JPH10190028A - 高屈折率透明導電膜および太陽電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば太陽電池用の透明電極に反射防止膜を
兼ねさせようとすると、従来の透明電極材料ではその屈
折率が低いことから、反射防止膜を兼ねさせない場合よ
りもその膜厚が厚くなり、この厚膜化に伴って当該太陽
電池の変換効率が低下する。 【解決手段】 屈折率が２．２〜２．５と高く、比抵抗
が５×１０^-4Ωｃｍ以下と低い酸化物からなる高屈折率
透明導電膜によって透明電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物からなる透
明導電膜およびこの透明導電膜を透明電極として利用し
た太陽電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン，化合物半導体等を光電変換材
料として用い、この光電変換材料に太陽光等の光が入射
したときに当該光電変換材料に生じる起電力を利用した
太陽電池は、無尽蔵の太陽光をエネルギー源とするクリ
ーンな発電素子であることから、種々の用途に広く利用
されている。この太陽電池は幾つかに分類することがで
きるが、アモルファスシリコン太陽電池に代表される薄
膜太陽電池は、単結晶シリコン太陽電池や多結晶シリコ
ン太陽電池で使用される高価なシリコン基板を必要とせ
ず、また薄膜構造であることから、材料費の大幅な低減
や将来の住宅市場への伸びが期待されている。

【０００３】その一方で、薄膜太陽電池には、(1) 単結
晶シリコン太陽電池や多結晶シリコン太陽電池に比べて
変換効率が低い、(2) 設置後の変換効率の劣化が大き
い、等の問題があり、これらの問題を解決すべく種々の
検討が行われている。薄膜太陽電池の変換効率を向上さ
せる手法としては、(a) 光電変換層側の基板表面に凹凸
を設けることによって、光電変換層を透過してきた光が
多重反射する機会を増加させる、(b) 光封じ込め層を形
成する、(c) 反射防止膜を形成することによって光電変
換層に入射する光量を増加させる、等が知られている。

【０００４】そして、前記(a) 〜(c) の手法を組合せる
ことによって、薄膜太陽電池の変換効率を単結晶シリコ
ンや多結晶シリコン並にまで向上させることも可能であ
るという知見が既に得られている。ただし、上記(a) 〜
(c) の手法は、いずれも薄膜太陽電池の製造コストの上
昇につながる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記(c) の反射防止膜
を形成することによって光電変換層に入射する光量を増
加させるという手法は、薄膜太陽電池に限らず他の太陽
電池においても採用されている方法であり、太陽電池に
利用される透明電極に反射防止膜としての機能を付加す
ることができれば、当該太陽電池の変換効率を低下させ
ることなくその製造コストを向上させることが可能であ
るという利点を有している。

【０００６】太陽電池において高効率で光電変換される
光の波長は、当該太陽電池の光電変換層の材料のバンド
ギャップや光の放射エネルギー等に応じて異なるので、
単層の反射防止膜を設けることによってその変換効率を
向上させようとする場合には、この反射防止膜の光学膜
厚を特定の光の波長の１／４倍程度にすることが望まし
い。すなわち、当該反射防止膜をλ／４膜（λは、反射
を防止しようとする光の波長。以下、反射防止膜の「設
計波長」ということがある。）とすることが望ましい。
例えば光電変換層がアモルファスシリコンからなる場
合、太陽光のうちで当該アモルファスシリコンによって
高効率で光電変化される光の波長は概ね５００〜７００
ｎｍであるので、単層の反射防止膜の光学膜厚は、波長
５００〜７００ｎｍの光のうちで反射を防止しようとす
る特定の光の波長の１／４またはその近傍とすることが
好ましい。

【０００７】しかしながら、透明電極として従来より利
用されているＩＴＯ膜，ＺｎＯ膜，ＳｎＯ₂ 膜，Ｉｎ₂
Ｏ₃ 膜，ＡｌドープＺｎＯ膜，ＳｂドープＳｎＯ₂ 膜，
ＦドープＳｎＯ₂ 膜等ではその屈折率（波長５５０ｎｍ
の光の屈折率）が１．８〜２．０程度であることから、
このような透明電極に上記の反射防止膜としての機能を
付加しようとすると、その実際の膜厚は反射防止膜とし
ての機能を付加しない場合よりも一般に厚膜化する。例
えば、屈折率が１．８である従来の透明電極に波長６０
０ｎｍの光に対する反射防止膜を兼ねさせようとする場
合には、その膜厚を８３３オングストローム程度にする
必要が生じる。そして、透明電極を厚膜化すると当該透
明電極における光透過率が透明電極材料の吸収により自
ずと低下することから、太陽電池の変換効率がかえって
低下し易くなる。

【０００８】本発明の第１の目的は、太陽電池の変換効
率を低下させることなく当該太陽電池をより低コストで
製造するうえで有用な高屈折率透明導電膜を提供するこ
とにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、変換効率を
低下させることなくより低コストで製造することが可能
な太陽電池を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
る本発明の高屈折率透明導電膜は、屈折率が２．２〜
２．５で、比抵抗が５×１０^-4Ωｃｍ以下である酸化物
からなることを特徴とするものである。

【００１１】また、上記第２の目的を達成する本発明の
太陽電池は、光照射によって起電力を生じる光電変換層
と、この光電変換層に電気的に接続された正負一対の電
極とを有し、前記一対の電極のうちの少なくとも一方が
光入射面側に形成されており、かつ、前記光入射面側に
形成されている電極が上記本発明の高屈折率透明導電膜
からなる透明電極であることを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。まず本発明の高屈折率透明導電膜に
ついて説明すると、この高屈折率透明導電膜は前述した
ように屈折率が２．２〜２．５で、比抵抗が５×１０^-4
Ωｃｍ以下である酸化物からなる。ここで、本発明でい
う「透明導電膜」とは、５００オングストローム厚での
波長５５０ｎｍの光の透過率が概ね８０％以上である導
電膜を意味する。また、本発明でいう屈折率は、波長５
５０ｎｍの光の屈折率を意味する。

【００１３】本発明の高屈折率透明導電膜においてその
屈折率を２．２〜２．５とする理由は、次の通りであ
る。すなわち、透明電極に反射防止膜を兼ねさせる場合
には、前述したように、当該透明電極をλ／４膜または
膜厚がλ／４膜の近傍の値である膜にすることが望まれ
るわけであるが、このとき、透明電極の屈折率が小さい
程その実際の膜厚を厚くする必要が生じる。したがっ
て、例えばアモルファスシリコン太陽電池素子用の透明
電極に反射防止膜を兼ねさせるにあたって、反射防止膜
を兼ねさせたことによる透明電極の膜厚の増加を低く抑
えるうえからは、当該透明電極の屈折率は概ね２．２以
上であることが望まれる。一方、屈折率が２．５を超え
る透明導電膜は、その組成や製膜条件を調整しても、現
段階では得られていない。したがって、本発明の高屈折
率透明導電膜ではその屈折率を２．２〜２．５とする。

【００１４】本発明の高屈折率透明導電膜における屈折
率は、目的とする高屈折率透明導電膜の用途等に応じて
２．２〜２．５の範囲内で適宜選択可能であるが、当該
高屈折率透明導電膜に反射防止膜としての機能を兼備さ
せる場合には、その屈折率は高いほど好ましい。すなわ
ち、前記の屈折率は２．３〜２．５であることがより好
ましく、２．４〜２．５であることが特に好ましい。

【００１５】また、透明導電膜の比抵抗が大きいと、当
該透明導電膜によって所望の電気抵抗（シート抵抗）を
有する透明電極を得るためにはその膜厚を厚くする必要
が生じ、膜厚を厚くすると光透過率の低下をまねくの
で、本発明の高屈折率透明導電膜の比抵抗は小さいほど
好ましい。このため、本発明の高屈折率透明導電膜で
は、その比抵抗を５×１０^-4Ωｃｍ以下とする。この比
抵抗は４．５×１０^-4Ωｃｍ以下であることがより好ま
しく、４×１０^-4Ωｃｍ以下であることが特に好まし
い。

【００１６】光透過率，屈折率および比抵抗についての
上記の条件を満たす酸化物の具体例としては、特定の条
件の下に製膜されたＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物、すなわ
ち、インジウム（Ｉｎ），亜鉛（Ｚｎ）および酸素
（Ｏ）を主要な構成元素としている酸化物が挙げられ
る。このＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物は、不可避的な混入物
を除いてインジウム（Ｉｎ），亜鉛（Ｚｎ）および酸素
（Ｏ）の３つの元素のみからなっていてもよいし、これ
らの構成元素以外にガリウム（Ｇａ）を構成元素として
含有していてもよい。構成元素としてガリウム（Ｇａ）
を含有させることにより、可視光領域の光透過率が向上
したＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物を得ることができる。当該
Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物は、光透過率，屈折率および比
抵抗についての上記の条件を満たすものであればよい
が、低温成膜が可能，平滑性に優れる等の観点から、特
に非晶質（以下、この非晶質膜を「Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系非
晶質酸化物」という。）であることが好ましい。

【００１７】上記Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物の組成
も、光透過率，屈折率および比抵抗についての上記の条
件を満たす膜が得られるものであればよいが、全金属元
素すなわちＩｎ，ＺｎおよびＧａ（ただし、Ｇａを含有
していない場合を含む。以下同じ。）に占めるインジウ
ム（Ｉｎ）の原子比Ｉｎ／（全金属元素）が０．５未満
の場合、および、全金属元素に占めるガリウム（Ｇａ）
の原子比Ｇａ／（全金属元素）が０．０４を超える場合
には、それぞれ比抵抗が５×１０^-4Ωｃｍ以下の膜を得
ることが困難になる。また、全金属元素に占めるインジ
ウム（Ｉｎ）の原子比Ｉｎ／（全金属元素）が０．９を
超えると、湿気や熱に対する膜の電気抵抗の安定性が低
下する。膜の電気的特性およびその安定性からみた好ま
しいＩｎの原子比Ｉｎ／（全金属元素）は０．５５〜
０．９であり、特に０．６０〜０．９が好ましい。ま
た、膜の電気的特性および光学的特性からみた好ましい
Ｇａの原子比Ｇａ／（全金属元素）は０〜０．０３であ
り、特に０〜０．０２５が好ましい。

【００１８】上述した屈折率および比抵抗を有する本発
明の高屈折率透明導電膜は、屈折率が２．２〜２．５と
高いことから、当該高屈折率透明導電膜を特定波長の光
に対するλ／４膜としても、そのときの実際の膜厚は従
来の透明電極材料からなる同じλ／４膜よりも薄くな
る。例えば、波長６００ｎｍの光に対するλ／４膜とし
た場合でも、実際の膜厚は６００〜６８２オングストロ
ーム程度でよい。そして、この高屈折率透明導電膜を波
長５００〜７００ｎｍの光に対するλ／４膜としたとき
の波長５５０ｎｍの光の透過率は概ね８０％以上である
ので、透明電極として十分に機能する。また、本発明の
高屈折率透明導電膜は比抵抗が５×１０^-4Ωｃｍ以下と
小さいので、例えばその膜厚を５００オングストローム
にした場合でもシート抵抗は１００Ω／□以下となり、
太陽電池等用の透明電極として利用するに十分な導電性
を得ることができる。

【００１９】したがって、本発明の高屈折率透明導電膜
を用いれば、光透過性および導電性に優れ、かつ反射防
止膜としての機能を備えた薄肉の透明電極を形成するこ
とが可能になり、これによって、例えば太陽電池におい
て従来より透明電極とは別部材として形成されていた反
射防止膜を省くことが可能になるので、太陽電池の変換
効率を低下させることなくその製造コストを低減させる
ことが可能になる。本発明の高屈折率透明導電膜を太陽
電池用の透明電極、特にアモルファスシリコン太陽電池
用の透明電極として利用し、かつ、この透明電極に反射
防止膜を兼ねさせる場合には、その膜厚を概ね４４０〜
７００オングストロームとすることが好ましく、５００
〜６５０オングストロームとすることがより好ましく、
５００〜６００オングストロームとすることが特に好ま
しい。

【００２０】また、本発明の高屈折率透明導電膜は、上
述したように光透過性および導電性に優れ、かつ、後述
するように緻密性に優れたものを容易に得ることができ
る膜であるので、太陽電池用の透明電極またはその材料
として利用する以外にも、液晶パネル用透明電極，有機
ＥＬ素子用透明電極，タッチパネルに代表される座標入
力装置用の透明電極等、種々の用途の透明電極またはそ
の材料として好適である他、電磁波シールド材またはそ
の材料としても好適である。なお、本発明の高屈折率透
明導電膜に反射防止膜を兼させるか否かは適宜選択可能
である。

【００２１】上述した特性を有する本発明の高屈折率透
明導電膜は、例えば、水の影響を極力低減させたスパッ
タリング法によって製膜することができる。このときの
スパッタリング法としては、ＤＣマグネトロンスパッタ
リング法，ＲＦマグネトロンスパッタリング法，ＤＣ・
ＲＦマグネトロンスパッタリング法等を適用することが
できる。

【００２２】上記のスパッタリング法で使用するスパッ
タリングターゲット（ペレットを含む。以下同じ。）と
しては、六方晶層状化合物であるＩｎ₂Ｏ₃（ＺｎＯ）_m
（ｍ＝２〜２０）およびＩｎＧａＺｎ₂Ｏ₅ から選ばれ
る１種以上と、Ｉｎ₂Ｏ₃ またはＺｎＯとからなる酸化
物焼結体ターゲットが好ましい。ここで、六方晶層状化
合物を表す上記の式においてｍの値を２〜２０に限定す
る理由は、この範囲外では六方晶層状化合物が生成せ
ず、ｍの値が前記の範囲外である化合物を含有したスパ
ッタリングターゲットではその体積抵抗が増加し、その
ため通常のＤＣスパッタリング等では放電が不安定にな
り、安定して製膜することが困難になるからである。

【００２３】スパッタリングターゲットとしては、Ｉｎ
の原子比Ｉｎ／（全金属元素）が０．４５〜０．８５、
Ｇａの原子比Ｇａ／（全金属元素）が０〜０．０４であ
るものが好ましい。スパッタリングターゲットにおける
Ｉｎの原子比Ｉｎ／（全金属元素）が０．４５未満で
は、得られる膜におけるＩｎの原子比Ｉｎ／（全金属元
素）が０．５未満になり易いことから、所望の比抵抗を
有する膜を得ることが困難になる。また、スパッタリン
グターゲットにおけるＩｎの原子比Ｉｎ／（全金属元
素）が０．８５を越えると、得られる膜におけるＩｎの
原子比Ｉｎ／（全金属元素）が０．９を超え易くなるこ
とから、当該膜の湿気や熱に対する電気抵抗の安定性が
低下し易い。一方、スパッタリングターゲットにおける
Ｇａの原子比Ｇａ／（全金属元素）が０．０４を超える
と、得られる膜におけるＧａの原子比Ｇａ／（全金属元
素）が０．０４を超え易くなることから、所望の比抵抗
を有する膜を得ることが困難になる。

【００２４】スパッタリングターゲットにおけるＩｎの
原子比Ｉｎ／（全金属元素）は０．５０〜０．８５であ
ることがより好ましく、０．５５〜０．８５であること
が特に好ましい。また、スパッタリングターゲットにお
けるＧａの原子比Ｇａ／（全金属元素）は０〜０．０３
であることがより好ましく、０〜０．０２５であること
が特に好ましい。

【００２５】上記のスパッタリングターゲットの相対密
度は９０％以上であることが好ましい。相対密度が９０
％未満では、製膜速度が低下する他、得られる膜の膜質
が低下する。スパッタリングターゲットの相対密度は９
５％以上であることが好ましく、９７％以上であること
が特に好ましい。そして、上記のスパッタリングターゲ
ットの純度は９９％以上であることが好ましい。純度が
９９％未満では、不純物により、得られる膜の導電性や
化学的安定性が低下する。スパッタリングターゲットの
純度は９９．９％以上であることがより好ましく、９
９．９９％以上であることが特に好ましい。

【００２６】上述したスパッタリングターゲットを用い
てスパッタリングを行うにあたっては、まず、スパッタ
リング装置の真空槽内に製膜用の基板（以下「製膜基
板」という。）およびスパッタリングターゲットを装着
し、装置，製膜基板，スパッタリングターゲット等に吸
着されている水分の除去を行う。

【００２７】上記水分の除去は、例えば、真空槽の真空
度が１×１０^-4Ｐａ以下（１×１０^-4Ｐａ以下の低圧）
になるまで真空引きすることによって行うことができ
る。真空引きの間は加熱することが好ましく、この加熱
によって、水分の除去をより確実に行うことが可能にな
ると共に、真空引きの時間を短縮することが可能にな
る。このときの真空度が１×１０^-4Ｐａを超える（１×
１０^-4Ｐａより圧力が高い）と、装置，製膜基板，スパ
ッタリングターゲット等に吸着されている水分の除去が
不十分となり易いことから、得られる膜の緻密性が低下
し、屈折率が２．２〜２．５の高屈折率透明導電膜を得
ることが困難になる。真空引きは、真空槽内の雰囲気に
おける水ガスの分圧が概ね１×１０^-5Ｐａ以下になるま
で行うことがより好ましく、概ね１×１０^-6Ｐａ以下に
なるまで行うことが特に好ましい。なお、使用するスパ
ッタリング装置の排気系は、水分を除去するためのトラ
ップまたはゲッタを有していることが好ましい。

【００２８】上記の真空引きを行った後、目的とする高
屈折率透明導電膜の製膜を行う。製膜時の真空度は１×
１０^-2〜１×１０⁰ Ｐａとすることが好ましい。この真
空度が１×１０^-2Ｐａ未満（１×１０^-2Ｐａより低圧）
では製膜時の放電安定性が低下し、１×１０⁰ Ｐａを超
える（１×１０⁰ Ｐａより圧力が高い）とスパッタリン
グターゲットへの印加電圧を高くすることが困難にな
る。製膜時の真空度は１×１０^-2〜５×１０^-1Ｐａとす
ることがより好ましく、１×１０^-2〜２×１０^-2Ｐａと
することが特に好ましい。

【００２９】また、製膜時の出力は３Ｗ／ｃｍ² 以下と
することが好ましい。この出力が３Ｗ／ｃｍ² を超える
と、得られる膜の緻密性が低下し、屈折率が２．２〜
２．５の高屈折率透明導電膜を得ることが困難になる。
そして、製膜時の出力は２Ｗ／ｃｍ² 以下とすることが
より好ましく、１Ｗ／ｃｍ² 以下とすることが特に好ま
しい。製膜時の電圧は１００〜４００Ｖとすることが好
ましく、１００〜３００Ｖとすることがより好ましく、
１００〜２００Ｖとすることが特に好ましい。

【００３０】製膜時の雰囲気ガスとしては、通常、アル
ゴンガス（Ａｒガス）と酸素ガス（Ｏ₂ ガス）との混合
ガスが用いられる。ＡｒガスとＯ₂ ガスの混合比は、用
いるスパッタリングターゲットの酸化状態や製膜時の真
空度および出力により異なってくるが、雰囲気ガスに占
めるＯ₂ ガスの体積濃度が５％を超えると、得られる膜
の導電性が低下し易くなる。したがって、製膜時の雰囲
気ガスに占めるＯ₂ ガスの体積濃度は５％以下とするこ
とが好ましく、４％以下とすることがより好ましく、３
％以下とすることが特に好ましい。また、雰囲気ガスの
純度は９９．９９１％以上とすることが好ましく、９
９．９９５％以上とすることがより好ましく、９９．９
９９％以上とすることが特に好ましい。

【００３１】そして、製膜時の基板温度は５０℃〜製膜
基板の耐熱温度の範囲内で適宜選択可能であるが、基板
温度が２００℃を超えると、多くの樹脂基板ではその耐
熱温度を超えるため、使用できる基板の種類が強く制限
される。また、基板温度が５０℃未満では得られる膜の
緻密性が低下し、屈折率が２．２〜２．５の高屈折率透
明導電膜を得ることが困難になる。製膜時の基板温度は
５０〜２００℃とすることが好ましく、８０〜２００℃
とすることがより好ましく、１００〜２００℃とするこ
とが特に好ましい。

【００３２】製膜基板は、目的とする高屈折率透明導電
膜の用途等に応じて適宜選択可能であり、ガラス基板，
金属基板，耐熱性樹脂基板，太陽電池（作製途中のも
の）等、特に制限はない。前記のガラス基板の具体例と
しては、ソーダ石灰ガラス，鉛ガラス，硼硅酸ガラス，
高硅酸ガラス，無アルカリガラス等からなるガラス基板
や、これらのガラス基板上にＳｉＯ₂ ，ＳｉＯ_x （１≦
ｘ＜２），ＴｉＯ_x （１≦ｘ≦２）等をコートしたもの
が挙げられる。また、前記の金属基板の具体例として
は、ステンレス箔，銅箔，アルミ箔等の金属箔の他、こ
られの金属箔と同質の金属板，金属シート等が挙げられ
る。そして、前記の耐熱性樹脂基板の具体例としては、
ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂，ポ
リカーボネート樹脂，ポリアリレート樹脂，ポリエーテ
ルスルホン樹脂，アモルファスポリオレフィン樹脂，ポ
リスチレン樹脂，アクリル樹脂等、熱変形温度が概ね７
０℃以上の樹脂からなる成形体，フィルム，シート等
や、これらの表面にガスバリヤ層，耐溶剤層，ハードコ
ート層等を形成したものが挙げられる。

【００３３】前述した条件の下に製膜を行うことによ
り、上述した製膜基板上に屈折率が２．２〜２．５で、
比抵抗が５×１０^-4Ωｃｍ以下である本発明の高屈折率
透明導電膜を形成することができる。

【００３４】次に、本発明の太陽電池について説明す
る。本発明の太陽電池は、前述したように、光照射によ
って起電力を生じる光電変換層と、この光電変換層に電
気的に接続された正負一対の電極とを有し、前記一対の
電極のうちの少なくとも一方は光入射面側に形成されて
おり、かつ、前記光入射面側に形成されている電極が上
述した本発明の高屈折率透明導電膜からなる透明電極で
あることを特徴とするものである。

【００３５】本発明の太陽電池は、薄膜太陽電池，単結
晶シリコン太陽電池，多結晶シリコン太陽電池等、種々
の形態をとることができる。この太陽電池を構成してい
る上記の光電変換層は、光照射によって起電力を生じる
光電変換材料からなっており、当該光電変換材料として
は、従来の太陽電池と同様にｐｎ接合が形成されている
アモルファスシリコン（以下「ｐｎ型アモルファスシリ
コン」という。）、ｐｉｎ接合が形成されているアモル
ファスシリコン（以下「ｐｉｎ型アモルファスシリコ
ン」という。）、ｎ型ＣｄＳ／ｐ型ＣｄＴｅ，ＧａＡｌ
Ａｓ／ＧａＡｓ等のヘテロ接合型化合物半導体、ｐｎ接
合が形成されている単結晶シリコン（以下「ｐｎ型単結
晶シリコン」という。）、ｐｎ接合が形成されている多
結晶シリコン等、種々の物質を用いることができる。

【００３６】また、本発明の太陽電池を構成している上
記正負一対の電極は、上述した光電変換層と外部回路と
を電気的に接続するためのものであり、例えば光電変換
層がｐｉｎ型アモルファスシリコンやｐｎ型単結晶シリ
コンによって形成されている場合には、光電変換層のｐ
型領域に電気的に接続するようにして上記一対の電極の
うちの正極が形成され、光電変換層のｎ型領域に電気的
に接続するようにして上記一対の電極のうちの負極が形
成される。

【００３７】これら一対の電極のうち、少なくとも光電
変換層からみて光入射面側に形成される電極としては、
光電変換層への光の入射を妨げないように、透明電極が
使用される。そして、本発明の太陽電池においては、前
述した本発明の高屈折率透明導電膜によって上記の透明
電極が形成されている。

【００３８】前述したように、本発明の高屈折率透明導
電膜は光透過性，導電性に優れ、かつ、緻密性に優れた
ものを容易に得ることができる膜であるので、上記の透
明電極の材料として好適である。また、本発明の高屈折
率透明導電膜は屈折率が２．２〜２．５と高いので、当
該高屈折率透明導電膜を例えば波長５００〜７００ｎｍ
の光に対するλ／４膜にしても、波長５５０ｎｍの光の
透過率は概ね８０％以上となり、透明電極として十分に
機能する。さらに、本発明の高屈折率透明導電膜は比抵
抗が５×１０^-4Ωｃｍ以下と小さいので、例えばその膜
厚を５００オングストロームにした場合でもシート抵抗
は１００Ω／□以下となり、太陽電池用の透明電極とし
て利用するに十分な導電性が得られる。

【００３９】したがって、前述した本発明の高屈折率透
明導電膜によって上記の透明電極を形成するにあたって
当該透明電極をλ／４膜または膜厚がλ／４膜の近傍で
ある膜にすれば、当該透明電極に反射防止膜を兼ねさせ
ることができるので、従来より透明電極とは別部材とし
て形成されていた反射防止膜を省くことが可能になり、
太陽電池の変換効率を低下させることなくその製造コス
トを低減させることが可能になる。なお、上記の透明電
極に反射防止膜を兼ねさせるか否かは、適宜選択可能で
ある。

【００４０】太陽電池を廉価に供給するうえからは、当
該太陽電池はアモルファスシリコン太陽電池であること
が望ましいので、本発明の太陽電池もまた、アモルファ
スシリコン太陽電池であることが好ましい。アモルファ
スシリコン太陽電池は、基板と、アモルファスシリコン
層からなる光電変換層と、透明電極とを有しており、基
板側を光入射面としない場合には、基板側からみてアモ
ルファスシリコン層と透明電極とがこの順で形成され、
透明電極側が光入射面となる。また、基板側を光入射面
とする場合には、基板側からみて透明電極とアモルファ
スシリコン層とがこの順で形成され、アモルファスシリ
コン層上には、前記の透明電極と共に正負一対の電極を
構成することになるもう一つの電極が導電性金属等によ
って形成される。変換効率の高い太陽電池を得るうえか
らは、基板側を光入射面とせずに透明電極側を光入射面
とする、すなわち、基板側からみてアモルファスシリコ
ン層と透明電極とがこの順で形成されていることが好ま
しい。

【００４１】上記の基板の種類は、ガラス基板，金属基
板，耐熱性樹脂基板等、目的とする太陽電池の用途等に
応じて適宜選択可能であり、これらの基板の具体例とし
ては、前述した本発明の高屈折率透明導電膜についての
説明の中で挙げたものと同じものがそれぞれ例示され
る。

【００４２】基板として透明基板や導電性に劣る基板を
用い、この基板側からみてアモルファスシリコン層と透
明電極とをこの順で形成することによってアモルファス
シリコン太陽電池を得る場合には、前記の基板とアモル
ファスシリコン層との間に光反射率の高い導電性金属等
からなる背面電極を介在させる。また、基板として導電
性に優れている基板を用いる場合には、当該基板を電極
として利用することが可能であるので前記の背面電極は
必ずしも必要ではないが、必要に応じて当該背面電極を
設けてもよい。

【００４３】上記の背面電極の材質の具体例としては、
アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），白金
（Ｐｔ），金（Ａｕ）等の金属単体が挙げられる。ま
た、前記の金属単体からなる層の上（アモルファスシリ
コン層側）に更にＴｉＡｇ（合金），チタン（Ｔｉ）等
の層を形成することによって背面電極を形成してもよ
い。背面電極の膜厚は０．０１〜１０μｍとすることが
好ましい。この膜厚が０．０１μｍ未満では当該背面電
極の耐湿性が低下し、１０μｍを超えると経済的でなく
なる。背面電極の膜厚は０．１〜０．５μｍとすること
がより好ましく、０．３〜１μｍとすることが特に好ま
しい。背面電極は、真空蒸着法やスパッタリング法等に
よって形成することができる。

【００４４】また、基板側からみてアモルファスシリコ
ン層と透明電極とをこの順で形成することによってアモ
ルファスシリコン太陽電池を得る上記の場合には、前記
の基板においてアモルファスシリコン層が設けられる側
の面に、この面の表面粗さ（Ｒ_max ）が１μｍ以上とな
る凹凸を形成することが好ましい。この凹凸を形成する
ことにより、基板上に直接アモルファスシリコン層を形
成した場合には当該凹凸によって、また、基板上に背面
電極およびアモルファスシリコン層を順次形成した場合
には当該凹凸に起因して前記背面電極に生じる凹凸によ
って、アモルファスシリコン層を透過してきた光が多重
反射する機会を増加させることがそれぞれ可能になり、
その結果として、太陽電池の変換効率を向上させること
ができる。前記の凹凸が１μｍ未満では、アモルファス
シリコン層を透過してきた光の多重反射の機会がさほど
増加しない。この凹凸は、表面粗さが５μｍ以上となる
ものであることがより好ましく、１０μｍ以上となるも
のであることが特に好ましい。

【００４５】アモルファスシリコン太陽電池における光
電変換層であるアモルファスシリコン層は、ｐｎ型アモ
ルファスシリコンによって形成してもよいし、ｐｉｎ型
アモルファスシリコンによって形成してもよい。変換効
率の高い太陽電池を得るうえからは、光電変換層である
アモルファスシリコン層をｐｉｎ型アモルファスシリコ
ンによって形成することが好ましく、特に、ｐｉｎ型ア
モルファスシリコンの２層繰り返し構造、またはｐｉｎ
型アモルファスシリコンの３層繰り返し構造によって形
成することが好ましい。

【００４６】単層構造のｐｉｎ型アモルファスシリコン
からなる光電変換層は、例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈ等にそれぞれホウ素
（Ｂ），ガリウム（Ｇａ）等のIII 族元素をアクセプタ
として添加したものからなるｐ層と、ａ−Ｓｉ：Ｈ等に
必要に応じてアクセプタおよびドナーを実質的に等量づ
つ添加したものからなるｉ層と、ａ−Ｓｉ：Ｈ等にリン
（Ｐ），ヒ素（Ａｓ）等のＶ族元素をドナーとして添加
したものからなるｎ層とを、ｐ層−ｉ層−ｎ層の順で、
またはｎ層−ｉ層−ｐ層の順で積層することにより得る
ことができる。

【００４７】また、２層繰り返し構造のｐｉｎ型アモル
ファスシリコンからなる光電変換層は、例えば、上記の
ｐ層と、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈまたはａ−ＳｉＳｎ：Ｈ等に
必要に応じてアクセプタおよびドナーを実質的に等量づ
つ添加したものからなる第１のｉ層と、上記のｎ層と、
ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｓｉ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−Ｓ
ｉＮ：Ｈ等にそれぞれ必要に応じてアクセプタおよびド
ナーを実質的に等量づつ添加したものからなる第２のｉ
層とを、ｐ層−第１のｉ層−ｎ層−ｐ層−第２のｉ層−
ｎ層の順で、またはｎ層−第１のｉ層−ｐ層−ｎ層−第
２のｉ層−ｐ層の順で積層することにより得ることがで
きる。

【００４８】そして、３層繰り返し構造のｐｉｎ型アモ
ルファスシリコンからなる光電変換層は、例えば、上記
のｐ層，第１のｉ層，ｎ層および第２のｉ層と、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ，Ｓｉ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：
Ｈ等にそれぞれ必要に応じてアクセプタおよびドナーを
実質的に等量づつ添加したものからなる第３のｉ層と
を、ｐ層−第１のｉ層−ｎ層−ｐ層−第２のｉ層−ｎ層
−ｐ層−第３のｉ層−ｎ層の順で、またはｎ層−第１の
ｉ層−ｐ層−ｎ層−第２のｉ層−ｐ層−ｎ層−第３のｉ
層−ｐ層の順で積層することにより得ることができる。

【００４９】上述したｐ層，ｉ層，第１のｉ層，第２の
ｉ層，第３のｉ層およびｎ層は、従来と同様に、所定の
原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法，光ＣＶＤ法，ＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法等によってそれぞれ形成することが
できる。

【００５０】基板側からみてアモルファスシリコン層と
透明電極（前述した本発明の高屈折率透明導電膜からな
るもの）とをこの順で形成することによってアモルファ
スシリコン太陽電池を得る場合、および、基板側からみ
て透明電極（前述した本発明の高屈折率透明導電膜から
なるもの）とアモルファスシリコン層とをこの順で形成
することによってアモルファスシリコン太陽電池を得る
場合のいずれにおいても、前記の透明電極は上述したア
モルファスシリコン層と直接接触した状態で形成されて
いてもよいが、変換効率の高い太陽電池を得るうえから
は、前記の透明電極とアモルファスシリコン層との間に
テクスチャー構造を有する光封じ込め層を介在させるこ
とが好ましい。

【００５１】この光封じ込め層は、ＺｎＯ，Ａｌドープ
ＺｎＯ，フッ素ドープＳｎＯ₂ 等、屈折率が概ね１．６
〜２．０の透明物質によって形成することが好ましい。
また、当該光封じ込め層における前記の透明電極側の表
面粗さ（Ｒ_max ）は、０．１〜１００μｍとすることが
好ましい。この表面粗さが０．１μｍ未満の場合、およ
び１００μｍを超える場合には、光の封じ込め効果が小
さくなる。前記の表面粗さは０．２〜５０μｍであるこ
とがより好ましく、０．５〜２０μｍであることが特に
好ましい。上記の光封じ込め層は、従来と同様に、プラ
ズマＣＶＤ法等によって形成することができる。

【００５２】また、基板側からみてアモルファスシリコ
ン層と透明電極とをこの順で形成することによってアモ
ルファスシリコン太陽電池を得る場合には、前記の透明
電極上に、平面視上の全体形状がストライプ状や格子状
等を呈する補助電極層を線幅１０〜１００μｍの導電性
細線によって形成してもよい。この補助電極層を形成す
ることにより電極抵抗を低下させることができるので、
大面積化への対応が可能になる。

【００５３】上記の補助電極層の材質（導電性細線の材
質）の具体例としては、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃ
ｕ），銀（Ａｇ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ）等の金属
単体が挙げられる。また、前記の金属単体からなる層
（細線）を窒化チタン（ＴｉＮ），チタン（Ｔｉ）等で
被覆することによって補助電極層を形成してもよい。補
助電極層の膜厚（導電性細線の厚さ）は０．０１〜１０
μｍとすることが好ましい。この膜厚が０．０１μｍ未
満では当該補助電極層の耐湿性が低下し、１０μｍを超
えると経済的でなくなる。補助電極層の膜厚は０．１〜
０．５μｍとすることがより好ましく、０．３〜１μｍ
とすることが特に好ましい。補助電極層は、真空蒸着
法，スパッタリング法，スクリーン印刷法等によって形
成することができる。

【００５４】本発明の太陽電池を上述したアモルファス
シリコン太陽電池とした場合でも、前述した本発明の高
屈折率透明導電膜によって前記の透明電極を形成するに
あたって当該透明電極をλ／４膜または膜厚がλ／４膜
の近傍の値である膜にすれば、当該透明電極に反射防止
膜を兼ねさせることができるので、従来より透明電極と
は別部材として形成されていた反射防止膜を省くことが
可能になり、アモルファスシリコン太陽電池の変換効率
を低下させることなくその製造コストを低減させること
が可能になる。

【００５５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 実施例１ 製膜基板として厚さ１ｍｍの無アルカリガラス基板（コ
ーニング社製の＃７０５９）を用い、スパッタリングタ
ーゲットとしてＩｎ₂Ｏ₃（ＺｎＯ）₃ で表される六方晶
層状化合物とＩｎ₂Ｏ₃ とからなる酸化物焼結体［相対
密度は９７％。表１に示すように、インジウム（Ｉｎ）
の原子比Ｉｎ／（全金属元素）は０．５０。］を用い
て、以下の要領で高屈折率透明導電膜を製膜した。

【００５６】まず、上記のガラス基板とスパッタリング
ターゲットとを、排気系としてターボ分子ポンプを備え
たＤＣマグネトロンスパッタリング装置内に装着し、真
空槽内が５×１０^-4Ｐａ以下になるまで真空引きした
後、１２０℃に加熱して更に６時間連続で真空引きし
た。真空引き終了後の真空槽内の圧力（全圧）は１×１
０^-4Ｐａ、水ガスの分圧は５×１０^-6Ｐａであった。次
いで、Ａｒガス（純度９９．９９９％）とＯ₂ ガス（純
度９９．９９９％）との混合ガス（Ｏ₂ ガスの体積濃度
３％）を真空槽内に導入して当該真空槽内の圧力を０．
１Ｐａとした後、ＤＣ出力２Ｗ／ｃｍ² 、基板温度１０
０℃の条件でスパッタリングを行って、膜厚５２０オン
グストロームの高屈折率透明導電膜を製膜した。

【００５７】製膜条件の抜粋を表１に示す。また、得ら
れた高屈折率透明導電膜の膜厚，組成（酸素を除
く。），結晶性，波長５５０ｎｍの光の透過率（以下
「光透過率と略記する。），屈折率（測定光の波長は５
５０ｎｍ。以下同じ。），シート抵抗および比抵抗を表
２に示す。

【００５８】なお、上記の膜厚は触針法［使用機器：Ｄ
ＥＫＴＡＫ３０３０（Ｓｌｏａｎ社製）］によって求
め、組成は誘導結合プラズマ発光分光分析［使用機器：
ＳＰＳ−１５００ＶＲ（セイコー電子工業社製）］によ
って求め、結晶性はＸ線回折［使用機器：ロータフレッ
クスＲＵ−２００Ｂ（リガク社製）］によって求め、光
透過率は分光法［使用機器：Ｕ−３２１０（日立製作所
社製）］によって求め、屈折率はエリプソ法［使用機
器：ＤＶＡ−３６Ｌ（溝尻光学工業所社製）］によって
求め、シート抵抗は四探針法［使用機器：ロレスタＦＰ
（三菱油化社製）］によって求め、比抵抗は膜厚とシー
ト抵抗の積をとることによって算出した。

【００５９】実施例２〜実施例５ 表１に示す組成（酸素を除く。）の酸化物焼結体からな
るスパッタリングターゲットを用いた以外は実施例１と
同様の条件で、高屈折率透明導電膜をそれぞれ製膜し
た。これらの高屈折率透明導電膜の物性等を実施例１と
同様にして求めた。結果を表２に示す。

【００６０】比較例１〜比較例２ 表１に示す組成（酸素を除く。）の酸化物焼結体からな
るスパッタリングターゲットを用い、かつ、製膜条件を
表１に示す条件に変更した以外は実施例１と同様にし
て、透明導電膜をそれぞれ製膜した。これらの透明導電
膜の物性等を実施例１と同様にして求めた。結果を表２
に示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】表２に示したように、実施例１〜実施例５
で得た各高屈折率透明導電膜は、屈折率が２．４１〜
２．５０と高いことから、そのままでも波長５０１〜５
３９ｎｍの光に対する反射防止膜（λ＝５０１〜５３９
のλ／４膜）として利用することができる。また、これ
らの高屈折率透明導電膜は、比抵抗が３．３０×１０^-4
〜３．５４×１０^-4Ωｃｍと低く、光透過率が８１．２
〜８１．５％と高いことから、透明電極としても利用す
ることができる。

【００６４】したがって、実施例１〜実施例５で得た高
屈折率透明導電膜を用いて太陽電池用の透明電極、特に
アモルファスシリコン太陽電池用の透明電極を形成した
場合には、当該透明電極に反射防止膜を兼ねさせること
ができるので反射防止膜を改めて形成しなくてもよくな
り、その結果として、太陽電池の変換効率を低下させる
ことなく当該太陽電池をより低コストで製造することが
可能になる。

【００６５】一方、比較例１で得た膜厚６００オングス
トロームのＩＴＯ膜は、比抵抗が６．１６×１０^-4Ωｃ
ｍで光透過率が７８．１％であることから透明電極とし
て利用することができるが、このＩＴＯ膜の屈折率は
１．８３と低い。このため、当該ＩＴＯ膜に反射防止膜
を兼ねさせた場合に反射を防止することができる光のピ
ーク波長は、４３９ｎｍまたはその近傍となる。したが
って、例えばアモルファスシリコン太陽電池で問題とな
る波長５００〜７００ｎｍの光に対する反射防止膜をこ
のＩＴＯ膜によって形成するためにはその膜厚を最低で
も６８３オングストローム程度と厚くする必要がある。
そして、この厚膜化に伴って光透過率が低下することか
ら、太陽電池の変換効率が低下するものと推察される。

【００６６】また、比較例２で得た膜厚６００オングス
トロームのＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物膜も、比抵抗
が６．２６×１０^-4Ωｃｍで光透過率が７８．２％であ
ることから透明電極として利用することができるが、こ
のＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系膜の屈折率は１．８５と低い。この
ため、例えばアモルファスシリコン太陽電池で問題とな
る波長５００〜７００ｎｍの光に対する反射防止膜をこ
のＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物膜によって形成した場
合には、比較例１のＩＴＯ膜を利用した場合と同様に、
アモルファスシリコン太陽電池の変換効率が低下するも
のと推察される。

【００６７】実施例６ 表面に凹凸があるステンレス基板（表面粗さＲ_max ：５
０μｍ）を基板として用い、ＲＦ−プラズマＣＶＤ法に
よって前記のステンレス基板上にｐｉｎ型アモルファス
シリコンからなるアモルファスシリコン層（光電変換
層）を以下の要領で形成した。

【００６８】まず、上記のステンレス基板をＲＦ−プラ
ズマＣＶＤ装置の反応室中のサセプタ上に置き、原料ガ
スとしてＳｉＨ₄ ガス（１ｓｃｃｍ），Ｈ₂ ガス（４８
ｓｃｃｍ），およびＨ₂ ガスで１ vol％に希釈したＰＨ
₃ ガス（０．５ｓｃｃｍ）を用いて、製膜時の圧力（雰
囲気圧。以下同じ。）１×１０^-2Ｐａ，ＲＦ電力１８
Ｗ，基板温度２００℃の条件で製膜を行って、上記のス
テンレス基板上に膜厚４００オングストロームのａ−Ｓ
ｉ：Ｈ層（ドナーとしてリン（Ｐ）を添加したもの）か
らなるｎ層を製膜した。

【００６９】次いで、原料ガスとしてＳｉＨ₄ ガス（４
０ｓｃｃｍ），ＧｅＨ₄ ガス（４０ｓｃｃｍ）およびＨ
₂ ガス（１５０ｓｃｃｍ）を用い、製膜時の圧力４×１
０^-3Ｐａ，ＲＦ電力２０Ｗ，基板温度２００℃の条件で
製膜を行って、上記のｎ層上に膜厚５０００オングスト
ロームのａ−ＳｉＧｅ：Ｈ層からなるｉ層を製膜した。

【００７０】最後に、Ｈ₂ ガスで１０ vol％に希釈した
ＳｉＨ₄ ガス（０．２５ｓｃｃｍ），Ｈ₂ ガス（３４ｓ
ｃｃｍ），およびＨ₂ ガスで２ vol％に希釈したＢ₂Ｈ₆
ガスを原料ガスとして用い、製膜時の圧力１×１０^-2
Ｐａ，ＲＦ電力４２Ｗ，基板温度２００℃の条件で製膜
を行って、上記のｉ層上に膜厚２００オングストローム
のａ−Ｓｉ：Ｈ層（アクセプタとしてホウ素（Ｂ）を添
加したもの）からなるｐ層を製膜した。前記のステンレ
ス基板上に上記のｎ層，ｉ層およびｐ層を順次製膜する
ことにより、当該ステンレス基板上に単層のｐｉｎ型ア
モルファスシリコン層からなる光電変換層が形成され
た。

【００７１】次に、スパッタリングターゲットとしてＺ
ｎＯからなる焼結体ターゲット（相対密度９５％）を用
いたＲＦ−マグネトロンスパッタリング法によって、上
記のｐｉｎ型アモルファスシリコン層上（ｐ層上）に膜
厚８００オングストロームのＺｎＯ層（屈折率１．７）
からなる光封じ込め層を製膜した。このとき、Ａｒガス
とＯ₂ ガスとの混合ガス（Ｏ₂ ガスの体積濃度３％）を
雰囲気ガスとして用い、製膜時の圧力を０．１Ｐａ，基
板温度を１５０℃として製膜を行った。

【００７２】この後、Ｉｎ₂Ｏ₃ とＺｎＯとからなる酸
化物焼結体ターゲット［Ｉｎ／（全金属元素）＝０．７
０，相対密度９８％］をスパッタリングターゲットとし
て用いた以外は実施例２と同じ製膜条件で、透明電極と
しての高屈折率透明導電膜を製膜した。この高屈折率透
明導電膜の膜厚は５５０オングストロームであり、当該
高屈折率透明導電膜におけるＩｎの原子比Ｉｎ／（Ｉｎ
＋Ｚｎ）は０．７５、光透過率（波長５５０ｎｍの光の
透過率。以下同じ。）は８１．５％、屈折率（波長５５
０ｎｍの光の屈折率。以下同じ。）は２．４５、比抵抗
は３．５０×１０^-4Ωｃｍであった。

【００７３】上記の高屈折率透明導電膜の光学膜厚は、
膜厚が前記のように５５０オングストローム、屈折率が
２．４５であることから１３４．７５ｎｍであり、当該
高屈折率透明導電膜はλが５３９ｎｍのときのλ／４膜
に相当する。この高屈折率透明導電膜は、反射防止膜を
兼ねた透明電極として使用される。

【００７４】最後に、銀（Ａｇ）ペーストを用いたスク
リーン印刷法によって、上記の高屈折率透明導電膜上に
線幅３０μｍ，膜厚０．５μの細線状のＡｇ層からなる
補助電極層を形成した。この補助電極層の全体形状は格
子状を呈する。上記の補助電極層まで形成することによ
り、単層のｐｉｎ型アモルファスシリコンからなる光電
変換層を有するアモルファスシリコン太陽電池が得られ
た。この太陽電池の平面視上の大きさは１０ｃｍ□であ
る。

【００７５】上記の太陽電池における透明電極（高屈折
率透明導電膜）を正極として利用し、ステンレス基板を
負極として利用して、その特性を測定したところ、開放
電圧（Ｖ_oc）０．５８Ｖ、短絡電流密度（Ｉ_oc）２８ｍ
Ａ／ｃｍ² 、曲線因子（ＦＦ）０．６８、変換効率１
１．０％であった。なお、これらの特性を測定するにあ
たっては、キセノンランプからの光を特定の光学フィル
ターで調整したもの（ソーラーシミュレーター）を光源
として用いた。

【００７６】実施例７ 透明電極としての高屈折率透明導電膜を製膜する際のス
パッタリングターゲットとしてＩｎ₂Ｏ₃ とＺｎＯとＧ
ａ₂Ｏ₃ とからなる酸化物焼結体ターゲット［Ｉｎ／
（全金属元素）＝０．７０、Ｇａ／（全金属元素）＝
０．０３，相対密度９８％］を用いた以外は実施例６と
同様にして、太陽電池を作製した。上記の太陽電池の特
性を実施例６と同様にして測定したところ、開放電圧
（Ｖ_oc）０．５９Ｖ、短絡電流密度（Ｉ_oc）２９ｍＡ／
ｃｍ² 、曲線因子（ＦＦ）０．６５、変換効率１１．１
％であった。

【００７７】実施例８ 実施例６と同様にしてｐｉｎ型アモルファスシリコン層
（以下「第１のｐｉｎ型アモルファスシリコン層」とい
う。）を形成した後に、この第１のｐｉｎ型アモルファ
スシリコン層上に更にｐｉｎ型アモルファスシリコン層
（以下「第２のｐｉｎ型アモルファスシリコン層」とい
う。）を形成した以外は実施例６と同様にして、光電変
換層が２層繰り返し構造のｐｉｎ型アモルファスシリコ
ン層からなる太陽電池を作製した。

【００７８】なお、第２のｐｉｎ型アモルファスシリコ
ン層のうち、ｎ層およびｐ層はそれぞれ第１のｐｉｎ型
アモルファスシリコン層のｎ層，ｐ層と同様にして製膜
し、ｉ層はａ−Ｓｉ：Ｈによって形成した。したがっ
て、光電変換層の層構成は、ステンレス基板側からみて
ｎ層−第１のｉ層−ｐ層−ｎ層−第２のｉ層−ｐ層とな
っている。

【００７９】上記の太陽電池の特性を実施例６と同様に
して測定したところ、開放電圧（Ｖ_oc）０．５８Ｖ、短
絡電流密度（Ｉ_oc）３１ｍＡ／ｃｍ² 、曲線因子（Ｆ
Ｆ）０．６５、変換効率１１．３％であった。

【００８０】実施例９ 実施例６と同様にしてｐｉｎ型アモルファスシリコン層
（以下「第１のｐｉｎ型アモルファスシリコン層」とい
う。）を形成した後に、この第１のｐｉｎ型アモルファ
スシリコン層上に他のｐｉｎ型アモルファスシリコン層
（以下「第２のｐｉｎ型アモルファスシリコン層」とい
う。）を形成し、さらに、この第２のｐｉｎ型アモルフ
ァスシリコン層上に他のｐｉｎ型アモルファスシリコン
層（以下「第３のｐｉｎ型アモルファスシリコン層」と
いう。）を形成した以外は実施例６と同様にして、光電
変換層が３層繰り返し構造のｐｉｎ型アモルファスシリ
コン層からなる太陽電池を作製した。

【００８１】なお、第２および第３のｐｉｎ型アモルフ
ァスシリコン層におけるｎ層とｐ層は、それぞれ第１の
ｐｉｎ型アモルファスシリコン層のｎ層，ｐ層と同様に
して形成し、第２のｐｉｎ型アモルファスシリコン層に
おけるｉ層はａ−Ｓｉ：Ｈによって、また、第３のｐｉ
ｎ型アモルファスシリコン層におけるｉ層はａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈによってそれぞれ形成した。したがって、光電変
換層の層構成は、ステンレス基板側からみてｎ層−第１
のｉ層−ｐ層−ｎ層−第２のｉ層−ｐ層−ｎ層−第３の
ｉ層−ｐ層となっている。

【００８２】上記の太陽電池の特性を実施例６と同様に
して測定したところ、開放電圧（Ｖ_oc）０．５７Ｖ、短
絡電流密度（Ｉ_oc）３１ｍＡ／ｃｍ² 、曲線因子（Ｆ
Ｆ）０．６５、変換効率１１．５％であった。

【００８３】実施例１０ 表面粗さ（Ｒ_max ）が５０μｍの無アルカリガラス基板
を基板として用い、この無アルカリガラス基板上に膜厚
０．３μｍのＡｌ膜と膜厚０．１μｍのＴｉＮ膜とを真
空蒸着法によって順次製膜することによって２層構造の
背面電極を形成した後、この背面電極上に実施例６と同
様にしてアモルファスシリコン層（光電変換層），Ｚｎ
Ｏ層（光封じ込め層），高屈折率透明導電膜（反射防止
膜を兼ねた透明電極）および補助電極層を順次形成する
ことによって太陽電池を作製した。上記の太陽電池にお
ける高屈折率透明導電膜を正極として利用し、背面電極
を負極として利用してその特性を測定したところ、開放
電圧（Ｖ_oc）０．５８Ｖ、短絡電流密度（Ｉ_oc）２７ｍ
Ａ／ｃｍ² 、曲線因子（ＦＦ）０．６６、変換効率１
０．３％であった。

【００８４】実施例１１ 無アルカリガラス基板に代えて表面粗さ（Ｒ_max ）が５
０μｍのポリイミド樹脂基板（厚さ１２５μｍ）を用い
た以外は実施例１０と同様にして太陽電池を作製した。
上記の太陽電池の特性を実施例１０と同様にして測定し
たところ、開放電圧（Ｖ_oc）は０．５９Ｖ、短絡電流密
度（Ｉ_oc）は２６ｍＡ／ｃｍ² 、曲線因子（ＦＦ）は
０．６７、変換効率は１０．３％であった。

【００８５】比較例３ 透明電極（ＩＴＯ膜）を比較例１と同様にして形成した
以外は実施例６と同様にして、太陽電池を作製した。上
記の太陽電池の特性を実施例６と同様にして測定したと
ころ、開放電圧（Ｖ_oc）は０．５７Ｖ、短絡電流密度
（Ｉ_oc）は１６ｍＡ／ｃｍ² 、曲線因子（ＦＦ）は０．
６８であり、変換効率は６．２％と低かった。

【００８６】この太陽電池における変換効率の低さは、
透明電極（実際の膜厚６００オングストローム，屈折率
１．８３）が反射防止膜として機能し得るピーク波長が
４３９ｎｍ程度であるのに対し、光電変化層（ｐｉｎ型
アモルファスシリコン層）において最も高効率で光電変
換される光の波長が５５０ｎｍ程度であることから、上
記の透明電極の反射防止能が太陽電池の変換効率向上に
それほど寄与しなかったことに起因しているものと推察
される。

【００８７】なお、上記の透明電極膜の膜厚を７５１オ
ングストローム程度にすることによって当該透明電極が
反射防止膜として機能し得るピーク波長を概ね５５０ｎ
ｍとすることができ、これにより、一見、太陽電池の変
換効率が向上するように思えるが、上記の透明電極の膜
厚が７５１オングストローム程度と厚くなると光透過率
が低下するので、太陽電池の変換効率向上はそれほど望
めないものと推察される。

【００８８】比較例４ 透明電極（屈折率の低いＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物
膜）を比較例２と同様にして形成した以外は実施例６と
同様にして、太陽電池を作製した。上記の太陽電池の特
性を実施例６と同様にして測定したところ、開放電圧
（Ｖ_oc）は０．５８Ｖ、短絡電流密度（Ｉ_oc）は１８ｍ
Ａ／ｃｍ² 、曲線因子（ＦＦ）は０．６６であり、変換
効率は６．９％と低かった。

【００８９】この太陽電池における変換効率の低さは、
比較例３と同様に、上記の透明電極（実際の膜厚６００
オングストローム，屈折率１．８５）の反射防止能が太
陽電池の変換効率向上にそれほど寄与しなかったことに
起因しているものと推察される。そして、上記の透明電
極膜の膜厚を７４３オングストローム程度にすることに
よって当該透明電極が反射防止膜として機能し得るピー
ク波長を５５０ｎｍとしたとしても、比較例３における
と同様の理由から、太陽電池の変換効率向上はそれほど
望めないものと推察される。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の高屈折率
透明導電膜は屈折率が２．２〜２．５と高く、比抵抗が
５×１０^-4Ωｃｍと低いことから、反射防止膜を兼ねた
薄肉の透明電極を形成することが容易になる。したがっ
て、本発明の高屈折率透明導電膜を用いることにより、
例えば太陽電池の変換効率を低下させることなく当該太
陽電池をより低コストで製造することが可能になる。

【００９１】また、本発明の太陽電池においては、透明
電極に反射防止膜（高効率で光電変換される光の波長ま
たはその近傍を設計波長とする反射防止膜）を兼ねさせ
ることができ、透明電極に前記の反射防止膜を兼ねさせ
た場合の変換効率は、透明電極に反射防止膜を兼ねさせ
ない以外は同一構造とした従来の太陽電池と比して実質
的に低下しない。したがって、本発明の太陽電池を用い
ることにより、変換効率の低下をまねくことなく廉価の
太陽電池を提供することが容易になる。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折率が２．２〜２．５で、比抵抗が５
   ×１０^-4Ωｃｍ以下である酸化物からなることを特徴と
   する高屈折率透明導電膜。
2. 【請求項２】 インジウム（Ｉｎ），亜鉛（Ｚｎ）およ
   び酸素（Ｏ）を主要な構成元素としている、請求項１に
   記載の高屈折率透明導電膜。
3. 【請求項３】 構成元素としてガリウム（Ｇａ）を含有
   している、請求項１または請求項２に記載の高屈折率透
   明導電膜。
4. 【請求項４】 インジウム（Ｉｎ）の原子比Ｉｎ／（全
   金属元素）が０．５〜０．９で、ガリウム（Ｇａ）の原
   子比Ｇａ／（全金属元素）が０．０４以下である、請求
   項１〜請求項３のいずれか１項に記載の高屈折率透明導
   電膜。
5. 【請求項５】 光照射によって起電力を生じる光電変換
   層と、この光電変換層に電気的に接続された正負一対の
   電極とを有し、前記一対の電極のうちの少なくとも一方
   が光入射面側に形成されており、かつ、前記光入射面側
   に形成されている電極が請求項１〜請求項４のいずれか
   に記載の高屈折率透明導電膜からなる透明電極であるこ
   とを特徴とする太陽電池。
6. 【請求項６】 高屈折率透明導電膜からなる透明電極が
   反射防止膜として機能する、請求項５に記載の太陽電
   池。
7. 【請求項７】 基板上にアモルファスシリコン層からな
   る光電変換層と高屈折率透明導電膜からなる透明電極と
   がこの順で積層されている、請求項５または請求項６に
   記載の太陽電池。
8. 【請求項８】 基板がガラス基板である、請求項７に記
   載の太陽電池。
9. 【請求項９】 基板が金属基板である、請求項７に記載
   の太陽電池。
10. 【請求項１０】 基板が耐熱性樹脂基板である、請求項
    ７に記載の太陽電池。
11. 【請求項１１】 基板とアモルファスシリコン層との間
    に背面電極層を有する、請求項７〜請求項１０のいずれ
    か１項に記載の太陽電池。
12. 【請求項１２】 基板においてアモルファスシリコン層
    が設けられる側の面に、この面の表面粗さが１μｍ以上
    となる凹凸が形成されている、請求項７〜請求項１１の
    いずれか１項に記載の太陽電池。
13. 【請求項１３】 アモルファスシリコン層が２層繰り返
    し構造をなし、この２層繰り返し構造をなしている各層
    がｐｉｎ型アモルファスシリコンからなる、請求項７〜
    請求項１２のいずれか１項に記載の太陽電池。
14. 【請求項１４】 アモルファスシリコン層が３層繰り返
    し構造をなし、この３層繰り返し構造をなしている各層
    がｐｉｎ型アモルファスシリコンからなる、請求項７〜
    請求項１２のいずれか１項に記載の太陽電池。
15. 【請求項１５】 アモルファスシリコン層と高屈折率透
    明導電膜からなる透明電極との間に光封じ込め層を有す
    る、請求項７〜請求項１４のいずれか１項に記載の太陽
    電池。
16. 【請求項１６】 光入射面側の最上層として補助電極層
    を有する、請求項５〜請求項１５のいずれか１項に記載
    の太陽電池。