[發(fā)明專利]光電變換裝置及其制造方法、以及光電變換模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280052186.4
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN103907205A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 小西博文;松浦努;西川祐介;菅原勝俊
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L31/075
• 分類號: H01L31/075;H01L31/18;H01L31/20
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 金春實(shí)

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及光電變換裝置及其制造方法、以及光電變換模塊。

【背景技術(shù)】

近年來，作為光電變換裝置，使用了單晶硅、多晶硅等結(jié)晶系半導(dǎo)體的太陽能電池的研究以及實(shí)用化蓬勃發(fā)展。在其中，具有結(jié)晶硅和非晶硅的異質(zhì)結(jié)的太陽能電池(異質(zhì)結(jié)太陽能電池)相比于以往的結(jié)晶系硅太陽能電池能夠得到更高的變換效率，所以得到了關(guān)注(例如參照專利文獻(xiàn)1、2)。

異質(zhì)結(jié)太陽能電池具有如下構(gòu)造：在具有相互相反的導(dǎo)電類型的關(guān)系的單晶半導(dǎo)體和非單晶半導(dǎo)體依次被層疊而成的光電動勢裝置中，具有幾以上以下的膜厚的本征非單晶半導(dǎo)體膜介于兩個半導(dǎo)體之間。例如，開發(fā)了在n型單晶硅基板與含氫的p型非晶硅層之間，插入了含氫的實(shí)質(zhì)上本征的非晶硅層(i型非晶硅層)的構(gòu)造的異質(zhì)結(jié)太陽能電池。

在異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，一般，在p型非晶硅層上形成由摻雜了Sn的氧化銦(ITO：Indium?Tin?Oxide)構(gòu)成的透明導(dǎo)電層，但I(xiàn)TO的載流子濃度高達(dá)10²²cm^-3個，存在近紅外區(qū)域的自由載流子吸收所致的光吸收損失。因此，近年來，提出了形成了代替ITO而由摻雜了氫的氧化銦(In₂O₃：H)構(gòu)成的透明導(dǎo)電層的光電變換裝置(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。In₂O₃：H相比于以往的ITO，其載流子濃度低2、3數(shù)量級程度，遷移率高，所以期待抑制光吸收損失。

【專利文獻(xiàn)1】日本專利第2132527號公報

【專利文獻(xiàn)2】日本專利第2614561號公報

【非專利文獻(xiàn)1】T.Koida?et?al.，“Hydrogen-doped?In2O3transparent?conducting?oxide?films?prepared?by?solid-phase?crystallization?method”，JOURNAL?OF?APPLIED?PHYSICS，2010年，Vol.107，P33514

【發(fā)明內(nèi)容】

但是，在作為透明導(dǎo)電膜使用了In₂O₃：H的光電變換裝置中，存在如下問題：由于In₂O₃：H成膜中以及成膜后的加熱，成膜室氣氛中的氫基(radical)或者In₂O₃：H中包含的氫向p型非晶硅層擴(kuò)散，作為p型非晶硅層的摻雜劑的硼(B)的活性化率降低，引起太陽能電池的內(nèi)置電場的降低、和In₂O₃：H與p型非晶硅層的接觸不良，太陽能電池的輸出特性降低。

本發(fā)明是鑒于上述內(nèi)容而完成的，其目的在于得到一種抑制含氫的透明導(dǎo)電層的成膜中或者成膜后的氫的擴(kuò)散所致的太陽能電池的輸出特性的降低的光電變換裝置及其制造方法、以及光電變換模塊。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的光電變換裝置是，在通過受光來生成光生載流子(photogenerated?carrier)的n型半導(dǎo)體基板的第一面上，依次層疊了實(shí)質(zhì)上本征的半導(dǎo)體層、p型半導(dǎo)體層、以及透明導(dǎo)電層的光電變換裝置，其特征在于，所述透明導(dǎo)電層具有：含氫區(qū)域，由含氫的透明導(dǎo)電性材料構(gòu)成；以及氫擴(kuò)散抑制區(qū)域，相比于所述含氫區(qū)域存在于所述p型半導(dǎo)體層側(cè)，由實(shí)質(zhì)上不含氫的透明導(dǎo)電性材料構(gòu)成，所述氫擴(kuò)散抑制區(qū)域具有所述p型半導(dǎo)體層側(cè)的含氫量少于所述含氫區(qū)域側(cè)的含氫量的氫濃度分布。

根據(jù)本發(fā)明，將氫擴(kuò)散抑制區(qū)域設(shè)置于第p型的半導(dǎo)體層與含氫區(qū)域之間，所以能夠抑制在含氫區(qū)域的成膜室氣氛中存在的氫基或者含氫區(qū)域中的氫向被價電子控制了的非晶質(zhì)系半導(dǎo)體層擴(kuò)散。其結(jié)果，具有能夠在含氫透明導(dǎo)電膜的成膜中以及成膜后的工序中抑制太陽能電池的輸出特性的降低這樣的效果。

【附圖說明】

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的光電變換裝置的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖2-1是示意地示出實(shí)施方式的光電變換裝置的制造方法的步驟的一個例子的剖面圖(其1)。

圖2-2是示意地示出實(shí)施方式的光電變換裝置的制造方法的步驟的一個例子的剖面圖(其2)。

圖3是示出實(shí)施例和比較例的光電變換元件的第1透明導(dǎo)電層的狀態(tài)和評價結(jié)果的一個例子的圖。

【附圖標(biāo)記說明】