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CN1299366C - 叠层型光生伏打元件 - Google Patents

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CN1299366C
CN1299366C CNB2004100085881A CN200410008588A CN1299366C CN 1299366 C CN1299366 C CN 1299366C CN B2004100085881 A CNB2004100085881 A CN B2004100085881A CN 200410008588 A CN200410008588 A CN 200410008588A CN 1299366 C CN1299366 C CN 1299366C
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Abstract

一种叠层型光生伏打元件，由从光的入射侧起依次叠层的至少一组第1光生伏打元件和第2光生伏打元件构成，其特征在于：在至少一组的第1光生伏打元件和第2光生伏打元件之间，配有将它们电导通连接的选择反射层，该选择反射层的表面电阻大于等于100kΩ/□且小于等于100MΩ/□。

Description

叠层型光生伏打元件
技术领域
本发明涉及具有至少两个以上的发电功能单位的叠层型光生伏打元件。
背景技术
光生伏打元件是将入射光能量转换成电能的装置，其中，太阳电池将白色光的太阳光转换成电能，有以高效率地转换宽波长区域的光的光生伏打元件。因此，为了实现高转换效率，需要在宽波长的整个区域上高效率地吸收光。
作为其解决方式，已知叠层构成以具有不同带隙的半导体层作为光激活层的光生伏打元件的叠层型光生伏打元件。这种叠层型光生伏打元件通过在光入射侧配置使用了带隙相对大的半导体的光生伏打元件，吸收能量大的短波长的光，在其下面配置使用了带隙相对小的半导体的光生伏打元件，吸收透过上面的元件的能量低的长波长的光，从而在宽波长区域中高效率地吸收利用光。
这里，重要的一点是需要在各元件中导入适合各个光生伏打元件的波长区域的光。其理由在于，入射光的可利用波长区域因各个光生伏打元件在其光激活层中使用的半导体的带隙而受到制约。即，与带隙相比，能量低的光子被半导体吸收而不能利用。而与带隙相比具有大能量的光子虽被吸收，但因激活电子时可提供的电子的势能受到其带隙大小的限制，所以不能利用带隙能量和光子能量的差分。即，关键是在叠层型光生伏打元件中其光入射侧的元件上仅入射短波长区域的光，在其下面的元件上仅入射长波长区域的光。
作为其解决方式之一，已知在上下的光生伏打元件之间设有透明导电膜用作选择反射层的方法。例如，在(日本)特开昭63-77167号公报或山本宪治的‘薄膜多晶硅太阳电池’(应用物理，应用物理学会，平成14年5月，第71卷，第5号，p.524-527)中，公开了在各元件间设置反射短波长的光而透过长波长的光的方法。此外，在特开平2-237172号公报中，公开了调整选择反射层的膜厚，使其反射率的峰值与光入射侧光生伏打元件的分光灵敏度的最大波长一致来增加光入射侧光生伏打元件的电流值的方法。这些方法都是防止原来要被入射光侧的光生伏打元件吸收的短波长的光被下面的光生伏打元件吸收，目的在于提高入射光侧的光生伏打元件的转换效率。
但是，这种选择反射层在具有光反射功能的同时还需要具有确立多个元件间的串联连接的功能。此时，如果在电路上有所考虑，则选择反射层具有外部电阻的作用，其电阻值的大小关联到元件原来的曲性因子的下降。因此，以往在选择反射层的材质上使用电导率高的材质。
另一方面，太阳电池等大面积的光生伏打元件因其面积大而存在需要对策成膜时灰尘等引起的元件电气缺陷的短路电流造成的转换效率下降的大问题。作为与此对应的对策方式，已知将元件浸泡在电解液中，流过电流而选择性溶解除去位于电气缺陷部的透明电极的分流钝化。这种方式利用电气缺陷部相对于元件的正常部非常容易流过电流来选择除去透明电极，通过电路分离电气缺陷部来抑制产生短路电流。
但是，在现有的导入了选择反射层的光生伏打元件中，由于选择反射层是不露出表面的层，所以难以进行分流钝化造成的电气缺陷部的电路性排除。
即，在导入了选择反射层的光生伏打元件的分流钝化工序中，如图8所示，在电阻低的选择反射层102中，在第1光生伏打元件101和第2光生伏打元件103之间形成平面状的导通路径，在第2光生伏打元件103具有的电气缺陷部105中不引起钝化电流106的集中，透明电极107的除去成为仅具有第1光生伏打元件101的电气缺陷部104的透明电极。
而且，在该状态下进行发电动作时，如图9所示，由于不除去第2光生伏打元件103中的电气缺陷部105的导电性膜，所以通过电气缺陷部105流过的短路电流202平面地扩展，在与第2光生伏打元件103的光电流201的接合面203中引起载流子消失，导致电动势的下降。
而且，在分流钝化工序中，在第1光生伏打元件101带有的电气缺陷部104的透明电极107的除去不充分的情况下，如上述的短路电流的平面性扩展还由第1光生伏打元件101引起，使电动势的下降进一步增大。
特别是现有的选择反射层102与使用具有高电导率的材料相比呈现低的表面电阻，所以这种短路电流的平面性扩展非常大，导致元件整体的转换效率的下降。
这样，即使以往为了增加光电流而导入选择反射层，仍然存在成为电动势低的光生伏打元件的问题。
发明内容
鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种叠层型光生伏打元件，可以获得大电流而不伴随有电动势的下降，具有转换效率高的结果。
为了实现上述目的，本发明的叠层型光生伏打元件由至少一组从光的入射侧起依次叠层的第1光生伏打元件和第2光生伏打元件叠层构成，其特征在于：在至少一组的第1光生伏打元件和第2光生伏打元件之间，配有将它们电气导通连接的选择反射层，该选择反射层的表面电阻大于等于100kΩ/□小于等于100MΩ/□。
在所述的叠层型光生伏打元件中，所述选择反射层的表面电阻可大于等于100kΩ/□小于等于50MΩ/□。
在所述的叠层型光生伏打元件中，所述选择反射层的表面电阻可大于等于5MΩ/□小于等于50MΩ/□。
此外，期望所述选择反射层的膜厚方向的电导率是比膜的面内方向的电导率大的值。
而且，期望所述选择反射层是氧化金属的淀积膜。
而且，期望所述第1光生伏打元件至少有pin型结，其i型层为非晶Si:H。
此外，期望所述第2光生伏打元件至少有pin型结，其i型层是包含结晶的Si。
或者，期望所述第2光生伏打元件至少有pn型结，p型半导体和n型半导体是单晶Si、多晶Si或包含结晶的Si。
根据本发明，通过可导入选择反射层而不会导致电气缺陷部引起的电动势下降，在入射光的整个波长区域中高效率地进行光吸收来获得大的光电流，提供可实现转换效率高的叠层型光生伏打元件。
附图说明
图1是模式地表示本发明的叠层型光生伏打元件的一实施方式的剖面结构的概略图。
图2是表示本发明的叠层型光生伏打元件的发电动作的模式图。
图3是表示适用于制作本发明的叠层型光生伏打元件的反射层和选择反射层的一例装置的模式图。
图4是表示用于制作本发明的叠层型光生伏打元件的半导体层的一例优选装置的模式图。
图5示出了选择反射层的表面电阻R(Ω/□)、膜面内方向的电导率σ//(Ω-1cm-1)、膜厚方向的电导率σ⊥(Ω-1cm-1)和氧流量之间的关系。
图6示出了选择反射层的表面电阻R(Ω/□)与对于比较例的转换效率的比率之间的关系。
图7是模式地表示除了没有配有选择反射层以外，与本发明的叠层型光生伏打元件相同结构的叠层型光生伏打元件的剖面结构的概略图。
图8是表示具备现有选择反射层的叠层型光生伏打元件的分流钝化过程的模式图。
图9是表示具备现有选择反射层的叠层型光生伏打元件的发电动作的模式图。
具体实施方式
以下，根据附图来说明本发明的实施方式，但本发明不限定于该
实施方式。
图1是模式地表示本发明的叠层型光生伏打元件的一实施方式的剖面结构的概略图。在图1中，例示的叠层型光生伏打元件300在金属等的导电性基板301上依次叠层光反射层302、第2光生伏打元件303、选择反射层304、第1光生伏打元件305、透明电极306。构成第1光生伏打元件305和第2光生伏打元件303的光激活部的半导体中，第1光生伏打元件305的半导体的带隙比第2光生伏打元件303的半导体的带隙大，以第1光生伏打元件305吸收短波长区域的光，第2光生伏打元件303吸收长波长区域的光来设置。选择反射层304在上述短波长区域中表现出高反射率，具有增加第1光生伏打元件305的光吸收量的效果。
下面，详细地说明本发明的叠层型光生伏打元件300的各构成部件。
(基板)
本发明的叠层型光生伏打元件300中使用的基板301作为导电性基板，采用不锈钢板等的金属基板、或淀积金属等而具有导电性的绝缘性基板。作为金属基板，采用铁氧体系的不锈钢较好，作为绝缘基板，采用玻璃、陶瓷、聚酰亚胺较好。此外，在从基板侧进行光入射的情况下，使用透光性绝缘基板，特别是采用玻璃更好。
(反射层)
就本发明的叠层型光生伏打元件300中使用的反射层302来说，使用Al、Ag、Au、Cu等的金属或它们的合金淀积膜。此外，为了进行漫反射，表面是凹凸的较好。作为反射层302的膜厚，可列举10nm～几μm为最合适的范围。此外，在反射层302上，期望配有反射增加层，以便增大反射的光量。
作为这种反射增加层，可采用氧化铟、氧化锡、氧化锌(ZnO)等的氧化金属膜。特别是作为合适的这种反射增加层，可列举氧化锌(ZnO)。作为反射增加层的膜厚，可列举100nm～5000nm为合适的范围。
(第2光生伏打元件)
就本发明的叠层型光生伏打元件300中使用的第2光生伏打元件303的结而言，可列举pn型结、pin型结、MIS结等。此外，作为光激活层中使用的半导体，可使用IV族、III-V族、II-VI族、I-III-VI2族的单晶、多晶、微晶、非晶质。作为IV族，可列举Si、Ge、及它们的合金，作为III-V族，可列举GaAs、GaSb、InP、InAs，作为II-VI族，可列举CdTe、Cu2S，作为I-III-VI2族，可列举CuInSe2等。特别是适合采用pn型单晶Si、pin型非晶质SiGe:H。而且，适合采用pin型微晶Si。而且，在非单晶型的情况下，期望p层、n层是微晶。
(选择反射层)
本发明的叠层型光生伏打元件300中使用的选择反射层304适合采用氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、氧化锌(ZnO)等的氧化金属膜。特别是可列举更合适的氧化锌(ZnO)。
为了在入射光的整个波长区域中高效率地进行能量转换，以第2光生伏打元件303的分光特性为最大的波长λm作为基准，来变化选择反射层304的反射率，以使其在短波长区域中高，而在其长波长区域中低。此外，为了不损失入射光，期望膜的透过率在80％以上。
而且，为了防止电气缺陷造成的元件的电动势的下降，调整本发明的选择反射层304的表面电阻，以使其达到100kΩ/□以上、100MΩ/□以下的表面电阻值。这里，将表面电阻‘Ω/□’定义为在1cm的正方形的膜的一对边上设置1cm的电极，该电极间距离1cm的两电极间的电阻值。而且，期望选择反射层304的表面电阻值在5MΩ/□以上、50MΩ/□以下。
而且，期望构成选择反射层304的透明导电膜的电导率是垂直于膜的方向的电导率大于膜的面内方向的电导率。
此外，为了提高表面的纹理(texture)度，期望选择反射层304的膜厚在0.2～10μm的范围，在0.8～5μm的范围更好。
而且，为了提高界面的反射率，期望选择反射层304的折射率比连接第1光生伏打元件305的选择反射层的部分的折射率低。
(第1光生伏打元件)
在本发明的叠层型光生伏打元件300中使用的第1光生伏打元件305的结中，可列举pn结、pin结、MIS结等。此外，作为光激活层中使用的半导体，可使用IV族、III-V族、II-VI族的单晶、多晶、微晶、非晶质。作为IV族，可列举Si、Ge、C、及它们的合金，作为III-V族，可列举AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、InP，作为II-VI族，可列举ZnSe、ZnS、ZnTe、CdS、CdSe等。适合采用pin型非晶质Si:H。而且，期望p层、n层是微晶。
(透明电极)
本发明的叠层型光生伏打元件300中使用的透明电极306可列举氧化铟、氧化锡、氧化铟锡，可以按照溅射法、真空蒸镀法、化学气相生长法、离子镀法、离子束法、以及离子束溅射法等来制作。此外，也可以按照硝酸基、醋酸基或氨基等和金属离子构成的水溶液中的电析出法或浸渍法来制作。
此外，本发明的叠层型光生伏打元件中的单位元件(第1、2光生伏打元件)不限于两个，在所谓的三层或四层以上的叠层结构中单位元件间设置了选择反射层的情况下也有效。
图2是表示本发明的叠层型光生伏打元件的发电动作的模式图。在图2中，303是第2光生伏打元件，304是选择反射层，305是第1光生伏打元件，306是透明电极，401是光电流，402是短路电流，403的接合面，404、405是电气缺陷部，第1光生伏打元件305中存在的电气缺陷部404作为电流的短路路径起作用，但在本发明的叠层型光生伏打元件中电气缺陷部404上的透明电极通过钝化处理被除去，所以该电气缺陷部404在发电时从光生伏打元件和负载构成的电路上实质上被排除，不引起第1光生伏打元件305的转换效率的下降。其次，在第2光生伏打元件303带有的电气缺陷部405的周边上存在作为选择反射层304的导电膜，但本发明的选择反射层304的表面电阻值大，所以流过电气缺陷部405的短路电流402几乎不二维地扩展。因此，短路电流402造成的电动势下降保留在电气缺陷部405的周边的很微小的区域中，几乎不引起作为元件整体的电动势下降。
此外，在第1光生伏打元件上的电气缺陷部的钝化不充分的情况下，由于选择反射层没有短路电流的导通路径，所以不形成包含第1光生伏打元件305的范围宽的闭回路，对特性几乎没有影响。
这样，在本发明的叠层型光生伏打元件中，可导入选择反射层而不导致电气缺陷部引起的电动势下降，可实现高效率的光生伏打元件。
【实施例】
以下，根据附图详细地说明本发明的优选实施例，但本发明不限定于该实施例。
[实施例]
本实施例中，作为第1光生伏打元件，形成i层为本征非晶质Si:H的pin型光生伏打元件，作为第2光生伏打元件，形成i层本征微晶Si的pin型光生伏打元件，作为选择反射层，形成氧化锌(ZnO)，制作图1所示的叠层型光生伏打元件。
(反射层)
基板一般使用形状为纵横45mm×45mm、厚度0.15mm的被称为2D精加工的不锈钢(SUS430)，将其设置在市场销售的直流磁控管溅射装置(未图示)中进行排气，直至压力达到10-3Pa以下。然后，以30sccm(这里，1sccm是流量的单位，1sccm＝1cm3/min(标准状态))供给氩气，将压力保持为2×10-1Pa。不加热基板，而在6英寸的铝靶上施加120W的直流电力，在90秒中形成厚度70nm的铝薄膜。
接着，在图3所示的DC磁控管溅射装置700的基板托架701上设置带有铝薄膜的基板，并进行排气直至压力达到10-3Pa以下。
基板托架701被电绝缘，可以使样本处于浮置状态。然后，从气体导入部件702供给30sccm的氩气和15sccm的氧气，同时将压力保持为2×10-2Pa。接着，通过加热器703来加热基板，以使基板温度达到300℃，在φ为6英寸的氧化锌(ZnO)靶704上从DC溅射电源705施加22分30秒的700W的直流电力进行溅射，在淀积了膜厚约3000nm的氧化锌(ZnO)的反射增加膜的基板上制作反射层。
(第2光生伏打元件)
图4是表示用于制作本发明的叠层型光生伏打元件的半导体层的一例适合装置的模式图。在图4中，淀积膜形成装置600主要由装载处理室601、n型层RF处理室602、微晶硅型i层处理室603、非晶硅i型层RF处理室604、p型层RF处理室605、以及卸载处理室606构成。各处理室间用闸阀607、608、609、610、611分离，以使各原料气体不混合。
微晶硅型i层处理室603由基板加热用的加热器612和等离子体CVD室613构成。RF处理室602有n型层淀积用加热器614和n型层淀积用的淀积室615，RF处理室604有i型淀积用加热器616和i型层淀积用的淀积室617，RF处理室605有p型层淀积用加热器618和p型层淀积用的淀积室619。将基板安装在基板托架621上，通过从外部驱动的滚轮而使其在轨道620上移动。在等离子体CVD室613中，淀积微晶。在微晶的淀积上使用VHF等离子体CVD法。
使用这样的淀积膜形成装置，在表1所示的成膜条件下将各半导体层成膜。
【表1】
               成膜气体(sccm)      功率密度(W/cm2)   压力(Pa)   基板温度(℃)   膜厚(nm)
  SiH4   H2   PH3(2％H稀释)  BF3(2％H稀释)   RF   VHF
  第1光生伏打元件   N1   2   48   0.5   0.04   180   225   10
  i1   2   48   0.04   150   210   480
  P1   0.025   35   1   1.2   270   165   5
  第2光生伏打元件   N2   2   48   0.5   0.04   180   225   20
  i2   25   750   0.2   40   250   2000
  P2   0.025   35   1   1.2   270   165   5
根据表1，首先在基板上按以下步骤形成第2光生伏打元件。将基板设置在基板托架621上，并设置在装载处理室601的轨道620上。然后，将装载处理室601内部排气至几百mPa以下的真空度。
接着，打开闸阀607，将基板托架621移动到处理室602的n型层淀积室615。在关闭了各闸阀607、608、609、610、611的状态下，用规定的原料气体将n型层淀积至规定的层厚度。在将处理室602充分排气后，打开闸阀608，将基板托架621移动至淀积处理室603中，关闭闸阀608。
用加热器612将基板加热到规定的基板温度，并导入必要量的规定的原料气体，形成规定的真空度后，向淀积室613导入规定的VHF能量，产生等离子体，使微晶硅在基板上淀积至规定的层厚度。将处理室603充分排气，打开闸阀609、610，使基板托架621从处理室603向处理室605移动。
在将基板托架621移动到处理室605的p型层淀积室619中后，通过加热器618将基板加热到规定的温度。在淀积室219中仅供给规定流量的p型层淀积用的原料气体，维持规定的真空度，同时在淀积室619中导入RF能量，将p型层淀积到规定的层厚度。
与上述同样，将淀积室619充分排气后，打开闸阀611，将放置了淀积有半导体层的基板的基板托架621向卸载处理室移动。
接着，完全关闭闸阀，对卸载处理室606内部封入氮气，将基板冷却。然后，打开卸载处理室606的取出阀，取出基板托架621。
(选择反射层)
接着，从基板托架621上拆下已制作第2光生伏打元件的基板，将其设置在图3所示的磁控管溅射装置700的基板托架701上，以便形成选择反射层，并进行排气，直至压力达到10-3Pa以下。基板托架701被电绝缘，可以使作为样本的光生伏打元件处于浮置状态。然后，按照表2从气体导入部件702供给30sccm的氩气和0.2～30sccm的氧气，同时将压力保持在2×10-1Pa。接着，通过加热器703加热基板，以使基板温度达到150℃，并从DC溅射电源705供给650W的直流电源，以分别达到相同的膜厚来调整时间进行溅射，在φ为6英寸的氧化锌(ZnO)的靶704上淀积膜厚度约800nm的氧化锌(ZnO)的选择反射层。此时，将45mm×45mm的石英基板和不锈钢(SUS430)基板同时设置在基板托架701上，淀积相同的氧化锌(ZnO)的膜，制成电气特性测定用的样本。
【表2】
  样本号   氧流量(sccm)
  A   0.2
  B   0.4
  C   0.7
  D   1.0
  E   2.0
  F   4.0
  G   7.0
  H   11.0
  I   16.0
  J   30.0
(第1光生伏打元件)
接着，再次使用图4的淀积膜形成装置600，在已形成上述选择反射层的基板上，按照表1的条件如以下那样制作pin型非晶Si:H光生伏打元件，作为第1光生伏打元件。
与上述同样，在规定的条件下将n型层淀积至规定的厚度。将处理室602充分排气后，打开闸阀608、609，将基板托架621移动到淀积处理室604，并关闭闸阀608、609。
用加热器616将基板加热到规定的基板温度，导入必要量的规定的原料气体，达到规定的真空度，向淀积室617导入规定的RF能量，产生等离子体并调整其成膜时间，在基板上将非晶Si:Hi型层淀积到表1的规定的层厚度。将处理室604充分排气，打开闸阀610，将基板托架621从处理室604向处理室605移动。
与上述同样，在规定的条件下将p型层淀积至规定的层厚度。
与上述同样，将淀积室619充分排气后，打开闸阀611，将放置淀积了半导体层基板的基板托架621向卸载处理室606移动。与上述同样，从卸载处理室606内取出基板托架621。
(透明电极)
接着，将基板安装在DC磁控管溅射装置(未图示)的阳极表面上，用不锈钢的掩模遮蔽试料的周围，在中央部40mm×40mm的区域中，使用10重量％的氧化锡和90重量％的氧化铟构成的靶来溅射氧化铟锡膜作为透明电极。
淀积条件是基板温度170℃、导入50sccm的氩气和0.5sccm的氧气作为惰性气体、淀积室内的压力为300mPa、以靶的每单位面积的投入功率量为0.2W/cm2在约100秒内可淀积70nm的厚度。膜的厚度通过在与前面相同的条件下测量与淀积时间的关系并进行淀积来达到规定的厚度。
(钝化)
然后，为了进行钝化，将基板放入未图示的AlCl3水溶液电解质槽中，以基板侧为负极、对置电极为正极，将3.5V的正电压以每次1秒作为施加时间间断地施加6次来进行电解处理。AlCl3水溶液的电导率为68mS/cm(25℃)，而对置电极面积与样本面积相同。然后，从电解质槽内取出样本，用纯水充分冲洗样本表面的电解质溶液后，用热风机在150℃的温度下干燥30分钟。
[比较例]
除了在第一光生伏打元件和第二光生伏打元件之间没有选择反射层以外，比较例用与实施例完全相同的步骤、以及结构来制作叠层型光生伏打元件。
图7是模式地表示除了没有配有选择反射层以外，与本发明的叠层型光生伏打元件相同结构的叠层型光生伏打元件的剖面结构的概略图。在图7中，该叠层型光生伏打元件500在金属等的导电性的基板501上依次叠层光反射层502、第2光生伏打元件503、第1光生伏打元件505、透明电极506。
[比较实施例]
在上述实施例中，在反射层的铝薄膜的成膜上使用市场销售的DC磁控管溅射装置(未图示)，将靶切换成氧化锌(ZnO)，氩气为30sccm，氧气为13sccm，压力为2×10-1Pa，基板温度为150℃，直流功率为500W，施加8分钟，除了将膜厚约800nm的氧化锌(ZnO)作为第1光生伏打元件和第2光生伏打元件之间的选择反射层来制作以外，作为比较实施例，用与实施例完全相同的步骤、以及相同的结构来制作叠层型光生伏打元件。
同时，与实施例同样，将45mm×45mm的石英基板和不锈钢(SUS430)基板设置在基板托架(未图示)上并淀积相同的氧化锌(ZnO)的膜，形成电气特征测定用的样本。
[测定]
首先，测定形成了选择反射层的氧化锌(ZnO)膜的各电气特性。本发明中使用的氧化锌(ZnO)膜的表面电阻的值比较高，即使是值低的样本，也是kΩ数量级的电阻值的测定。因此，不使用在表面电阻测定中通常使用的四端子探针型的表面电阻测定器，而是在样本上附加间隙电极，根据电压电流特性求出电阻值。首先，在石英基板上的样本上通过真空蒸镀以膜厚2μm淀积Cr来形成间隙间隔250μm、沟道宽度5cm的间隙电极。使用HP社制的4140B电流计，在间隙电极间施加电压后观测电流并进行测定。从这些测定结果得到的表面电阻R(Ω/□)和由此计算出的膜的面内方向的电导率σ//(Ω-1cm-1)的氧流量的关系曲线图示于图5。
接着，为了测定膜厚度方向的电导率σ⊥(Ω-1cm-1)，在不锈钢(SUS430)基板上的样本上与上述同样通过真空蒸镀淀积膜厚2μ的Cr来形成面积0.268cm2的圆形电极。在该样本的不锈钢基板和上部的圆形电极之间从DC电源(株式会社爱德万制R6145)流入1～100mA的固定电流，用DMM(HP社制34401A)测定两电极间的电压，而且为了获得正确的电流值，再通过一台DMM(HP社制34401A)进行监视。根据获得的电流电压特性来计算膜厚方向的电导率σ⊥(Ω-1cm-1)。膜厚方向的电导率σ⊥(Ω-1cm-1)和氧流量的关系曲线图也示于图5。
同时，在测定比较实施例中制作的选择反射层的氧化锌(ZnO)薄膜样本的面内方向的电导率σ//(Ω-1cm-1)和膜厚方向的电导率σ⊥时，σ//＝2.55×10-4(Ω-1cm-1)，σ⊥＝2.48×10-4(Ω-1cm-1)，面内方向和膜厚方向的电导率几乎没有差异。
接着，对实施例和比较例中形成的各叠层型光生伏打元件使用太阳光模拟器(山下电装株式会社制YSS-150)，在照射频谱为AM1.5、光强度100mW/cm2的模拟太阳光的状态下，测定电流电压特性。根据测定的电流电压特性，求出短路电流密度[Jsc(mA/cm2)]、开路电压[Voc(V)]、曲性因子[FF]、转换效率[η(％)]。
作为在相对于各不同样本中没有配有选择反射层的比较例的比率(实施例/比较例)，将这些特性值进行汇总后的值示于表3。同时在样本名称中表记选择反射层的表面电阻(Ω/□)。此外，将表面电阻和比较例的转换效率η的关系以曲线图方式表示的图示于图6。
如果选择反射层的表面电阻低于100kΩ/□，则单元的分流电流增大，所以FF极大地下降，会抵消导入选择反射层所增加的电流的增加部分，转换效率反而比没有导入选择反射层时低。
如果表面电阻超过100kΩ/□，则可观察到选择反射层产生的电流增加的效果，实现转换效率的提高。而且，如果表面电阻达到5MΩ/□～50MΩ/□，则完全没有分流电流的影响，实现转换效率的大幅度上升。然后，直至100MΩ/□左右都显示良好的特性，但在200MΩ/□左右时表面电阻上升，选择反射层的串联电阻造成的电力损失增大，与没有导入选择反射层的情况相比，转换效率下降。
从图6的曲线图可知，在本发明范围的样本D至I中FF和Voc没有下降，所以通过选择反射层产生的Jsc增加的效果来实现原来的高转换效率。
此外，选择反射层的膜的面内方向和膜厚方向的导电率相同的比较实施例的样本相对于表面电阻值相同程度的本发明的样本H来说，可观察出被认为是串联电阻影响的FF的下降，不能获得高转换效率。
【表3】
  样本名称(Ω/□)   Jsc   FF   Voc   Eff
  比较例   1.000   1.000   1.000   1.000
  A(1.81×104)   1.048   0.640   0.929   0.624
  B(5.20×104)   1.055   0.808   0.957   0.816
  C(9.85×104)   1.058   0.962   0.986   1.003
  D(3.06×105)   1.055   0.983   0.990   1.027
  E(9.09×105)   1.057   0.983   0.989   1.028
  F(5.01×106)   1.054   0.997   0.992   1.043
  G(1.78×107)   1.059   0.994   0.994   1.047
  H(5.16×107)   1.058   0.996   0.989   1.043
  I(1.08×108)   1.054   0.982   0.991   1.026
  J(2.24×108)   1.055   0.899   0.979   0.997
  比较实施例(4.90×107)   1.056   0.913   0.986   0.950

Claims (8)

1.一种叠层型光生伏打元件，由至少一组从光的入射侧起依次叠层的第1光生伏打元件和第2光生伏打元件叠层构成，其特征在于：
在至少一组的第1光生伏打元件和第2光生伏打元件之间，配有将它们电导通连接的金属氧化物层，该金属氧化物层的表面电阻大于等于100kΩ/□且小于等于100MΩ/□。
2.如权利要求1所述的叠层型光生伏打元件，其特征在于，所述金属氧化物层的表面电阻大于等于100kΩ/□且小于等于50MΩ/□。
3.如权利要求1所述的叠层型光生伏打元件，其特征在于，所述金属氧化物层的表面电阻大于等于5MΩ/□且小于等于50MΩ/□。
4.如权利要求1所述的叠层型光生伏打元件，其特征在于，所述金属氧化物层的膜厚方向的电导率大于膜的面内方向的电导率。
5.如权利要求1所述的叠层型光生伏打元件，其特征在于，所述金属氧化物层是金属氧化物的淀积膜。
6.如权利要求1所述的叠层型光生伏打元件，其特征在于，所述第1光生伏打元件至少有pin型结，其i型层为非晶Si:H。
7.如权利要求1所述的叠层型光生伏打元件，其特征在于，所述第2光生伏打元件至少有pin型结，其i型层是包含结晶质的Si。
8.如权利要求1所述的叠层型光生伏打元件，其特征在于，所述第2光生伏打元件至少有pn型结，p型半导体和n型半导体是单晶Si、多晶Si或包含结晶质的Si。
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