JP3337918B2

JP3337918B2 - 光起電力素子の製造方法

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Publication number: JP3337918B2
Application number: JP22467396A
Authority: JP
Inventors: 篤志塩崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: JPH1056192A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光から電気へのエネ
ルギーの変換効率が高い光起電力素子の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】様々な電気機器の独立電源としての光起
電力素子や、系統電力の代替エネルギー源として太陽光
を利用する光起電力素子がすでに利用されており、かつ
更に研究や開発がなされている。

【０００３】たとえば光起電力素子の半導体層として
は、変換効率の高い単結晶または多結晶のシリコンから
なる結晶系半導体や、低価格での提供が可能なアモルフ
ァスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記載）や、ＣｄＳ・Ｃｕ
ＩｎＳｅ₂などの化合物半導体を用いた、いわゆる薄膜
半導体などが盛んに研究、開発されている。いずれの光
起電力素子においても限られた面積からより多くの電気
エネルギーを取り出すために、入射する光をより有効に
利用する技術がもっとも重要な技術のひとつである。

【０００４】この入射する光を有効に利用する技術に
は、光の入射面での反射を防止することにより半導体層
へより多くの光を到達させる透明電極や、入射した光を
散乱させ半導体層での光路長を長くする光散乱層や、半
導体層で吸収されなかった光を再び半導体層に反射し利
用するための反射層などの技術がある。

【０００５】たとえば米国特許第４，４１９，５３３号
明細書や米国特許第４，５３２，３７２号明細書には、
反射層の表面がテクスチャー構造を持ち光を散乱させ有
効に利用する技術が開示されている。また、その上に透
明導電層を形成し半導体層の欠陥による短絡を防止する
技術が開示されている。これらの従来技術では反射層と
してアルミニウム、金、銀、銅などが使用できると開示
されている。

【０００６】これらのうちでも反射層として最も適した
アルミニウム膜の形成方法として、主に粒径を制御し信
頼性を増す観点から以下のような提案がなされている。

【０００７】即ち、特開昭６２−２１１３７７号公報で
は酸素ガスを供給し、４重極質量分析計でその量を監視
しつつ酸素ガス流量を制御しながらスパッタリングを行
い、アルミニウム膜を形成する方法が開示されており、
アルミニウムの粒径が制御できると示されている。

【０００８】特開平２−２９７７３７号公報ではスパッ
タガスを１０ｍＴｏｒｒ以上の圧力に保ち、腐食や変形
欠陥を防止したアルミニウム膜をスパッタリングする方
法が開示されている。

【０００９】特開平５−１７１４３４号公報では真空容
器内に残留空気を残した状態でアルミニウム膜をスパッ
タリングし、突起のないアルミニウム膜を形成する方法
が開示されている。

【００１０】特開平６−１１６７２３号公報ではアルミ
ニウムをスパッタリングして形成する工程と、このアル
ミニウム膜を窒素と酸素の混合ガスにさらす工程を繰り
返すことにより、平滑なアルミニウム膜を得る方法が開
示されている。

【００１１】しかし、これらアルミニウム膜の形成方法
を開示する従来技術には、特に光の反射率に言及した開
示はなく、アルミニウム膜の上に透明導電層や半導体層
を積層した場合の影響に言及している開示もない。また
長時間にわたる連続した膜形成時にスパッタリングを行
う雰囲気ガス組成が変化する可能性が高いが、その点に
関する解決方法についても何等述べられていない。

【００１２】透明電極や光散乱層や反射層の組み合わせ
により光起電力素子の変換効率は著しく向上する事が期
待され、得られる電気エネルギーの価格低下が期待され
ているが、実際にはあらかじめ期待されたほどの効果が
得られない事が多く、得られる電気エネルギーの価格が
十分には低くなっていない。また、高い変換効率と同時
に１０年から２０年間にわたる長期信頼性を得ることも
まだ十分ではなく、このため光起電力素子は系統電力用
として本格的な普及にいまだ至っていない。

【００１３】即ち、前記米国特許第４，４１９，５３３
号明細書等には半導体層で吸収されなかった光を再び半
導体層に反射し利用するための反射層として、アルミニ
ウム、金、銀、銅などが使用できると開示されている。

【００１４】しかしながら、上記従来技術では、銀や銅
を用いると、光起電力素子の一部にのみ光が照射してい
る場合、通常の光電気変換で発生する電位とは逆極性の
電位が光起電力素子の光が照射していない部分に印加さ
れることとなり、この逆電位と、安価な樹脂保護では遮
断し切れない水分との作用により、長時間の使用の後で
は反射層の金属元素がイオン化し半導体層をショートさ
せるという問題がある。

【００１５】また、米国特許第４，５３２，３７２号明
細書等に記載されているように、基板上の反射層の形成
を、スパッタリングにより行う方法は一般に知られてい
る。さらに半導体層のピンホール等による電極間の短絡
を防止するため酸化亜鉛等の透明導電層を積層したり、
直接半導体層を積層する方法も一般的に知られている。

【００１６】このとき反射層の形成温度を高くしたり、
厚みを厚くしたりすることにより反射層を形成する金属
の結晶性を高め結晶粒により反射層を凸凹にして光を散
乱させ光を有効に利用しようとするが、アルミでは金属
の粒界が光を吸収し反射率が低下してしまい、半導体層
での電気に変換できる光の量を低下するという問題点が
あった。

【００１７】また特に安価な形成方法として、ロードロ
ック方式の装置で連続的に光起電力素子を製造する方式
において、アルミを用いて長時間の連続形成を行うと、
反射層の上層の透明導電層や半導体層を堆積する時のエ
ネルギーにより、或いは真空装置内の水を主成分とする
残留ガスが時間と共に減少することにより、反射層の結
晶化が進行し、粒界が発達し、この粒界が光を吸収して
反射率を低下させ半導体層での電気に変換できる光の量
を低下さるという問題もあった。

【００１８】このように、従来知られたスパッタリング
によっては、所望の反射率の良い安価で信頼性の高い反
射層を得ること、特に長時間連続して得ることは困難で
あった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明におい
ては、高反射率で高信頼性の反射層を有し、このため光
電変換効率の高い光起電力素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。さらには長時間にわたる連続製造が可
能な製造方法を提供することをもその目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意検討の結果、金属および／または金属
含有物をターゲットとするスパッタリングにより反射層
を形成する際、基板にバイアス直流電圧を変化させなが
ら印加することにより、反射率の高い反射層を得ること
ができ、従って高変換効率の光起電力素子を得ることが
できることを見いだし、本発明に到達した。

【００２１】また、金属および／または金属含有物をタ
ーゲットとするスパッタリングにより反射層を形成する
際、基板に異なるバイアス直流電圧を印加することによ
り、複数層よりなる反射層を形成し、反射率の高い反射
層を得ることができ、従って高変換効率の光起電力素子
を得ることができることを見いだし、本発明に到達し
た。

【００２２】即ち、本発明は、基板上に反射層を設け、
その上に透明導電層、半導体層および透明電極層を少な
くとも設けてなる光起電力素子の製造方法において、該
反射層を、金属および／または金属含有物をターゲット
とし、真空容器内にスパッタガスを供給し、基板にバイ
アス直流電圧を変化させつつ印加してスパッタリングを
行うことにより形成することを特徴とする光起電力素子
の製造方法である。

【００２３】

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法の一態様を簡単
に図面を用いて説明する。

【００２５】図１に本発明により製造される光起電力素
子の断面の一例を示す。図１において、１０１は基板、
１０２は反射層、１０３は透明導電層、１０４はｎ型ａ
−Ｓｉ１０５、ｉ型ａ−Ｓｉ１０６、ｐ型μｃ−Ｓｉ１
０７よりなる半導体層、１０８は透明電極、１０９は集
電電極、１１０は出力端子、１１１は保護樹脂である。

【００２６】本発明の製造方法は概略、次のとおりであ
る。

【００２７】まず、導電性の基板１０１を真空容器内に
設置し、真空排気を２時間以上かけて５×１０^-6Ｔｏｒ
ｒ以下まで排気する。ここにマスフローコントローラー
を用いてアルゴンガスを供給し、真空容器内の圧力を数
ｍＴｏｒｒに保った状態で、金属、例えばアルミニウム
および／またはその含有物からなるターゲットと基板間
に、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給しグロ
ー放電を発生させ、金属および／または金属含有物の膜
を反射層１０２として基板１０１上に堆積させる。この
とき高周波電力の供給と同時に基板にマイナスの直流電
位を印加しバイアススパッタを施す。

【００２８】バイアス直流電位は膜形成の初期は弱く、
次第に強くすると変換効率の高い光起電力素子が形成で
きる。原因は不明であるがバイアススパッタの効果には
金属本来の結晶粒界の発達を抑える効果と、膜形成中に
エネルギーを供給して結晶粒界の発達を促進する効果と
が混在し、膜形成の初期では結晶粒界の発達を促進する
効果がより大きいためと考えられる。

【００２９】また、基板に異なるバイアス直流電圧を印
加することにより、複数層よりなる反射層１０２を形成
することによっても同様の効果が得られる。

【００３０】またバイアススパッタと同時に基板表面に
基板とほぼ平行な磁界を永久磁石を配置して設け、基板
をアノード電極とともに回転させることにより、さらに
変換効率の高い光起電力素子を形成できる。

【００３１】続いて、反射層１０２の上に表面が凹凸状
である数１００ｎｍの酸化亜鉛等からなる透明導電層１
０３を連続して形成する。この上に別の真空装置を用い
て半導体層１０４を形成する。半導体層１０４が薄い場
合には、図１に示すように半導体層１０４全体が、透明
導電層１０３と同様の凹凸状の構造を示す事が多い。こ
の上に、表面の反射防止層を兼ねた透明電極１０８、そ
の上に櫛型の集電電極１０９を設ける。

【００３２】この様な手順によって製造した光起電力素
子では、金属膜、例えばアルムミウム膜からなる反射層
１０２の結晶粒による凸凹は発達しない。代わりにバイ
アススパッタによるエッチングの作用による表面形状が
得られ、光が有効に散乱される上、光の反射が単層膜と
変わらず良好なため、半導体層１０４で光が効果的に吸
収され光電気変換効率が向上する。また長時間にわたり
連続して形成しても特性に変化がなく信頼性も良い。

【００３３】次に本発明によって製造された光起電力素
子について、各構成層ごとに詳しく説明する。

【００３４】（基板）基板１０１は半導体層１０４を介
して一方の電極も兼ねるが、例えばタンタル、モリブデ
ン、タングステン、ステンレス、アルミニウム、チタ
ン、カーボンシート、鉛メッキ鋼板、導電層が形成して
ある樹脂フィルムなどが使用可能である。中でもステン
レススティール板、亜鉛鋼板、アルミニウム板等は、価
格が比較的低く好適である。また用途によってはシリコ
ン等の結晶基板、ガラスやセラミックスの板を用いる事
もできる。

【００３５】基板の表面は研磨しても良いが、例えばブ
ライトアニール処理されたステンレス板の様に仕上がり
の良い場合には水による洗浄とブロー乾燥のみでそのま
ま用いても良い。

【００３６】（反射層）反射層１０２も半導体層１０４
を介した一方の電極を兼ねてもよい。材料としては、例
えばアルミニウム、金、銀、銅等の金属またはそれらの
含有物を用いることができるが、中でも、アルミニウム
および／またはその含有物が湿気下で光起電力素子の一
部にのみ光が照射したときの半導体層１０４のショート
現象がなく、安価で好ましい。

【００３７】ここで図２を用いて反射層１０２の形成方
法の一例である高周波マグネトロンバイアススパッタ法
について述べる。２０１は堆積室である真空容器であ
り、不図示の排気ポンプで真空排気できる。この内部
に、不図示のガスボンベに接続されたガス導入管２０２
より、アルゴン等のスパッタガスと水素ガスと酸素ガス
とをマスフローコントローラを用いて所定流量導入さ
せ、排気弁２０３の開度を調整し真空容器２０１内を所
定の圧力とする。

【００３８】基板２０４は内部にヒーター２０５が設け
られたアノード２０６の表面に固定される。アノード２
０６は装置壁から絶縁されており回転可能であると同時
に、直流電源２０７によりバイアス電圧を印加できる。
アノード２０６に対向して、その表面にターゲット２０
８が固定され、その内部に不図示の磁石を備えたカソー
ド電極がある。

【００３９】ターゲット２０８は好ましくはアルミニウ
ムまたはその含有物である。ターゲット２０８はインピ
ーダンスのマッチングを取るＬＣ回路２１０を介して高
周波電源２１１に接続可能である。高周波電源２１１に
より、高周波電力を加え、カソード・アノード間にプラ
ズマ２１４をたてる。放電開始時の不純な材料はシャッ
ター２１２により基板２０４に付着しない様にしてお
り、十分ターゲット表面をクリーニングをした後シャッ
ター２１２を開け、膜を所望の時間基板２０４上に堆積
する。

【００４０】なおスパッタリングを行う電力は高周波電
力に限らず、代わりに直流電力を用いても同様の効果が
得られる。また基板２０４表面周囲にマグネット２１３
を設け基２０４板表面に磁界を発生させても良い。磁界
は基板２０４の裏に磁石を配置して得ても良い。

【００４１】（透明導電層）表面が微細な凹凸状の透明
導電層１０３もスパッタリング法等の形成法を利用でき
る。半導体膜の欠陥を通じて流れる電流を制御するた
め、ある程度の抵抗が必要で、例えば酸化亜鉛、酸化チ
タン、酸化インジウム、酸化錫またはその含有物が利用
できる。

【００４２】この透明導電層１０３は場合によってはな
くても構わない。また図２のような反射層１０２と同じ
真空装置２０１内で連続して形成することも可能であ
る。この際、ターゲット２０９は上記酸化物またはその
含有物とする。

【００４３】（半導体層）半導体層１０４の形成には高
周波電力やマイクロウェーブ電力を利用するＣＶＤ装置
などが利用できる。

【００４４】材料ガスとしてはＳｉＨ₄、ＳｉＦ₄、ＰＨ
₃、Ｈ₂などを用い、電力を投入し、これにより、ｎ型ａ
−Ｓｉ層１０５が透明導電層１０３上に形成できる。さ
らにＳｉＨ₄、ＳｉＦ₄、Ｈ₂などを用い、これによりｉ
型ａ−Ｓｉ層１０６がｎ型ａ−Ｓｉ層１０５上に形成で
き、次に、ＳｉＨ₄、ＢＦ₃、Ｈ₂などを用い、ｐ型μｃ
−Ｓｉ層１０７がｉ型ａ−Ｓｉ層１０６上に形成でき、
ｎｉｐの半導体層１０４が形成できる。

【００４５】この半導体層１０４はアモルファスやマイ
クロクリスタルに制限されず、広く非単結晶半導体を使
用できる。また、ｎｉｐ構成でもｐｉｎ構成でも可能で
あり、半導体層を複数層設けても良い。

【００４６】（透明電極）透明電極１０８は半導体層１
０４を介した基板１０１とは反対側の電極を兼ね、ある
程度の低抵抗であることが望ましい。例えば、酸化イン
ジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛やその混合物な
どを原材料にし、抵抗加熱や電子ビームによる真空蒸着
法やスパッタリング法等で形成できる。

【００４７】反射防止効果を得るために膜厚は主に反射
防止したい光の波長の屈折率の４倍分の１程度が良い。

【００４８】（集電電極）透明電極１０８の上には電流
を効率よく集電するために、格子状の集電電極１０９を
設けてもよい。

【００４９】集電電極１０９の具体的な材料としては、
例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ｓｎ、あるいは銀ペーストをはじめとする導電性ペ
ーストなどが挙げられる。導電性ペーストは、通常微粉
末状の銀、金、銅、ニッケル、カーボンなどをバインダ
ーポリマーに分散させたものが用いられる。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挙げられる。

【００５０】集電電極１０９の形成方法としては、マス
クパターンを用いたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤ
法や、全面に金属膜を蒸着した後で不必要な部分をエッ
チングで取り除き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、グリッド
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
ッキする方法、導電性ペーストを印刷する方法などがあ
る。

【００５１】なおこの後、起電力を取り出すために出力
端子１１０を基板１０１と集電電極１０９に取り付け
る。基板１０１へは銅タブ等の金属体をスポット溶接や
半田で接合する方法が取られ、集電電極１０９へは金属
体を導電性ペーストや半田によって電気的に接続する方
法が取られる。

【００５２】（保護樹脂）保護樹脂１１１には、例えば
ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリカーボネ
ート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、アクリルなど種々の樹脂フィルムを用い、接着剤樹
脂で張り付け保護樹脂１１１とする。接着剤樹脂として
は、例えばアクリル、ポリアミド、ポリクロロプレンゴ
ム、ブチルゴム、ニトリルゴム、フェノール、メラミ
ン、エポキシ、シリコーンなど従来公知な種々の樹脂の
中から選択できる。

【００５３】

【実施例】

（実施例１）図１の断面模式図に示す構成の光起電力素
子を製造した。

【００５４】即ち、表面を研磨した５ｃｍ×５ｃｍ、厚
さ０．２ｍｍの基板１０１としてのステンレススティー
ル板を図２に概略を示した装置に、基板２０４として設
置し、真空排気を２時間以上かけて５×１０^-6Ｔｏｒｒ
以下になるまで行った。この後スパッタガスとしてアル
ゴンガスを流量５０ｓｃｃｍ導入し、堆積室である真空
容器２０１内の圧力を３ｍＴｏｒｒに保った。

【００５５】シャッター２１２を閉め膜が堆積されない
状態で、９９．９９％純度のアルミニウムのターゲット
２０８に単位面積当たり１０Ｗ／ｃｍ²の高周波電力を
１０分間印加した後、シャッターを開けると同時にバイ
アス電圧を０Ｖから−１００Ｖに直線的に増加させて約
４０ｓｅｃ間、平均的な厚さが７０ｎｍの反射層１０２
を堆積した。

【００５６】なお本例においてはマグネット２１３は取
り除き基板２０４表面に特に磁界を設けないで形成し
た。

【００５７】一度アルゴンガスの供給を停止し、１０^-4
Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、引き続き９９．９９％純
度の酸化亜鉛のターゲット２０９を用いて基板温度２０
０℃、スパッタガスとしてアルゴンの流量５０ｓｃｃ
ｍ、真空容器２０１内の圧力３ｍＴｏｒｒ、ターゲット
２０９の単位面積当たりの投入電力量３Ｗ／ｃｍ²に
て、約２００ｓｅｃで平均的な厚さが１０００ｎｍの透
明導電層１０３を堆積した。

【００５８】この反射層１０２と透明導電層１０３の形
成された基板１０１を取りだし、分光光度計で反射率を
測定したところ、８００ｎｍの干渉による振動の中心値
で６８％の反射率であった。

【００５９】ひき続き、この反射層１０２と透明導電層
１０３の形成された基板１０１を市販の容量結合型高周
波ＣＶＤ装置にセットした。排気ポンプにて、反応容器
の排気管を介して、荒引き、高真空引き操作を行った。
この時、基板の表面温度は２５０℃となるよう、温度制
御機構により制御した。

【００６０】十分に排気が行われた時点で、ガス導入管
より、ＳｉＨ₄３００ｓｃｃｍ、ＳｉＦ₄４ｓｃｃｍ、Ｐ
Ｈ₃／Ｈ₂（１％Ｈ₂希釈）５５ｓｃｃｍ、Ｈ₂４０ｓｃｃ
ｍを導入し、スロットルバルブの開度を調整して、反応
容器の内圧を１Ｔｏｒｒに保持し、圧力が安定したとこ
ろで、直ちに高周波電源より２００Ｗの電力を投入し
た。プラズマは５分間持続させた。これにより、ｎ型ａ
−Ｓｉ層１０５が透明導電層１０３上に形成された。

【００６１】再び排気をした後に、今度はガス導入管よ
りＳｉＨ₄３００ｓｃｃｍ、ＳｉＦ₂４ｓｃｃｍ、Ｈ₂４
０ｓｃｃｍを導入し、スロットルバルブの開度を調整し
て、反応容器の内圧を１Ｔｏｒｒに保持し、圧力が安定
したところで、直ちに高周波電源より１５０Ｗの電力を
投入し、プラズマは４０分間持続させた。これによりｉ
型ａ−Ｓｉ層１０６がｎ型ａ−Ｓｉ層１０５上に形成さ
れた。

【００６２】再び排気をした後に、今度はガス導入管よ
りＳｉＨ₄５０ｓｃｃｍ、ＢＦ₃／Ｈ₂（１％Ｈ₂希釈）５
０ｓｃｃｍ、Ｈ₂５００ｓｃｃｍを導入し、スロットル
バルブの開度を調整して、反応容器の内圧を１Ｔｏｒｒ
に保持し、圧力が安定したところで、直ちに高周波電源
より３００Ｗの電力を投入した。プラズマは２分間持続
させた。これによりｐ型μｃ−Ｓｉ層１０７がｉ型ａ−
Ｓｉ層１０６上に形成された。

【００６３】次に、試料を高周波ＣＶＤ装置より取り出
し、ＤＣマグネトロンスパッタ装置のアノード表面に取
り付け、ステンレススティールのマスクで試料の周囲を
遮蔽して、中央部４．５ｃｍ×４．５ｃｍの領域に１０
重量％の酸化錫と９０重量％の酸化インジウムからなる
ターゲットを用いてスパッタリングして堆積させ、透明
電極層１０８を形成した。堆積条件は基板温度２００
℃、スパッタガスとしてアルゴンの流量５０ｓｃｃｍ、
酸素ガス０．５ｓｃｃｍ、真空容器２０１内の圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ、ターゲットの単位面積当たりの投入電力量
０．２Ｗ／ｃｍ²にて約１００ｓｅｃで厚さが６０ｎｍ
となるように堆積した。膜の厚みは前もって同じ条件で
堆積時間との関係を検量して堆積することにより所定の
厚みとした。

【００６４】次に、透明電極層１０８の上に、銀ペース
トをスクリーン印刷して集電電極１０９を面積の２％の
領域に形成し、出力端子１１０を付け、保護樹脂１１１
を接着して光起電力素子を得た。ＡＭ１．５（１００ｍ
Ｗ／ｃｍ²）の光照射下にて特性評価を行ったところ、
光電変換効率で９．６％と優れた変換効率が得られた。

【００６５】さらにこの光起電力素子について、温度８
５℃、湿度８５％の環境試験箱による１０００時間の環
境試験を行った。変換効率の変化は０．０１％低下した
だけで全く問題なかった。

【００６６】（実施例２）反射層１０２を形成する時
に、真空容器２０１内にマグネット２１３を設置し基板
２０４表面に磁界を設けてバイアススパッタを行った以
外は実施例１と同じ条件で光起電力素子を製造した。

【００６７】途中反射層と透明導電層の形成された基板
を分光光度計で反射率を測定したところ８００ｎｍの干
渉による振動の中心値で６９％の反射率であった。また
完成後ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の光照射下に
て特性評価を行ったところ、光電変換効率で９．７％で
あった。

【００６８】さらにこの光起電力素子の実施例１−１と
同条件下の１０００時間の環境試験の結果、変換効率の
変化は０．０２％低下しただけで全く問題なかった。

【００６９】（実施例３）反射層１０２を形成する時
に、アルゴンガスを流量５０ｓｃｃｍ、水素ガスを３ｓ
ｃｃｍ、酸素ガスを１．５ｓｃｃｍ供給してバイアスス
パッタを行った以外は実施例２と同じ条件で光起電力素
子を製造した。

【００７０】途中反射層と透明導電層の形成された基板
を分光光度計で反射率を測定したところ、８００ｎｍの
干渉による振動の中心値で７０％の反射率であった。ま
た、完成後ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の光照射
下にて特性評価を行ったところ、光電変換効率で９．８
％であった。

【００７１】（比較例１）反射層１０２を形成する時
に、バイアス電圧を−１００Ｖで一定にする以外は実施
例１と同じ条件で反射層を形成し、同様にして光起電力
素子を製造した。

【００７２】途中反射層と透明導電層の形成された基板
を分光光度計で反射率を測定したところ、８００ｎｍの
干渉による振動の中心値で６４％の反射率であった。ま
た、完成後ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の光照射
下にて特性評価を行ったところ、光電変換効率で９．３
％であった。反射率が低く変換効率も低くなった。これ
はアルミニウム膜の結晶粒により、光が吸収されたため
と思われる。

【００７３】（比較例２）反射層１０２を形成する時
に、アノード２０６に基板２０４を設置して高周波電源
２１１のみでスパッタリングする以外は実施例１と同じ
条件で形成した。

【００７４】途中反射層と透明導電層の形成された基板
を分光光度計で反射率を測定したところ、８００ｎｍの
干渉による振動の中心値で６２％の反射率であった。ま
た、完成後ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の光照射
下にて特性評価を行ったところ、光電変換効率で９．２
％であった。反射率が低く変換効率も低くなった。これ
はアルミニウム膜の結晶粒により、光が吸収されたため
と思われる。

【００７５】（実施例４）反射層１０２を形成する時
に、５重量％シリコン入りの純度９９．９９％のアルミ
ニウムシリコンターゲットを用いた以外は実施例２と同
じ条件で光起電力素子を形成した。

【００７６】途中反射層と透明導電層の形成された基板
を分光光度計で反射率を測定したところ、８００ｎｍの
干渉による振動の中心値で６８％の反射率であった。ま
た完成後ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の光照射下
にて特性評価を行ったところ、光電変換効率は９．６％
であった。

【００７７】さらにこの光起電力素子を温度８５℃、湿
度８５％の環境試験箱による１０００時間の環境試験を
行ったところ、変換効率の変化は０．０２％低下しただ
けで全く問題なかった。

【００７８】（比較例３）反射層１０２を形成する時
に、５重量％シリコン入りの純度９９．９９％のアルミ
ニウムシリコンターゲットを用いる以外は比較例２と同
じ条件で形成した。

【００７９】途中反射層と透明導電層の形成された基板
を分光光度計で反射率を測定したところ８００ｎｍの干
渉による振動の中心値で６１％の反射率であった。また
完成後ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の光照射下に
て特性評価を行ったところ、光電変換効率で９．１％で
あり、反射率が低く、変換効率も低くなった。これはア
ルミニウム膜の結晶粒によりが光が吸収されたためと思
われる。

【００８０】

【００８１】

【００８２】

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【００８９】

【００９０】

【００９１】

【００９２】

【００９３】

【発明の効果】本発明の製造方法によって得られる光起
電力素子は、反射率の高い反射層を有し、入射する光を
有効に利用できるため半導体層への光の吸収が増加し、
高い変換効率が得られ、より小面積での光起電力素子の
利用が可能となる。また基板表面に磁界を発生させてス
パッタリングを行うことにより、その変換効率のさらに
優れた光起電力素子を製造することができる。

【００９４】さらに、長時間にわたる連続製造におい
て、変換効率の低下しない連続製造が可能となり、安価
でかつ信頼性の高い光起電力素子の系統電力用としての
本格的な普及に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造される光起電力素子の１実施
例の断面構造を示す模式図である。

【図２】本発明の実施に好適な１例のスパッタリング装
置の構造を示す図である。

【符号の説明】

１０１基板１０２反射層１０３透明導電層１０４半導体層１０５ｎ型ａ−Ｓｉ１０６ｉ型ａ−Ｓｉ１０７ｐ型μｃ−Ｓｉ１０８透明電極１０９集電電極１１０出力端子１１１保護樹脂２０１真空容器２０２ガス導入管２０３排気弁２０４基板２０５ヒータ２０６アノード２０７バイアス直流電源２０８、２０９ターゲット２１０マッチング回路２１１高周波電源２１２シャッター２１３マグネット２１４プラズマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078 H01L 21/28 - 21/288 C23C 14/00 - 14/58

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に反射層を設け、その上に透明導
電層、半導体層および透明電極層を少なくとも設けてな
る光起電力素子の製造方法において、該反射層を、金属
および／または金属含有物をターゲットとし、真空容器
内にスパッタガスを供給し、基板にバイアス直流電圧
を、膜形成の初期は弱く、次第に強くするよう印加して
スパッタリングを行うことにより形成することを特徴と
する光起電力素子の製造方法。
【請求項２】真空容器内に、少なくともアルゴンガ
ス、水素ガスおよび酸素ガスを供給しスパッタリングを
行うことを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子の
製造方法。
【請求項３】基板表面に磁界を発生させてスパッタリ
ングを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光
起電力素子の製造方法。
【請求項４】基板表面の磁界を該基板とほぼ平行に発
生させることを特徴とする請求項３記載の光起電力素子
の製造方法。
【請求項５】ターゲットがアルミニウムおよび／また
はその含有物であることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか１項記載の光起電力素子の製造方法。