JPH05335610A

JPH05335610A - 光起電力装置

Info

Publication number: JPH05335610A
Application number: JP4081715A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ishikawa; 信行石川; Soichiro Kawakami; 総一郎川上; Fukateru Matsuyama; 深照松山; Keishi Saito; 恵志斉藤; Toshimitsu Kariya; 俊光狩谷; Naoto Okada; 直人岡田; Yuzo Koda; 勇蔵幸田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1993-12-17
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: DE69319002D1; EP0559141B1; DE69319002T2; EP0559141A2; KR960015500B1; EP0559141A3; AU3393193A; ATE167332T1; US5421909A; AU671615B2; KR930020745A; JP2756050B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、引っ掻きによる損傷を受けにく
く、屋外の使用に耐えられる軽量な光起電力装置及び、
安定した高い光電変換効率を有する光起電力装置を提供
することを目的とする。【構成】少なくとも半導体層１０４と電極１０３，１
０６とを有し、光入射側に表面保護層１０１を積層した
光起電力装置において、該表面保護層中に、該表面保護
層とは異なる物質の微粒子１０２を配したことを特徴と
する。

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、基体上に、光電変換部材としての半導体層、電極
層が形成された光起電力装置の耐候性、耐衝撃性の高い
表面被覆に関し、また、入射光を散乱せしめて半導体層
で吸収される光を有効に利用することによって、出力特
性を安定かつ向上させた光起電力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＣＯ₂の増加による温室効果で地
球の温暖化が生じることが予測され、クリーンなエネル
ギーの要求がますます高まっている。また、ＣＯ₂を排
出しない原子力発電も、依然として放射性廃棄物の処理
方法が確立しておらず、より安全性の高いクリーンなエ
ネルギーが望まれている。将来期待されているクリーン
なエネルギーの中でも、特に太陽電池はそのクリーンさ
と安全性と取扱い易さから期待が大きい。

【０００３】各太陽電池の中で、非結晶質シリコンや銅
インジウムセレナイドなどは大面積に製造でき、製造コ
ストも安価であることから、熱心に研究されている。

【０００４】これら太陽電池では、軽量で、耐候性、耐
衝撃性、可とう性に優れていることから、基板材料にス
テンレスなどの金属基板を用いる場合がある。基体材料
にステンレスなどの金属基板を用いる場合には、ガラス
基板を用いた場合と違って少なくとも光入射側表面を可
視光に透明な被覆材で、被覆する必要がある。従来の太
陽電池モジュールにおいては、図１３に示すように、太
陽電池１３００をＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合ポ
リマー）などの充填材を兼ねた接着層１３０１を介し
て、耐候性の良いフッ素樹脂フィルム１３０２でラミネ
ートした構成をとっている。

【０００５】しかし、上記ＥＶＡとフッ素樹脂フィルム
の硬度は低いので、引っ掻き傷が生じ易く、太陽電池本
体に損傷を受け易くなるので損傷を防止するために、Ｅ
ＶＡとフッ素樹脂フイルムの厚みを厚くしている。さら
には、クレーンガラス等のガラス繊誰不織布を充填材と
して積層し、ＥＶＡ中に埋設している。したがって、充
填材を兼ねた接着剤としてのＥＶＡまたはＥＶＡ＋クレ
ーンガラスが厚い場合には、重畳が大きくなっていた。

【０００６】また、上記樹脂フィルムラミネート型太陽
電池モジュールの屋外試験では、樹脂フィルムと樹脂フ
ィルムを太陽電池に接着する接着剤との間に、細かい空
隙ができ、部分的に樹脂フィルムが剥れる等の問題が生
じている。

【０００７】これについては、特開昭５９−７３９４２
号公報に記載されているように、フッ素樹脂フィルムや
三フッ化塩化エチレン樹脂フィルムの接着剤層と接する
面を高周波スパッタエッチング処理し、これらフィルム
と接着剤で太陽電池を被覆することにより接着強度を向
上させる方法が提案されている。しかし、多層構成とな
り、また高周波スパッタエッチング処理が必要なため工
程が複雑になる。

【０００８】また、さらに軽量化を図るために、フッ素
樹脂フィルムと接着層の代わりに、耐候性のあるフツ素
樹脂塗料で直接太陽電池の光入射側表面を被覆する方法
も試みられているが、フッ素樹脂の硬度が低いために傷
がつき易く、屋外の使用に耐えられるものはなかった。

【０００９】一方、太陽電池等、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おいては、その光電
変換効率を向上させるために、光起電力装置に入射して
きた光を散乱させて半導体層中の光路長を増大させ、半
導体層で吸収される光量を増大させて、短絡電流を増大
させる方法がある。

【００１０】ここで光起電力装置に入射してきた光を散
乱させるための光起電力装置の構成としては、ガラス基
板などの透明基板上に凹凸構造を有する透明電極を形成
したものや、基板上に凹凸構造を有する光反射層を設け
たものや、半導体基板を用いてその表面に凹凸構造を形
成したもの等があげられる。このうち、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
せており、光反射層に凹凸をつけたものは、光入射の裏
面で光を散乱させる構造になっている。

【００１１】このうち、光入射側の表面で光を散乱させ
る構造の形成でガラス基板を用いる場合は、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、おおよそ３００℃以上の比較的高い温度で凹凸構
造を有する透明電極を形成する。

【００１２】しかしながら、基板と反対側から半導体層
に光を入射させる構成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。従って、透明電極を形成する際、半導
体層の形成温度以上に基板温度を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。また、透明電極に反射防
止層としての機能を兼ねさせる場合には、広い波長範囲
で反射率を低下させるため、透明電極の光学的膜厚（ｎ
ｄ）をλ／４（λは反射率を極小にする波長）にまで薄
くすることが多い。このような場合、透明電極は薄すぎ
て、凹凸構造を形成するのは不適切であった。

【００１３】また、半導体基板を用いて、半導体表面に
光を散乱させる凹凸構造を形成する場合は、半導体その
ものを処理するため、デリケートな取扱が必要であり、
製造工程が増加して製造コストが大幅に増加してしまう
という問題がある。

【００１４】以上のように、ガラス基板で半導体層に対
し基板側から光を入射させる構成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造を形成するこ
とは、製造上またはコストの点で問題があった。

【００１５】しかしながら、電力用途を始めとする様々
な用途に使用できる、低コストな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
樹脂フイ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、そのた
めにガラス基板以外の低コスト基板を用いた光起電力装
置でも、光入射側の表面で光を散乱させる構造を形成す
ることが望まれている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
点に鑑みてなされたものであって、引っ掻きによる損傷
を受けにくく、屋外の使用に耐えられる軽量で性能の安
定した光起電力装置を提供することを目的とする。

【００１７】本発明の他の目的は、光入射側の表面で光
を散乱させる構造を形成し、その光電変換効率を安定に
向上させた光起電力装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の光起電力装置
は、少なくとも半導体層と電極を有し、光入射側に表面
保護層を積層した光起電力装置において、該表面保護層
中に、該表面保護層とは異なる物質の微粒子を配したこ
とを特徴とする。

【００１９】また、前記微粒子は、該表面保護層中に、
均一に分散されていること、あるいは、前記微粒子が、
該表面保護層の光入射側の表面近傍で疎に、内部で密に
分散されていること、あるいは該表面保護層の光入射側
の表面近傍で密に、内部で疎に分散されていることを特
徴とする。

【００２０】また、前記微粒子が、該表面保護層中に、
層状あるいは複数の層状に配置されたことを特徴とす
る。

【００２１】更に、前記微粒子として、物質の異なる２
種類以上の微粒子を用いても良い。また、光の散乱によ
る光閉じこめ効果を高めるには、前記微粒子形成する物
質の屈折率と、前記表面保護層を形成する物質の屈折率
の差が０．１以上にすることが必要であり、また表面保
護層の屈折率が微粒子の近傍において、増大しているこ
とが望ましい。

【００２２】また、本発明の光起電力装置は、半導体層
の光入射側と反対側に光反射層が形成され、該光反射層
が光を散乱する構造を有することを特徴とする。

【００２３】

【作用】以下に、本発明の作用と共に発明の構成を詳細
に説明する。

【００２４】本発明の光起電力装置の光入射側の表面保
護層中に、高硬度の微粒子を層状あるいは分散して配置
することにより、表面保護層の耐摩耗性、耐衝撃性が向
上し、引っ掻き等で光起電力素子が損傷して光電変換機
能が低下するのを防ぐことが可能となる。

【００２５】更に、光起電力装置に入射した光が、表面
保護層中で微粒子により散乱された後、半導体層に入射
するので、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、光起電力装
置の光電変換効率が向上する。

【００２６】また、前記微粒子が、該表面保護層の光入
射側の表面近傍で疎に、内部で密に分散されていること
によって、全体に均一に分散されている場合に比べ、入
射光の散乱が効率的に増大し、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
電変換効率がさらに向上する。

【００２７】また、前記微粒子が、該表面保護層の光入
射側の表面近傍で密に、内部で疎に分散されていること
によって、全体に均一に分散されている場合に比べ、表
面保護層の光起電力素子ヘの密着性が向上する。

【００２８】また、該表面保護層中に、層状に配置され
た微粒子が、複数の層あることによって、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がさ
らに向上する。

【００２９】また、前記微粒子を形成する物質の屈折率
と、前記表面保護層を形成する物質の屈折率の差を０．
１以上にすることによって、入射光の散乱を増大させる
ことができる。

【００３０】また、半導体層の光入射側と反対側に光を
散乱する構造を有する光反射層が形成された光起電力装
置において、表面保護層中に微粒子を配置することによ
って、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、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がさ
らに向上する。

【００３１】また、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ことにより、半導体層
の層厚を薄くできる。それによって、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。また、例えば半導体層として、結晶半導体
を用いる場合には、半導体基板の厚みを薄くできること
によって、光起電力装置の重量を軽くでき、また必要な
半導体材料が減って、光起電力装置の製造コストを低減
できる。

【００３２】また、表面保護層の屈折率を微粒子の近傍
において増大させることによって、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がさらに向
上する。

【００３３】以下本発明の光起電力装置の構成について
図面に基づいてさらに詳しく述ベる。

【００３４】図１は、本発明の光起電力装置の一例の構
成を示す断面図である。図１において、１０１は表面保
護層、１０２は微粒子、１０３は透明電極、１０４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。

【００３５】（表面保護層）本発明において、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
に形成されるものであり、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
材料を適宜材料を選択すればよい。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。

【００３６】本発明の表面保護層の形成方法は、微粒子
を含有した液状の樹脂を塗布する方法が一般には好まし
いが、微粒子を含有した樹脂をフィルムに成形した後、
接着剤を介して接着しても良い。具体的な塗布方法とし
ては、例えばスクリーン、ディッピング、ロール、スプ
レー、ダイなどの方法がある。

【００３７】本発明の光起電力装置には、微粒子を表面
保護層中に配置あるいは混入し易くするために、例えば
シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、Ｅ
ＶＡ（エチレン−ビニルアセテートコポリマー）、フッ
素樹脂塗料、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、無
機ガラスコーティング材等のように、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も適し
ている。

【００３８】また、溶融した表面保護層材料を急冷する
か、あるいは、溶剤にと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、微粒子近傍の表面保護
層の屈折率を増大させることができる。これは、微粒子
近傍の表面保護層に応力がかかるためと考えられる。

【００３９】また、表面保護層１０１は、機能別に上部
透明材と充填材、接着剤に分けて形成しても良い。上部
透明材としては、例えばガラス、アクリル、ポリカーボ
ネート、ＦＲＰ、あるいはＰＶＦ（ポリビニルフロオロ
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、例えばシリコーン樹脂、ＰＶ
Ｂ（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。

【００４０】引っ掻き傷等から光起電力素子を守るため
には、膜厚は、０．５μｍ以上が好ましく、より好まし
くは１μｍ以上である。一方、本発明の光起電力装置を
太陽電池モジュールとし、建築物の不燃外装材として兼
用する場合、また耐クラック性から、表面保護層の厚み
は４００μｍ以下であることが望ましく、３００μｍ以
下がより好ましい。

【００４１】また、表面保護層には、紫外線による劣化
を抑えるために紫外線吸収剤を、また密着性をよくする
ためにプライマーを含有させてもよい。

【００４２】（微粒子）本発明において、微粒子１０２
は、表面保護層中に層状あるいは分散して配置される。

【００４３】微粒子１０２を表面保護層中に均一に分散
させる場合には、溶融させた表面保護層材料の中に、あ
らかじめ微粒子を混入させた後、これを塗布することに
よって得られる。

【００４４】また、微粒子１０２を層状に配置する場合
は、表面保護層を１層形成した後、微粒子１０２を表面
に付着させ、その上に２層目の表面保護層を形成するこ
とによってなされる。この工程を複数回繰り返すことに
よって、微粒子を表面保護層中に複数の層状に形成する
こともできる。

【００４５】また、微粒子の表面保護層中での分布密度
に変化をつける場合は、微粒子を混入させた密度の違う
２種以上の表面保護層を２層以上塗布するか、あるいは
溶融させた表面保護層の表面に微粒子を散布して、これ
を沈下させることによって得られる。

【００４６】また、微粒子を表面保護層中に複数の層状
に形成する場合、あるいは微粒子を混入させた２種以上
の表面保護層を２層以上塗布する場合、各層で微粒子の
物質を変えることもできる。

【００４７】本発明の微粒子の平均粒径は、直径で、好
ましくは０．００１μｍから２０μｍ、より好ましくは
０．００５μｍから１０μｍである。また、光の散乱を
高めることを重点に考える場合には、微粒子の平均粒径
は０．３μｍから５μｍが適当である。

【００４８】また、微粒子の表面保護層中の密度につい
ては、微粒子を表面保護層中に層状に配置する場合に
は、表面密度として考え、層状に散布した微粒子を光入
射方向から見た場合、光起電力装置の光入射面が微粒子
に被覆される比率を表面密度Ｓとすれば、Ｓの値で好ま
しくは０．２から０．９、より好ましくは０．４から
０．９が望ましい。これは、微粒子の表面保護層中の表
面密度が低すぎる場合は、微粒子による光の散乱が十分
でなく、また、表面密度が０．９より高くなると、層状
に配置した微粒子上の表面保護層の密着性が低下するか
らである。

【００４９】また、微粒子を表面保護層中に均一にある
いは密度に差をつけて分散させる場合は、体積密度すな
わち表面保護層中で微粒子の占める体積をＶとすれば、
Ｖの値で好ましくは０．００１から０．５より好ましく
は０．０１から０．３が望ましい。これは、微粒子の表
面保護層中の密度が低すぎる場合は、微粒子による光の
散乱か十分でなく、また、密度が高すぎる場合は、表面
保護層全体の透過率が低下するからである。

【００５０】また、微粒子１０２は、表面保護層１０１
中の層厚方向の、表面近傍から透明電極１０３の近傍の
どの位置に配置されても良い。

【００５１】また、散乱させて入射光を閉じこめる効果
を上げるには、微粒子１０２の材料の屈折率が表面保護
層１０１の屈折率に対し、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以上差があるこ
とが望ましい。また、微粒子１０２の材料の、波長４０
０ｎｍ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９０％以上、最適に
は平均９５％以上であることが望ましい。

【００５２】特に、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、微粒子１０２の材料としては、屈折率で約
１．０から３．０、より好ましくは１．２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１０００ｎｍの光の透過率も前述の
値を満たすものが多く好適である。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１
０００ｎｍ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。

【００５３】さらに、微粒子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。

【００５４】また、微粒子１０２の材料の具体例として
は、ＺｎＳ、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＣｅＯ_{2 、}ＺｒＯ
₂、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｉＣ、Ｓ
ｉ₃Ｎ_{4 、}ＳｉＯ、Ｌａ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、Ｃ
ｄＯ、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、ＴｈＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ
₂Ｏ₃、Ｃａ０、ＢａＯ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂Ｏ₃、Ｐｒ
₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔｂ₂Ｏ₃、Ｐｒ₆Ｏ₁₁、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｙ
ｂ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃、ＣｅＦ₃、ＰｂＦ₂、Ｎ
ｄＦ₃、ＬａＦ₂、ＭｇＦ₂、ＬｉＦ、Ｎａ₃Ａｌ
Ｆ₆、ＮａＦ、ＣａＦ₂等あるいは以上の化合物を混合
したれものが好適に用いられる。

【００５５】さらに、これらの材料と、表面保護層とし
て、例えばシリコーン樹脂、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、密着性および化学的安定性に優れた特性を示
し、最も好適に用いられる。

【００５６】また、微粒子１０２の形成方法としては、
電気炉法、化学炎法、プラズマ法、レーザー法等の気相
反応法、あるいは、抵抗加熱法、プラズマ加熱法、高周
波誘導加熱法、電子ビーム加熱法、レーザービーム加熱
法、スパッタリング法等の蒸発・凝縮法、あるいは、共
沈法、加水分解法、均一沈澱法、酸化加水分解法、還元
法等の沈澱法、あるいは、凍結乾燥法、噴霧乾燥法、噴
霧熱分解法などの溶媒蒸発法、あるいは、アトマイズ法
が挙げられる。この中でも特に、気相反応法と蒸発・凝
縮法が好適に用いられる。

【００５７】また、微粒子の形状は、球状、円柱状、角
柱状、板状、不定形など様々な形のものを用いることが
できる。この中でも、特に角柱状、板状、不定形の形状
のものは、光の散乱の効率がよい。

【００５８】また、微粒子は、結晶粒であっても良い
し、複数の結晶粒が集まったクラスターであっても良
い。この中でも、特にクラスターのもの光の散乱の効率
がよい。また、表面保護層中に分散させる微粒子の体積
密度を変化させるには、微粒子体積密度の異なる表面保
護層材料を用意してそれを積層する方法、あるいは微粒
子を含む表面保護層を光起電力装置の表面に塗布した
後、溶融あるいは溶解状態を保ちつつ、バイアスをかけ
るか光をあてて光起電力装置表面に電位を生じさせ、電
位と時間を変化させる方法がある。

【００５９】（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ともに、
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
役割も兼ねる。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、５５０ｎｍ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。また、抵抗率は好ましくは、５
ｘ１０^-3Ωｃｍ以下、より好ましくは、１ｘ１０^-3Ωｃ
ｍ以下であることが望ましい。その材料としては、Ｉｎ
₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）、
ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ
₅、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＭｏＯ₃、Ｎａ₂ＷＯ₃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。

【００６０】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の場合には、Ａ
ｌ、Ｉｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｆ等が、またＩｎ₂Ｏ₃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、Ｔ
ｌ、Ｔｅ、Ｗ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等が用いられる。

【００６１】また、透明電極１０３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。

【００６２】（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、
ＡｎＴｅ、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−ＶＩ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。

【００６３】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の例と
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−ＳｉＧ
ｅ：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Ｓｉ、多結晶Ｓｉ：Ｈ、多結晶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
５０μｍ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
の微粒子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。

【００６４】また、半導体層１０４は、価電子制御よっ
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。

【００６５】また、半導体層１０４の形成方法としは、
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ＣＶ
Ｄ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、印刷法等によって形成される。

【００６６】以下、本発明の光起電力装置に特に好適な
ＩＶ族及び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。

【００６７】1)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。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。

【００６８】ＩＶ族及びＩＶ族合金系非晶質半導体材料
には、上述のごとく、水素原子（Ｈ，Ｄ）またはハロゲ
ン原子（Ｘ）が含有され、これが重要な働きを持つ。

【００６９】ｉ型層に含有される水素原子（Ｈ，Ｄ）ま
たはハロゲン原子（Ｘ）は、ｉ型層の未結合手を補償す
る働きを持し、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
または／及びハロゲン原子は１〜４０ａｔ％が最適な含
有量として挙げられる。特に、ｐ型／ｉ型層、ｎ型層／
ｉ型層の各界面側で水素原子または／及びハロゲン原子
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
して挙げられる。該界面近傍での水素原子または／及び
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または／及びハロゲ
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。

【００７０】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
型層のバンドギャップに大きく依存するが０．０５〜
１．０μｍが好適な層厚として挙げられる。

【００７１】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型層の水素化アルモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）としては、光学的バンドキャップ
（Ｅｇ）が、１．６０ｅＶ〜１．８５ｅＶ、水素原子の
含有量（Ｃ_H）が、１．０〜２５．０％、ＡＭ１．５、
１００ｍＷ／ｃｍ² の擬似太陽光照射下の光電導度（σ
_p）が、１．０ｘ１０^-5Ｓ／ｃｍ以上、暗電導度（σ_d）
が１．０ｘ１０^-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。

【００７２】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、光学的なバンドギャッ
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 の擬似太陽照射下の光電導度
（σ_p）が、１．０ｘ１０^-7 Ｓ／ｃｍ以上、暗電導度
（σ_p）が、１．０ｘ１０^-8 Ｓ／ｃｍ以下、コンスタン
トフォトメソッド法（ＣＰＭ）によるアーバテックテイ
ルの傾きが、６０ｍｅＶ以下、電子スピン共鳴（ＥＳ
Ｒ）による未結合手の密度は１０¹⁷ｃｍ³以下のもので
ある。

【００７３】例えば、以上のような特性を有するＩＶ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、本発明の微粒子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
ゆる局在準位が低滅し、微粒子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。

【００７４】2)ｐ型層またはｎ型層ｐ型層または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。

【００７５】ｐ型層または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
材料の範中に含む。）としては、例えばａ−Ｓｉ：Ｈ，
ａ−Ｓｉ：ＨＸ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：ＨＸ，
ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＧｅＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＯ：
Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈ，ａ−ＳｉＯＮ：ＨＸ，ａ−ＳｉＯ
ＣＮ：ＨＸ，μｃ−Ｓｉ：Ｈ，μｃ−ＳｉＣ：Ｈ，μｃ
−Ｓｉ：ＨＸ，μｃ−ＳｉＣ：ＨＸ，μｃ−ＳｉＧｅ：
Ｈ，μｃ−ＳｉＯ：Ｈ，μｃ−ＳｉＧｅＣ：Ｈ，μｃ−
ＳｉＮ：Ｈ，μｃ−ＳｉＯＮ：ＨＸ，μｃ−ＳｉＯＣ
Ｎ：ＨＸ，等にｐ型の価電子制御剤（周期率表第III族
原子Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，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，ｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ：ＨＸ，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，Ｇ
ａ，Ｉｎ，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
が挙げられる。ここで、Ｘはハロゲン元素である。

【００７６】特に光入射側のｐ型層または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。

【００７７】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。

【００７８】またｐ型層またはｎ型層に含有される水素
原子（Ｈ，Ｄ）またはハロゲン原子はｐ型層またはｎ型
層の未結合手を補償する働きをし、ｐ型層またはｎ型層
のドーピング効率を向上させるものである。ｐ型層また
はｎ型層へ添加される水素原子またはハロゲン原子は
０．１〜４０ａｔ％が最適量として挙げられる。特にｐ
型層またはｎ型層が結晶性の場合、水素原子またはハロ
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
水素原子または／及び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または／及び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水素原子またはハロゲン原子
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。

【００７９】光起電力素子のｐ型層及び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、１Ωｃｍ以
下が最適である。さらに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。

【００８０】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。

【００８１】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
スなど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。

【００８２】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。

【００８３】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０．０１〜５．０
Ｗ／ｃｍ²、堆積速度は０．１〜３０Ａ／ｓｅｃが好適
な条件として挙げられる。

【００８４】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。

【００８５】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、例えばＳｉＨ₄，Ｓｉ₂Ｈ₆，Ｓｉ
Ｆ₄，ＳｉＦＨ₃，ＳｉＦ₂Ｈ₂，ＳｉＦ₃Ｈ，Ｓｉ₃Ｈ₈，
ＳｉＤ₄，ＳｉＨＤ₃，ＳｉＨ₂Ｄ₂，ＳｉＨ₃Ｄ，ＳｉＦ
Ｄ₃，ＳｉＦ₂Ｄ₂，ＳｉＤ₃Ｈ，Ｓｉ₂Ｄ₃Ｈ₃等が挙げら
れる。

【００８６】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、例えばＧｅＨ₄，ＧｅＤ₄，Ｇ
ｅＦ₄，ＧｅＦＨ₃，ＧｅＦ₂Ｈ₂，ＧｅＦ₃Ｈ，ＧｅＨ
Ｄ₃，ＧｅＨ₂Ｄ₂，ＧｅＨ₃Ｄ，Ｇｅ₂Ｈ₆，Ｇｅ₂Ｄ₆等が
挙げられる。

【００８７】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、例えばＣＨ₄，ＣＤ₄，Ｃ_nＨ_2n+2（ｎ
は整数），Ｃ_nＨ_2n（ｎは整数），Ｃ₂Ｈ₂，Ｃ₆Ｈ₆，Ｃ
Ｏ₂，ＣＯ等が挙げられる。

【００８８】窒素含有ガスとしては、例えばＮ₂，Ｎ
Ｈ₃，ＮＤ₃，ＮＯ，ＮＯ₂，Ｎ₂Ｏが挙げられる。

【００８９】酸素含有ガスとしては、例えばＯ₂，Ｃ
Ｏ，ＣＯ₂，ＮＯ，ＮＯ₂，Ｎ₂Ｏ，ＣＨ₃ＣＨ₂ＯＨ，Ｃ
Ｈ₃ＯＨ等が挙げられる。

【００９０】また、価電子制御するためにｐ型層または
ｎ型層に導入される物質としては周期率表第ＩＩＩ族原
及び第Ｖ族原子が挙げられる。

【００９１】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、Ｂ₂Ｈ₆，Ｂ₄Ｈ₁₀，Ｂ₅Ｈ₉，Ｂ₅Ｈ₁₁，Ｂ
₆Ｈ₁ ₀，Ｂ₆Ｈ₁₂，Ｂ₆Ｈ₁₄等の水素化ホウソ、ＢＦ₃，Ｂ
Ｃｌ₃等のハロゲン化ホウソ等を挙げることができる。
このほかにＡｌＣｌ₃，ＧａＣｌ₃，ＩｎＣｌ₃，ＴｌＣ
ｌ₃等も挙げることができる。特にＢ₂Ｈ₆，ＢＦ₃が適し
ている。

【００９２】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，Ｐ₂Ｈ₄等の水素化燐、ＰＨ₄Ｉ，ＰＦ₃，ＰＦ₅，ＰＣ
ｌ₃，ＰＣｌ₅，ＰＢｒ₃，ＰＢｒ₅，ＰＩ₃等のハロゲン
化燐が挙げられる。このほかＡｓＨ₃，ＡｓＦ₃，ＡｓＣ
ｌ₃，ＡｓＢｒ₃，ＡｓＦ₅，ＳｂＨ₃，ＳｂＦ₃，Ｓｂ
Ｆ₅，ＳｂＣｌ₃，ＳｂＣｌ₅，，ＢｉＨ₃，ＢｉＣｌ₃，
ＢｉＢｒ₃等も挙げることができる。特にＰＨ₃，ＰＦ₃
が適している。

【００９３】また前記ガス化し得る化合物を、例えばＨ
₂，Ｈｅ，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。

【００９４】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。

【００９５】（集電電極）本発明において、集電電極１
０５は、透明電極１０３の抵抗率が充分低くできない場
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、また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。

【００９６】そしてその形状は、できるだけ半導体層ヘ
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。

【００９７】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。

【００９８】集電電極の形成方法には、例えばマスクパ
ターンを用いたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤの蒸
着方法、あるいは全面に金属層を蒸着した後にエッチン
グしてパターニングする方法、光ＣＶＤにより直接グリ
ッド電極パターンを形成する方法、電極パターンのネガ
パターンのマスクを形成した後にメツキにより形成する
方法、導電性ペーストを印刷して形成する方法などがあ
る。導電ペーストは、例えば上記粉末状金属をバインダ
ーポリマーと分散させたものが使用される。バインダー
ポリマーとしては、例えばポリエステル、エポキシ、ア
クリル、アルキド、ポリビニルアセテート、ゴム、ウレ
タン、フェノールなどの樹脂があげられる。

【００９９】（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
ニウム等の金属また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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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ブラス
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。

【０１０３】（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
ニウム金属また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／または合金は、耐蝕性の点から特に好
ましい。また、絶縁性材料に導電層を形成したものを用
いても良い。

【０１０４】一方、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
ィルムまたはシート、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。

【０１０５】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。

【０１０６】（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。

【０１０７】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。

【０１０８】次に、本発明の光起電力装置の製造方法に
ついて述べる。

【０１０９】本発明の光起電力装置を製造する場合、光
起電力装置を構成する各層の形成方方は、上述の通りで
ある。また、各層の形成順序は、例えば、まず基板１０
７を洗浄して、その上に裏面電極１０６、半導体層１０
４、透明電極１０３、集電電極１０５を順次形成する。
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と微粒子１０２を内部に含有した表面保
護層１０１を形成する。

【０１１０】ただし、基板１０７を用いず、半導体層１
０４を基板として用いる場合などは、この順序と異なる
順序で、製造する場合もある。

【０１１１】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、または基板を
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。

【０１１２】

【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。

【０１１３】（実施例１）まず、アモルフアスシリコン
（以下ａ−Ｓｉと略記する）光起電力装置を作製した。
作製手順を図２を用いて説明する。

【０１１４】洗浄したステンレス基板２０７上にスパッ
タ法によって裏面電極２０６としてＡｌ膜厚５００ｎ
ｍ、ＺｎＯ膜厚５００ｎｍを順次形成した。次いで、プ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ₄とＰＨ₃とＨ₂からｎ型ａ
−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄とＨ₂からｉ型ａ−Ｓｉ層を、Ｓｉ
Ｈ₄とＢＦ₃とＨ₂からｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成
し、ｎ層膜厚１５ｎｍ／ｉ層膜厚４００ｎｍ／ｐ層膜厚
１０ｎｍ／ｎ層膜厚１０ｎｍ／ｉ層膜厚８０ｎｍ／ｐ層
膜厚１０ｎｍの積層構成の半導体層２０４を形成した。

【０１１５】次に透明導電層としてＩｎ₂Ｏ₃膜厚７０ｎ
ｍをＯ₂雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着することに
よって形成した。さらに、集電用のグリッド電極を銀ペ
ーストのスクリーン印刷で形成して光起電力素子を作製
した。

【０１１６】上記方法にて得られた光起電力素子の出力
端子の取り出し部をマスクし、透明導電層２０３及び集
電電極２０５上に、ロールコーターを用いてＳｉ−Ｏ系
高分子を含むフッ素樹脂塗料（昭和テクノコート社製フ
ッ素ハードコート，硬化後の鉛筆硬度：５Ｈ，屈折率：
１．５２）に平均粒径０．０４μｍのＡｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ
（ＭｇＯ：０．０５ｗｔ％）微粒子を３０ｗｔ％分散さ
せた塗料と１０ｗｔ％分散させた塗料を、それぞれ５０
μｍずつ時間を置かずに順に塗布した。その後、１６０
℃で２０分間加熱硬化して、透明なセラミック微粒子を
含有した表面保護層層１００μｍを形成し、表面被覆し
た光起電力装置を得た。

【０１１７】上記方法にて作製した光起電力装置を以下
の方法で評価した。

【０１１８】（１）引っ掻き試験弓鋸のカーボンスチール片の角部に９０７ｇの荷重をか
けて１５２．４±３０．５ｍｍ／ｓの速度で引っ掻き試
験を行い、試験後の光起電力装置性能を評価した。

【０１１９】（２）降氷試験直径２５．４ｍｍの氷球を終速度で衝突させ、試験前後
の光起電力装置性能を評価した。

【０１２０】（３）テーパー式摩耗試験ＪＩＳＫ７２０４により、摩耗輪ＣＳ−１０、荷重５０
０ｇ、１００回転で摩耗させた試験片の、摩耗前後の重
量差を評価した。

【０１２１】（４）折り曲げ試験直径２０ｍｍの円柱に巻つけて１８０度折り曲げた後、
被覆材の剥れの有無を外観から評価した。

【０１２２】上記各試験の結果は、以下の通りであっ
た。

【０１２３】引っ掻き試験と降氷試験においては光起電
力装置の出力低下は認められなかった。摩耗試験におい
ては重量差はほとんどなく、高摩耗性が得られた。折り
曲げ試験においては剥れやクラックは認められなかっ
た。また、高湿下での動作試験においても安定的であっ
た。また、積分球式光線透過率測定装置においても８０
％以上の透過率が得られた。

【０１２４】（実施例２）本実施例では、図２の半導体
層が銅インジウムセレナイドである光起電力素子を用い
た。

【０１２５】銅インジウムセレナイド光起電力素子の作
製は、以下の様にした。導電性基体にステンレス基板を
用い、スパッタリング法で導電層としてＭｏ５００ｎｍ
を蒸着して形成した。次にＣｕ層２００ｎｍ、Ｉｎ層４
００ｎｍを順次形成し、Ｈ₂Ｓｅ蒸気中で処理し、４０
０℃アルゴンガス雰囲気中で熱処理を施した後、ＺｎＣ
ｄ層６００ｎｍをスパッタリング法で蒸着し、半導体層
を形成し、次いでＺｎＯ７０ｎｍをスパッタリング法で
蒸着して透明導電層を形成し，銀ペーストのスクリーン
印刷により集電電極を形成して光起電力素子を得た。

【０１２６】次に、上記方法にて得られた光起電力素子
の透明導電層及び集電電極上に、スプレー法でフッ素樹
脂塗料（日本合成ゴム製フローレンＣ３−２５、硬化後
の鉛筆硬度：２Ｈ、屈折率：１．４）を２０μｍ塗布
し、次いで、時間をおかず、スプレー法で上記フッ素樹
脂塗料に平均粒径０．１μｍのＭｇＯ・ＮａＦ（Ｎａ
Ｆ：０．２５ｗｔ％）を５０ｗｔ％分散させた塗料を、
３０μｍ塗布し、さらに、同様にして、スプレー法で上
記フッ素樹脂塗料（日本合成ゴム製フローレンＣ３−２
５、硬化後の鉛筆硬度：２Ｈ、屈折率：１．４）を２０
μｍ塗布し、１５０℃で１５分問加熱硬化して、可視光
領域に透明なセラミック微粒子を含有した表面保護層７
０μｍを形成し、表面被覆した光起電力装置を得た。

【０１２７】上記方法にて製作した光起電力装置を実施
例１と同様の方法で評価した。各試験の結果は、以下の
通りであった。

【０１２８】引っ掻き試験と降氷試験においては光起電
力装置の出力低下は認められなかった。摩耗試験におい
ては重量差は１００回転未満で、２ｍｇ／ｍ²と多少摩
耗するが、その後ほとんど変化がなく、高摩耗性が得ら
れた。折り曲げ試験においては剥れやクラックは認めら
れなかった。また、高湿下での動作試験においても安定
的であった。また、積分球式光線透過率測定装置におい
ても８０％以上の透過率が得られた。

【０１２９】（実施例３）本実施例では、図２の半導体
層が多結晶シリコンの光起電力素子を用いた。まず、ス
パッタ法にてＣｒをコーティングしたステンレス基板上
に、液層成長法にて水素ガス雰囲気中の炉内で、純度６
ＮのＳｎにＳｂドープしたＳｉを溶かした溶液を１００
０℃から９００℃まで毎分２度の速度で降温して、毎分
０．４μｍの速度で、約３０μｍの多結晶シリコン膜を
成長させた。次に、プラズマＣＶＤ法で、ＳｉＨ₄とＢ
Ｆ₃とＨ₂からｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を堆積して接合を
形成した後、膜厚６０ｎｍのＩＴＯを抵抗加熱法で蒸着
し、集電電極は銀ペーストをスクリーン印刷することに
よって形成した。

【０１３０】上記方法にて得られた光起電力素子の透明
導電層及び集電電極上に水ガラスの水溶液（奥野製薬製
ＣＲＭコート、硬化後の鉛筆硬度：８Ｈ、屈折率：１．
５）と、フッ素樹脂溶液（デュポン製テフロンＡＦ：フ
ロリナート溶液、屈折率：１．２９）を１：３の比率で
混合させ、高圧乳化分散機（ナノマイザーシステム）
で、水ガラスの平均粒径を１．２μｍに乳化分散させた
溶液を、出力端子の取り出し部をマスクし、ディッピン
グで塗布し、８０℃で３分間乾燥する操作を３回繰り返
した後１２０℃で２０分間硬化させ、可視光領域に透明
なセラミック微粒子を含有した表面保護層６０μｍを形
成した。このとき、水ガラスの比重（ｌ．２）はフッ素
樹脂溶液の比重（１．７）より小さいため、ガラス粒子
が表面に集まり含有比率が高まる。このようにして、表
面被覆した光起電力装置を得た。

【０１３１】上記方法にて製作した光起電力装置を実施
例１と同様の方法で評価した。各試験の結果は、以下の
通りであった。

【０１３２】引っ掻き試験と降氷試験においては光起電
力装置の出力低下は認められなかった。摩耗試験におい
ては重量差はほとんど変化がなく、高摩耗性が得られ
た。折り曲げ試験においては剥れやクラックは認められ
なかった。また、高湿下での動作試験においても安定で
あった。また、積分球式光線透過率測定装置においても
８０％以上の透過率が得られた。

【０１３３】（実施例４）実施例ｌと同様にして得られ
た光起電力素子の透明電極及び集電電極上に、アクリル
系樹脂（日本化薬製ＫＡＹＡＲＡＤＮＰＧＤＡ，硬化
後の鉛筆硬度：２Ｈ，屈折率：１．４５）に、ＭｇＦ₂
（平均粒径：１．０μｍ）を４０ｗｔ％分散させた塗料
と、上記アクリル系樹脂に、平均粒径０．１μｍのＴｈ
Ｏ₂・Ｙ₂Ｏ₃（Ｙ₂Ｏ₃：５ｍｏｌ％）を４０ｗｔ％分散
させた塗料を作製し、タンデム型ダイコーターでＴｈＯ
₂・Ｙ₂Ｏ₃含有塗料が光起電力素子側になる様に各層３
０μｍづつ同時に塗布し、ＵＶ硬化させ、６０μｍの可
視光領域に透明なセラミック微粒子を合有した表面保護
層を形成し、表面被覆した光起電力装置を得た。

【０１３４】上記方法にて製作した光起電力装置を実施
例１と同様の方法で評価した。各試験の結果は、以下の
通りであった。引っ掻き試験と降氷試験においては光起
電力装置の出力低下は認められなかった。摩耗試験にお
いては重量差はほとんど変化がなく、高摩耗性が得られ
た。折り曲げ試験においては剥れやクラツクは認められ
なかった。また、高湿下での動作試験においても安定で
あった。また、積分球式光線透過率測定装置においても
９０％以上の透過率が得られた。これは、ＭｇＦ₂の屈
折率が１．３９と小さい為、表面反射が小さい為と考え
られる。

【０１３５】（比較例ｌ）実施例ｌにおいて、可視光領
域に透明なセラミツク微粒子を含有したフッ素樹脂塗料
に替えて、フツ素樹脂フィルムに膜厚２５μｍのエチレ
ンとテトラフルオロエチレンの共重合体フィルムと膜厚
５００μｍのＥＶＡを用いて、光起電力素子を被覆して
光起電力装置を得た。

【０１３６】上記方法にて製作した光起電力装置を実施
例１と同様の方法で評価した。各試験の結果は、以下の
通りであった。引っ掻き試験と降氷試験においては光起
電力装置の出力低下ほ認められなかった。摩耗試験にお
いては重量差は１０ｍｇ／ｍ²となり、耐摩耗性が低か
った。折り曲げ試験においては、フッ素樹脂フィルムと
ＥＶＡの間で一部剥れが認められた。

【０１３７】（比較例２）実施例３において、水ガラス
の水溶液（奥野製薬製ＣＲＭコート）の混合乳化分散を
行なわないで、フッ素樹脂塗料溶液（デュポン製テフロ
ンＡＦ２４００）を塗布した後、８０℃で５分問加熱硬
化して、フッ素樹脂層６０μｍを形成し、表面被覆した
光起電力装置を得た。

【０１３８】上記方法にて製作した光起電力装置を実施
例１と同様の方法で評価した。各種評価試験の結果は、
以下の通りであった。降氷試験においては光起電力装置
の出力低下はほとんど認められなかったが、引っ掻き試
験では、３０％の出力低下が認められた。摩耗試験にお
いては重量差は１５ｍｇ／ｍ²となり、耐摩耗性が低か
った。折り曲げ試験においては、フッ素樹脂層と光起電
力素子の透明電極層との間で一部剥れが認められた。

【０１３９】以上の様に、実施例１から実施例４と比較
例１及び比較例２の評価結果から、本発明の光起電力装
置は、引っ掻き傷にも強く、耐屈曲性に優れ、耐摩耗性
が高いことが判明した。

【０１４０】（実施例５）図３は、本発明の光起電力装
置の一例を示す断面図である。図３の光起電力装置は、
半導体層として、ａ−Ｓｉ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。また本実施例は、微粒子を表面保護層中に
層状に配置した一例である。

【０１４１】図３において、３０１ａ、３０１ｂ、３０
１ｃは表面保護層であり、その機能別に上部透明材３０
１ａと接着層３０１ｂ、３０１ｃに分けられる。また３
０２は微粒子、３０３は透明電極、３０４ａ、３０４
ｂ、３０４ｃは半導体層、３０５は集電電極、３０６は
裏面電極、３０７は基板、３０８ａ、３０８ｂは接着
層、３０８ｃは裏面保護層である。また、３０９は透明
導電層、３１０は絶縁層である。本実施例において、透
明導電層３０９は、裏面電極３０９が半導体層３０４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３０９による光の散
乱を増大させる働きがある。

【０１４２】以下の工程で、図３に示した本発明の一例
の光起電力装置を作製した。

【０１４３】まず基板３０７として、表面がＲｍａｘで
０．１μｍ以下で、厚さ０．７ｍｍで１０ｃｍ角のＳＵ
Ｓ３０４のステンレス基板を洗浄し、裏面電極３０６と
して公知のＲＦスパッタ法によってＡｇを平均０．４μ
ｍ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。

【０１４４】次に公知のＤＣマグネトロンスパッタ装置
により、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０．４μｍ形成した。

【０１４５】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。

【０１４６】まず基板を３００℃に加熱しながら、Ｈ₂
で希釈した、モノシラン（ＳｉＨ₄）とフォスフィン
（ＰＨ₃）を分解して、ｎ型ａ−Ｓｉ層３０４ｃをＺｎ
Ｏまで形成された基板の上に２０ｎｍ形成した。次に基
板を２５０℃に加熱しながら、Ｈ₂で希釈した、モノシ
ラン（ＳｉＨ₄）とゲルマン（ＧｅＨ₄）を分解して、ｉ
型ａ−ＳｉＧｅ層３０４ｂ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ｉ型ａ−Ｓ
ｉＧｅ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１．４５ｅＶであった。

【０１４７】またｉ型ａ−ＳｉＧｅ層３０４ｂ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。

【０１４８】次に基板を２００℃に加熱しながら、Ｈ₂
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３０４
ａを５ｎｍ形成した。

【０１４９】続いて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３０３を形成し、さら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３０５を形成した。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、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厚さ１００μｍで塗布
し、表面保護層３０１ｃを形成した。

【０１５１】亜鉛蒸気を酸化させる気相反応法によっ
て、ＺｎＯの微粒子３０２を生成し、ＥＶＡの表面保護
層３０１ｃ上に層状に散布した。このとき、気相反応の
反応条件を変化させることによって、粒径の異なる微粒
子を作製し、それぞれを用いて、光起電力装置を形成し
た。ただし、粒径１μｍ以上の微粒子については、亜鉛
粒子の酸化あるいはＺｎＯ結晶の破砕によって形成し
た。また、平均粒径０．５μｍの微粒子を散布する密度
を変化させた光起電力装置を形成した。

【０１５２】次に、上部透明材３０１ａとして微粒子３
０２の表面に厚さ４０μｍのＰＶＦフィルムをＥＶＡ３
０１ｂ（屈折率１．５）を厚さ１００μｍで塗布して接
着した。これによって表面保護層の中に微粒子３０２が
形成された。

【０１５３】次に、基板３０７の裏面に絶縁層３１０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、１５０℃で１時間加熱し
て、接着層であるＥＶＡを硬化させて、図３に示した本
実施例の光起電力装置を完成した。以上の工程で１０ｃ
ｍ角のいわゆる単層型ａ−ＳｉＧｅ光起電力装置を作製
した。

【０１５４】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の擬似
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。

【０１５５】ここで、表面保護層中に層状に配置したＺ
ｎＯ（屈折率２．０）の微粒子の平均粒径を上述の方法
で、０．０７μｍから５６μｍまで様々に変化させたサ
ンプルを１１種類作製した。このとき、層状に配置した
微粒子の表面密度Ｓは、おおよそ０．８にそろえた。

【０１５６】それぞれのサンプルについて、上述のよう
に光起電力装置特性を測定した。ＺｎＯの微粒子の平均
粒径と短絡電流（Ｊｓｃ）の関係を図５のグラフに示
す。ここで、短絡電流（Ｊｓｃ）は後述のＺｎＯの微粒
子を入れていない比較例３の値で規格化してある。

【０１５７】図５から、短絡電流（Ｊｓｃ）はＺｎＯの
微粒子の平均粒径に大きく依存し、直径で好ましくは
０．１μｍから２０μｍ、より好ましくは０．２μｍか
ら１０μｍ、最適には０．３μｍから５μｍが望ましい
ことがわかる。

【０１５８】また、平均粒径０．４１μｍのＺｎＯの微
粒子を用いて、ＥＶＡ上に層状に配置する場合の、表面
密度Ｓを０．１１から０．９５まで変化させたサンプル
を１０種類作製した。

【０１５９】それぞれのサンプルについて、上述のよう
に光起電力装置特性を測定した。ＺｎＯの微粒子の表面
密度Ｓと短絡電流（Ｊｓｃ）との関係を図６のグラフに
示す。ここで、短絡電流（Ｊｓｃ）は後述のＺｎＯの微
粒子を入れていない比較例３の値で規格化してある。

【０１６０】図６から、短絡電流（Ｊｓｃ）はＺｎＯの
微粒子の表面密度Ｓに大きく依存し、表面密度Ｓの値で
好ましくは０．２以上、より好ましくは０．４以上が望
ましいことがわかる。これは、微粒子の表面密度が低す
ぎる場合は、微粒子による光の散乱が十分でないからで
ある。また、表面密度が０．９より高くなると、光の散
乱は十分であるが、層状に配置した微粒子上の表面保護
層の密着性が低下した。

【０１６１】平均粒径１．１μｍのＺｎＯの微粒子を、
表面密度０．７８で層状に配置したサンプルの光起電力
装置特性の結果を表１にまとめた。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。

【０１６２】また、光起電力装置の分光感度を測定し、
その結果を図７の実線で示した。図７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。

【０１６３】（比較例３）実施例５において、微粒子３
０２を表面保護層に混入せず、それ以外は実施例１と全
く同様にして、１０ｃｍ角のいわゆる単層型ａ−ＳｉＧ
ｅ光起電力装置を１０個作製した。

【０１６４】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。また、実施例５と同様に光起電
力装置の分光感度を測定し図７の鎖線で示した。

【０１６５】図７と表１から明らかなように、本発明の
表面保護層中に微粒子を層状に配置した光起電力装置に
よって、実施例５では比較例３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。

【０１６６】

【表１】（実施例６）以下の工程で、図８に示した本発明の他の
一例の光起電力装置を作製した。

【０１６７】図８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。図８において、８０１
ａ、８０１ｂは表面保護層であり、その機能別に上部透
明材８０１ａと接着層８０１ｂに分けられる。また８０
２は微粒子、８０３は透明電極、８０４ａ、８０４ｂ、
８０４ｃ、８０４ｄ、８０４ｅ、８０４ｆは半導体層、
８０５は集電電極、８０６は裏面電極、８０７は基板、
８０８ａ、８０８ｂは接着層である。また、８０９は透
明導電層、８１０は絶縁層、８１１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
８０９は、実施例５と同様の働きがある。

【０１６８】図８に示したように、本実施例の光起電力
装置では、微粒子８０２が表面保護層８０１ｂ中に均一
に分散して配置されている。

【０１６９】基板８０７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。

【０１７０】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８０６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。次に、前述のＲＦスパッタ法により、
透明導電層８０９として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０．４
μｍ形成した。

【０１７１】続いて、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。まず基板
を３００℃に加熱しながら、第１のｎ型ａ−Ｓｉ層８０
４ｆを２０ｎｍ形成した。次に基板を２８０℃に加熱し
ながら、第１のｉ型ａ−ＳｉＧｅ層８０４ｅ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ｉ型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１．４４ｅＶであ
った。

【０１７２】またｉ型ａ−ＳｉＧｅ層８０４ｅ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。

【０１７３】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８０４ｄを５ｎｍ形成した。
続いて、基板温度２４０℃で第２のｎ型ａ−Ｓｉ層８０
４ｃを２０ｎｍ、２４０℃で第２のｉ型ａ−Ｓｉ層８０
４ｂを２２０ｎｍ、２００℃で第２のｐ型の微結晶シリ
コン層８０４ａを４ｎｍ、続けて形成した。

【０１７４】その後、公知の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、ＩＴＯを
７０ｎｍ蒸着し、透明電極８０３を形成し、エッチング
により光起電力装置を１０ｃｍ角に分離し、エッチング
ラインに沿って基板を切断した。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８０５を形成した後、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。

【０１７５】次に、支持体８１１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８１０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８０５まで形成した光起電
力装置を貼り付けた。

【０１７６】亜鉛蒸気を酸化させる気相反応法によっ
て、ＺｎＯの微粒子８０２を生成し、８０℃でホットメ
ルトさせたＥＶＡに混入した。このとき、混入させるＺ
ｎＯの微粒子の量を変化させ、表面保護層であるＥＶＡ
中の微粒子の体積密度Ｖを０．０００６から０．５２ま
で変化させたサンプルを１１種類作製した。また、Ｚｎ
Ｏの微粒子の平均粒径は、１．１μｍであった。

【０１７７】ＺｎＯの微粒子を混入させたＥＶＡを、集
電電極８０５まで形成した光起電力装置の表面に厚さ１
５０μｍで塗布し、一番上に上部透明材８０１ａとして
厚さ４０μｍのＰＶＦフィルムを貼り付けて、図８に示
した層構成の光起電力装置を形成した。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
させて、図８に示した光起電力装置を完成した。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１０個ずつ作製した。

【０１７８】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の擬似太陽光を
照射して、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓｃ）、
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。

【０１７９】ここで、ＺｎＯの微粒子の体積密度Ｖを変
化させた表面保護層を用いた光起電力装置について、微
粒子の体積密度と短絡電流（Ｊｓｃ）の関係を図９のグ
ラフに示した。ここで、短絡電流（Ｊｓｃ）は後述のＺ
ｎＯの微粒子を入れていない比較例４の値で規格化して
ある。

【０１８０】図９から明らかなように、体積密度は、Ｖ
の値で好ましくは０．００１から０．５より好ましくは
０．０１から０．３が望ましい。これは、微粒子の表面
保護層中の密度が低すぎる場合は、微粒子による光の散
乱が十分でなく、また、密度が高すぎる場合は、表面保
護層全体の透過率が低下するからである。

【０１８１】平均粒径１．１μｍのＺｎＯの微粒子を、
体積密度０．０９でＥＶＡに混入させたサンプルの光起
電力装置特性の結果を表２にまとめた。但し、光起電力
装置特性は後述する比較例４の値で規格化してある。

【０１８２】（比較例４）実施例６において、微粒子８
０２を設けずに、それ以外は実施例６と全く同様に、１
０ｃｍ角のいわゆるＳｉ／ＳｉＧｅの２層スタック型光
起電力装置を１０個作製した。実施例６と同様に、光起
電力装置特性を測定し、平均値を求めた。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微粒子を
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。

【０１８３】

【表２】（実施例７）以下の工程で、図１０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。

【０１８４】図１０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。また、本実
施例は、表面保護層中に、微粒子を複数の層状に配置し
たことを特徴とするものである。また、複数の層状に配
置した微粒子の粒径と表面密度を変化させたことを特徴
としている。

【０１８５】図１０において、１００１ａ、１００１
ｂ、１００１ｃ、１００１ｄは表面保護層であり、その
機能別に上部透明材１００１ａと接着層１００１ｂ、１
００１ｃ、１００１ｄに分けられる。また１００２ａ、
１００２ｂは微粒子、１００３は透明電極、１００４ａ
はｎ型ＣｄＳ半導体層、１００４ｂはｐ型ＣｄＴｅ半導
体層、１００６ａ、１００６ｂは裏面電極、１００７は
基板であり裏面保護層を兼ねる。ここで、透明電極１０
０３上の集電電極は図示されていない。

【０１８６】まず基板１００７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６
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。

【０１８７】まず、公知のＤＣマグネトロンスパッタ装
置によって裏面電極１００６ｂとしてＡｌを０．３μｍ
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１００６ａとしてＡｕを２０ｎｍ形成し
た。

【０１８８】そして、以下の工程で図１０に示す光起電
力装置の半導体層を作製した。

【０１８９】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１００４ｂを１．５μ
ｍ形成し、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１００４ａを０．１μｍ形
成した。

【０１９０】続いて、公知の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、ＩＴＯを
２００ｎｍ蒸着し、透明電極１００３を形成した。その
後、Ｎ₂雰囲気中で、１２０℃、１時間の加熱処理を施
した。次にエッチングにより光起電力装置を１０ｃｍ角
に分離し、エッチングラインに沿って基板を切断した。
次に、銀ペーストをスクリーン印刷で印刷し、１２５℃
で硬化させ、不図示の集電電極を形成した。透明電極の
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。

【０１９１】次に、ＴｉＣｌ₄＋Ｏ₂の気相反応法によっ
て、ＴｉＯ₂（屈折率２．３）の微粒子の粉体を生成し
た。このとき、反応温度と反応ガス濃度を変化させるこ
とによって、平均粒径０．２μｍと０．７μｍの２種類
の微粒子を作製した。

【０１９２】次に、接着層１００１ｄとして、ポリビニ
ルブチラール（ＰＶＢ）を厚さ１００μｍで塗布した。
塗布したＰＶＢ上に、平均粒径０．２μｍのＴｉＯ₂の
微粒子１００２ｂを表面密度Ｓが０．６５になるように
層状に散布した。そして、その上に接着層１００１ｃと
して、ＰＶＢをもう一層、厚さ１００μｍで塗布した。
塗布したＰＶＢ上に、平均粒径０．７μｍのＴｉＯ₂
の微粒子１００２ａを表面密度Ｓが０．３５になるよう
に層状に散布し、その上に接着層１００１ｂとして、シ
リコーン樹脂を厚さ１００μｍで塗布した。最上部に上
部透明材１００１ａとして厚さ３０μｍのＰＶＦフィル
ムを接着した。

【０１９３】以上の工程で図１０の１０ｃｍ角のいわゆ
るＣｄＳ／ＣｄＴｅ光起電力装置を１００個作製した。

【０１９４】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の擬似
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。光起電力装置特性の結果を表３にまとめた。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。

【０１９５】（実施例８）実施例７において、第二の微
粒子１００２ａを設けずに、それ以外は実施例７と全く
同様に、１０ｃｍ角のいわゆるＣｄＳ／ＣｄＴｅ光起電
力装置を１００個作製した。実施例７と同様に、光起電
力装置特性を測定し、平均値を求めた。

【０１９６】（比較例５）実施例７において、微粒子１
００２ａ、１００２ｂを全く設けずに、それ以外は実施
例７と全く同様に、１０ｃｍ角のいわゆるＣｄＳ／Ｃｄ
Ｔｅ光起電力装置を１００個作製した。実施例７と同様
に、光起電力装置特性を測定し、平均値を求めた。

【０１９７】表３から明らかなように、表面保護層中に
複数の層状に微粒子を配置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、層状に配置した微粒子を１層
から２層にすることによって、さらに上層の微粒子の粒
径を下層より大きくして、表面密度を下層より小さくす
ることにより、表面保護層全体の透過率をほとんど低下
させること無く、表面保護層中での光の散乱を増大させ
て、半導体層内の光路長を増大させることができた。そ
の結果、微粒子層を１層から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。

【０１９８】

【表３】（実施例９）以下の工程で、図１１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。本実施例で
は、微粒子を混入したときの体積密度の異なる複数の種
類の表面保護層を用いたことを特徴としている。

【０１９９】図１１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。

【０２００】図１１において、１１０１ａ、１１０１
ｂ、１１０１ｃは表面保護層であり、その機能別に上部
透明材１１０１ａと充填層１１０１ｂ、１１０１ｃに分
けられる。また１１０２は微粒子、１１０３は反射防止
層あるいは反射防止層を兼ねた透明電極、１１０４ａ、
１１０４ｂは多結晶シリコン半導体基板であり、１１０
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１１０６は裏面電極、１１０８は裏面充填層、
１１１１は裏面保護層を兼ねた支持体、１１１２は半導
体基板の裏面パッシベーション層である。

【０２０１】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１１０４ａをｎ⁺型に転換し、ｐｎ接合を形成した。

【０２０２】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、続けて多結晶シリコン基板の裏面
に厚さ２００ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄のパッシベーション層１１
１２を形成した。

【０２０３】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にＴｉとＡｇの集電
電極１１０５および裏面電極１１０６を形成した。

【０２０４】更に、反射防止層を兼ねる透明電極１１０
３として、公知のＤＣマグネトロンスパッタ装置によっ
て、基板温度２００℃でＴａ₂Ｏ₅を０．２μｍ形成し
た。また、集電電極１１０５および裏面電極１１０６の
端部に不図示の取り出し電極を形成した。

【０２０５】次に、ＳｉＣｌ₄＋ＮＨ₃の気相反応法によ
り、平均粒径０．３μｍのＳｉ₃Ｎ₄の微粒子を生成し、
８０℃でホットメルトさせたＥＶＡにＳｉ₃Ｎ₄の微粒子
を混入させた。このとき、混入させるＳｉ₃Ｎ₄の微粒子
の量を変化させることによって、微粒子の体積密度Ｖが
０．０５と０．００５の２種類のＥＶＡを作製した。こ
の後、まず微粒子の体積密度Ｖが０．０５のＥＶＡ１１
０１ｃを集電電極まで形成された光起電力装置の上に厚
さ１００μｍで塗布し、次に微粒子の体積密度Ｖが０．
００５のＥＶＡ１１０１ｂをその上に厚さ２００μｍで
塗布し、次に、最上部に上部透明材１１０１ａであるＰ
ＶＦフィルムを貼り付けた。

【０２０６】そして、厚さ１ｍｍのＡｌ板の支持体１１
１１上に、充填層１１０８としてＥＶＡを厚さ２００μ
ｍで塗布して、上述の光起電力装置を貼り付けた。

【０２０７】そして、全体を１５０℃で１時間加熱し
て、ＥＶＡを硬化させ、図１１に示した本発明の光起電
力装置を完成した。以上の工程で図１１の１０ｃｍ角の
多結晶シリコン光起電力装置を５０個作製した。

【０２０８】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の擬似
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。光起電力装置特性の結果を表４にまとめた。但し、
光起電力装置特性は後述する比較例６の値で規格化して
ある。

【０２０９】（実施例１０）実施例９において、１１０
１ｂ、１１０１ｃの代わりに、Ｓｉ₃Ｎ₄の微粒子の体積
密度Ｖが０．０２であるＥＶＡを一層だけ、厚さ３００
μｍで塗布して、それ以外は実施例９と全く同様に、１
０ｃｍ角の多結晶シリコン光起電力装置を５０個作製し
た。実施例９と同様に、光起電力装置特性を測定し、平
均値を求めた。

【０２１０】（比較例６）実施例９において、ＥＶＡに
微粒子を混入させずに、光起電力装置の上にＥＶＡのみ
を３００μｍ塗布して、それ以外は実施例４と全く同様
に、１０ｃｍ角の多結晶シリコン光起電力装置を５０個
作製した。実施例９と同様に、光起電力装置特性を測定
し、平均値を求めた。

【０２１１】表４から明らかなように、表面保護層中に
Ｓｉ₃Ｎ₄の微粒子を有する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、微粒子を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。また、微粒子の表面保護層中の体積
密度Ｖを変化させた複数の種類の表面保護層を用いるこ
とによって、体積密度Ｖが一定である単層の場合に比べ
て、さらに光の散乱を増大させて、半導体層内の光路長
を増大させることができ、その結果、さらに短絡電流
（Ｊｓｃ）が向上し、光電変換効率（η）が向上した。

【０２１２】

【表４】（実施例１１）以下の工程で、図１２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。

【０２１３】本実施例は、半導体層として単結晶ＧａＡ
ｓを用いた本発明の光起電力装置の一例である。また、
本実施例では、材料の異なる複数の種類の微粒子を混入
した表面保護層を用いたこと、および粒径と体積密度の
異なる微粒子を混入させた複数の種類の表面保護層を用
いたことを特徴としている。

【０２１４】まず、厚さ２００μｍのｎ型のＧａＡｓウ
ェハー１２０４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０．５μｍ、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。次に、ｐｎ接合を形成したＧａＡ
ｓウエハー１２０４の表面に不図示の厚さ７５ｎｍのＳ
ｉ₃Ｎ₄の反射防止層を形成した。

【０２１５】次に、ＧａＡｓウェハーの裏面に厚さ２０
０ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄のパッシベーション層１２１２を形成
した。続いて、パッシベーション層１２１２を形成した
ＧａＡｓウエハーの表面および裏面にＴｉとＡｇの集電
電極１２０５および裏面電極１２０６を形成した。

【０２１６】次に、厚さ１ｍｍのＡｌ板の支持体１２１
１上に、集電電極１２０５まで形成した光起電力装置
を、ＥＶＡ１２０８を塗布して貼り付けた。このとき、
集電電極１２０５および裏面電極１２０６の端部に不図
示の取り出し電極を形成した。一方、炭酸マグネシウム
と弗化水素酸を加熱して得られる弗化マグネシウム（Ｍ
ｇＦ₂）の微粒子１２０２ａを用意した。ここでＭｇＦ₂
の微粒子の平均粒径は、約１．５μｍであった。そし
て、ＭｇＦ₂の微粒子を８０℃でホットメルトさせたＥ
ＶＡに体積密度Ｖが、０．００５になるように混入さ
せ、ＭｇＦ₂の微粒子１２０２ａを混入させたＥＶＡ１
２０１ｃを１００μｍの厚みで、集電電極１２０５まで
形成した光起電力装置上に塗布した。

【０２１７】また、白色顔料であるＺｎＳの平均粒径
０．７μｍの微粒子１２０２ｂを用意し、上述の、Ｍｇ
Ｆ₂の微粒子１２０２ａとともに、８０℃でホットメル
トさせたＥＶＡに混入させた。このとき、ＥＶＡ中のＭ
ｇＦ₂の微粒子１２０２ａの体積密度は０．０１になる
ようにし、ＺｎＳの微粒子１２０２ｂの体積密度は０．
０４になるようにした。このように、ＭｇＦ₂とＺｎＳ
の両方の微粒子を混入させたＥＶＡ１２０１ｂを１００
μｍの厚みで、上述のＭｇＦ₂の微粒子を混入させたＥ
ＶＡ１２０１ｃ上に塗布した。

【０２１８】次に、最上部に上部透明材であるＰＶＦフ
ィルム１２０１ａを脱気しながら、ＥＶＡ１２０１ｂ上
に貼り合わせた。そして、全体を１５０℃で１時間加熱
して、ＥＶＡを硬化させ、図１２に示した本発明の光起
電力装置を完成した。以上の工程で、直径３インチのＧ
ａＡｓ光起電力装置を２０個作製した。

【０２１９】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の擬似
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。光起電力装置特性の結果を表５にまとめた。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。

【０２２０】（実施例１２）実施例１１に０いて、Ｍｇ
Ｆ₂とＺｎＳの両方の微粒子を混入させたＥＶＡ１２０
１ｂを設けずに、ＭｇＦ２の微粒子を混入させたＥＶＡ
１２０１ｃ一層だけにして、それ以外は実施例１１と全
く同様に、直径３インチのＧａＡｓ光起電力装置を２０
個作製した。実施例１１と同様に、光起電力装置特性を
測定し、平均値を求めた。

【０２２１】（比較例７）実施例１１において、ＥＶＡ
に微粒子を混入させずに、それ以外は実施例１１と全く
同様に、直径３インチのＧａＡｓ光起電力装置を２０個
作製した。実施例１１と同様に、光起電力装置特性を測
定し、平均値を求めた。

【０２２２】表５から明らかなように、比較例７の表面
保護層中にＭｇＦ₂の微粒子を有する本発明の光起電力
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、実施例１１のごとくＭｇ
Ｆ₂とＺｎＳのように材質の異なる複数の種類の微粒子
を混入させた表面保護層を用いることによって、さらに
短絡電流（Ｊｓｃ）が向上し、光電変換効率（η）が向
上した。また、微粒子の粒径が小さく、微粒子の表面保
護層中の体積密度Ｖの小さい表面保護層を半導体層に近
い側に用いることによって、集電電極１２０５まで形成
された光起電力装置と表面保護層の密着性を向上させる
ことができた。

【０２２３】

【表５】

【０２２４】

【発明の効果】請求項１の本発明により、即ち高硬度の
可視光領域に透明な微粒子を表面保護層の樹脂に含有さ
せることによって、引っ掻き傷などで光起電力素子が損
傷を受け性能が低下するのを防ぎ、耐摩耗性が向上で
き、樹脂分として接触角の大きい樹脂を光入射側最表面
に使用すれば、屋外での汚れの付着を防止する。さら
に、最適の屈折率を有した樹脂と微粒子を選択すること
により、入射光の有効利用ができ、さらには微粒子によ
り紫外線が吸収され、光電変換部材の光劣化や集電電極
に使用されている銀ペースト樹脂等の光分解の防止がで
きる。その結果、耐光性・耐屈曲性及び耐火性に優れ
た、耐候性の良好な量産性の良い太陽電池モジュール等
の光起電力装置を提供することが可能となる。

【０２２５】また、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、半導体層に入射するので、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、光電変換効率が向上す
る。その結果、高い光電変換効率を安定に出力する光起
電力装置を提供することが可能となる。

【０２２６】請求項３の発明により、即ち前記微粒子
が、該表面保護層中で光入射方向に対して表面近傍で疎
に、内部で密に分散されていることによって、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
がさらに向上する。

【０２２７】また、前記微粒子が、該表面保護層中で光
入射方向に対して表面近傍で密に、内部で疎に分散され
ていることによって、電極まで形成された光起電力装置
の表面と表面保護層の密着性が向上する（請求項４）。

【０２２８】更に、前記微粒子を、該表面保護層中に複
数の層状に形成することによって、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がさらに向
上する（請求項６）。

【０２２９】また、前記微粒子として、物質の異なる複
数の種類の微粒子を同時に用いることによって、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
率がさらに向上する（請求項７）。

【０２３０】請求項８の発明により、即ち前記微粒子を
形成する物質の屈折率と前記表面保護層を形成する物質
の屈折率の差を０．１以上にすることによって、入射光
の散乱が増大し、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がさらに
向上する。

【０２３１】さらに、本発明の光起電力装置により、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。それに
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。

【０２３２】また、例えば半導体層として、結晶半導体
を用いる場合には、半導体基板の厚みを薄くできること
によって、光起電力装置の重量を軽くでき、また必要な
半導体材料が減って、光起電力装置の製造コストを低減
できる。

【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に使用した光起電力素子
の一例を示す概略断面図である。

【図３】本発明の光起電力装置の一例を示す概略断面図
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微粒子の平均粒径と短
絡電流（Ｊｓｃ）の相関を示したグラフである。

【図６】本発明の光起電力装置の層状に配置した微粒子
の表面密度と短絡電流（Ｊｓｃ）の相関を示したグラフ
である。

【図７】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８】本発明の光起電力装置の他の一例を示す概略断
面図である。

【図９】本発明の光起電力装置の表面保護層中に均一に
混入した微粒子の体積密度と短絡電流（Ｊｓｃ）の相関
を示したグラフである。

【図１０】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示
す概略断面図である。

【図１１】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示
す概略断面図である。

【図１２】本発明の光起電力装置のさらに他の一例を示
す概略断面図である。

【図１３】従来の太陽電池モジュールの一例を示す概略
断面図である。

【符号の説明】

１０１，３０１，８０１，１００１，１１０１，１２０
１表面保護層１０２，３０２，８０２，１００２，１１０２，１２０
２微粒子１０３，２０３，３０３，８０３，１００３，１１０３
透明電極１０４，２０４，３０４，８０４，１００４，１１０
４，１２０４半導体層１０５，２０５，３０５，８０５，１１０５，１２０５
集電電極１０６，２０６，３０６，８０６，１００６，１１０
６，１２０６裏面電極１０７，２０７，３０７，８０７，１００７基板１０８，３０８，８０８，１１０８，１２０８裏面保
護層３０９，８０９透明導電層３１０，８１０絶縁層４０１光起電力装置の光入射面４０２取り出し電極８１１，１１１１，１２１１支持体１１１２，１２１２パッシベーション層１３００太陽電池１３０１ＥＶＡ層１３０２フッ素樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤恵志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)発明者狩谷俊光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 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも半導体層と電極とを有し、光
入射側に表面保護層を積層した光起電力装置において、
該表面保護層中に、該表面保護層とは異なる物質の微粒
子を配したことを特徴とする光起電力装置。
【請求項２】前記微粒子が、前記表面保護層中に、均
一に分散されていることを特徴とする請求項１に記載の
光起電力装置。
【請求項３】前記微粒子が、前記表面保護層の光入射
側の表面近傍で疎に、内部で密に分散されていることを
特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
【請求項４】前記微粒子が、前記表面保護層の光入射
側の表面近傍で密に、内部で疎に分散されていることを
特徴とする請求項１に記載の光起電力装置。
【請求項５】前記微粒子が、前記表面保護層中に、層
状に配置されたことを特徴とする請求項１，３，４のい
ずれか１項に記載の光起電力装置。
【請求項６】前記微粒子が、前記表面保護層中に、複
数の層状に配置されたことを特徴とする請求項５に記載
の光起電力装置。
【請求項７】物質の異なる２種類以上の微粒子を用い
たことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載
の光起電力装置。
【請求項８】前記微粒子を形成する物質の屈折率と、
前記表面保護層を形成する物質の屈折率の差が０．１以
上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項
に記載の光起電力装置。
【請求項９】半導体層の光入射側と反対側に光反射層
が形成され、該光反射層が光を散乱する構造を有するこ
とを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光
起電力装置。