必要があ
るものや、自動車の窓のように採光と同時に安全性が要
求されるものには適さなかった。
【０００５】近年、ワイド光学ギャップの半導体材料と
して窒化物系化合物半導体が注目されている。しかしな
がらＧａＮに代表される半導体は８００〜１０００℃で
結晶成長されており、また基板にはサファイアが多く用
いられており、コストと共に大きさにおいても太陽電池
への適用は困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける問題を解決し、以下の目的を達成することを課題
とする。即ち、本発明は、有害で不要な紫外光を有効利
用して発電を行うことができ、また、表示素子に重ねて
使用することにより表示機能を使用中でも発電ができ、
太陽電池の存在を意識させない本質的に透明で高効率の
太陽電池、及びこの太陽電池を備えた自己電力供給型表
示素子を提供することを目的とする。更に、本発明は、
前記太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下の通りである。即ち、 ＜１＞ 少なくとも、透明導電性基板上に、４００ｎｍ
以上８００ｎｍ以下における吸光度が０．８以下の可視
光に透明な光半導体層、及び透明導電性電極をこの順に
有してなることを特徴とする太陽電池である。 ＜２＞ 前記光半導体層が、周期律表におけるIIIＡ族
元素から選択される１以上の元素と、ＶＡ族元素から選
択される１以上の元素とを含む前記＜１＞に記載の太陽
電池である。 ＜３＞ 前記光半導体層が、金属酸化物半導体を含む前
記＜１＞に記載の太陽電池である。 ＜４＞ 前記金属酸化物半導体が、酸化チタン及び酸化
亜鉛の少なくとも一方を含有する前記＜３＞に記載の太
陽電池である。 ＜５＞ 前記光半導体層が積層構造である前記＜１＞か
ら＜４＞のいずれかに記載の太陽電池である。 ＜６＞ 前記積層構造が、周期律表におけるIIIＡ族元
素から選択される１以上の元素と、ＶＡ族元素から選択
される１以上の元素とを含む第１の光半導体層と、金属
酸化物半導体を含む第２の光半導体層とを有する前記＜
５＞に記載の太陽電池である。 ＜７＞ 前記光半導体層の光学ギャップが２．８ｅＶ以
上である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の太陽
電池である。 ＜８＞ 前記太陽電池の紫外域の光による光電変換効率
が、可視域の光による光電変換効率よりも高い前記＜１
＞から＜７＞のいずれかに記載の太陽電池である。 ＜９＞ 前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の太陽
電池を、表示素子の上に重ねて設けたことを特徴とする
自己電力供給型表示素子である。 ＜１０＞ 透明導電性基板上に、窒素元素を含む化合物
を必要なエネルギー状態や励起種に活性化し、これらの
活性種とＡｌ、Ｇａ及びＩｎから選択される１以上の元
素を含む有機金属化合物とを反応させ光半導体層を設け
る工程と、該光半導体層上に透明導電性電極を設ける工
程とを有することを特徴とする太陽電池の製造方法であ
る。 ＜１１＞ 透明導電性基板上に、窒素元素を含む化合物
を必要なエネルギー状態や励起種に活性化し、これらの
活性種とＡｌ、Ｇａ及びＩｎから選択される１以上の元
素を含む有機金属化合物とを水素を含む雰囲気で反応さ
せ光半導体層を設ける工程と、該光半導体層上に透明導
電性電極を設ける工程とを有することを特徴とする太陽
電池の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の太陽電池は、少なくとも、透明導電性基板上
に、光半導体層及び透明導電性電極をこの順に有してな
る。
【０００９】［光半導体層］前記光半導体層は、４００
ｎｍ以上８００ｎｍ以下における吸光度が０．８以下で
あり、可視光に透明であることを特徴とする。４００ｎ
ｍ以上８００ｎｍ以下における吸光度が０．８より大き
いと、可視光を強く吸収し、着色し、かつ、不透明とな
ってしまう。好ましくは４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下
における吸光度が０．６以下、より好ましくは０．４以
下である。通常、本発明における光半導体層は、短波長
側に向かって吸収が大きくなるため、４００〜８００ｎ
ｍの範囲では、長波長側ほど吸収が４００ｎｍより小さ
くなり、実質的に透明にできる。この吸収の傾きを考慮
した場合には、４００ｎｍにおける吸光度が０．８以下
であり、かつ、５００ｎｍにおける吸光度が０．５以下
である場合が好ましい。
【００１０】前記光半導体層において、４００ｎｍ以上
８００ｎｍ以下における吸光度を０．８以下とするため
には、前記光半導体層は、III-Ｖ族化合物半導体を含む
ことが好ましく、更に必要に応じて、水素やｐ、ｎ制御
元素等のその他の成分を含むことが好ましい。前記III-
Ｖ族化合物半導体は、周期律表におけるIIIＡ族元素か
ら選択される１以上の元素と、ＶＡ族元素から選択され
る１以上の元素とを含有してなる。
【００１１】（III-Ｖ族化合物半導体） −IIIＡ族元素− IIIＡ族元素としては、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎが好ましく
挙げられる。本発明においては、これらの元素を含む有
機金属化合物が好ましく使用されるが、具体的には、例
えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウ
ム、t-ブチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリ
エチルガリウム、t-ブチルガリウム、トリメチルインジ
ウム、トリエチルインジウム、t-ブチルインジウム等の
液体や固体を気化して単独に又はキャリアガスでバブリ
ングされた混合状態のガスを使用することができる。こ
れらは、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用して
もよい。前記キャリアガスとしては、Ｈｅ，Ａｒ等の希
ガス、Ｈ2，Ｎ2等の単元素ガス、メタンやエタン等の炭
化水素、ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6等のハロゲン化炭素等を用いる
ことができる。
【００１２】−ＶＡ族元素− ＶＡ族元素としては、窒素が特に好ましく挙げられる。
窒素原料としては、Ｎ2、ＮＨ3、ＮＦ3、Ｎ2Ｈ4、モノ
メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン等の気体又はこ
れらをキャリアガスでバブリングした混合ガスを使用す
ることができる。ここで使用されるキャリアガスは、先
に例示したものを使用することができる。
【００１３】IIIＡ族元素とＶＡ族元素との原子数比は
０．５：１．０〜１．０：０．５が好ましい。この範囲
外の場合には、IIIＡ族元素とＶＡ族元素との結合にお
いて閃亜鉛鉱（Ｚｉｎｃｂｌｅｎｄｅ）型を取る部分が
少なくなるため欠陥が多くなり、良好な太陽電池として
機能しなくなることがある。
【００１４】（その他の成分） −水素− 前記光半導体層は、水素が含まれることが好ましい。水
素濃度は５０ａｔｏｍ％以下が好ましい。層（以下、
「膜」と呼ぶことがある）中の水素濃度が５０ａｔｏｍ
％を超えると、電気的な特性が劣化すると共に硬度等の
機械的性質が低下したり、更に膜が酸化されやすくな
り、耐候性が悪くなることがある。水素濃度は、ハイド
ジェンフォワードスキャタリング（ＨＦＳ）により絶対
値を測定することができる。また、シリコン、サファイ
ア等の赤外透明な基板に膜作製時に同時に成膜すること
によって、水素の含有状態を赤外吸収スペクトルによっ
て容易に測定することできる。
【００１５】−ｐ、ｎ制御元素− 前記光半導体層には、ｐ、ｎ制御のための元素を含む化
合物を導入して、膜中にドープすることができる。ドー
ピング用ガスはIIIＡ族元素を含む有機金属化合物と混
合してもよいし別々に導入してもよい。また前記有機金
属化合物と同時に導入してもよいし、連続導入でもよ
い。
【００１６】ｎ型用の元素としては、ＩＡ族（ＩＵＰＡ
Ｃの1989年無機化学命名法改訂版による族番号は１）の
Ｌｉ、ＩＢ族（ＩＵＰＡＣの1989年無機化学命名法改訂
版による族番号は１１) のＣｕ，Ａｇ及びＡｕ、IIＡ族
（ＩＵＰＡＣの1989年無機化学命名法改訂版による族番
号は２）のＭｇ、IIＢ族（ＩＵＰＡＣの1989年無機化学
命名法改訂版による族番号は１２) のＺｎ、IVＡ族（Ｉ
ＵＰＡＣの1989年無機化学命名法改訂版による族番号は
１４) のＣ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ及びＰｂ、VIＡ族（ＩＵ
ＰＡＣの1989年無機化学命名法改訂版による族番号は１
６) のＳ，Ｓｅ及びＴｅを用いることができる。中でも
Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＳｎが電荷担体の制御性の点から好
ましい。
【００１７】ｐ型用の元素としては、ＩＡ族のＬｉ，Ｎ
ａ及びＫ、ＩＢ族のＣｕ，Ａｇ及びＡｕ、IIＡ族のＢ
ｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ及びＲａ、IIＢ族のＺｎ，
Ｃｄ及びＨｇ、IVＡ族のＣ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ及びＰ
ｂ、VIＡ族（ＩＵＰＡＣの1989年無機化学命名法改訂版
による族番号は１６）のＳ，Ｓｅ及びＴｅ、VIＢ族（Ｉ
ＵＰＡＣの1989年無機化学命名法改訂版による族番号は
６）のＣｒ，Ｍｏ及びＷ、VIII族のＦｅ（ＩＵＰＡＣの
1989年無機化学命名法改訂版による族番号は８）、Ｃｏ
（ＩＵＰＡＣの1989年無機化学命名法改訂版による族番
号は９）、Ｎｉ（ＩＵＰＡＣの1989年無機化学命名法改
訂版による族番号は１０) 等を用いることができる。中
でもＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ及びＳｒが電荷担体の制御
性の点から好ましい。
【００１８】ｉ型用の元素としては、ｐ型用の元素と同
じものを低濃度で使用することができる。
【００１９】また、膜中の水素が、ドーパントに結合し
不活性化しないようにする必要があり、欠陥準位をパッ
シベーションするための水素をドーパントよりもIIIＡ
族元素及びＶＡ元素に選択的に結合させる観点から、ｎ
型用の元素としては、特に、Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ及びＳｎが
好ましく、ｐ型用の元素としては、特に、Ｂｅ，Ｍｇ，
Ｃａ，Ｚｎ及びＳｒが好ましく、ｉ型用の元素として
は、特に、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ及びＳｒが好まし
い。
【００２０】ドーピングにはｎ型用としては、Ｓｉ
Ｈ4、Ｓｉ2Ｈ6、ＧｅＨ4、ＧｅＦ4、ＳｎＨ4を、ｐ型用
としては、ＢｅＨ2、ＢｅＣｌ2、ＢｅＣｌ4、シクロペ
ンタジエニルマグネシウム、ジメチルカルシウム、ジメ
チルストロンチウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等
を、ｉ型用としては、ｐ型用の元素と同じ化合物を、ガ
ス状態で使用することができる。また、ドーピング元素
を元素のまま膜中に拡散させたり、イオンとして膜中に
取り込ませることもできる。
【００２１】前記III-Ｖ族化合物半導体を含む光半導体
層の厚みは、目的に応じて適宜選択することができ、特
に制限されるものではない。また、III-Ｖ族化合物半導
体を含む光半導体層が単層構造をとる場合と、ｐｉｎ構
成等の積層構造をとる場合とで異なってくる。通常、単
層構造における該光半導体層の厚みは、０．０１〜５μ
ｍであり、積層構造の場合には、積層される層の数にも
よるが、各層の厚みは単層構造よりは薄く形成される。
【００２２】（金属酸化物半導体）本発明における光半
導体層は、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下における吸光
度を０．８以下とするために、前記III-Ｖ族化合物半導
体の代わりに、金属酸化物半導体を含むことも好まし
い。金属酸化物半導体としては、酸化チタン、酸化亜鉛
などのワイド光学ギャップの光半導体が好ましく挙げら
れる。これらは、１種単独で用いてもよく、２種以上を
併用してもよい。酸化チタンは、結晶や微結晶、更に多
結晶でもよい。また、結晶型としては、ルチル型でも、
アナターゼ型でもよい。酸化亜鉛もまた、結晶や微結
晶、更に多結晶でもよい。
【００２３】これらの金属酸化物半導体は、平滑面を持
ち透明である。酸化チタンや酸化亜鉛は、酸素濃度の化
学量論比からのズレによる酸素結合欠陥によるｎ型半導
体であり、透明導電性電極との間でショットキー障壁を
形成する。酸素とチタンの組成比は１：０．３〜１：
０．７、酸素と亜鉛の組成比は１：０．９〜１：１．２
のものを用いることができる。作製後、水素プラズマ処
理や水素雰囲気での熱アニール処理等を行うことによっ
て導電性を制御することができる。
【００２４】前記金属酸化物半導体を含む光半導体層の
厚みは、目的に応じて適宜選択することができ、特に制
限されるものではない。通常、該光半導体層の厚みは、
０．０１〜１０μｍである。
【００２５】（積層構造）本発明の太陽電池は、導電性
あるいは導電処理した透明基材上に、III-Ｖ族化合物半
導体を含む第１の光半導体層、及び／又は金属酸化物半
導体を含む第２の光半導体層を形成することにより作製
される。この時、単層構造の光半導体層を形成すること
によってショットキー型の太陽電池とすることができ、
また、前記第１の光半導体層について、ｐｎダイオード
構成やｐｉｎ構成等の積層構造を形成することによって
更に高効率化を図ることができる。透明とするためには
紫外線や紫の短波長光を利用することになり、光量自体
は余り多くないため、有効に利用するために、光学ギャ
ップの異なる膜を積層させることもできる。本発明の太
陽電池は、周期律表におけるIIIＡ族元素から選択され
る１以上の元素と、ＶＡ族元素から選択される１以上の
元素とを含む第１の光半導体層と、金属酸化物半導体を
含む第２の光半導体層とを有する積層構造であること
が、光起電力やコスト、大面積化の容易さの点で好まし
い。
【００２６】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
太陽電池の概略構成図である。この太陽電池は、透明導
電性基板２０上に、第１の光半導体層（III-Ｖ族化合物
半導体）２１−ａ及び透明導電性電極２２がこの順に設
けられており、光半導体層は単層構造を成している。図
２は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池の概略
構成図である。この太陽電池も、透明導電性基板２０上
に光半導体層２１及び透明導電性電極２２がこの順に設
けられているが、光半導体層２１は積層構造を成してい
る。即ち、光半導体層２１は、透明導電性基板２０側か
らｎ型光半導体層２５、ｉ型光半導体層２４、ｐ型光半
導体層２３の順に積層された構造を成している。尚、光
半導体層が積層構造を成す場合に、該光半導体層は、透
明導電性基板側からｐ型光半導体層、ｉ型光半導体層、
ｎ型光半導体層の順に積層されていてもよい。
【００２７】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
太陽電池の概略構成図である。この太陽電池は、透明導
電性基板２０上に、第２の光半導体層（金属酸化物半導
体）２１−ｂ及び透明導電性電極２２がこの順に設けら
れており、光半導体層は単層構造を成している。図４
は、本発明の第４の実施の形態に係る太陽電池の概略構
成図である。この太陽電池は、透明導電性基板２０上
に、第１の光半導体層（III-Ｖ族化合物半導体）２１−
ａ、第２の光半導体層（金属酸化物半導体）２１−ｂ、
及び透明導電性電極２２がこの順に設けられており、光
半導体層２１は積層構造を成している。図５は、本発明
の第５の実施の形態に係る太陽電池の概略構成図であ
る。この太陽電池は、透明導電性基板２０上に、第２の
光半導体層（金属酸化物半導体）２１−ｂ、第１の光半
導体層（III-Ｖ族化合物半導体）２１−ａ、及び透明導
電性電極２２がこの順に設けられており、光半導体層２
１は積層構造を成している。
【００２８】光学ギャップの異なるＡｌ、Ｇａ及びＩｎ
から選択される１以上の元素と窒素と水素とを含む光半
導体層の組成や膜厚の制御は、原料ガスとキャリアガス
との濃度を変えてもよく、流量を変えてもよく、放電の
エネルギーを変えてもよい。膜厚の制御に対しては、成
膜時間を制御することが好ましい。III-Ｖ族化合物半導
体を含む光半導体層は、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎから選択さ
れる１以上の元素と窒素と水素とを含むｎ型あるいはｐ
型の光半導体からなるものでもよく、更に高濃度のドー
ピングを行った膜ｐ+あるいはｎ+層を挿入してもよく、
低濃度のドーピングを行った膜ｐ-あるいはｎ-層を挿入
してもよい。
【００２９】更に透明性や障壁の形成のために、ｐ型、
ｉ型、ｎ型の各層は各々異なるＡｌ xＧａyＩｎz（ｘ＝
０〜１．０、ｙ＝０〜１．０、ｚ＝０〜１．０）で表さ
れるＡｌ、Ｇａ、ＩｎとＮとの組成を持っていてもよ
く、ｐ型、ｉ型、ｎ型それぞれの膜が複数のＡｌxＧａy
ＩｎzＮ：Ｈ（ｘ＝０〜１．０、ｙ＝０〜１．０、＝０
〜１．０）の組成から成っていてもよい。
【００３０】（光学ギャップ等）光半導体層の光学ギャ
ップは、可視光の主な部分を透過し実質的に無色あるい
は淡色の透明にするために、２．８ｅＶ以上であること
が好ましい。膜の光学ギャップは、IIIＡ族元素の混合
比によって任意にかえることができる。ＧａＮ：Ｈを基
準にすると３．５ｅＶより大きくする場合には、Ａｌを
加えることによって６．５ｅＶ程度にまで大きくするこ
とができ、３．２ｅＶより小さくする場合には、Ｉｎを
加えることによって透明のまま測定波長域を変化させる
ことができる。光学ギャップは、波長（ｅＶ）と吸収係
数（αｅ）の２乗のプロットより、低エネルギーの直線
部分を外挿した点から求められる。あるいは吸収係数が
１０，０００ｃｍ-1の波長（ｅＶ）としてもよい。吸収
係数はバックグランドを除外した吸光度を用いるか膜厚
依存性を測定して求められる。
【００３１】III-Ｖ族化合物半導体あるいは金属化合物
半導体を含む光半導体層は、例えば透過電子線回折パタ
ーンにおいて全くリング状の回折パターンがなく、ぼん
やりしたハローパターンの完全に長距離秩序の欠如して
いるものから、ハローパターンの中にリング状の回折パ
ターンが見られるもの更にその中に輝点が見られるも
の、更に輝点のみが見られるものである。このような層
は透過電子線回折より広範囲を観測するＸ線回折測定に
おいては、ほとんど何もピークは得られないことが多
い。また、透過電子線回折パターンにおいてリング状の
回折パターンと共に輝点が多数見られるもの、更にほと
んどスポット状の輝点のみであってもＸ線回折測定にお
いて多結晶あるいは最も強いピーク強度が単結晶に比べ
ると弱く、かつ他に弱い他の面方位のピークが混在して
いる場合もある。また、完全に輝点であり、ほとんど一
つの面方位からなるＸ線回折スペクトルを示す場合もあ
る。
【００３２】III-Ｖ族化合物半導体の結晶の大きさは５
ｎｍから５μｍであり、金属酸化物半導体の結晶の大き
さは５ｎｍから５０μｍであり、Ｘ線回折や電子線回折
及び断面の電子顕微鏡写真を用いた形状測定等によって
測定できることができる。また、光導電部材の吸光度は
４００ｎｍで０．８以下、５００ｎｍで０．５以下が、
無色透明か淡色透明のために好ましい。また、吸光係数
は分光光度計で吸収量を測定し、膜厚で除したものを自
然対数系で現したものであり、４００ｎｍの光透過量は
透明とみなせるためには５０，０００ｃｍ-1以下が好ま
しく、３０，０００ｃｍ-1以下がより好ましい。これら
の値はほぼ光学ギャップとしては２．８ｅＶ以下に相当
する。
【００３３】［透明導電性基板］本発明で使用される基
板は透明であり、かつ導電性を有するものであるが、基
板を構成する基材が導電性又は半導性であれば、導電化
処理を施すことなく使用することができ、前記基材が絶
縁性であれば、絶縁性基材に導電化処理を施すことによ
って基板として使用することができる。また、本発明で
使用される基板は、結晶又は非晶質でもよい。透明導電
性基板を構成する透光性基材としては、透明な材料、例
えば、ガラス、石英、サファイア、ＭｇＯ、ＳｉＣ、Ｚ
ｎＯ、ＴｉＯ2 、ＬｉＦ、ＣａＦ2 等の透明な無機材
料; フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポ
リエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹
脂等の透明な有機樹脂のフィルム又は板状体; オプティ
カルファイバー、セルフォック光学プレート等を使用す
ることができる。前記透光性基材が絶縁性の場合には、
例えば、ＩＴＯ、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化イン
ジウム、ヨウ化銅等の透明導電性材料を用い、蒸着、イ
オンプレーティング、スパッタリング等の方法により成
膜し導電化処理が施され、又は、アルミニウム、ステン
レススチール、ニッケル、クロム等の金属又は金、銀、
銅等あるいはそれらの合金を、蒸着法、スパッタ法、イ
オンプレーティング法等により半透明になる程度に成膜
し導電化処理が施される。このように導電化処理を施し
た部分は、透明電極として機能する。
【００３４】［透明導電性電極］前記光半導体層の上に
設けられる透明導電性電極としては、例えば、ＩＴＯ、
酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅
等の透明導電性材料を用い、蒸着、イオンプレーティン
グ、スパッタリング等の方法により形成したもの、又は
アルミニウム、ニッケル、クロム、金、銀、銅等の金属
あるいはそれらの合金を蒸着やスパッタリングにより半
透明になる程度に薄く形成したものが用いられる。
【００３５】［太陽電池の製造方法］次に、本発明の太
陽電池の製造方法について、図を用いて説明する。図６
には、本発明の太陽電池の製造装置の概略構成が示され
ている。この製造装置によれば、III-Ｖ族化合物半導体
を含む光半導体層を好適に作製することができる。この
太陽電池製造装置は、円筒状の反応器１と、反応器１と
上部開口を介して連続する第１及び第２の原料活性化−
供給部１３、１４と、反応器１と下部開口を介して連続
し、且つ反応器１内のガスを排気するための排気管２
と、反応器１内に配置され、且つ基板を支持するための
基板ホルダー３と、基板ホルダー３の基板設置面側とは
反対側に配置されたヒーター４と、を備える。
【００３６】第１及び第２の原料活性化−供給部１３、
１４は、それぞれ、反応器１と連通し且つ反応器１の径
方向外側に配置された円筒状の石英管５、６と、これら
石英管５、６の反応器１とは反対側と連通するガス導入
管９、１０とを備える。第１の原料活性化−供給部１３
は、更に石英管５と交差するように配置されたマイクロ
波導波管８と、石英管５とマイクロ波導波管８との交差
位置より反応器１側で石英管５と連続するガス導入管１
１とを備える。マイクロ波導波管８は筐体状であり、そ
の中を石英管５が貫通している。また、第２の原料活性
化−供給部１４では、マイクロ波放電管８の代わりに高
周波コイル７が使用され、高周波コイル７は石英管６の
外周に巻き付けられ、図示しない高周波発振器に接続さ
れている。
【００３７】そして、第１及び第２の原料活性化−供給
部１３、１４のガス導入管９、１０、１１、１２は原料
ガスを供給する図示しない原料供給手段としてのボンベ
等にそれぞれ接続されている。更にガス導入管１１、１
２には原料ガスを間欠的に供給するための流量調節器
（マスフローコントローラ）（図示せず）が接続されて
いる。また、マイクロ波導波管８は図示しないマグネト
ロンを用いたマイクロ波発振器に接続されており、石英
管５内で放電させる。更に、排気管２は図示しない排気
手段としてのポンプに接続されており、反応器１内を略
真空まで排気可能とする。
【００３８】この装置において、窒素元素源として、例
えば、Ｎ2を用いガス導入管９から石英管５に導入す
る。マグネトロンを用いたマイクロ波発振器（図示せ
ず）に接続されたマイクロ波導波管８にマイクロ波が供
給され、石英管５内に放電を発生させる。別のガス導入
管１０から、例えばＨ2を石英管６に導入する。高周波
発振器（図示せず）から高周波コイル７に高周波を供給
し、石英管６内に放電を発生させる。放電空間の下流側
より例えばトリメチルガリウムをガス導入管１２より導
入することによって、透明導電性基板上に窒化ガリウム
光半導体を成膜することができる。
【００３９】基板温度は１００〜６００℃程度である。
基板温度が高い場合及び／又はIIIＡ族元素の原料ガス
の流量が少ない場合には微結晶になりやすい。基板温度
が３００℃より低い場合にはIIIＡ族原料ガスの流量が
少ない場合に微結晶となりやすく、基板温度が３００℃
より高い場合にはIIIＡ族元素の原料ガスの流量が低温
条件よりも多くても微結晶となりやすい。また、例えば
Ｈ2放電を行った場合には行わない場合よりも微結晶化
を進めることができる。トリメチルガリウムの代わり
に、例えば、インジウム、アルミニウムを含む有機金属
化合物を用いることもでき、また混合することもでき
る。また、これらの有機金属化合物は、ガス導入管１１
から別々に導入してもよい。
【００４０】また、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎから選択され
る１以上の元素を含むガス、あるいはＢｅ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｚｎ、Ｓｒから選択される１以上の元素を含むガス
を放電空間の下流側（ガス導入管１１又はガス導入管１
２）から導入することによってｎ型、ｐ型等の任意の伝
導型の非晶質又は微結晶若しくは結晶の光半導体層を得
ることができる。Ｃの場合には条件によっては有機金属
化合物の炭素を使用してもよい。
【００４１】上記装置において放電エネルギーにより形
成される活性窒素あるいは活性水素を独立に制御しても
よく、ＮＨ3のような窒素原子と水素原子とを同時に含
むガスを用いてもよい。更にＨ2を加えてもよい。ま
た、前記有機金属化合物から活性水素が遊離生成する条
件を用いることもできる。このようにすることによっ
て、透明導電性基板上には活性化されたIIIＡ族元素の
原子、窒素原子が制御された状態で存在し、かつ水素原
子がメチル基やエチル基をメタンやエタン等の不活性分
子にするため低温にも拘わらず炭素が入らず、膜欠陥が
抑えられた非晶質膜又は微結晶膜若しくは結晶膜を生成
することができる。
【００４２】上記装置における原料活性化−供給部の活
性化方法としては、直流放電、低周波放電、高周波放
電、マイクロ波放電、エレクトロンサイクロトロン共鳴
方式、ヘリコンプラズマ方式のいずれであってもよく、
また加熱フィラメントによるものでもよい。これらは１
種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、高周波放電の場合、誘導結合形でも、容量形でも
よい。1 つの空間において、２種以上の活性化方法を用
いる場合には、同じ圧力で同時に放電が生起できるよう
にする必要があり、マイクロ波導波管内（又は高周波導
波管内）と石英管内（又は反応器内) とに圧力差を設け
てもよい。またこれらの圧力を同一とする場合、異なる
原料活性化手段、例えば、マイクロ波放電と高周波放電
とを用いることによって活性種の励起エネルギーを大き
く変えることができ、これによって膜質を制御すること
ができる。本発明においては、反応性蒸着法やイオンプ
レーイング、リアクティブスパッター等、少なくとも水
素が活性化された雰囲気で成膜を行うことも可能であ
る。
【００４３】次に、金属酸化物半導体を含む光半導体層
の製造方法について説明する。金属酸化物半導体を含む
光半導体層は、蒸着や反応性蒸着、イオンプレーティン
グ、スパッター、反応性スパッター、金属塩素化合物や
有機化合物と酸素との反応によるＣＶＤ法、金属アルコ
キシド化合物や金属キレート化合物の加水分解や熱分解
によって作製することができる。前記アルコキシド化合
物としては、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチ
タン、テトラプロポキシチタン、亜鉛メチラート、亜鉛
エチラート等を用いることができる。また、前記金属キ
レート化合物としては、アセチルアセトン化合物とし
て、亜鉛アセチルアセトナート、チタニウムアセチルア
セトナート等を用いることができる。
【００４４】蒸着や反応性蒸着、イオンプレーティン
グ、スパッター、反応性スパッターにおいては、原料と
して酸化チタンや酸化亜鉛を使用してもよく、酸化チタ
ンや酸化亜鉛を原料として酸素を含む雰囲気で成膜して
もよい。また、チタンと酸素とを原料として直接反応さ
せる方法でもよい。更に、塩化チタンやチタンアルコキ
シド、塩化亜鉛、亜鉛アルコキシド等のガスを用い、酸
素雰囲気や、酸素プラズマ中で加熱状態で分解反応させ
ることによって酸化物膜を得る方法でもよい。酸素プラ
ズマ中で反応させる場合には、上記図６で示した製造装
置を用いることができる。これらの製造条件での基板温
度は１００〜６００℃である。基板温度が高い場合に
は、微結晶の粒径が大きくなりやすい。
【００４５】本発明の太陽電池は、透明導電性電極間か
ら電流を取り出すことができる。前記構成の本発明の太
陽電池は、完全に透明であり、光学ギャップが大きいた
め、取り出せる電圧が従来の太陽電池に比較して２倍か
ら３倍大きく、結果として同じ面積でも利用できる電気
量は大きい。また耐光性、耐熱性、耐酸化性に優れてい
るため長寿命であるという利点を有する。
【００４６】［自己電力供給型表示素子］本発明の太陽
電池は透明なため表示素子と直接組み合わせることによ
り、自己電力供給型表示素子とすることができる。例え
ば、携帯電子機器や携帯用パーソナルコンピューター等
の戸外で使用する機器の駆動電力とすることもできる。
本発明の太陽電池は、表示素子の上に重ねて使用するこ
とができ、何ら表示素子の機能を損なうことが無いとい
う利点を有する。表示素子を使用している時も使用して
いない時も画面が光に照らされている時は常に充電する
ことができる。また、光学ギャップの小さい光半導体層
を全体の透過光量の１０％以下になるようにすることに
よって、表示素子の画面に色をつけることができると共
に、起電流を増加させることもできる。
【００４７】表示素子としては液晶を用いたものや、陰
極線管、フィールドエミッションを用いたもの、またプ
ラズマを用いたもの等を使用することができる。本発明
の透明太陽電池は、表示素子（表示装置）等の表示面の
上に重ねて使用することにより、光起電力を供給できる
ばかりでなく、紫外域の光を主に吸収し、光起電力を発
生するため、表示素子まで紫外線が届かず、紫外線によ
って破壊され易い有機物からなる液晶等を利用した表示
素子に対して、紫外線による劣化を防止することがで
き、表示素子に紫外線防止膜等の紫外線防止機能を有す
る部材を設けることを省略することができる。また、建
物の窓ガラスや自動車の窓ガラス等に用いることによ
り、有害な紫外線をカットするとともに電気を発生させ
ることもできる。太陽電池により全電力を供給すること
もでき、また、一部をまかなうことによって、電池の連
続使用時間を延長したり、電池の小型軽量化を達成する
こともできる。
【００４８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 （実施例１）ＩＴＯをスパッター法でコーニング７０５
９ガラス表面上に形成した透明導電性基板を基板ホルダ
ー３に載せ、排気管２を介して反応器１内を真空排気
後、ヒーター４により各基板を３００℃に加熱した。Ｎ
2ガスを第１の原料活性化−供給部１３のガス導入管９
より直径２５ｍｍの石英管５内に１０００ｓｃｃｍ導入
し、マイクロ波導波管８を介して２．４５ＧＨｚのマイ
クロ波を出力２５０Ｗにセットしチューナでマッチング
を取り、放電を行った。この時の反射波は０Ｗであっ
た。一方、Ｈ2ガスを第２の原料活性化−供給部１４の
ガス導入管１０より直径３０ｍｍの石英管６内に１００
０ｓｃｃｍ導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波放電を行
った。高周波電力の出力は１００Ｗであり、反射波は０
Ｗであった。この状態で第１の原料活性化−供給部１３
のガス導入管１１より０℃で保持されたトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧａ）の蒸気を水素をキャリアガスとして用
い、バブリングしながらマスフローコントローラーを通
して１ｓｃｃｍ導入した。トリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）は、１０秒間導入後、供給を１０秒間停止するサイ
クルを繰り返した。更に水素をキャリアガスとしたシク
ロペンタジエニルマグネシウムを１ｓｃｃｍ導入した。
この時バラトロン真空計で測定した反応圧力は０．５Ｔ
ｏｒｒであった。成膜を６０分行い、０．２μｍのｉ型
のＧａＮ：Ｈ膜を作製した。以上により、III-Ｖ族化合
物半導体を含む光半導体層を形成した。
【００４９】この上にＳｎＯ2膜をスパッター法で作製
し透明導電性電極を設けた。このＧａＮ膜と同条件で作
製した膜の組成をＲＢＳ（ラザフォード・バックースキ
ャタリング）により測定したところ、Ｇａ／Ｎ比は０．
９でほぼ化学量論化となっていた。また、ＨＦＳ測定に
よる水素は５ａｔｏｍ％以下であった。電子線回折スペ
クトルではスポットパターンであり、Ｘ線回折スペクト
ルでは（０００２）ピークが主であった。光学ギャップ
は３．５ｅＶであり、４００ｎｍでの光吸収係数は５０
００ｃｍ-1、吸光度は０．１であり、完全に透明であっ
た。Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５ｎｍの紫外光を照射した
ところ、０Ｖで光電流（Ｉｓｃ）は４ｍＡ／ｃｍ2流れ
た。開放電圧（Ｖｏ）は１．２Ｖであった。この太陽電
池をＴＦＴ液晶表示素子に重ねたところ全く視認性には
影響なかった。また着色した板に重ねることによって自
由に着色した太陽電池とすることができた。
【００５０】（実施例２）ＩＴＯをスパッター法でコー
ニング７０５９ガラス表面上に形成した透明導電性基板
を基板ホルダー３に載せ、排気管２を介して反応器１内
を真空排気後、ヒーター４により各基板を３００℃に加
熱した。Ｎ2ガスを第１の原料活性化−供給部１３のガ
ス導入管９より直径２５ｍｍの石英管５内に１０００ｓ
ｃｃｍ導入し、マイクロ波導波管８を介して２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を出力２５０Ｗにセットしチューナで
マッチングを取り、放電を行った。この時の反射波は０
Ｗであった。一方、Ｈ2ガスを第２の原料活性化−供給
部１４のガス導入管１０より直径３０ｍｍの石英管６内
に１０００ｓｃｃｍ導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波
放電を行った。高周波電力の出力は１００Ｗであり、反
射波は０Ｗであった。この状態で第１の原料活性化−供
給部１３のガス導入管１１より０℃で保持されたトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）の蒸気を水素をキャリアガス
として用いバブリングしながらマスフローコントローラ
ーを通して１ｓｃｃｍ導入した。トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）は、５秒間導入後、供給を５秒間停止する
サイクルを繰り返した。更に水素をキャリアガスとした
シランを２ｓｃｃｍ導入した。ガス中の濃度は５００ｐ
ｐｍであった。この時バラトロン真空計で測定した反応
圧力は０．５Ｔｏｒｒであった。成膜を３０分行い、
０．１μｍのｎ型のＧａＮ：Ｈ（Ｓｉ）膜を作製した。
この上に更にトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と水素を
キャリアガスとしたシクロペンタジエニルマグネシウム
とを１ｓｃｃｍ導入し、０．１μｍのｉ型のＧａＮ：Ｈ
（Ｍｇ）膜を作製した。以上により、III-Ｖ族化合物半
導体を含む光半導体層を積層した。
【００５１】この上にＳｎＯ2膜をスパッター法で作製
し透明導電性電極を設けた。このＧａＮ膜と同時に作製
した膜のＨＦＳ測定による水素は５ａｔｏｍ％以下であ
った。電子線回折ではスポットパターンであり、Ｘ線回
折スペクトルでは（０００２）ピークが主であった。光
学ギャップは３．５ｅＶであった。４００ｎｍでの光吸
収係数は４５００ｃｍ-1、吸光度は０．０９であり、完
全に透明であった。Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５ｎｍの紫
外光を照射したところ、０Ｖで光電流（Ｉｓｃ）は７ｍ
Ａ／ｃｍ2流れた。開放電圧（Ｖｏ）は１．４Ｖであっ
た。この太陽電池をＴＦＴ液晶表示素子に重ねたところ
全く視認性には影響なかった。また着色した板に重ねる
ことによって、自由に着色した太陽電池とすることがで
きた。
【００５２】（実施例３）ＩＴＯをスパッター法でコー
ニング７０５９ガラス表面上に形成した透明導電性基板
を基板ホルダー３に載せ、排気管２を介して反応器１内
を真空排気後、ヒーター４により各基板を３００℃に加
熱した。Ｎ2ガスを第１の原料活性化−供給部１３のガ
ス導入管９より直径２５ｍｍの石英管５内に１０００ｓ
ｃｃｍ導入し、マイクロ波導波管８を介して２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を出力２５０Ｗにセットしチューナで
マッチングを取り、放電を行った。この時の反射波は０
Ｗであった。一方、Ｈ2ガスを第２の原料活性化−供給
部１４のガス導入管１０より直径３０ｍｍの石英管６内
に１０００ｓｃｃｍ導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波
放電を行った。高周波電力の出力は１００Ｗであり、反
射波は０Ｗであった。この状態で第１の原料活性化−供
給部１３のガス導入管１１より０℃で保持されたトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）の蒸気を水素をキャリアガス
として用いバブリングしながらマスフローコントローラ
ーを通して１ｓｃｃｍ導入した。トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）は、７秒間導入後、供給を７秒間停止する
サイクルを繰り返した。更に水素をキャリアガスとした
シランを２ｓｃｃｍ導入した。成膜を６０分行い、０．
１μｍのｎ型のＧａＮ：Ｈ（Ｓｉ）膜を作製した。更に
水素をキャリアガスとしたシクロペンタジエニルマグネ
シウムを１ｓｃｃｍ導入し、０．０５μｍのｉ型のＧａ
Ｎ：Ｈ（Ｍｇ）膜を作製した。更に水素をキャリアガス
としたシクロペンタジエニルマグネシウムを４ｓｃｃｍ
導入し、０．１μｍのｐ型のＧａＮ：Ｈ（Ｍｇ）膜を作
製した。以上により、III-Ｖ族化合物半導体を含む光半
導体層を積層した。
【００５３】この上にＳｎＯ2膜をスパッター法で作製
し透明導電性電極を設けた。積層での光学ギャップは
３．５ｅＶであった。４００ｎｍでの光吸収係数は５２
００ｃｍ-1、吸光度は０．１であり、完全に透明であっ
た。Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５ｎｍの紫外光を照射した
ところ、０Ｖで光電流（Ｉｓｃ）は１５ｍＡ／ｃｍ2 流
れた。ＩＶ特性から開放電圧（Ｖｏ）は１．５Ｖであっ
た。この太陽電池をＴＦＴ液晶表示素子に重ねたところ
全く視認性には影響なかった。また、着色した板に重ね
ることによって自由に着色した太陽電池とすることがで
きた。
【００５４】（実施例４）洗浄したコーニング７０５９
ガラス表面上に、マグネトロンスパッター装置を用いて
２０００AのＩＴＯからなる透明電極を形成し、透明導
電性基板を作製した。この基板上に、マグネトロンスパ
ッター法により１５００Aの酸化チタン（金属酸化物半
導体）を含む光半導体層を設けた。この時の条件は、基
板温度が３００℃、ｒｆ出力３００Ｗ、Ａｒガス流量１
００ｓｃｃｍ、圧力０．１Ｔｏｒｒであった。Ｘ線回折
スペクトルにより、光半導体層中の酸化チタンはルチル
型の多結晶であることがわかり、透明であった。
【００５５】この上にＳｎＯ2膜をスパッター法で作製
し、直径３ｍｍの円形の透明導電性電極を設けた。得ら
れた太陽電池は透明であり、二つの透明電極から端子を
取り出して、ＨＰ−４１４０Ｂを用いて電圧電流特性を
測定した。暗所で測定した電流は０Ｖで３×１０-6Ａで
あった。光学ギャップは３．１ｅＶであり、４００ｎｍ
での光吸収係数は５０００ｃｍ -1、吸光度は０．０７５
であり、完全に透明であった。Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２
５ｎｍの紫外光を照射したところ、０Ｖで光電流（Ｉｓ
ｃ）は４０ｍＡ／ｃｍ2流れた。この太陽電池をＴＦＴ
液晶表示素子に重ねたところ全く視認性には影響なかっ
た。また着色した板に重ねることによって自由に着色し
た太陽電池とすることができた。
【００５６】（実施例５）洗浄したコーニング７０５９
ガラス表面上に、マグネトロンスパッター装置を用いて
２０００AのＩＴＯからなる透明電極を形成し、透明導
電性基板を作製した。テトライソプロポキシチタニウム
１重量部を、エチルアルコール５０重量部とイソプロピ
ルアルコール５０重量部との混合溶剤に溶解し、２時間
攪拌した溶液を、前記透明導電性基板上に、スピンコー
ト法により塗布した。塗布は１０回繰り返して行い、風
乾後、４００℃で加熱結晶化を行い、酸化チタン（金属
酸化物半導体）を含む光半導体層を形成した。Ｘ線回折
スペクトルにより、光半導体層中の酸化チタンは多結晶
であることがわかり、透明であった。
【００５７】この上にＳｎＯ2膜をスパッター法で作製
し、直径３ｍｍの円形の透明導電性電極を設けた。得ら
れた太陽電池は透明であり、二つの透明電極から端子を
取り出して、ＨＰ−４１４０Ｂを用いて電圧電流特性を
測定した。暗所で測定した電流は０Ｖで１×１０-6Ａで
あった。光学ギャップは３．０ｅＶであり、４００ｎｍ
での光吸収係数は６０００ｃｍ -1、吸光度は０．１８で
あり、完全に透明であった。Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５
ｎｍの紫外光を照射したところ、０Ｖで光電流（Ｉｓ
ｃ）は２５ｍＡ／ｃｍ2流れた。この太陽電池をＴＦＴ
液晶表示素子に重ねたところ全く視認性には影響なかっ
た。また着色した板に重ねることによって自由に着色し
た太陽電池とすることができた。
【００５８】（実施例６）実施例４で作製した、透明導
電性基板上に酸化チタンを含む光半導体層を設けたもの
を、基板ホルダー３に載せ、排気管２を介して反応器１
内を真空排気後、ヒーター４により基板を３００℃に加
熱した。Ｎ2ガスを第１の原料活性化−供給部１３のガ
ス導入管９より直径２５ｍｍの石英管５内に１０００ｓ
ｃｃｍ導入し、マイクロ波導波管８を介して２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を出力２５０Ｗにセットしチューナで
マッチングを取り放電を行った。この時の反射波は０Ｗ
であった。一方、Ｈ2ガスを第２の原料活性化−供給部
１４のガス導入管１０より直径３０ｍｍの石英管６内に
１０００ｓｃｃｍ導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波放
電を行った。高周波電力の出力は１００Ｗであり、反射
波は０Ｗであった。この状態で第１の原料活性化−供給
部１３のガス導入管１１より０℃で保持されたトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧａ）の蒸気を水素をキャリアガスと
して用い、バブリングしながらマスフローコントローラ
ーを通して１ｓｃｃｍ導入した。更に水素をキャリアガ
スとしたシクロペンタジエニルマグネシウムを１ｓｃｃ
ｍ導入した。この時バラトロン真空計で測定した反応圧
力は０．５Ｔｏｒｒであった。成膜を６０分行い、０．
２μｍのｉ型のＧａＮ：Ｈ膜を作製し、酸化チタン（金
属酸化物半導体）を含む光半導体層上に、III-Ｖ族化合
物半導体を含む光半導体層を積層させた。
【００５９】この上にＳｎＯ2膜をスパッター法で作製
し透明導電性電極を設けた。光学ギャップは３．１ｅＶ
であり、４００ｎｍでの光吸収係数は７０００ｃｍ -1、
吸光度は０．２であり、完全に透明であった。Ｈｅ−Ｃ
ｄレーザの３２５ｎｍの紫外光を照射したところ、０Ｖ
で光電流（Ｉｓｃ）は７ｍＡ／ｃｍ2流れた。開放電圧
（Ｖｏ）は１．４Ｖであった。この太陽電池をＴＦＴ液
晶表示素子に重ねたところ全く視認性には影響なかっ
た。また着色した板に重ねることによって自由に着色し
た太陽電池とすることができた。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、有害で不要な紫外光を
有効利用して発電を行うことができ、また、表示素子に
重ねて使用することにより表示機能を使用中でも発電が
でき、太陽電池の存在を意識させない本質的に透明で高
効率の太陽電池、及びこの太陽電池を備えた自己電力供
給型表示素子を提供することができる。更に、本発明に
よれば、前記太陽電池の製造方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池を
示す概略構成図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池を
示す概略構成図である。
【図３】 本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池を
示す概略構成図である。
【図４】 本発明の第４の実施の形態に係る太陽電池を
示す概略構成図である。
【図５】 本発明の第５の実施の形態に係る太陽電池を
示す概略構成図である。
【図６】 本発明の太陽電池の製造装置を示す概略構成
図である。
【符号の説明】
１ 反応器 ２ 排気管 ３ 基板ホルダー ４ ヒーター ５，６ 石英管 ７ 高周波コイル ８ マイクロ波導波管 ９〜１２ ガス導入管 １３ 第１の原料活性化−供給部 １４ 第２の原料活性化−供給部 ２０ 透明導電性基板 ２１ 光半導体層 ２１−ａ 第１の光半導体層（III-Ｖ族化合物半導体） ２１−ｂ 第２の光半導体層（金属酸化物半導体） ２２ 透明導電性電極 ２３ ｐ型光半導体層 ２４ ｉ型光半導体層 ２５ ｎ型光半導体層

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも、透明導電性基板上に、４０
    ０ｎｍ以上８００ｎｍ以下における吸光度が０．８以下
    の可視光に透明な光半導体層、及び透明導電性電極をこ
    の順に有してなることを特徴とする太陽電池。
  2. 【請求項２】 前記光半導体層が、周期律表におけるII
    IＡ族元素から選択される１以上の元素と、ＶＡ族元素
    から選択される１以上の元素とを含む請求項１に記載の
    太陽電池。
  3. 【請求項３】 前記光半導体層が、金属酸化物半導体を
    含む請求項１に記載の太陽電池。
  4. 【請求項４】 前記金属酸化物半導体が、酸化チタン及
    び酸化亜鉛の少なくとも一方を含有する請求項３に記載
    の太陽電池。
  5. 【請求項５】 前記光半導体層が積層構造である請求項
    １から４のいずれかに記載の太陽電池。
  6. 【請求項６】 前記積層構造が、周期律表におけるIII
    Ａ族元素から選択される１以上の元素と、ＶＡ族元素か
    ら選択される１以上の元素とを含む第１の光半導体層
    と、金属酸化物半導体を含む第２の光半導体層とを有す
    る請求項５に記載の太陽電池。
  7. 【請求項７】 前記光半導体層の光学ギャップが２．８
    ｅＶ以上である請求項１から６のいずれかに記載の太陽
    電池。
  8. 【請求項８】 前記太陽電池の紫外域の光による光電変
    換効率が、可視域の光による光電変換効率よりも高い請
    求項１から７のいずれかに記載の太陽電池。
  9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載の太陽
    電池を、表示素子の上に重ねて設けたことを特徴とする
    自己電力供給型表示素子。
  10. 【請求項１０】 透明導電性基板上に、窒素元素を含む
    化合物を必要なエネルギー状態や励起種に活性化し、こ
    れらの活性種とＡｌ、Ｇａ及びＩｎから選択される１以
    上の元素を含む有機金属化合物とを反応させ光半導体層
    を設ける工程と、該光半導体層上に透明導電性電極を設
    ける工程とを有することを特徴とする太陽電池の製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 透明導電性基板上に、窒素元素を含む
    化合物を必要なエネルギー状態や励起種に活性化し、こ
    れらの活性種とＡｌ、Ｇａ及びＩｎから選択される１以
    上の元素を含む有機金属化合物とを水素を含む雰囲気で
    反応させ光半導体層を設ける工程と、該光半導体層上に
    透明導電性電極を設ける工程とを有することを特徴とす
    る太陽電池の製造方法。
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