CN101779295A - 光电转换装置及其制造方法 - Google Patents

光电转换装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101779295A
CN101779295A CN200980100161A CN200980100161A CN101779295A CN 101779295 A CN101779295 A CN 101779295A CN 200980100161 A CN200980100161 A CN 200980100161A CN 200980100161 A CN200980100161 A CN 200980100161A CN 101779295 A CN101779295 A CN 101779295A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode layer
transparent electrode
layer
substrate
backplate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200980100161A
Other languages
English (en)
Inventor
坂井智嗣
浅原裕司
小林靖之
森匡史
鹤我薰典
山下信树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of CN101779295A publication Critical patent/CN101779295A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种转换装置及其制造方法，通过将背面结构的表面形状最适宜化，提高发电层的光吸收特性。光电转换装置(100)在基板(1)上从基板(1)侧依次具备第一透明电极层(2)、发电层(3)、第二透明电极层(6)、背面电极层(4)，其特征在于，背面电极层(4)具备银薄膜，第二透明电极层(6)的背面电极层(4)侧的表面具有微细的凹凸形状，相对于表面的投影面积的表面积增加率为10％以上32％以下。以及，光电转换装置(100)在基板(1)上从基板(1)侧依次具备第一透明电极层(2)、发电层(3)、第二透明电极层(6)、背面电极层(4)，其特征在于，背面电极层(4)具备银薄膜，第二透明电极层(6)的背面电极层(4)侧的表面具有微细的凹凸形状，第二透明电极层(6)具有针状晶体。

Description

光电转换装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及光电转换装置及其制造方法，尤其是涉及使用硅作为发电层的太阳电池。
背景技术
作为接受光并将其转换成电力的光电转换装置，已知有太阳电池。太阳电池中，例如发电层(光电转换层)上层叠有薄膜硅系的层而成的薄膜系太阳电池具有下述优点：容易大面积化，膜厚薄至只有晶体系太阳电池的1/100左右，使用少量材料即可完成。因此，与晶体系太阳电池相比较，薄膜系太阳电池可用低成本制造。但是，作为薄膜系太阳电池的缺点例如有转换效率比晶体系低。
在薄膜系太阳电池中，为了增加转换效率即输出电力，而进行了各种研究。例如，提出一种串联式太阳电池，其通过将吸收波长频带不同的光电转换单元进行双级重叠，高效地吸收入射光而得到高的发电效率。该情况下，在光电转换单元的晶体硅中吸收波长500nm～1000nm的长波长光，但是，由于在同波长域的晶体硅的吸收系数小，因此，必须在太阳电池内使入射光反射而延长光路长度，以增加在晶体硅的光吸收量。因此，在太阳光从透明基板侧入射的超直型(superstraight)中，对发电层正在进行与光入射侧相反的一侧的背面构造的改良。
专利文献1公示了一种技术，其作为背面构造由对太阳光的放射光谱的波长域的光显示高的反射率的金属形成背面电极，在背面电极和硅半导体层之间形成透明导电层。通过形成透明导电层，可防止背面电极材料和硅薄膜发生合金化，维持背面电极的高反射率，且可防止转换效率的降低。
专利文献1：(日本)特公昭60-41878号公报
如专利文献1所记载，通过着眼于层结构来改良背面构造，可以实现太阳电池的转换效率的改善。但是，为了进一步提高转换效率，仅改良层结构是不充分的。
作为层结构，在发电层的上部依次层叠背面侧的透明电极层和金属层(背面电极层)的情况下，金属层的基板侧表面的形状模仿与金属层接触的背面侧透明电极层的表面的形状。即，在背面侧透明电极层的表面存在微小的凹凸时，金属层模仿该微小的凹凸进行层叠。金属层的基板侧表面具有微小凹凸时，在金属层的基板侧表面，来自基板侧的入射光发生散射，散射光由发电层吸收。因此，为提高在金属层表面的反射率且提高在发电层的光吸收量，需要着眼于表面形状来改良背面构造。
透明电极层通常为提高导电性，例如在120℃～200℃的范围内这样的高温的基板温度条件下进行成膜。通过在高温条件下成膜，晶粒成长，通过膜质提高和界面减少，可提高透明电极层的导电性。但是，由于在高温的基板温度条件下成膜，故而晶体化发展，晶粒粗大化。当晶粒粗大化时，透明电极层的表面形状反映晶粒，成为微小的凹凸形状。即，存在在金属层的基板侧表面形成微小凹凸的课题。
发明内容
本发明提供光电转换装置及其制造方法，通过将背面构造的表面形状最适宜化，提高发电层的光吸收特性。
通常，作为背面侧透明电极层材料，使用光反射性良好的银。例如，在平滑的玻璃基板上形成银薄膜的情况下，能够实现理想的高反射率(约98％)。
但是，由于在银薄膜的表面存在微小的凹凸，从而在银薄膜表面发生表面等离激元共振带来的光吸收(以后记为表面等离激元吸收)。当产生表面等离激元吸收时，从基板侧入射、透过发电层且到达作为背面电极层的银薄膜的光由银薄膜和背面侧透明电极层的界面吸收，因此，向发电层的反射光减少。其结果是，由发电层吸收的光量减少，发电电流降低(即转换效率降低)。
本发明者着眼于背面侧透明电极层，发现了通过控制背面侧透明电极层的表面形状使其适宜化，增大发电电流。
即，本发明提供一种光电转换装置，在基板上从该基板侧依次具备第一透明电极层、发电层、第二透明电极层、背面电极层，其特征在于，所述背面电极层具备银薄膜，所述第二透明电极层的所述背面电极层侧的表面具有微细的凹凸形状，所述第二透明电极层的所述背面电极层侧的表面相对于投影面积的表面积增加率为10％以上32％以下。
第二透明电极层(背面侧透明电极层)的背面电极侧的表面形状，除作为基底的第一透明电极层的纹理引起的大的凹凸形状之外，还存在第二透明电极层的成膜条件引起的微小的凹凸形状。背面电极层的基板侧的表面形状与第二透明电极层的背面电极侧表面的形状大致相同。这样，第二透明电极层的背面电极层侧表面具有微细的凹凸形状，将相对于投影面积的表面积增加率设为10％以上32％以下，由此，在具备银薄膜的背面电极层表面的由表面等离激元吸收带来的光损失比以往降低且反射光增加。因此，可增加在发电层的短路电流。其结果可增大光电转换装置的输出，提高转换效率。另外，对于本发明的表面积增加率(ΔS)，设第二透明电极层的背面电极层侧表面的三维表面积为S，设将所述表面投影于平面时的二维投影面积为S0，由式(1)表示。
ΔS(％)＝{(S/S0)-1}×100……(1)
另外，本发明提供一种光电转换装置，在基板上从该基板侧依次具备第一透明电极层、发电层、第二透明电极层、背面电极层，其特征在于，所述背面电极层具备银薄膜，所述第二透明电极层的所述背面电极层侧的表面具有微细的凹凸形状，所述第二透明电极层具有针状晶体。
这样，若第二透明电极层的背面电极层侧的表面具有微细的凹凸形状，第二透明电极层具有针状晶体，则第二透明电极层表面的微细结构变得细密，表面的凹凸的高低差减小，因此，形成平滑性良好的膜。由于背面电极层的基板侧表面也为大致相同的形状，因此，具备银薄膜的背面电极层表面的由表面等离激元吸收带来的光损失比以往低且反射光增加。因此，可增加在发电层的短路电流。其结果可增大光电转换装置的输出，可提高转换效率。
该情况下，优选所述第二透明电极层的膜厚方向上的所述针状晶体的长度相对于所述第二透明电极层的面内方向上的所述针状晶体的长度之比为2.2以上。
这样，若针状晶体的膜厚方向上的长度相对于面内方向的长度之比(纵横比：aspect ratio)为2.2以上、优选2.5以上、更优选2.8以上，则第二透明电极层表面的微细结构更密，表面的平滑性更高。其结果是可进一步提高光电转换装置的输出及转换效率。
所述发明中，优选的是，所述发电层具备两个以上的电池层，且具有至少一个设于一个电池层和最接近该一个电池层的其它电池层之间的中间接触层。
中间接触层具有光封闭增强效果。通过设置中间接触层，可以增加来自背面电极层及第二透明电极层的反射光，从而短路电流的提高效果增高。
本发明提供一种光电转换装置的制造方法，包含：在基板上从该基板侧依次形成第一透明电极层的工序、形成发电层的工序、形成第二透明电极层的工序、形成背面电极层的工序，其特征在于，所述背面电极层具备银薄膜，以20℃以上90℃以下的基板温度形成所述第二透明电极层。
以往，第二透明电极层以120℃～200℃的基板温度范围成膜。如本发明，通过以20℃以上90℃以下、优选20℃以上60℃以下的基板温度形成第二透明电极层，第二透明电极层的背面电极层侧表面形成高低差小的微细的凹凸形状，形成接近平滑的表面。背面电极层的基板侧表面也成为大致相同的形状。因此，可降低在具备银薄膜的背面电极层表面的由表面等离激元吸收带来的光损失，可使反射光增加，可提高在发电层的短路电流。其结果是可得到具有高的转换效率的光电转换装置。
在所述发明中，优选以所述第二透明电极层的所述背面电极层侧的表面相对于投影面积的表面积增加率为10％以上32％以下的方式形成所述第二透明电极层。
这样，若第二透明电极层的背面电极层侧表面相对于投影面积的表面积增加率为10％以上32％以下，则第二透明电极层具有平滑性高的表面。因此，可降低在具备银薄膜的背面电极层表面的由表面等离激元吸收带来的光损失，可使反射光增加，可提高在发电层的短路电流。可得到具有高的转换效率的光电转换装置。
在所述发明中，优选所述第二透明电极层具有针状晶体。该情况下，所述第二透明电极层的面垂直方向的所述针状晶体的长度相对于所述第二透明电极层的面内方向上的所述针状晶体的长度之比为2.2以上。
由于第二透明电极层具有针状电极，从而第二透明电极层的背面电极侧表面的微细结构变得细密，表面凹凸的高低差变得较小，因此，第二透明电极层的背面电极侧表面具有高的平滑性。因此，可降低在具备银薄膜的背面电极层表面的由表面等离激元吸收带来的光损失，可使反射光增加，可提高在发电层的短路电流。可得到具有高的转换效率的光电转换装置。特别是，若针状晶体的面垂直方向的长度相对于面内方向的长度之比(纵横比)为2.2以上、优选2.5以上、更优选2.8以上，则第二透明电极层表面的微细结构更密，表面的平滑性更高。其结果是可得到输出大且光电转换效率高的光电转换装置。
本发明的光电转换装置中，第二透明电极层的背面电极层侧的表面具有微细的凹凸形状，相对于所述表面的投影面积的表面积增加率为10％以上32％以下。具备银薄膜的背面电极层的基板侧表面也具有与第二透明电极层的背面电极层侧表面大致相同的形状。由于背面电极层具有所述形状的基板侧表面，故而在背面电极层的表面等离激元吸收带来的光损失降低，反射光增加。因此，形成在发电层的短路电流增加，具有高的转换效率的光电转换装置。
另外，本发明的光电转换装置中，第二透明电极层的背面电极层侧的表面具有微细的凹凸形状，第二透明电极层具有针状晶体。因此，第二透明电极层表面的微细结构变得细密，表面凹凸的高低差减小，形成平滑性比以往好的表面。其结果形成在背面电极层的表面等离激元吸收带来的光损失降低，反射光增加，具有高的转换效率的光电转换装置。
通过以20℃以上90℃以下的范围内的基板温度形成第二透明电极层，可以制造第二透明电极层的背面电极侧表面为所述形状的光电转换装置。第二透明电极层的表面形状按照在背面电极层的由表面等离激元吸收带来的光损失降低、反射光增加的方式最适宜化。因此，可得到输出大且转换效率高的光电转换装置。
附图说明
图1是示意性表示本发明一实施方式的光电转换装置的结构的截面图；
图2是说明制造太阳电池板作为本发明的光电转换装置的一实施方式的概略图；
图3是说明制造太阳电池板作为本发明的光电转换装置的一实施方式的概略图；
图4是说明制造太阳电池板作为本发明的光电转换装置的一实施方式的概略图；
图5是说明制造太阳电池板作为本发明的光电转换装置的一实施方式的概略图；
图6是以基板温度(a)200℃、(b)135℃、(c)60℃、(d)25℃形成的GZO膜的FESEM图像；
图7表示利用电磁波解析(FDTD法)进行的计算中所采用的串联式太阳电池的层叠结构的截面概略图；
图8是表示层叠结构模型的微小纹理构造的振幅和短路电流的关系的坐标图；
图9是表示层叠结构模型的微小纹理构造的振幅和银吸收光的等效电流的关系的坐标图；
图10是表示第二透明电极层的基板温度和串联式太阳电池单元的短路电流的关系的坐标图；
图11是表示第二透明电极层的基板温度和串联式太阳电池单元的转换效率的关系的坐标图；
图12是在玻璃基板上依次形成GZO膜及银薄膜的试样的反射谱(从玻璃基板侧入射光)。
符号说明
1基板
2第一透明电极层
3光电转换层
4背面电极层
5中间接触层
6第二透明电极层
7太阳电池模块
31非晶体硅p层
32非晶体硅i层
33非晶体硅n层
41晶体硅p层
42晶体硅i层
43晶体硅n层
91第一电池层
92第二电池层
100光电转换装置
具体实施方式
对本发明的光电转换装置的实施方式的结构进行说明。
图1是表示本实施方式的光电转换装置的结构的概略图。光电转换装置100为硅系太阳电池，具备基板1、第一透明电极层2、作为发电层3的第一电池层91(非晶硅系)及第二电池层92(晶体硅系)、作为背面构造的第二透明电极层6及背面电极层4。另外，在此，硅系是指包括硅(Si)、碳化硅(SiC)及硅锗(SiGe)的总称。另外，晶体硅系是指非晶体硅系以外的硅系，也包含微晶硅及多晶硅系。
下面，作为本实施方式的光电转换装置，参照图2～图5说明制造太阳电池板的工序。
(1)图2(a)
作为基板1使用钠浮法玻璃基板(例如1.4m×1.1m×板厚3～6mm的一边超过1m的大面积基板)。为了防止因热应力及冲击等造成的破损而优选对基板端面进行拐角倒角及R倒角加工。
(2)图2(b)
作为第一透明电极层2，利用热CVD装置以约500℃形成以氧化锡(SnO2)为主成分的膜厚约500nm以上800nm以下的透明电极膜。此时，在透明电极膜的表面形成具有适当的凹凸的纹理(texture)。作为第一透明电极层2，也可以除透明电极膜外还在基板1和透明电极膜之间形成碱性阻挡膜(未图示)。碱性阻挡膜使用热CVD装置以约500℃形成膜厚50nm以上150nm以下的氧化硅膜(SiO2)。
(3)图2(c)
其后，将基板1设置于X-Y工作台，按照图中箭头所示那样从第一透明电极层的层面侧入射YAG激光的第一高次谐波(1064nm)。调整激光功率以使加工速度达到合适，且在与发电单元的串联连接方向垂直的方向上使基板和激光相对移动而形成槽10，以此方式对透明电极膜进行激光蚀刻形成宽度约6mm～16mm的规定宽度的长方形。
(4)图2(d)
作为第一电池层91，利用等离子体CVD装置形成由非晶体硅薄膜构成的P层、i层及n层。以SiH4气体及H2气体为主原料，在减压气氛：30Pa以上1000Pa以下、基板温度：约200℃下，在第一透明电极层2上从太阳光入射的一侧起依次形成非晶体硅p层31、非晶体硅i层32、非晶体硅n层33。非晶体硅p层31为非晶体的B掺杂硅膜，膜厚为10nm以上30nm以下。非晶体硅i层32为膜厚200nm以上350nm以下。非晶体硅n层33为P掺杂非晶体硅膜，膜厚为30nm以上50nm以下。也可以形成晶体硅膜替代非晶体硅n层，或者也可以形成非晶体硅膜和晶体硅膜的层叠结构。在非晶体硅p层31和非晶体硅i层32之间为了提高界面特性，也可以设置缓冲层。
在第一电池层91上利用等离子体CVD装置形成由晶体硅薄膜构成的p层、i层及n层作为第二电池层92。以SiH4气体及H2气体为主原料，在减压气氛：3000Pa以下、基板温度：约200℃、等离子体发生频率：40MHz以上100MHz以下的条件下，依次形成晶体硅p层41、晶体硅i层42、晶体硅n层43。
晶体硅p层41为掺杂了B的晶体硅膜，膜厚为10nm以上50nm以下。晶体硅i层42的膜厚为1.2μm以上3.0μm以下。晶体硅n层43为掺杂了P的晶体硅膜，膜厚为20nm以上50nm以下。
在本实施方式中，也可以在第一电池层91上形成作为半反射膜的中间接触层5，以改善第一电池层91和第二电池层92的接触性并取得电流耦合性。作为中间接触层5，利用DC溅射装置并使用靶即掺杂Ga的ZnO烧结体来形成膜厚20nm以上100nm以下的GZO(掺杂Ga的ZnO)膜。
(5)图2(e)
将基板1设置于X-Y工作台，按图中箭头所示的那样从光电转换层3的膜面侧入射激光器二极管激发YAG激光的第二高次谐波(532nm)。使脉冲振荡为10kHz以上20kHz以下且调整激光功率以使加工速度适当，在第一透明电极层2的激光蚀刻线的约100μm～150μm的横侧进行激光蚀刻，以形成槽11。另外该激光也可以从基板1侧入射。该情况下，由于可利用因被光电转换层3的第一电池层91吸收的能量而产生的高蒸气压力，因而可进行更稳定的激光蚀刻加工。激光蚀刻线的位置考虑定位公差而选定，不与在前工序的蚀刻线相交叉。
(6)图3(a)
在第二电池层92的晶体硅n层43上依次形成第二透明电极层6及背面电极层4。
作为第二透明电极6，利用溅射装置形成GZO膜。使用作为靶的Ga掺杂ZnO烧结体，在放电气体：氩气及氧气、膜厚：50nm以上150nm以下、基板温度20℃以上90℃以下、优选20℃以上60℃以下的条件下进行成膜。
作为背面电极层4，利用溅射装置，在放电气体：氩气、成膜温度：约150℃下的条件下进行成膜。或者作为背面电极层4，也可以依次层叠Ag膜200～500nm、作为保护Ag膜的防腐蚀效果好的Ti膜10～20nm，形成Ag膜/Ti膜的层叠体。该情况下，形成在基板侧设置有Ag膜的层结构。
(7)图3(b)
将基板1设置于X-Y工作台，按图中箭头所示从基板1一侧入射激光器二极管激发YAG激光的第二高次谐波(532nm)。激光被光电转换层3吸收，利用此时产生的高的气体蒸气压使背面电极层4爆裂除去。使脉冲振荡为1kHz以上10kHz以下且调整激光功率以使加工速适当，在透明电极层2的激光蚀刻线的约250μm～400μm的横侧进行激光蚀刻，以形成槽12。
(8)图(c)
对发电区域进行划分，除去基板端周边的膜端部的激光蚀刻引起的串联连接部分容易短路的影响。将基板1设置于X-Y工作台，从基板1侧入射激光器二极管激发YAG激光的第二高次谐波(532nm)。由透明电极层2和光电转换层3吸收激光，利用此时产生的高的气体蒸气压力使背面电极层4爆裂，除去背面电极层4/光电转换层3/透明电极层2。使脉冲振荡为1kHz以上10kHz以下且调整激光功率以使加工速度适当，如图3(c)所示，在基板1的端部起5mm～20mm的位置进行激光蚀刻以形成X方向绝缘槽15。此时，由于在后续工序进行基板1周围区域的膜面研磨除去处理，因而不必设置Y方向绝缘槽。
通过在距基板1的端部5mm～10mm的位置完成绝缘槽15的蚀刻，对抑制外部湿分从太阳电池板端部向太阳电池模块7内部的浸入起到了有效的效果，故而优选。
另外，在到此为止的工序中的激光采用YAG激光，但是也可同样使用YVO4激光及光纤维激光。
(9)图(4)
为了确保后续工序的经由EVA等与后板(back sheet)24接合的完整的粘接/密封面，基板1周边(周围区域14)的层叠膜由于具有台阶并且容易剥离，故而除去层叠膜。在从基板1的端部起5mm～20mm处遍及基板1的整个周围，X方向上比由上述的图3(c)工序中设置的绝缘槽15靠近基板端侧、Y方向上比基板端侧部附近的槽10靠近基板端侧，通过砂轮研磨及喷砂研磨等进行背面电极层4/光电转换层3/透明电极层2的除去。研磨屑及磨料通过对基板1进行洗净处理而除去。
(10)图4(b)
端子箱安装部分在后板24上设有开口贯通窗以取出集电板。在该开口贯通窗部分设置有多层绝缘材料，以抑制来自外部的湿分等的浸入。
以从串联排列的一端的太阳电池发电单元和另一端的太阳电池发电单元使用铜箔进行集电并从太阳电池板反面侧的端子箱部分取出电力的方式进行处理。铜箔为了防止与各部分之间的短路而配置有比铜箔宽度宽的绝缘板。
将集电用铜箔等配置于规定位置之后，以覆盖整个太阳电池模块7且不从基板1露出的方式配置EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)等的粘接充填材料板。
在EVA上设置防水效果好的后板24。在本实施方式中，后板24由PET板/Al箔/PET板这3层结构构成，防水防湿效果高。
直至后板24配置到规定位置而成的构件，通过层合机(laminator)在减压气氛中进行内部的脱气，且在约150℃～160℃下冲压以使EVA交联而密合。
(11)图5(a)
用粘接剂将端子箱23安装于太阳电池模块7的反面侧。
(12)图5(b)
用焊锡等将铜箔和端子箱23的输出电缆连接，用密封剂(浇注封闭剂)充填端子箱内部将其密闭。至此太阳电池板50完成。
(13)图5(c)
对通过在图5(b)之前的工序形成的太阳电池板50进行发电检查及规定的性能试验。发电检查使用AM1.5、全天日照基准太阳光(1000/m2)的太阳模拟器进行。
(14)图5(d)
在发电检查前后，进行外观检查等的规定的性能检查。
在上述工序制造的太阳电池中，如图1所示，第二透明电极层6的背面电极层4侧的表面具有微小的凹凸形状，相对于投影面积的表面积增加率为10％以上32％以下，形成表面性良好的表面。
表面积增加率例如根据通过在规定视野的第二透明电极层的背面电极层侧表面的原子间力电子显微镜(AFM)图像得到的三维面积(S)、和通过规定视野的第二透明电极层的背面电极层侧表面投影在平面上而生成的二维投影面积(S0)，使用式(1)计算。
另外，在上述工序制造的太阳电池的第二透明电极层6具有晶体在膜厚方向成长且一个晶体组织贯通膜厚方向的针状晶体。由于具有纵横比(针状晶体的膜厚方向上的长度相对于第二透明电极层面内方向的长度的比)为2.2以上，优选2.5以上，更优选2.8以上的针状晶体，从而第二透明电极6的背面电极层4侧表面的微细结构密，表面凹凸的高低差变得较小，因此，形成平滑性良好的膜。
第二透明电极层的晶体组织的膜厚方向上的长度，由于一个晶体组织贯通膜厚方向，故而与第二透明电极层的膜厚相等。第二透明电极层的膜厚通过电场放射型扫描型电子显微镜(FESEM)截面观察照片上的计测、台阶计测、使用成膜条件和膜厚的检测线根据成膜条件计算等方法得到。晶体组织的第二透明电极层面内方向的长度通过原子间电子显微镜(AFM)图像的功率谱密度(PSD)解析，根据功率谱密度为极大的周期得到。
背面电极层4为模仿第二透明电极层6的背面电极层4侧表面的表面形状。即，如图1所示，背面电极层4的基板侧1表面的形状为与第二透明电极层6的背面电极层4侧表面大致相同的形状。由于背面电极层4的基板1侧表面具有上述的表面形状，从而可降低在背面电极层4的表面等离激元光吸收带来的损失，反射光增加。因此，本实施方式的太阳电池中，发电层的短路电流增加，输出大且具有高的转换效率。
另外，本实施方式的太阳电池的第二透明电极层6的背面电极层4侧表面的形状例如可通过下述步骤确认，即，通过使用了药品的化学除去或剥离，除去背面电极层4，使第二透明电极层6露出，并使用AFM或FESEM进行观察。
[实施例]
(成膜为GZO膜表面形状时的基板温度的影响)
在玻璃基板上形成GZO膜。使用DC溅射装置，在靶：Ga掺杂ZnO烧结体、放电气体：氩气及氧气、膜厚：80nm标准、基板温度：25℃、60℃、135℃、200℃下进行成膜。
对于在各基板温度条件下成膜的GZO膜的表面形状，使用AFM(Digital Instruments公司制、NanoScope D-3100)，以视野角：2μm×2μm、析像度：512像素、Z范围：100nm/div或500nm/div、敲击模式观察同一试样的任意2视野。根据得到的AFM图像求出表面积增加率的平均值。在AFM图像的截面轮廓(profile)中，计测在1视野随机抽取的15点(共计30点)的凹凸的高度及宽度(凹凸的峰和谷的距离)，算出凹凸的高度及宽度的平均值。进行了AFM图像的一维功率谱密度解析。功率谱密度的横轴为周期，是距离的次元。在某距离具有特有的结构的表面形状的情况下，在相当于该距离的周期显示峰值。即，赋予功率谱密度的极大值的周期表示表面形状的间距。
使用FESEM(日本电子公司制、FESEM JSM-6301F)，以加速电压：3keV、倍率：10万倍、导电性涂层：Pt涂敷对在各基板温度条件下形成的GZO膜进行观察。
表1表示按各基板温度成膜的GZO膜的表面积增加率、由AFM图像得到的凹凸的高度及宽度。基板温度越高，表面积增加率越倾向于大，凹凸的高度越倾向于大。另外，成膜时的基板温度越高，检测出功率谱密度越高。即，当基板温度高时，得到表面的微细凹凸的高低差增大这样的结果。基板温度越高，赋予功率谱密度的极大值的周期的值越大。即，基板温度高时，得到晶粒粗大化且微细凹凸的间距增大这样的结果。
表1
  基板温度(℃)   表面积增加率(％)   凹凸高度(nm)   凹凸宽度(nm)
  200   7.8   10   38
  135   5.4   8   40
  60   4.6   5   21
  25   0.8   3   37
图6是以基板温度(a)200℃、(b)135℃、(c)60℃、(d)25℃形成的GZO膜的FESEM图像。以基板温度200℃及135℃形成的GZO膜为粒状的晶体组织(纵横比分别为1.5、2.1)，表面观察到有大的凹凸。另一方面，以基板温度60℃及25℃形成的GZO膜为在膜厚方向(晶体成长方向)长的针状的晶体组织(纵横比分别为3.1、2.8)，表面的凹凸小。另外，关于纵横比，膜厚方向的长度通过由FESEM截面观察玻璃上的GZO膜并测定膜厚而求出。宽度方向的长度为通过AFM对玻璃上的GZO膜进行表面形状分析而取得的功率谱密度的给予极大值的周期。
根据以上结果，可使成膜时的基板温度和GZO膜表面形状相关。
(太阳电池的短路电流及表面等离激元吸收的计算)
根据表1的结果，考虑GZO膜(第二透明电极膜)表面的凹凸形状，构成图7所示的太阳电池的层叠结构模型，进行电磁波解析(FDTD法)。
图7(a)的层叠结构模型为单层的太阳电池，在玻璃基板1上依次层叠第一透明电极层2、作为发电层的非晶体硅p层31、非晶体硅i层32、晶体硅n层43、第二透明电极层6、及背面电极层4。
第一透明电极层2，纹理构造的平均间距(1周期量的幅度)为600nm、仰角(距基板面的角度)为30°、平均膜厚为500nm。另外，平均间距及仰角为对在玻璃基板上形成的第一透明电极层(雾度20％)的表面形状进行AFM分析而求出的代表尺寸。
p层31的膜厚为10nm，层上下的纹理构造为模仿第一透明电极层2的上侧的纹理构造的结构。i层32的膜厚为200nm，下侧纹理构造与p层31相同，上侧纹理构造由与第一透明电极层2相同间距的正弦函数赋予。在形成了i层32后，使用AFM分析表面形状求得的代表尺寸规定正弦函数的振幅。n层43的膜厚为30nm，层上下的纹理构造为模仿i层的上侧纹理构造的形状。
第二透明电极层6(GZO膜)的平均膜厚为60nm。第二透明电极层6的下侧的纹理构造为模仿n层43的结构。第二透明电极层6的上侧结构如图7(b)所示，为在与n层43相同形状的大的纹理构造中存在由正弦函数赋予的微小纹理构造的形状。
背面电极层4为银薄膜，平均膜厚为250nm。背面电极层4的下侧纹理构造与第二透明电极层6的上侧纹理构造相同。
微小纹理构造的振幅及间距基于表1所示的GZO单膜的凹凸的高度及宽度决定。将第二透明电极层6的微小纹理构造的振幅(高度)及间距(宽度的2倍)分别在0nm～20nm、30nm～120nm的范围内变更，计算短路电流及银吸收光的等效电流。另外，振幅0nm表示不存在微小纹理构造的情况。短路电流为将由非晶体硅i层吸收的光量以太阳光谱AM1.5的条件换算成电流的值。银吸收光的等效电流为将由背面电极层的基板侧表面吸收的光量以太阳光谱AM1.5的条件换算成电流的值。
图8是表示微小纹理构造的振幅和短路电流的关系的坐标图。同图中，横轴为振幅，纵轴为以微小纹理的振幅0nm下的短路电流值为基准时的短路电流的相对值。图9是表示微小纹理构造的振幅和银吸收光的等效电流的关系的坐标图。同图中，横轴为振幅，纵轴为以微小纹理的振幅0nm下的短路电流值为基准时的银吸收光的等效电流的相对值。
微小纹理的振幅越增大，短路电流越减小。在同一振幅下进行比较时，存在微小纹理的间距越小，短路电流越小的倾向。银吸收光的等效电流与短路电流的倾向相反，在微小纹理的振幅大时增加，在间距小时增加。
图8及图9的结果显示，要增加短路电流，增大第二透明电极层的微小纹理的间距(增大GZO的晶体尺寸)、减小振幅(使微小纹理构造接近镜面)是有效的。
图8中，作为短路电流损失的合格与否判定线，分别表示相对于振幅0nm的短路电流值损失0.5％的线及损失1％的线。将在表1所示的各基板温度下形成的GZO膜的振幅(高度)和间距(宽度的2倍)用于图8时，基板温度135℃及200℃(振幅8～10nm、间距80nm)满足合格与否判定的第一阶段(损失1％线)，但低于第二阶段(损失0.5％线)。基板温度25℃及60℃(振幅3～5mm、间距40～80nm)满足合格与否判定的第一阶段及第二阶段两方。
根据上述结果得到下述见解。
在以90℃以下的基板温度(例如25℃、60℃)形成第二透明电极层的情况下，第二透明电极层的背面电极层侧表面的微小纹理的振幅小。另外，低温形成的GZO膜成为密的针状组织(纵横比2.2以上)。即，以低温形成GZO膜作为第二透明电极层的太阳电池由于表面积增加率小、为接近镜面的状态，因此，认为在背面电极层(银)表面的表面等离子激元吸收小，由背面电极层表面反射的光的光量增大。其结果预想到，能够抑制在发电层产生的电流(短路电流)的减少，还能够抑制转换效率的低下。
另一方面，在以高于90℃的高的基板温度(例如135℃、200℃)形成第二透明电极层的情况下，第二透明电极层的背面电极层侧表面的微小纹理的振幅大。以高温形成的GZO膜为纵横比小的粒状组织，表面的凹凸大。即，以高温形成GZO膜作为第二透明电极层的太阳电池，由于表面积增加率大而为粗的表面，所以认为表面等离激元吸收大，由背面电极层表面反射的光的光量小。其结果预想到，在发电层的短路电流减小，且转换效率低下。
(第二透明电极层成膜时的基板温度和太阳电池性能的关系)
在玻璃基板上依次形成第一透明电极层、作为由非晶体硅构成的发电层的p层、i层及n层、及第二透明电极层，制作了非晶体硅单一式的层叠体。
以膜厚700nm形成SnO2膜作为第一透明电极层。利用等离子体CVD装置以p层膜厚10nm、i层膜厚200nm、n层膜厚30nm形成由非晶体硅构成的发电层。作为第二透明电极层，使用DC溅射装置，以靶：Ga掺杂ZnO烧结体、放电气体：氩气及氧气、基板温度：60℃或135℃形成GZO膜。以基板温度60℃成膜的情况下的GZO膜厚为100nm，以基板温度135℃成膜的情况下的GZO膜厚为60nm。
在玻璃基板上依次形成第一透明电极层、第一电池层、中间接触层、第二电池层及第二透明电极层，制作了串联式的层叠体。另外，第一电池层及第二电池层分别从基板侧依次形成p层、i层、n层。
作为第一透明电极层，以膜厚700nm形成了SnO2膜。利用等离子体CVD装置，以p层膜厚10nm、i层膜厚200nm、n层膜厚30nm形成由非晶体硅构成的第一电池层。作为中间接触层，形成有膜厚70nm的GZO膜。利用等离子体CVD装置，以p层膜厚30nm、i层膜厚2000nm、n层膜厚30nm形成由非晶体硅构成的第二电池层。作为第二透明电极层，使用DC溅射装置，以靶：Ga掺杂ZnO烧结体、放电气体：氩气及氧气、基板温度60℃或135℃进行成膜。以基板温度60℃成膜的情况下的GZO膜厚为100nm，以基板温度135℃成膜的情况下的GZO膜厚为60nm。
作为比较，制作了无第二透明电极层的串联式的层叠体。另外，第一透明电极层、第一电池层、中间接触层及第二电池层与形成有上述第二透明电极层的串联式的层叠体相同地形成。
使用AFM分析第二透明电极层表面及第二电池层n层表面(无第二透明电极层的串联式层叠体的情况)，求得表面积增加率。表2表示结果。
表2
Figure GPA00001027275100211
本实施例的情况下，由于形成有凹凸大的第一透明电极层，所以与在玻璃基板上形成有GZO膜的表1相比，表面积增加率增大。另外，第二电极层n层表面的由表面积增加率不足10％。与之相对，第二透明电极层表面的表面积增加率增大。在单一式及串联式任一种的情况下，以基板温度60℃形成的第二透明电极层的表面积增加率也为32％以下。在以基板温度135℃成膜的情况下，与基板温度60℃的情况相比，第二透明电极层的表面积增加率增大。
这样，单一式太阳电池及串联式太阳电池中，第二透明电极层的表面积增加率都取决于成膜时的基板温度。因此，串联式中，在第二透明电极层成膜时的基板温度低的情况下，第二透明电极层也为针状组织，微细纹理构造的振幅变小，因此，认为第二透明电极层的表面形状接近平滑。
改变第二透明电极层的基板温度，制成串联式太阳电池单元(基板5cm见方)。作为第二透明电极层，以膜厚60nm、基板温度25℃、60℃、90℃、135℃、150℃制成GZO膜。在形成背面电极层后，在氮气环境下以温度160℃、进行处理时间2小时的退火处理。
对制作的串联式太阳电池单元的短路电流及转换效率进行测定。图10表示短路电流的平均值及标准偏差。同图中，横轴是第二透明电极层成膜时的基板温度，纵轴是以基板温度150℃下的短路电流为基准时的短路电流的相对值。图11表示转换效率的平均值及标准偏差。同图中，横轴是第二透明电极层成膜时的基板温度，纵轴是以基板温度150℃下的转换效率为基准时的转换效率的相对值。另外，短路电流及转换效率的值为在5cm见方基板面内的单元15点、基板片数共5片下测得的平均值，是除去了激光蚀刻加工错误造成的破损单元后的值。
如图10所示，在基板温度90℃以下形成第二透明电极层的太阳电池单元与以现有条件即基板温度135℃及150℃形成第二透明电极层的太阳电池单元相比，短路电流增大。对应于短路电流的增大，如图11所示，以基板温度90℃以下形成第二透明电极层的太阳电池单元中，转换效率也提高。另外，在以基板温度90℃以下形成第二透明电极层的太阳电池单元中，开路电压及曲线因子也与短路电流一同提高，因此，图11所示的转换效率成为比仅有助于短路电流增量的情况大的值。
图10及图11表示太阳电池单元的结果，但例如在基板大小为1.4m×1.1m方形的大面积太阳电池模块中，也同样可确认短路电流增大带来的模块输出提高(与现有技术比，发电输出提高约3％)。
图12是从在玻璃基板上依次形成有GZO膜和银薄膜的试样(GZO成膜时的基板温度：25℃、60℃、90℃、135℃、150℃)的玻璃基板侧入射光时的分光反射谱。玻璃基板为コ一ニング公司制的#1737玻璃(板厚1.1mmt)。同图中，横轴为波长，纵轴为反射率。串联式太阳电池的第二电池层的吸收波长带域在波长600nm～1000nm的范围。以基板温度135℃及150℃形成GZO膜的情况下，在第二电池层的吸收波长带域的反射率低，尤其是在波长900nm以下反射率大幅度降低。当以基板温度90℃形成GZO膜时，在短波长侧的反射率得以改善。在以基板温度25℃及60℃形成GZO膜的情况下，在第二电池层的吸收波长带域整体得到高的反射率。
串联式太阳电池单元中，如表2所示，认为第二透明电极层的背面电极侧表面的形状为取决于成膜时的基板温度，且以90℃以下的温度(表2中为60℃)成膜时成为接近平滑的微细凹凸形状。另外，与图12的反射谱相比，通过在低温下成膜，在第二电池层的吸收波长带域整体得到高的反射率。因此，以90℃以下形成第二透明电极层的串联式太阳电池中，可以预测到背面电极层的基板侧表面的微细凹凸形状引起的表面等离激元吸收被抑制，且短路电流的减小及转换效率的减小被抑制。该预测与图10及图11的结果一致。
另外，在上述实施方式及实施例中，以非晶体硅单一式太阳电池及串联式太阳电池为例进行了说明，但本发明不限于此。本发明例如也可以适用于按照带隙加宽的方式从光入射面起依次层叠晶体硅单一式太阳电池、晶体SiGe单一式太阳电池、非晶体硅、晶体硅、晶体SiGe等的发电层而成的三层型太阳电池等。

Claims (8)

1.一种光电转换装置，在基板上从该基板侧依次具备第一透明电极层、发电层、第二透明电极层、背面电极层，其特征在于，
所述背面电极层具备银薄膜，
所述第二透明电极层的所述背面电极层侧的表面具有微细的凹凸形状，
所述第二透明电极层的所述背面电极层侧的表面相对于投影面积的表面积增加率为10％以上32％以下。
2.一种光电转换装置，在基板上从该基板侧依次具备第一透明电极层、发电层、第二透明电极层、背面电极层，其特征在于，
所述背面电极层具备银薄膜，
所述第二透明电极层的所述背面电极层侧的表面具有微细的凹凸形状，
所述第二透明电极层具有针状晶体。
3.如权利要求2所述的光电转换装置，其特征在于，
所述第二透明电极层的膜厚方向上的所述针状晶体的长度相对于所述第二透明电极层的面内方向上的所述针状晶体的长度之比为2.2以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光电转换针状，其特征在于，
所述发电层具备两个以上的电池层，
具有至少一个设于一个电池层和最接近该一个电池层的其它电池层之间的中间接触层。
5.一种光电转换装置的制造方法，包含：在基板上从该基板侧依次形成第一透明电极层的工序、形成发电层的工序、形成第二透明电极层的工序、形成背面电极层的工序，其特征在于，
所述背面电极层具备银薄膜，
以20℃以上90℃以下的基板温度形成所述第二透明电极层。
6.如权利要求5所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，
以所述第二透明电极层的所述背面电极层侧的表面相对于投影面积的表面积增加率为10％以上32％以下的方式形成所述第二透明电极层。
7.如权利要求5或6所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，
所述第二透明电极层具有针状晶体。
8.如权利要求7所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，
所述第二透明电极层的膜厚方向上的所述针状晶体的长度相对于所述第二透明电极层的面内方向上的所述针状晶体的长度之比为2.2以上。
CN200980100161A 2008-03-28 2009-01-09 光电转换装置及其制造方法 Pending CN101779295A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008088595A JP4418500B2 (ja) 2008-03-28 2008-03-28 光電変換装置及びその製造方法
JP2008-088595 2008-03-28
PCT/JP2009/050178 WO2009119129A1 (ja) 2008-03-28 2009-01-09 光電変換装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101779295A true CN101779295A (zh) 2010-07-14

Family

ID=41113339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980100161A Pending CN101779295A (zh) 2008-03-28 2009-01-09 光电转换装置及其制造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20100269897A1 (zh)
EP (1) EP2190029A4 (zh)
JP (1) JP4418500B2 (zh)
KR (1) KR100981900B1 (zh)
CN (1) CN101779295A (zh)
AU (1) AU2009230536A1 (zh)
TW (1) TWI462310B (zh)
WO (1) WO2009119129A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022161A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 吉富新能源科技(上海)有限公司 制作高导电高光反射低光损失之岛状成长结构背电极
CN103081116A (zh) * 2010-09-15 2013-05-01 三菱重工业株式会社 光电转换装置的制造方法
WO2020156239A1 (zh) * 2019-02-02 2020-08-06 京东方科技集团股份有限公司 光电二极管及其制备方法、电子设备

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8896077B2 (en) * 2009-10-23 2014-11-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optoelectronic semiconductor device and method of fabrication
US8895844B2 (en) * 2009-10-23 2014-11-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Solar cell comprising a plasmonic back reflector and method therefor
KR101084985B1 (ko) * 2010-03-15 2011-11-21 한국철강 주식회사 플렉서블 기판을 포함하는 광기전력 장치 및 이의 제조 방법
US8999857B2 (en) 2010-04-02 2015-04-07 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Method for forming a nano-textured substrate
KR101108988B1 (ko) * 2010-04-16 2012-02-06 금호전기주식회사 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 ｃｉｇｓ태양전지 모듈 및 그 제조방법
KR101194243B1 (ko) * 2010-04-20 2012-10-29 한국철강 주식회사 탠덤형 광기전력 장치 및 이의 제조 방법
KR20120085571A (ko) * 2011-01-24 2012-08-01 엘지이노텍 주식회사 태양 전지
TWI443846B (zh) * 2011-11-01 2014-07-01 Ind Tech Res Inst 透明導電層結構
KR101450799B1 (ko) * 2013-03-04 2014-10-15 엘에스엠트론 주식회사 박막형 태양전지 및 그 제조방법
CN104780479A (zh) * 2014-01-11 2015-07-15 富泰华精密电子（郑州）有限公司 具有通音孔的电子装置及电子装置通音孔的加工方法
EP4224537A1 (en) * 2022-02-02 2023-08-09 Airbus Defence and Space GmbH A dual junction solar cell with light management features for space use, a photovoltaic assembly for space use including a dual junction solar cell, a satellite including the photovoltaic assembly and a method for manufacturing a dual junction solar cell for space use

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH670507A5 (zh) 1986-05-23 1989-06-15 Mettler Instrumente Ag
JPH03295110A (ja) * 1990-04-12 1991-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 透明性導電フィラーならびに該フィラーを用いた透明性導電樹脂膜
JP2974485B2 (ja) * 1992-02-05 1999-11-10 キヤノン株式会社 光起電力素子の製造法
JP3025392B2 (ja) * 1993-05-28 2000-03-27 旭硝子株式会社 薄膜太陽電池とその製造方法
FR2711276B1 (fr) * 1993-10-11 1995-12-01 Neuchatel Universite Cellule photovoltaïque et procédé de fabrication d'une telle cellule.
JP3029178B2 (ja) * 1994-04-27 2000-04-04 キヤノン株式会社 薄膜半導体太陽電池の製造方法
JP3792281B2 (ja) * 1995-01-09 2006-07-05 株式会社半導体エネルギー研究所 太陽電池
EP0793277B1 (en) * 1996-02-27 2001-08-22 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic device provided with an opaque substrate having a specific irregular surface structure
JP2984595B2 (ja) * 1996-03-01 1999-11-29 キヤノン株式会社 光起電力素子
JP3368176B2 (ja) * 1997-07-11 2003-01-20 キヤノン株式会社 酸化亜鉛薄膜の製造方法、それを用いた光起電力素子及び半導体素子基板の製造方法
US6951689B1 (en) * 1998-01-21 2005-10-04 Canon Kabushiki Kaisha Substrate with transparent conductive layer, and photovoltaic element
WO1999063600A1 (en) * 1998-06-01 1999-12-09 Kaneka Corporation Silicon-base thin-film photoelectric device
JP2000252497A (ja) * 1999-02-26 2000-09-14 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 薄膜光電変換装置の製造方法
JP2001085722A (ja) * 1999-09-17 2001-03-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 透明電極膜の製造方法及び太陽電池
JP2003086025A (ja) * 2001-09-07 2003-03-20 Sanyo Electric Co Ltd 透明導電膜成膜基板及びその製造方法
JP2003188401A (ja) * 2001-10-09 2003-07-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タンデム型シリコン系薄膜光電変換装置
JP4222500B2 (ja) * 2002-04-02 2009-02-12 株式会社カネカ シリコン系薄膜光電変換装置
JP4789131B2 (ja) * 2004-02-27 2011-10-12 独立行政法人産業技術総合研究所 太陽電池及び太陽電池の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103081116A (zh) * 2010-09-15 2013-05-01 三菱重工业株式会社 光电转换装置的制造方法
CN103022161A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 吉富新能源科技(上海)有限公司 制作高导电高光反射低光损失之岛状成长结构背电极
WO2020156239A1 (zh) * 2019-02-02 2020-08-06 京东方科技集团股份有限公司 光电二极管及其制备方法、电子设备
US11469336B2 (en) 2019-02-02 2022-10-11 Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. Photodiode, method for preparing the same, and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
TWI462310B (zh) 2014-11-21
WO2009119129A1 (ja) 2009-10-01
US20100269897A1 (en) 2010-10-28
TW200945603A (en) 2009-11-01
JP2009246030A (ja) 2009-10-22
EP2190029A4 (en) 2011-10-12
AU2009230536A1 (en) 2009-10-01
EP2190029A1 (en) 2010-05-26
KR100981900B1 (ko) 2010-09-13
KR20100021673A (ko) 2010-02-25
JP4418500B2 (ja) 2010-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101779295A (zh) 光电转换装置及其制造方法
KR101247916B1 (ko) 텐덤 반도체 층 스택을 구비한 광전지 모듈 및 광전지 모듈의 제작 방법
CN102037566B (zh) 薄膜光电转换装置用基板和包括它的薄膜光电转换装置、以及薄膜光电转换装置用基板的制造方法
WO2007074683A1 (ja) 積層型光電変換装置
CN102124570A (zh) 光电转换装置
CN101779294B (zh) 光电转换装置
CN102113127A (zh) 光电转换装置
CN102084493A (zh) 光电转换装置的制造方法和光电转换装置
CN101779293A (zh) 光电转换装置
WO2011040078A1 (ja) 光電変換装置
JP5254917B2 (ja) 光電変換装置の製造方法
CN102113129A (zh) 光电转换装置
CN102105992B (zh) 光电转换装置的制造方法
TWI453928B (zh) 太陽能模組及製造具有串聯半導體層堆疊之太陽能模組之方法
CN101765922A (zh) 光电转换装置的制造方法及光电转换装置
CN102176487A (zh) 光电转换装置及其制造方法
JP2011040796A (ja) 光電変換装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100714