[發明專利]光電轉換裝置

無效

• 申請號: 201080018505.0
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN102414841A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 西宮立享
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: H01L31/077
• 分類號: H01L31/077;H01L31/0352
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張勁松

技術領域

本發明涉及太陽能電池，特別是涉及使用硅作為發電層的薄膜型太陽能電池。

背景技術

作為接收光并將其轉換為電力的光電轉換裝置，公知的有在發電層(光電轉換層)層疊薄膜硅系層的薄膜型太陽能電池。薄膜型太陽能電池通常在基板上依次層疊透明電極層、硅系半導體層(光電轉換層)、及背面電極層而構成。

透明電極層通常由主成分為氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)、氧化銦錫(ITO)等金屬氧化物的透明導電膜構成。

光電轉換層由非晶質硅或結晶質硅構成，具有由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)形成的pin結，其作為能量轉換部，將太陽光的光能轉換為電能。

在專利文獻1中公開有具備使用等離子體CVD法的低溫工序形成的結晶質硅系光電轉換層的光電轉換裝置。

專利文獻1：日本特開平11-87742號公報(權利要求項1、段落[0008]、[0009])

通常，在使用了微晶硅的太陽能電池中，在透明電極層上層疊微晶硅p層作為光電轉換層。因此，包含于透明電極層的氧發生擴散，從而混入到微晶硅p層。可以說當在微晶硅層中混入氧時，就會形成與氧關聯的施主能級。例如，在本征微晶硅的情況下，就成為n型化的原因。該施主能級的形成對于微晶硅p層形成弱化p型的作用，因此目前，通過過量地增厚摻雜質來維持p型。但是，在該方法中，由于微晶硅p層的能帶隙變窄，會產生光的吸收損失，所以使短路電流降低。另一方面，當為了不使短路電流降低而減少摻雜劑的含量時，因微晶硅p層的摻雜質不足，從而導致開放電壓及形狀因子的降低。由此，使光電轉換裝置的發電效率降低。

在專利文獻1的硅系薄膜光電轉換裝置中，公開了通過在結晶質硅光電轉換層的p層和i層之間實際地導入i型極薄的非晶質硅系薄膜，從而適當地抑制成為結晶質硅系光電轉換層的結晶核產生要因的小粒徑結晶硅的密度，得到結晶粒界及粒內缺陷少且沿一個方向較強地結晶定向的優質光電轉換層。專利文獻1中記載的發明是以使包含低溫工序的結晶質的硅系薄膜光電轉換層的結晶性提高為目的，從而以非晶質硅系薄膜光電轉換層作為基底層插入。然而，這種構成依舊不能解決如上所述的透明導電膜中所含的氧在微晶硅p層擴散造成的短路電流降低、或發電效率及形狀因子降低這樣的課題。

發明內容

本發明是鑒于上述情況而開發的，其目的在于提供一種維持結晶質硅p層的p型且具有較高發電效率的光電轉換裝置。

為了解決上述課題，本發明提供一種光電轉換裝置，其中，在基板上具備透明電極層和至少一個的光電轉換層，至少一個的所述光電轉換層包含：p型結晶質硅層、i型結晶質硅層、以及n型硅層，在所述透明電極層與所述p型結晶質硅層之間鄰接配置有非晶質硅層。

在本發明中，通過在透明電極層與p型結晶質硅層之間鄰接配置非晶質(非結晶)硅層，可以防止透明電極層所含的氧在p型結晶質硅層擴散。由此，抑制了p型結晶質硅層的n型化，能夠抑制作為光電轉換裝置時的發電效率降低。另外，在透明電極層中包含由以金屬氧化物為主成分的透明導電膜構成的層，例如，中間接觸層。

與在透明電極層上制膜結晶質硅p層相比，在非晶質硅層上制膜結晶質硅p層能夠抑制透明電極層還原造成的光損失，提高成為發電層的結晶質硅層的光吸收量，提高發電效率。因此，只要是同樣的效率就可以使結晶質硅層薄膜化，能夠提高生產性。

本發明一方面中，也可以是，具備兩個以上的所述光電轉換層，所述透明電極層為配置于兩個以上的所述光電轉換層之間的中間接觸層，所述光電轉換層中，相對于所述中間接觸層位于和基板相反側的光電轉換層包含以結晶質硅為主的p型結晶質硅層、i型結晶質硅層、以及n型硅層，在所述中間接觸層和所述p型結晶質硅層之間鄰接配置有非晶質硅層。

通過在中間接觸層與p型結晶質硅層之間鄰接配置非晶質(非結晶)硅層，能夠防止中間接觸層所含的氧在p型結晶質硅層擴散。由此，可抑制p型結晶質硅層的n型化，能夠抑制作為光電轉換裝置時的發電效率的降低。

本發明的一方面中，優選所述非晶質硅層為p型非晶質硅層或i型非晶質硅層。非晶質硅層具有防止氧從透明電極層向p型結晶質硅層擴散的效果。由于非晶質硅層與p型結晶質硅層接觸配置，所以特別優選電特性與p型結晶質硅層類似的p型非晶質硅層。另外，以非晶質硅層為i型的情況下，作為光電轉換裝置時，會發生雜質(摻雜劑等)從層疊于i型非晶質硅層上的p型結晶質硅層產生擴散，難以識別i型和p型的情況。