CN104662673A - 光电转换元件以及光电转换元件的制造方法 - Google Patents

光电转换元件以及光电转换元件的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104662673A
CN104662673A CN201380049902.8A CN201380049902A CN104662673A CN 104662673 A CN104662673 A CN 104662673A CN 201380049902 A CN201380049902 A CN 201380049902A CN 104662673 A CN104662673 A CN 104662673A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide layer
electroconductive oxide
amorphous film
conversion element
electroconductive
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.)
Granted
Application number
CN201380049902.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104662673B (zh
Inventor
酒井敏彦
木本贤治
小出直城
山元良高
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN104662673A publication Critical patent/CN104662673A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104662673B publication Critical patent/CN104662673B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022483—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • 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
    • H01L31/072—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 PN heterojunction type
    • H01L31/0745—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 PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—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 PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • 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
    • 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
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

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

Abstract

提供一种光电转换元件及其制造方法，该光电转换元件包括：第一导电型的半导体基板；第一导电型的第一非晶膜，设置在该半导体基板的一个表面的整个面；第一导电性氧化物层，设置在该第一非晶膜上；第一导电型的第二非晶膜，设置在该半导体基板的另一个表面的一部分；第二导电性氧化物层，设置在该第二非晶膜上；第二导电型的第三非晶膜，设置在该半导体基板的另一个表面的其他的一部分；以及第三导电性氧化物层，设置在该第三非晶膜上，该第一导电性氧化物层的导电率比该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的导电率低，该第一导电性氧化物层的透过率比该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的透过率高。

Description

光电转换元件以及光电转换元件的制造方法
技术领域
本发明涉及光电转换元件以及光电转换元件的制造方法。
背景技术
近年，尤其从地球环境问题的观点出发，将太阳光能直接转换为电能的太阳电池作为下一代能源的期待急剧提高。在太阳电池中，有使用了化合物半导体或者有机材料的太阳电池等各种种类的太阳电池，但当前成为主流的是使用了硅晶的太阳电池。
另外，现在，制造以及销售最多的太阳电池是在太阳光入射一侧的面即受光面和受光面的相反侧即背面分别形成了电极的结构的太阳电池。但是，这样在受光面形成了电极的情况下，由于存在电极中的太阳光的反射以及吸收，所以入射的太阳光的量减少相应于电极的面积的量。
因此，例如，如特开2005-101151号公报(专利文献1)所示，正在推进如下的太阳电池元件(异质结背接触电池)的开发：在n型的单晶硅基板的背面上，形成i型的非晶硅膜，在其上，形成n型的非晶硅膜和p型的非晶硅膜，在其上，形成了电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-101151号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中公开的太阳电池元件中，在半导体基板的受光面，形成由i型的非晶膜和反射防止膜构成的层叠结构，在受光面的相反侧的表面(以下，也记载为背面)，形成由i型的非晶膜和p型的非晶膜和n型的非晶膜和电极层构成的层叠结构以及由i型的非晶膜和n型的非晶膜和电极层构成的层叠结构。即，由于在受光面和背面，层叠结构的结构大幅不同，所以在半导体基板的受光面侧和背面侧表面应力不同，担心在制造工艺中由半导体基板的翘曲等所引起的恶劣影响，难以进行太阳电池元件的薄化。
另一方面，随着太阳电池元件的普及，其制造成本的重要性逐渐提高，期待能够更加廉价地制造太阳电池的开发。此外，同时还要求转换效率的进一步的提高。
本发明是鉴于如上述的现状而完成的，其目的在于，提供一种具有高的转换效率、能够进行薄化且能够廉价地制造的光电转换元件。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题而专心研究的结果，发现了通过在半导体基板的受光面和背面中使层叠结构近似、且将反射防止膜以及电极层的导电率和透过率设为特定的关系，从而除了能够防止半导体基板的翘曲等之外，还能够提高光电转换元件的转换效率，并基于这个发现进一步专心研究而完成了本发明。
即，本发明的光电转换元件的特征在于，包括：第一导电型的半导体基板；第一导电型的第一非晶膜，设置在该半导体基板的一个表面的整个面；第一导电性氧化物层，设置在该第一非晶膜上；第一导电型的第二非晶膜，设置在该半导体基板的另一个表面的一部分；第二导电性氧化物层，设置在该第二非晶膜上；第二导电型的第三非晶膜，设置在该半导体基板的另一个表面的其他的一部分；以及第三导电性氧化物层，设置在该第三非晶膜上，该第一导电性氧化物层的导电率比该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的导电率低，该第一导电性氧化物层的透过率比该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的透过率高。
这里，优选地，上述第一导电性氧化物层、上述第二导电性氧化物层以及上述第三导电性氧化物层是由共通的元素构成的氧化物，该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的含氧量低于该第一导电性氧化物层的含氧量。
另外，这里，第一导电型表示p型或者n型，第二导电型表示不同于第一导电型的n型或者p型。
此外，优选地，上述共通的元素是从由铟、锡、镓、锌以及铝构成的群中选择的至少一种元素，进一步，具体而言，优选地，上述氧化物是从由铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟镓锌氧化物以及铝锌氧化物构成的群中选择的至少一种化合物。
此外，优选地，上述第一导电性氧化物层的含氧量为33at％以上且50at％以下，上述第二导电性氧化物层以及上述第三导电性氧化物层的含氧量小于33at％。另外，“at％”表示“原子百分比(atomicpercentage)”，即表示原子数浓度。
此外，本发明还涉及上述的光电转换元件的制造方法，其特征在于，该制造方法包括如下工序：在第一导电型的半导体基板的一个表面的整个面，形成第一导电型的第一非晶膜的工序；在该第一非晶膜上，通过溅射法而形成第一导电性氧化物层的工序；在该半导体基板的另一个表面，形成第一导电型的第二非晶膜的工序；在该另一个表面，与该第二非晶膜隔离而形成第二导电型的第三非晶膜的工序；在该第二非晶膜和该第三非晶膜之间形成掩模材料的工序；在该第二非晶膜上、该第三非晶膜上以及该掩模材料上，通过溅射法而形成用于制作第二导电性氧化物层以及第三导电性氧化物层的导电性氧化物层的工序；以及通过去除该掩模材料，将用于制作该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的该导电性氧化物层分离为第二导电性氧化物层和第三导电性氧化物层的工序，通过该溅射法而形成第一导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比高于通过该溅射法而形成用于制作第二导电性氧化物层以及第三导电性氧化物层的导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比。
另外，这里，导入氧气流量比表示导入氧气流量相对于包括氩气等的惰性气体的总的导入气体流量的比率。
此外，优选地，通过上述溅射法而形成第一导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比为5％以上且50％以下，通过上述溅射法而形成用于制作第二导电性氧化物层以及第三导电性氧化物层的导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比小于5％。
发明效果
本发明的光电转换元件具有如下的优良的效果：具有高的转换效率、能够进行薄化且能够廉价地制造。
附图说明
图1是实施方式的光电转换元件的示意性的剖视图。
图2是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图3是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图4是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图5是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图6是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图7是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图8是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图9是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图10是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图11是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图12是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
图13是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
具体实施方式
以下，进一步详细说明本发明的实施方式。另外，在本发明的附图中，设为相同的参照标号表示相同部分或者相等部分。
＜光电转换元件＞
(整体结构)
图1是实施方式的光电转换元件的示意性的剖视图。在作为本发明的实施方式的光电转换元件中，在半导体基板1的受光面，由i型的非晶硅构成的第一非掺杂膜2、由n型的非晶硅构成的第一非晶膜3、第一导电性氧化物层4进行层叠，在半导体基板1的背面，由i型的非晶硅构成的第二非掺杂膜5、由n型的非晶硅构成的第二非晶膜6、第二导电性氧化物层7进行层叠，进一步，在半导体基板1的其他的背面，由i型的非晶硅构成的第三非掺杂膜8、由p型的非晶硅构成的第三非晶膜9、第三导电性氧化物层10进行层叠。这里，也可以在第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的背面，进一步形成由铝或银等构成的金属电极层。
并且，其特征在于，第一导电性氧化物层4的导电率比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的导电率低，并且，第一导电性氧化物层4的透过率比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的透过率高。
具有以上的结构的本发明的光电转换元件，通过在受光面形成的第一导电性氧化物层4的透过率高而短路电流增加，且通过第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的导电率高而短路电流进一步增加。其结果，光电转换时的电流电压特性中的曲线因子(FF：填充因子)提高。因此，能够提供具有高的转换效率的光电转换元件。
以下，说明构成实施方式的光电转换元件的各部分。
(导电性氧化物层)
如上所述，本发明的光电转换元件包括第一导电性氧化物层4、第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10。在本发明的光电转换元件中，第一导电性氧化物层4具有作为反射防止膜的功能，第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10具有作为电极层的功能。即，构成各层的导电性氧化物是透过光、防止反射且兼具电传导性的氧化物。作为这样的氧化物，典型地，能够举出ITO(Indium TinOxide：铟锡氧化物)等的能够作为透明导电膜而利用的氧化物。
第一导电性氧化物层4的导电率需要比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的导电率低。这里，在本说明书中，各导电性氧化物层的导电率采用通过遵照“JIS K 7194”的方法而测定出的值。例如，能够使用万能表或数字万用表等而测定。
这里，第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的导电率优选为1000S/cm以上。进一步，第二导电性氧化物层7的导电率和第三导电性氧化物层10的导电率最好实质上相同。
此外，第一导电性氧化物层4的透过率需要比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的透过率高。这里，各导电性氧化物层的透过率例如能够使用分光透过率测定器等而测定。
这里，第一导电性氧化物层4的透过率优选为90％以上。进一步，第二导电性氧化物层7的透过率和第三导电性氧化物层10的透过率最好实质上相同。
在本发明的光电转换元件中，第一导电性氧化物层4、第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10优选都是由共通的元素构成的氧化物。这里，由共通的元素构成的氧化物表示构成元素种类相同，也可以在各导电性氧化物层中，化合物中的各元素的组成比不同。这样，通过将各导电性氧化物层设为由共通的元素构成的氧化物，能够实现能够进行原料的共通化、能够廉价地制造的光电转换元件。
上述共通的元素优选是从由铟(In)、锡(Sn)、镓(Ga)、锌(Zn)以及铝(Al)构成的群中选择的至少一种元素，作为共通包括这些元素的导电性氧化物，优选能够举出铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铝锌氧化物(AZO)以及这些的并用等。此外，也可以是对上述的化合物微量掺杂了其他的元素的化合物，进一步，各导电性氧化物层也可以是由单一的组成构成的单层的化合物层，也可以是多个组成的化合物层进行层叠。即，本发明的导电性氧化物层优选是从由铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟镓锌氧化物以及铝锌氧化物构成的群中选择的至少一种化合物。
在本发明的光电转换元件中，如上所述，由于各导电性氧化物层是由共通的元素构成的氧化物，所以各导电性氧化物层的导电率以及透过率能够通过导电性氧化物层的含氧量而调整。即，通过将第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的含氧量调整为比第一导电性氧化物层4的含氧量低，能够设为第一导电性氧化物层4的导电率比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的导电率低且第一导电性氧化物层4的透过率比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的透过率高的关系。
作为具体的方式，例如，能够举出第一导电性氧化物层4、第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10都由ITO构成，构成第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的ITO的含氧量比构成第一导电性氧化物层4的ITO的含氧量低的方式等。
这里，优选地，第一导电性氧化物层4的含氧量为33at％以上且50at％以下，且第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的含氧量小于33at％。此外，优选地，第二导电性氧化物层7的含氧量和第三导电性氧化物层10的含氧量实质上相同。各层的含氧量例如能够通过SIMS(二次离子质谱法(Secondary Ion Mass Spectrometry))而测定。
各导电性氧化物层的厚度例如能够设为100nm左右，第二导电性氧化物层7的厚度和第三导电性氧化物层10的厚度最好实质上相同。
如上所述，第一导电性氧化物层4具有作为反射防止膜的功能。因此，第一导电性氧化物层4的厚度优选为100nm左右，折射率优选为1.5以上且3.5以下。
(半导体基板)
作为半导体基板1，并不限定于由n型单晶硅构成的基板，能够使用以往公知的半导体基板。此外，作为半导体基板1，例如也可以使用预先在半导体基板1的受光面形成了纹理结构(未图示)的半导体基板等。半导体基板1的厚度并不特别限定，例如能够设为100μm以上且300μm以下，优选地，能够设为100μm以上且200μm以下。此外，半导体基板1的比电阻也不特别限定，例如能够设为0.1Ω·cm以上且1Ω·cm以下。
(非掺杂膜)
作为第一非掺杂膜2、第二非掺杂膜5以及第三非掺杂膜8，并不限定于由i型的非晶硅构成的膜，例如也可以使用从以往公知的i型的非晶半导体膜等。各非掺杂膜的厚度并不特别限定，例如能够设为5nm以上且10nm以下。
这里，i型意味着没有刻意掺杂n型或者p型的杂质，例如也有时在制作光电转换元件后通过n型或者p型的杂质不可避免地扩散等而表示n型或者p型的导电型。
此外，在“非晶硅”中还包括氢化非晶硅等的硅原子的游离键(悬空键(dangling bond))通过氢而被终止的硅。
(非晶膜)
作为第一非晶膜3以及第二非晶膜6，并不限定于由n型的非晶硅构成的膜，例如也可以使用从以往公知的n型的非晶半导体膜等。第一非晶膜3以及第二非晶膜6的厚度并不特别限定，例如能够设为5nm以上且10nm以下。这里，作为在第一非晶膜3以及第二非晶膜6中包含的n型杂质，例如能够使用磷，第一非晶膜3以及第二非晶膜6的n型杂质浓度例如能够设为5×1019个/cm3左右。
作为第三非晶膜9，并不限定于由p型的非晶硅构成的膜，例如也可以使用从以往公知的p型的非晶半导体膜等。第三非晶膜9的厚度并不特别限定，例如能够设为5nm以上且10nm以下。这里，作为在第三非晶膜9中包含的p型杂质，例如能够使用硼，第三非晶膜9的p型杂质浓度例如能够设为5×1019个/cm3左右。
这里，从抑制光电转换元件的翘曲的观点出发，优选地，在半导体基板1的受光面侧层叠的第一非掺杂膜2、第一非晶膜3以及第一导电性氧化物层4的合计厚度、在半导体基板1的背面侧层叠的第二非掺杂膜5、第二非晶膜6以及第二导电性氧化物层7的合计厚度以及第三非掺杂膜8、第三非晶膜9以及第三导电性氧化物层10的合计厚度分别为实质上相等的厚度。通过这个结构，由于在光电转换元件的制造过程中，抑制半导体基板1的翘曲，所以能够实现比以往更薄的光电转换元件。
这样的本发明的光电转换元件通过如以下的制造方法而制造。换言之，通过如以下的制造方法而制造的光电转换元件表示如上述的特性。因此，本发明的光电转换元件具有如下的优良的效果：具有高的转换效率、能够进行薄化且能够廉价地制造。
＜光电转换元件的制造方法＞
以下，参照图2～图13的示意性剖视图，详细说明实施方式的光电转换元件的制造方法的一例。
首先，如图2所示，在n型的半导体基板1的受光面的整个面上，将由i型的非晶硅构成的第一非掺杂膜2和由n型的非晶硅构成的第一非晶膜3按照这个顺序例如通过等离子CVD(化学气相淀积(ChemicalVapor Deposition))法而层叠。
接着，如图3所示，在第一非晶膜3的整个面上，通过溅射法而形成第一导电性氧化物层4，该第一导电性氧化物层4由从由铟(In)、锡(Sn)、镓(Ga)、锌(Zn)以及铝(Al)构成的群中选择的至少一种元素和氧气而成。
这里，作为溅射法，能够采用以往公知的方法，例如，能够举出直流辉光放电溅射法、高频溅射法、磁控溅射法、平衡磁控溅射法、非平衡磁控溅射法、双磁控溅射法、离子束式溅射法、电弧式离子镀法等。
此外，优选地，通过溅射法而形成第一导电性氧化物层时的导入氧气流量比为5％以上。
接着，如图4所示，在半导体基板1的背面的整个面上，将由i型的非晶硅构成的第二非掺杂膜5和由n型的非晶硅构成的第二非晶膜6按照这个顺序例如通过等离子CVD法而层叠。
接着，如图5所示，在第二非晶膜6上的一部分形成抗蚀剂膜11。这里，抗蚀剂膜11并不特别限定，例如，能够使用将抗蚀剂墨通过喷墨法而印刷，并使其干燥而形成的抗蚀剂膜等。
接着，如图6所示，去除没有通过抗蚀剂膜11而被覆盖的第二非掺杂膜5以及第二非晶膜6的一部分，使半导体基板1曝光。这里，去除第二非掺杂膜5以及第二非晶膜6的方法并不特别限定，优选使用干蚀刻。
接着，去除抗蚀剂膜11，清洗之后，如图7所示，在半导体基板1的曝光面上以及第二非晶膜6上，例如通过溅射法而形成金属膜12。这里，金属膜12并不特别限定，能够使用例如铝等。
接着，如图8所示，在金属膜12上的一部分，形成抗酸性的抗蚀剂膜13。这里，抗酸性的抗蚀剂膜13并不特别限定，能够使用以往公知的抗蚀剂膜。
接着，如图9所示，通过去除从抗蚀剂膜13曝光的金属膜12的一部分，使半导体基板1曝光。这里，去除金属膜12的方法优选采用使用了酸性溶液的湿蚀刻。这里，作为酸性溶液，例如，能够使用盐酸、硝酸、氟酸或者这些的并用等。
接着，去除抗蚀剂膜13，清洗之后，如图10所示，在半导体基板1的曝光面上以及第二非晶膜6上，将由i型的非晶硅构成的第三非掺杂膜8以及由p型的非晶硅构成的第三非晶膜9按照这个顺序例如通过等离子CVD法而层叠。
接着，如图11所示，通过使用了酸性溶液的湿蚀刻而去除金属膜12的剩余部分，通过剥离法而去除在金属膜12的剩余部分上形成的、第三非掺杂膜8和第三非晶膜9。
接着，如图12所示，在第二非晶膜6和第三非晶膜9之间产生的开口部14附近，形成成为掩模材料15的抗蚀剂膜。
这里，掩模材料15并不特别限定，优选使用光刻胶。
接着，如图13所示，在第二非晶膜6上和第三非晶膜9上和掩模材料15上，通过溅射法而形成由与第一导电性氧化物层4共通的元素和氧气构成的导电性氧化物层16。
这里，优选通过溅射法而形成导电性氧化物层16时的导入氧气流量比(导入氧气流量相对于包括氩气等的惰性气体的总的导入气体流量的比率)比形成了第一导电性氧化物层时的导入氧气流量比低，进一步优选为小于5％。若导入氧气流量比为5％以上，则通过舱室内的氧自由基而掩模材料15容易受到损坏，产生掩模材料15的形状发生变化的不适。在掩模材料15的形状发生了变化的情况下，在通过后述的剥离法而去除掩模材料15以及导电性氧化物层16的一部分时，存在第二导电性氧化物层7和第三导电性氧化物层10的分离变得不充分、短路的可能性。若导入氧气流量比小于5％，则能够将等离子损坏抑制为实质上能够忽略的程度，能够防止短路。
接着，如图1所示，通过剥离法而去除掩模材料15以及在掩模材料15上形成的导电性氧化物层16，将导电性氧化物层16分离为第二导电性氧化物层7和第三导电性氧化物层10。由此，能够将n型电极(第二导电性氧化物层7)和p型电极(第三导电性氧化物层10)简单且可靠地进行分离。
包括以上的工序的、本发明的光电转换元件的制造方法由于在通过溅射法而形成第一导电性氧化物层4、第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的各工序中，将靶材共通化，所以能够廉价地制造本发明的光电转换元件。此外，在通过溅射法而形成第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的工序中，通过较低地限制导入氧气流量比，减轻对于掩模材料15的等离子损坏。由此，在剥离掩模材料15时，不会产生电极之间短路的不适。
此外，同时，通过将形成第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10时的导入氧气流量比限制为比形成第一导电性氧化物层4时的导入氧气流量比低，能够获得第一导电性氧化物层4的导电率比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的导电率低且第一导电性氧化物层4的透过率比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的透过率高的结构。如上所述，本发明的光电转换元件通过这个结构，使短路电流增加，表示高的转换效率。
应认为本次公开的实施方式在所有点上都是例示，并不是限制性的。本发明的范围是由权利要求书的范围所表示而不是上述的说明，意图包含与权利要求书的范围等同的含义以及范围内的全部变更。
产业上的可利用性
本发明能够利用于光电转换元件以及光电转换元件的制造方法。
附图标记说明
1半导体基板、2第一非掺杂膜、3第一非晶膜、4第一导电性氧化物层、5第二非掺杂膜、6第二非晶膜、7第二导电性氧化物层、8第三非掺杂膜、9第三非晶膜、10第三导电性氧化物层、11抗蚀剂膜、12金属膜、13抗酸性的抗蚀剂膜、14开口部、15掩模材料、16导电性氧化物层。

Claims (5)

1.一种光电转换元件，包括：
第一导电型的半导体基板；
第一导电型的第一非晶膜，设置在所述半导体基板的一个表面的整个面；
第一导电性氧化物层，设置在所述第一非晶膜上；
第一导电型的第二非晶膜，设置在所述半导体基板的另一个表面的一部分；
第二导电性氧化物层，设置在所述第二非晶膜上；
第二导电型的第三非晶膜，设置在所述半导体基板的另一个表面的其他的一部分；以及
第三导电性氧化物层，设置在所述第三非晶膜上，
其特征在于，
所述第一导电性氧化物层的导电率比所述第二导电性氧化物层以及所述第三导电性氧化物层的导电率低，
所述第一导电性氧化物层的透过率比所述第二导电性氧化物层以及所述第三导电性氧化物层的透过率高。
2.如权利要求1所述的光电转换元件，
所述第一导电性氧化物层、所述第二导电性氧化物层以及所述第三导电性氧化物层是由共通的元素构成的氧化物，
所述第二导电性氧化物层以及所述第三导电性氧化物层的含氧量低于所述第一导电性氧化物层的含氧量。
3.如权利要求2所述的光电转换元件，
所述共通的元素是从由铟、锡、镓、锌以及铝构成的群中选择的至少一种元素。
4.如权利要求1至3的任一项所述的光电转换元件，
所述第一导电性氧化物层的含氧量为33at％以上且50at％以下，
所述第二导电性氧化物层以及所述第三导电性氧化物层的含氧量小于33at％。
5.一种光电转换元件的制造方法，包括如下工序：
在第一导电型的半导体基板的一个表面的整个面，形成第一导电型的第一非晶膜的工序；
在所述第一非晶膜上，通过溅射法而形成第一导电性氧化物层的工序；
在所述半导体基板的另一个表面，形成第一导电型的第二非晶膜的工序；
在所述另一个表面，与所述第二非晶膜隔离而形成第二导电型的第三非晶膜的工序；
在所述第二非晶膜和所述第三非晶膜之间形成掩模材料的工序；
在所述第二非晶膜上、所述第三非晶膜上以及所述掩模材料上，通过溅射法而形成用于制作第二导电性氧化物层以及第三导电性氧化物层的导电性氧化物层的工序；以及
通过去除所述掩模材料，将用于制作所述第二导电性氧化物层以及所述第三导电性氧化物层的所述导电性氧化物层分离为所述第二导电性氧化物层和所述第三导电性氧化物层的工序，
其特征在于，
通过所述溅射法而形成所述第一导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比高于通过所述溅射法而形成用于制作所述第二导电性氧化物层以及所述第三导电性氧化物层的所述导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比。
CN201380049902.8A 2012-09-26 2013-09-19 光电转换元件以及光电转换元件的制造方法 Active CN104662673B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012212547A JP6042679B2 (ja) 2012-09-26 2012-09-26 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
JP2012-212547 2012-09-26
PCT/JP2013/075268 WO2014050687A1 (ja) 2012-09-26 2013-09-19 光電変換素子および光電変換素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104662673A true CN104662673A (zh) 2015-05-27
CN104662673B CN104662673B (zh) 2016-05-11

Family

ID=50388092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380049902.8A Active CN104662673B (zh) 2012-09-26 2013-09-19 光电转换元件以及光电转换元件的制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9236507B2 (zh)
JP (1) JP6042679B2 (zh)
CN (1) CN104662673B (zh)
WO (1) WO2014050687A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016072415A1 (ja) * 2014-11-07 2016-05-12 シャープ株式会社 光電変換素子
JP2016154169A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 シャープ株式会社 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
KR20210040645A (ko) * 2019-10-04 2021-04-14 삼성전자주식회사 투명 전도성 산화물층을 포함하는 반도체 소자
JP7397732B2 (ja) * 2020-03-24 2023-12-13 株式会社カネカ 太陽電池の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005101240A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子およびその製造方法
CN101164966A (zh) * 2006-10-06 2008-04-23 住友金属矿山株式会社 氧化物烧结体、其制造方法、透明导电膜、以及采用它所得到的太阳能电池

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142709A (ja) * 2001-10-31 2003-05-16 Sharp Corp 積層型太陽電池およびその製造方法
EP1519422B1 (en) 2003-09-24 2018-05-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Photovoltaic cell and its fabrication method
JP3998619B2 (ja) * 2003-09-24 2007-10-31 三洋電機株式会社 光起電力素子およびその製造方法
US20060130891A1 (en) * 2004-10-29 2006-06-22 Carlson David E Back-contact photovoltaic cells
US20080000522A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 General Electric Company Photovoltaic device which includes all-back-contact configuration; and related processes
US20080173347A1 (en) * 2007-01-23 2008-07-24 General Electric Company Method And Apparatus For A Semiconductor Structure
KR101539047B1 (ko) * 2008-12-24 2015-07-23 인텔렉츄얼 키스톤 테크놀로지 엘엘씨 광기전력 변환 소자 및 그의 제조방법
JP5274277B2 (ja) * 2009-01-27 2013-08-28 京セラ株式会社 太陽電池素子の製造方法
KR101142861B1 (ko) * 2009-02-04 2012-05-08 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
MY152718A (en) * 2009-03-30 2014-11-28 Sanyo Electric Co Solar cell
KR101139443B1 (ko) * 2009-09-04 2012-04-30 엘지전자 주식회사 이종접합 태양전지와 그 제조방법
JP2011061151A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池用裏面保護シートおよびその製造方法、太陽電池モジュール
JP2013219065A (ja) * 2010-08-06 2013-10-24 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池及び太陽電池の製造方法
US8633379B2 (en) * 2010-08-17 2014-01-21 Lg Electronics Inc. Solar cell
KR101275575B1 (ko) * 2010-10-11 2013-06-14 엘지전자 주식회사 후면전극형 태양전지 및 이의 제조 방법
WO2013106225A1 (en) * 2012-01-12 2013-07-18 Applied Materials, Inc. Methods of manufacturing solar cell devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005101240A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子およびその製造方法
CN101164966A (zh) * 2006-10-06 2008-04-23 住友金属矿山株式会社 氧化物烧结体、其制造方法、透明导电膜、以及采用它所得到的太阳能电池

Also Published As

Publication number Publication date
JP6042679B2 (ja) 2016-12-14
JP2014067888A (ja) 2014-04-17
US20150249169A1 (en) 2015-09-03
WO2014050687A1 (ja) 2014-04-03
US9236507B2 (en) 2016-01-12
CN104662673B (zh) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11296244B2 (en) Solar cell comprising a metal-oxide buffer layer and method of fabrication
Ying et al. Monolithic perovskite/black-silicon tandems based on tunnel oxide passivated contacts
US8772770B2 (en) P-type semiconductor material and semiconductor device
TWI463682B (zh) 異質接面太陽能電池
US20110056550A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
US20090205709A1 (en) Thin film type solar cell and method for manufacturing the same
CN208806263U (zh) 一种钝化接触电极结构及其适用的太阳能电池
Yu et al. Dual‐Function Light‐Trapping: Selective Plating Mask of SiOx/SiNx Stacks for Silicon Heterojunction Solar Cells
CN112103366A (zh) 硅基异质结太阳电池、光伏组件及制备方法
CN104662673A (zh) 光电转换元件以及光电转换元件的制造方法
KR101476120B1 (ko) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
WO2024183233A1 (zh) 太阳能电池及太阳能电池制备方法
KR102218417B1 (ko) 전하선택 박막을 포함하는 실리콘 태양전지 및 이의 제조방법
CN110476256B (zh) 太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能电池的制造方法
JP2014072209A (ja) 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
TWI753084B (zh) 太陽能電池
US20130127005A1 (en) Photovoltaic device and method of manufacturing the same
JP5405923B2 (ja) 光電変換素子及びその製造方法
JP5542025B2 (ja) 光電変換装置
US8101455B2 (en) Method of fabricating solar cell
JP5468217B2 (ja) 薄膜太陽電池
Cao et al. Indium Reduction in Bifacial Silicon Heterojunction Solar Cells with MoOx Hole Collector
CN115000243B (zh) 一种晶硅异质结太阳电池的制备方法
US11411191B2 (en) Selenium-fullerene heterojunction solar cell
TWI701845B (zh) 太陽能電池結構以及太陽能電池氧化層的製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant