[發明專利]光電轉換裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 200880025511.1
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN101755340A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 鶴我薰典;山口賢剛;吳屋真之;坂井智嗣
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

技術領域

本發明涉及一種光電轉換裝置，特別是涉及一種通過制膜制作發電層的光電轉換裝置。?

背景技術

作為用于將太陽光的能量轉換為電能的太陽能電池的光電轉換裝置，具備通過等離子CVD法等制出p型硅系半導體(p層)、i型硅系半導體(i層)及n型硅系半導體(n層)的薄膜而形成的光電轉換層的薄膜硅系光電轉換裝置是眾所周知的。?

作為薄膜硅系太陽能電池的優點，可以列舉出容易實現大面積化、膜厚可以薄至結晶系太陽能電池的1/100左右、材料可以較少等。因此，薄膜硅系太陽電池能夠以比結晶系太陽電池低的成本制造。然而，作為薄膜硅系太陽能電池的不足，可以列舉出轉換效率比結晶系低這一點。在本技術領域中，轉換效率的提高成為重要課題。?

例如，在專利文獻1、專利文獻2中，通過對p層及n層添加氮，使p層及n層實現寬帶隙化，使開路電壓提高，從而提高轉換效率。?

專利文獻1：(日本)特開2005-277021號公報?

專利文獻2：(日本)特開2006一120930號公報?

如專利文獻1及專利文獻2所述，氮等雜質濃度越低，p層及n層越具有容易結晶的傾向。在p層及n層的結晶率低的情況下，導電性降低，另外，在i層上制膜會導致與i層的結合不良，因此光電轉換效率降低。因此，目前必須將p層及n層的結晶率設定得較高。?

另外，周知在p層及n層中添加了雜質的情況下，因載體濃度的降低、缺陷密度的增加而導致導電率下降。在為了將氮作為雜質添加而使用氮氣作為原料氣體的情況下，由于氮氣在等離子體中難以分解，因此，難以使膜中含有大量的氮。因此，在專利文獻1及專利文獻2中，對p層及n層以低至0.001原子％～10原子％的濃度添加氮。?

為了使p層及n層的結晶率提高，需要提高氫稀釋率(H₂/SiH₄)，但存在成為硅層的原料的SiH₄量減少而p層及n層的制膜速度降低這樣的問題。在量產工序中，由于p層及n層的制膜速度遲緩時生產率大幅降低，因此這不是優選的。以高速來制出p層及n層而得到高的生產率，同時提高太陽能電池的轉換效率成為課題。?

發明內容

本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，提供一種通過使開路電壓增加而提高發電效率的光電轉換裝置，以及制造高速地制出光電轉換層且具有較高開路電壓的光電轉換裝置的方法。?

作為本發明人努力研究的結果，發現通過制出以高濃度含有氮的p層或n層，即使p層或n層的結晶率降低，帶隙也會變寬，開路電壓提高。其結果是，能夠實現具有較高轉換效率的光電轉換裝置。另外，發現通過在p/i界面或n/i界面插入以高濃度含有氮的層，也可提高開路電壓，能夠得到高轉換效率的光電轉換裝置。由于這樣的p層、n層及界面層無需為了高結晶率而提高氫稀釋率，因此能夠以高制膜速度形成。因此，能夠以高生產率制造開路電壓高而轉換效率高的光電轉換裝置。?

具體來說，本發明提供一種光電轉換裝置，其具備層疊有p層、i層和n層的光電轉換層，其中，所述p層為以1％以上25％以下的原子濃度含有氮原子且所述p層的結晶率為0以上且不足3的含氮層。?

另外，本發明提供一種光電轉換裝置，其具備層疊有p層、i層和n層的光電轉換層，其中，所述n層為以1％以上20％以下的原子濃度含有氮原子且所述n層的結晶率為0以上且不足3的含氮層。?

通過將p層或n層形成為以上述的原子濃度含有氮原子且結晶率為0以上且不足3的含氮層，帶隙增寬，開路電壓上升。因此，成為具有高轉換效率的光電轉換裝置。?

本發明提供一種光電轉換裝置，其具備層疊有p層、i層和n層的光電轉換層，其中，在所述p層和所述i層的界面上形成界面層，該界面層為以1％以上30％以下的原子濃度含有氮原子的含氮層。?

這樣，在p層和i層的界面上形成以上述的原子濃度含有氮原子的含氮層即界面層時，通過界面層而實現寬帶隙化，開路電壓上升。由此，能夠形成轉換效率高的光電轉換裝置。?

另外，本發明提供一種光電轉換裝置，其具備層疊有p層、i層和n層的光電轉換層，其中，在所述n層和所述i層的界面上形成界面層，該界面層為以1％以上20％以下的原子濃度含有氮原子的含氮層。?

這樣，在n層和i層的界面上形成以上述的原子濃度含有氮原子的含氮層即界面層時，能夠通過界面層而實現寬帶隙化，并使開路電壓上升。由此，能夠得到高轉換效率的光電轉換裝置。?