[發(fā)明專利]太陽能電池元件的制造方法及太陽能電池元件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980104057.3
• 申請日: 2009-02-06
• 公開（公告）號: CN101939844A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 新樂浩一;西村剛太;伊藤憲和;稻葉真一郎
• 申請（專利權(quán)）人: 京瓷株式會社
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 朱丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池，特別是涉及一種具有由以硅為主成分的非晶質(zhì)材料構(gòu)成的p-i-n接合結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池。

背景技術(shù)

薄膜太陽能電池是通過等離子CVD法在基板上分別層疊由a-Si:H膜構(gòu)成的p型層(具有p型的導(dǎo)電型的性質(zhì)的半導(dǎo)體層)、i型層(非摻雜半導(dǎo)體層)、n型層(具有n型的導(dǎo)電型的性質(zhì)的半導(dǎo)體層)，從而具有p-i-n接合。

薄膜太陽能電池從以p型層側(cè)作為光入射側(cè)的膜構(gòu)成和基板的配置關(guān)系的觀點(diǎn)出發(fā)，大致分為襯底(Substrate)型和超直(Superstraight)型。光入射側(cè)成為p型層的情況下，襯底型的薄膜太陽能電池具有如下結(jié)構(gòu)，即：在支撐基板上形成電極層，在其上依次形成n型層、i型層、p型層的硅膜，在其上層疊透明電極層。另一方面，超直型的薄膜太陽能電池具有如下結(jié)構(gòu)，即：在具有玻璃基板和形成于玻璃基板上的透明導(dǎo)電膜的導(dǎo)電性基板上，依次形成p型層、i型層、n型層的硅膜，在其上層疊電極層。

這些薄膜太陽能電池中，在利用等離子CVD法的成膜過程中，摻雜劑從n型層(襯底型的情況)、或p型層(超直型的情況)向i型層中擴(kuò)散，由此，n/i界面(襯底型的情況)或p/i界面(超直型的情況)的電場變得不充分，在p/i界面的附近產(chǎn)生的載流子的分離效率降低，引起太陽能電池特性的損失(例如，電流密度Jsc的降低)。

嘗試消除由這樣的摻雜劑的擴(kuò)散引起的特性劣化的技術(shù)，在日本特開平07-263728號公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)及日本特開平09-223807號公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中已經(jīng)公開。

另外，在光入射側(cè)，按照從光入射側(cè)開始順次為p型層、i型層、n型層的順序，形成由帶隙(bond?gap)寬的a-Si:H構(gòu)成的p-i-n接合結(jié)構(gòu)組件，按照從光入射側(cè)開始順次為p型層、i型層、n型層的順序，形成由帶隙狹窄的μc-Si構(gòu)成的p-i-n接合結(jié)構(gòu)組件的串聯(lián)(tandem)型薄膜太陽能電池逐漸受到關(guān)注。在這樣的串聯(lián)型薄膜太陽能電池中，組件的構(gòu)成采用超直型的結(jié)構(gòu)。

在專利文獻(xiàn)1中公開了一種以襯底型的a-Si:H薄膜太陽能電池為對象，通過稱為補(bǔ)償摻雜(counter?dop)法的方法來改善該特性劣化的方法。該方法是通過在i型層成膜時(shí)均勻地?fù)诫s硼，抵消從其下側(cè)的n型層擴(kuò)散到i型層的磷的影響，使i型層的內(nèi)部電場盡可能地均勻化，由此改善電流密度Jsc的降低的方法。另外，在專利文獻(xiàn)1中還公開了一種方法，其代替這樣的補(bǔ)償摻雜法，在形成n型層后，使其與含硼的氣體接觸，使硼附著在n型層表面，然后形成i型層。

在專利文獻(xiàn)2中提出了一種方法，以襯底型的a-Si:H薄膜太陽能電池為對象，形成n型層后，形成稱為阻障層的混入有硼的厚度非常薄的(8nm左右)硅層，之后，形成i型層。但是，對于超直型的a-Si:H薄膜太陽能電池而言，即使應(yīng)用專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2中所公開的方法，也得不到充分的效果。

另外，公知的是，對于如日本特開2004-31518號公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中記載的那樣，用微晶硅(以下，稱為μc-Si)形成的薄膜太陽能電池而言，由于同樣的原因，也會引起特性劣化。但是，即使將專利文獻(xiàn)3中所公開的技術(shù)應(yīng)用于超直型的a-Si:H薄膜太陽能電池，也不能得到充分的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于上述課題而開發(fā)的，其目的在于提供一種元件特性比以往提高的薄膜太陽能電池。

本發(fā)明一方式的太陽能電池元件的制造方法，具備：準(zhǔn)備形成有透明導(dǎo)電膜的透明基板的工序、在透明導(dǎo)電膜上附著n型摻雜劑的工序、在透明導(dǎo)電膜上依次形成p型層、i型層、及n型層的工序。

由此，在太陽能電池元件中，n型摻雜劑從透明導(dǎo)電膜和p型層的界面通過p型層內(nèi)部，然后到達(dá)p型層和i型層的界面，并進(jìn)一步向i型層中擴(kuò)散(tailing，滲入)。通過n型摻雜劑的擴(kuò)散可抵消p型摻雜劑從p型層向i型層擴(kuò)散的影響，所以，可實(shí)現(xiàn)具有高的電流密度的特性優(yōu)良的超直型的太陽能電池元件。

附圖說明

圖1是太陽能電池元件10的剖面示意圖；

圖2是表示在平坦的透明基板1上形成表面具有微細(xì)的凹凸的透明導(dǎo)電層2之后，進(jìn)行p型層3以后的各層的形成時(shí)的太陽能電池元件的剖面結(jié)構(gòu)的圖；

圖3是示例等離子CVD成膜裝置100的構(gòu)成的示意圖；

圖4是表示在第一方式下進(jìn)行n型摻雜劑導(dǎo)入處理的太陽能電池元件10的SIMS的分析結(jié)果的圖；

圖5是表示在第二方式下進(jìn)行n型摻雜劑導(dǎo)入處理的太陽能電池元件10的SIMS的分析結(jié)果的圖；