[發明專利]太陽能電池的制造方法

無效

• 申請號: 201180044201.6
• 申請日: 2011-10-03
• 公開（公告）號: CN103109380A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 下澤慎
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L31/20
• 分類號: H01L31/20;C23C16/56
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及具有在基板的一個表面依次層疊有第一電極、光電轉換層、第二電極的構造的太陽能電池的制造方法。

背景技術

太陽能電池中有Si（硅）類的薄膜太陽能電池、不使用Si的化合物形太陽能電池等。在這種太陽能電池中，一般而言，第一電極、光電轉換層、第二電極依次層疊于透射性或非透射性的基板上。在基板為透射性的情況下，太陽光可能從第一電極和第二電極兩方入射，能夠將太陽能電池的第一電極側和第二電極側的兩方設為受光面側。另一方面，在基板為非透射性的情況下，將太陽能電池的第二電極側設為受光面側。這種受光面側的電極使用透明電極。另一方面，受光面側的相反側的電極使用電阻值低的電極，也有該電極使用透明電極的情況。另外，為了使入射的光在光電轉換層內長時間滯留并且提高光吸收量，大多將各電極的表面形成為紋理（texture）形狀。作為形成這種電極的方法，一般而言采用使用真空裝置實施濺射、蒸鍍等處理的方法。

作為使光電轉換層成膜的方法，多數情況下采用等離子體CVD法、濺射法、蒸鍍法等。光電轉換層使用將p型半導體和n型半導體接合的pn型的光電轉換單元、或者在p型半導體與n型半導體間配置有實質性的本征的i型半導體的pin型光電轉換單元等，另外，有由1層光電轉換單元構成的單一結型的光電轉換層、或者由2層以上的光電轉換單元構成的多結型的光電轉換層等。

此處，對光電轉換層的構造進行說明時，在pin型的光電轉換單元的情況下，由于在光電轉換層中實質上將光轉換為電的i層的光電轉換性能與某程度i層的膜厚成比例，因此將i層的膜厚設定得比p層、n層厚。i層的最適的膜厚例如在a-Si類太陽能電池的情況下設為50nm～500nm程度，在微結晶Si類太陽能電池的情況下設為1μm～3μm程度。另一方面，p層和n層實質上無助于光電轉換功能，被這些層吸收的光成為吸收損耗。因此，p層和n層的膜厚設定為i層的膜厚薄的數分之一～數十分之一的程度。另外，在i層與p層或者n層之間也有根據需要配置有界面層的情況。pin型的光電轉換單元由這樣的i層、p層和n層構成。

作為具有上述那樣的i層的Si類薄膜太陽能電池的一例，有將a-Si（非晶硅）和a-SiGe（非晶硅鍺）作為i層的材料、且層疊有2個光電轉換單元的串聯型（tandem）的太陽能電池。在該串聯型的太陽能電池中，可根據a-SiGe膜含有的Ge量變更膜中的光學帶隙（Eg），因此使a-SiGe膜的光學帶隙比a-Si膜狹小，通過層疊將a-Si膜和a-SiGe膜分別作為i層的光電轉換單元，能夠效率良好地吸收太陽光，能夠使太陽能電池高效。另外，作為多結型的太陽能電池，有具有2層光電轉換單元的串聯型、具有3層的光電轉換單元的三層型、具有4層以上的光電轉換單元的多結型等，但是通過使用控制為適當的光學帶隙的i層并且增加層疊數，能夠效率良好地吸收太陽光。

另外，在硅類的薄膜太陽能電池中，使用被稱為SCAF（Series?Connection?through?Apertures?formed?on?Film）的串聯連接構造。在該串聯連接構造中，通過激光構圖處理形成分割為多個區域的薄膜太陽能電池，串聯連接被貫通基板的多個貫通孔分割的多個薄膜太陽能電池。

另一方面，作為化合物類的太陽能電池的一例，列舉有在光電轉換層通過p型的CIGS層和n型的CdS層形成有pn結的CIGS類太陽能電池、在光電轉換層通過p型的CdTe層和n型的CdS層形成有pn結的CdTe類太陽能電池等。特別是，CIGS層通過改變Ga（鎵）和S（硫）的添加量，可變更光學帶隙，因此在CIGS類的太陽能電池中，通過使用層疊有多個光電轉換單元的多結型的光電轉換層，能夠高效地吸收太陽光。

另外，在pn型的光電轉換單元的情況下，將一個導電型層（p層或n層）的膜厚設定得比另一個導電型層的膜厚厚，大多在膜厚厚的一方的導電型層上具有實質的光電轉換功能。例如，CIGS類的太陽能電池的光電轉換單元通過約1μm～3μm的p型CIGS層和約50nm～100nm的n型CdS層的接合而形成，在該情況下，實質上將光轉換為電的層成為p型CIGS層。CdTe類太陽能電池的光電轉換單元通過約50nm～100nm的n型CdS層和約3μm～7μm的p型CdTe層的接合而形成，在該情況下，實質上將光轉換為電的層為p型CdTe層。