JP2011222591A - 光電変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光電変換モジュール内部にバイパスダイオードを設けることで、外部にバイパスダイオードを配設する必要をなくす。
【解決手段】基板１０と、基板１０上に形成した透明電極層１２と、ｐ型層１４ａ、ｉ型層１４ｂ及びｎ型層１４ｃを透明電極層１２上に積層した光電変換層１４と、光電変換層１４上に形成した裏面電極層１６とを備え、光電変換層１４の側面、裏面電極１６の側面及び裏面電極１６の表面にｐ型のコンタクト層１８が形成され、ｎ型層１４ｃとｐ型コンタクト層１８とがｐｎ接合を形成している光電変換装置１００とする。
【選択図】図１
【解決手段】基板１０と、基板１０上に形成した透明電極層１２と、ｐ型層１４ａ、ｉ型層１４ｂ及びｎ型層１４ｃを透明電極層１２上に積層した光電変換層１４と、光電変換層１４上に形成した裏面電極層１６とを備え、光電変換層１４の側面、裏面電極１６の側面及び裏面電極１６の表面にｐ型のコンタクト層１８が形成され、ｎ型層１４ｃとｐ型コンタクト層１８とがｐｎ接合を形成している光電変換装置１００とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、光電変換装置に関する。
太陽光を利用した発電システムとして、アモルファスや微結晶等の半導体薄膜を積層した光電変換装置が用いられている。
光電変換装置では、複数の光電変換セルを直並列に接続して実用的な電気出力を取り出せる構成とされている。具体的には、複数の光電変換セルを接続して透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して光電変換モジュールが形成されている。このような光電変換モジュールを屋外に設置した場合、光電変換モジュール内のある１つの光電変換セルが何かの影になったときなどで発電が不十分になった場合、その光電変換セルは抵抗となる。このとき、光電変換セルの両電極にはその抵抗値と流れる電流の積の電位差が発生する。すなわち、光電変換セルに逆方向のバイアス電圧が印加されることになり、このセルは発熱するようになる。このような状況をホットスポットと呼んでいる。このホットスポットの現象が発生し、光電変換セルの温度が上昇し続けると、最悪の場合、この光電変換セルは破壊して光電変換モジュールから所定の電気出力を取り出すことができなくなる。
そこで、ホットスポットによる光電変換モジュールの損傷を防ぐために、光電変換セルに正常時の出力に対して逆バイアスとなるようにバイパスダイオードを接続する方法が採用されている。バイパスダイオードを設けることによって、どこかの光電変換セルが陰になって発電量が落ちた場合であってもその部分を回避してバイパスダイオードを介して電流が流れるので、陰部分の影響が回路全体には及ぶことがなくなる。
ところで、上記従来の光電変換装置では、多数の光電変換セルが直並列に接続されており、光電変換セルに対してディスクリートにバイパスダイオードを配置し、電気的に接続する処理が必要とされる。
これより、光電変換装置の製造に掛る時間が増大し、製造コストを押し上げる原因となっている。また、個々のバイパスダイオードを正確に位置合わせして配置する必要があり、バイパスダイオードの位置がずれると光電変換装置の信頼性が低下するおそれがある。
本発明の１つの態様は、基板と、前記基板上に形成した透明電極層と、ｐ型層、ｉ型層及びｎ型層を前記透明電極層上に積層した光電変換層と、前記光電変換層上に形成した裏面電極層と、を備える光電変換装置であって、前記光電変換層の側面、前記裏面電極の側面、前記裏面電極の表面及び前記透明電極層上にｐ型コンタクト層が形成されている、光電変換装置である。
本発明の別の態様は、基板と、前記基板上に形成した透明電極層と、ｐ型層、ｉ型層及びｎ型層を前記透明電極層上に積層した光電変換層と、前記光電変換層上に形成した裏面電極層と、を備える光電変換装置であって、前記ｉ型層を貫くように前記ｎ型層から前記ｐ型層まで伸びるｎ型コンタクト領域が形成されている、光電変換装置である。
本発明によれば、光電変換モジュール内部にバイパスダイオードを設けることで、外部にバイパスダイオードを配設する必要をなくすことができる。
＜第１の実施の形態＞
本実施の形態における光電変換装置１００は、図１に示すように、基板１０を光入射側として、光入射側から、透明電極層１２、光電変換層１４、裏面電極層１６及びコンタクト層１８を含んで構成される。
本実施の形態における光電変換装置１００は、図１に示すように、基板１０を光入射側として、光入射側から、透明電極層１２、光電変換層１４、裏面電極層１６及びコンタクト層１８を含んで構成される。
基板１０は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透光性を備えた材料で形成される。可視光線を光電変換に用いる場合、少なくとも可視光波長領域において透過性を有する材料を適用することができる。
基板１０上に透明電極層１２が形成される。透明電極層１２は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせて用いることが好適である。特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、透光性が高く、抵抗率が低く、耐プラズマ特性にも優れているので好適である。透明電極層１２は、スパッタリング法やＣＶＤ法等を用いて形成することができる。
光電変換装置１００を複数の光電変換セルを直列に接続した構成とする場合、透明電極層１２にスリットＳ１を形成して短冊状にパターニングする。例えば、波長１０６４ｎｍ、エネルギー密度１３Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数３ｋＨｚのＹＡＧレーザを用いて透明電極層１２を短冊状にパターニングすることができる。
光電変換層１４は、基板１０及び透明電極層１２を透過して入射される光を受けて、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層である。本実施の形態では、光電変換層１４は、アモルファスシリコン光電変換ユニット（ａ−Ｓｉユニット）を例に説明を行う。ただし、光電変換層１４はこれに限定されるものではなく、微結晶シリコン光電変換ユニット（μｃ−Ｓｉユニット）、化合物半導体光電変換ユニット、有機光電変換ユニット等とすることができる。また、これらの光電変換ユニットを積層したタンデム型やトリプル型としてもよい。
透明電極層１２上に、ｐ型層１４ａ、ｉ型層１４ｂ、ｎ型層１４ｃのシリコン系薄膜を順に積層してａ−Ｓｉユニットを形成する。ａ−Ｓｉユニットは、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のｐ型ドーパント含有ガス、フォスフィン（ＰＨ３）等のｎ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
なお、光電変換層１４をａ−Ｓｉユニットとμｃ−Ｓｉユニットのタンデム型とする場合には、ａ−Ｓｉユニット上に中間層を形成した上でμｃ−Ｓｉユニットを形成することが好適である。中間層は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を用いることが好適である。特に、マグネシウムＭｇがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を用いることが好適である。中間層は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等により形成することができる。中間層の膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲とすることが好適である。なお、中間層は、設けなくてもよい。さらに、中間層上に、ｐ型層、ｉ型層、ｎ型層を順に積層したμｃ−Ｓｉユニットを形成する。μｃ−Ｓｉユニットは、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のｐ型ドーパント含有ガス、フォスフィン（ＰＨ３）等のｎ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマＣＶＤ法により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、ａ−Ｓｉユニットと同様に、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
複数のセルを直列接続する場合、光電変換層１４にスリットＳ２を形成して短冊状にパターニングする。例えば、透明電極層１２に形成したスリットＳ１の位置から５０μｍ横の位置にＹＡＧレーザを照射してスリットＳ２を形成し、光電変換層１４を短冊状にパターニングする。ＹＡＧレーザは、例えば、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数３ｋＨｚのものを用いることが好適である。なお、光電変換層１４をａ−Ｓｉユニットとμｃ−Ｓｉユニットのタンデム型とした場合には、ａ−Ｓｉユニット、中間層及びμｃ−Ｓｉに対してスリットＳ２を形成して短冊状にパターニングすればよい。
光電変換層１４上に、裏面電極層１６を形成する。裏面電極層１６は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）と反射性金属とを順に積層した構造とすることが好適である。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、又は、これらの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）に不純物をドープしたものが用いられる。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にアルミニウム（Ａｌ）を不純物としてドープしたものでもよい。また、反射性金属としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が使用できる。透明導電性酸化物（ＴＣＯ）は、例えば、スパッタリング法又はＣＶＤ法等により形成することができる。裏面電極層１６は、合わせて１μｍ程度の膜厚とすることが好適である。裏面電極層１６の少なくとも一方には、光閉じ込め効果を高めるための凹凸を設けることが好適である。
複数のセルを直列接続する場合、裏面電極層１６及び光電変換層１４にスリットＳ３を形成して短冊状にパターニングする。例えば、光電変換層１４に形成したスリットＳ２の位置から５０μｍ横の位置にＹＡＧレーザを照射してスリットＳ３を形成し、裏面電極層１６及び光電変換層１４を短冊状にパターニングする。ＹＡＧレーザは、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数４ｋＨｚのものを用いることが好適である。
これにより、スリットＳ２に埋め込まれた裏面電極層１６を介して１つの光電変換セルの裏面電極層１６が隣り合う光電変換セルの透明電極層１２に電気的に接続され、隣り合う光電変換セル同士が直列に接続された構造となる。
本実施の形態における光電変換装置１００では、さらにコンタクト層１８を形成する。コンタクト層１８は、ｐ型ドーパントを含んだｐ型半導体層とする。コンタクト層１８は、光電変換層１４の側面、裏面電極層１６の側面及び裏面電極層１６の表面に形成される。
コンタクト層１８は、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のｐ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
これにより、コンタクト層１８となるｐ型半導体により裏面電極層１６の表面が覆われ、またｐ型半導体がスリットＳ３に埋め込み形成される。次に、スリットＳ３に埋め込まれたｐ型半導体にスリットＳ４を形成して短冊状にパターニングする。例えば、図１に示すように、スリットＳ３の中心付近にＹＡＧレーザを照射してスリットＳ３よりも細いスリットＳ４を形成し、各光電変換セルの両側面にコンタクト層１８が形成されるようにｐ型半導体層を短冊状にパターニングする。また、例えば、スリットＳ３のスリットＳ２側の光電変換セルの側面に位置を合わせてＹＡＧレーザを照射して、図２に示すように、スリットＳ２側の光電変換セルの側面に形成されたｐ型半導体を除去してスリットＳ４を形成し、各光電変換セルのスリットＳ２側でない側面にコンタクト層１８が形成されるようにｐ型半導体層を短冊状にパターニングしてもよい。ＹＡＧレーザは、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数４ｋＨｚのものを用いることが好適である。
コンタクト層１８の膜厚は、１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好適である。また、コンタクト層１８は、光電変換セルが正常に動作している場合において、リーク電流値が光電変換セルの光電変換によって得られる電流値の１／１００以下となるようにすることが好適である。例えば、コンタクト層１８のドーピング濃度やスリットＳ４の幅，長さ又は数を調整することにより、コンタクト層１８のリーク電流値を調整することができる。なお、コンタクト層１８は、ｎ型ドーパントを含んだｎ型半導体としてもよい。
コンタクト層１８は、光電変換セルが正常に動作している状態において逆バイアスに電圧が印加されたバイパスとして機能する。したがって、何れかの光電変換セルが陰になって発電量が落ちた場合、その光電変換セルではコンタクト層１８を介して電流が流れ、ホットスポットによる影響を回避することができる。これにより、光電変換装置１００の損傷を防ぐことができ、外観不良や出力低下を低減することができる。
さらに、コンタクト層１８によって裏面電極層１６の表面及び光電変換層１４と裏面電極１６の側面が覆われるので裏面電極層１６への外部からの水分の浸入を低減することができ、光電変換装置１００の耐湿性を向上させることができる。
コンタクト層１８の表面をバックシートで覆って充填材を用いて保護してもよい。充填材及びバックシートは、ＥＶＡ、ポリイミド等の樹脂材料とすることができる。すなわち、充填材を塗布したコンタクト層１８上をバックシートで覆い、１５０℃程度の温度に加熱しつつコンタクト層１８へ向かってバックシートに圧力を加えることによって保護する。これによって、光電変換装置１００の発電層への水分の侵入等をさらに防ぐことができる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態における光電変換装置２００は、図３に示すように、基板１０を光入射側として、光入射側から、透明電極層１２、光電変換層１４、裏面電極層１６及びコンタクト領域２０を含んで構成される。本実施の形態において基板１０及び透明電極層１２の形成方法は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
本実施の形態における光電変換装置２００は、図３に示すように、基板１０を光入射側として、光入射側から、透明電極層１２、光電変換層１４、裏面電極層１６及びコンタクト領域２０を含んで構成される。本実施の形態において基板１０及び透明電極層１２の形成方法は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
透明電極層１２上に、ｐ型層１４ａ、ｉ型層１４ｂのシリコン系薄膜を順に積層する。ａ−Ｓｉユニットは、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のｐ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
本実施の形態では、ｐ型層１４ａ及びｉ型層１４ｂにスリットＳ４を形成して短冊状にパターニングする。例えば、透明電極層１２に形成したスリットＳ１に平行にＹＡＧレーザを照射してスリットＳ４を形成し、ｐ型層１４ａ及びｉ型層１４ｂを短冊状にパターニングする。ＹＡＧレーザは、例えば、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数３ｋＨｚのものを用いることが好適である。
スリットＳ４を形成後、ｉ型層１４ｂ上にｎ型層１４ｃを積層する。シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、フォスフィン（ＰＨ３）等のｎ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
これにより、ｐ型層１４ａ，ｉ型層１４ｂ及びｎ型層１４ｃが積層されたａ−Ｓｉユニットが形成される。さらに、ｉ型層１４ｂを貫くようにスリットＳ４にｎ型層１４ｃが埋め込まれたコンタクト領域２０が形成される。コンタクト領域２０は、光電変換セルが正常に動作している状態において逆バイアスに電圧が印加されたバイパスとして機能する。したがって、何れかの光電変換セルが陰になって発電量が落ちた場合、その光電変換セルではコンタクト領域２０を介して電流が流れ、ホットスポットによる影響を回避することができる。これにより、光電変換装置１００の損傷を防ぐことができ、外観不良や出力低下を低減することができる。
なお、コンタクト領域２０は、光電変換セルが正常に動作している場合において、リーク電流値が光電変換セルの光電変換によって得られる電流値の１／１００以下となるようにすることが好適である。例えば、コンタクト領域２０のドーピング濃度やスリットＳ４の幅，長さ又は数を調整することにより、コンタクト領域２０のリーク電流値を調整することができる。
また、光電変換層１４をａ−Ｓｉユニットとμｃ−Ｓｉユニットのタンデム型とする場合には、ａ−Ｓｉユニット上に中間層を形成し、さらにμｃ−Ｓｉユニットのｐ型層及びｉ型層を形成した後にスリットＳ４を形成すればよい。すなわち、２つ以上の光電変換ユニットを積層した光電変換セルを形成する場合、積層される最上部の光電変換セルのｎ型層を成膜する前に透明電極層１２に達するスリットＳ４を形成する。そして、スリットＳ４を形成後、最上部の光電変換セルを構成するｎ型層を形成すればよい。これにより、スリットＳ４に埋め込まれたｎ型層と最下部の光電変換セルのｐ型層とのｐｎ接合を形成することができる。
複数のセルを直列接続する場合、さらに光電変換層１４にスリットＳ２を形成して短冊状にパターニングする。スリットＳ２は、例えば、透明電極層１２に形成したスリットＳ１の位置から５０μｍ横の位置であって、スリットＳ１を挟んでスリットＳ４とは反対側の位置にＹＡＧレーザを照射して形成する。ＹＡＧレーザの照射条件は、第１の実施の形態と同様とすればよい。また、光電変換層１４上に、裏面電極層１６を形成する。裏面電極層１６は、第１の実施の形態と同様に形成することができる。複数のセルを直列接続する場合、さらに裏面電極層１６及び光電変換層１４にスリットＳ３を形成して短冊状にパターニングする。スリットＳ３は、第１の実施の形態と同様に形成することができる。
なお、本実施の形態の変形例として、スリットＳ４を形成してｎ型層１４ｃを埋め込み形成する代りに、ｎ型層１４ｃを形成した後、イオン打ち込み法等を用いてスリットＳ４に対応する領域にｎ型ドーパントをｉ型層１４ｂに添加することによって、ｉ型層１４ｂを貫くようにｎ型層１４ｃからｐ型層１４ａまで伸びるコンタクト領域２０を形成してもよい。
この場合も、コンタクト領域２０は、光電変換セルが正常に動作している場合において、リーク電流値が光電変換セルの光電変換によって得られる電流値の１／１００以下となるようにすることが好適である。例えば、イオン打ち込み法等によって形成するコンタクト領域２０のドーピング濃度や幅，長さ又は数を調整することにより、コンタクト領域２０のリーク電流値を調整することができる。
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態における光電変換装置３００は、図４に示すように、基板１０を光入射側として、光入射側から、透明電極層１２、光電変換層１４、裏面電極層１６及びコンタクト領域２２を含んで構成される。本実施の形態において基板１０及び透明電極層１２の形成方法は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
本実施の形態における光電変換装置３００は、図４に示すように、基板１０を光入射側として、光入射側から、透明電極層１２、光電変換層１４、裏面電極層１６及びコンタクト領域２２を含んで構成される。本実施の形態において基板１０及び透明電極層１２の形成方法は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
透明電極層１２上に、ｐ型層１４ａ、ｉ型層１４ｂのシリコン系薄膜を順に積層する。ａ−Ｓｉユニットは、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のｐ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
本実施の形態では、ｐ型層１４ａ及びｉ型層１４ｂを形成後、イオン打ち込み法等を用いてｐ型ドーパントをｉ型層１４ｂに添加することによって、ｉ型層１４ｂを貫くようにコンタクト領域２２を形成する。このとき、スリットＳ３に対して平行にコンタクト領域２２が形成されるようにｐ型ドーパントを添加することが好適である。
コンタクト領域２２を形成後、ｉ型層１４ｂ上にｎ型層１４ｃを積層する。シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のシリコン含有ガス、メタン（ＣＨ４）等の炭素含有ガス、フォスフィン（ＰＨ３）等のｎ型ドーパント含有ガス及び水素（Ｈ２）等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤ法を適用することが好適である。
これにより、ｐ型層１４ａ，ｉ型層１４ｂ及びｎ型層１４ｃが積層されたａ−Ｓｉユニットが形成される。さらに、ｉ型層１４ｂを貫くように形成されたコンタクト領域２２とｎ型層１４ｃとによりｐｎ接合が形成される。このｐｎ接合は、光電変換セルが正常に動作している状態において逆バイアスに電圧が印加されたバイパスダイオードとして機能する。したがって、何れかの光電変換セルが陰になって発電量が落ちた場合、その光電変換セルではコンタクト領域２２と光電変換層１４に含まれるｎ型層１４ｃとのｐｎ接合を介して電流が流れ、ホットスポットによる影響を回避することができる。これにより、光電変換装置３００の損傷を防ぐことができ、外観不良や出力低下を低減することができる。
なお、コンタクト領域２２は、光電変換セルが正常に動作している場合において、リーク電流値が光電変換セルの光電変換によって得られる電流値の１／１００以下となるようにすることが好適である。例えば、イオン打ち込み法等によって形成するコンタクト領域２２のドーピング濃度や幅，長さ又は数を調整することにより、コンタクト領域２２のリーク電流値を調整することができる。
また、光電変換層１４をａ−Ｓｉユニットとμｃ−Ｓｉユニットのタンデム型とする場合には、ａ−Ｓｉユニット上に中間層を形成し、さらにμｃ−Ｓｉユニットのｐ型層及びｉ型層を形成した後に透明電極層１２に達するコンタクト領域２２を形成すればよい。すなわち、２つ以上の光電変換ユニットを積層した光電変換セルを形成する場合、積層される最上部の光電変換セルのｎ型層を成膜する前に、イオン打ち込み法等によって透明電極層１２に達するようにｐ型ドーパントを添加してコンタクト領域２２を形成する。そして、コンタクト領域２２を形成後、最上部の光電変換セルを構成するｎ型層を形成すればよい。これにより、コンタクト領域２２と最上部の光電変換セルのｎ型層とのｐｎ接合を形成することができる。
複数のセルを直列接続する場合、さらに光電変換層１４にスリットＳ２を形成して短冊状にパターニングする。スリットＳ２は、例えば、透明電極層１２に形成したスリットＳ１の位置から５０μｍ横の位置であって、スリットＳ１を挟んでコンタクト領域２２とは反対側の位置にＹＡＧレーザを照射して形成する。ＹＡＧレーザの照射条件は、第１の実施の形態と同様とすればよい。また、光電変換層１４上に、裏面電極層１６を形成する。裏面電極層１６は、第１の実施の形態と同様に形成することができる。複数のセルを直列接続する場合、さらに裏面電極層１６及び光電変換層１４にスリットＳ３を形成して短冊状にパターニングする。スリットＳ３は、第１の実施の形態と同様に形成することができる。
なお、本実施の形態の変形例として、ｐ型層１４ａ，ｉ型層１４ｂ及びｎ型層１４ｃを形成した後、図５に示すように、イオン打ち込み法等を用いてｉ型層１４ｂ及びｎ型層１４ｃにｐ型ドーパントを添加してコンタクト領域２４を形成してもよい。
この場合も、コンタクト領域２４は、光電変換セルが正常に動作している場合において、リーク電流値が光電変換セルの光電変換によって得られる電流値の１／１００以下となるようにすることが好適である。例えば、イオン打ち込み法等によって形成するコンタクト領域２４のドーピング濃度や幅，長さ又は数を調整することにより、コンタクト領域２４のリーク電流値を調整することができる。
なお、上記第１〜第３の実施の形態においてｐ型層、ｉ型層、ｎ型層の積層順は逆にしてもよい。すなわち、基板１０側から光を入射しない膜面入射型の光電変換装置においても、ｎ型半導体領域及びｐ型半導体領域を入れ替えることによって上記第１〜第３の実施の形態の構成を適用することができる。
１０ 基板、１２ 透明電極層、１４ 光電変換層、１４ａ ｐ型層、１４ｂ ｉ型層、１４ｃ ｎ型層、１６ 裏面電極層、１８ コンタクト層、２０，２２，２４ コンタクト領域、１００，１０２，２００，３００，３０２ 光電変換装置。
Claims (4)
- 基板と、
前記基板上に形成した透明電極層と、
ｐ型層、ｉ型層及びｎ型層を前記透明電極層上に積層した光電変換層と、
前記光電変換層上に形成した裏面電極層と、
を備える光電変換装置であって、
前記光電変換層の側面、前記裏面電極の側面、前記裏面電極の表面及び前記透明電極層上にｐ型コンタクト層が形成されていることを特徴とする光電変換装置。 - 基板と、
前記基板上に形成した透明電極層と、
ｐ型層、ｉ型層及びｎ型層を前記透明電極層上に積層した光電変換層と、
前記光電変換層上に形成した裏面電極層と、
を備える光電変換装置であって、
前記ｉ型層を貫くように前記ｎ型層から前記ｐ型層まで伸びるｎ型コンタクト領域が形成されていることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項２に記載の光電変換装置であって、
前記ｎ型コンタクト領域は、前記ｉ型層に形成されたコンタクトホール内にｎ型半導体を埋込み形成したものであることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項２に記載の光電変換装置であって、
前記ｎ型コンタクト領域は、前記ｉ型層にｎ型ドーパントを注入して形成されたものであることを特徴とする光電変換装置。
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| JP2010087163A JP2011222591A (ja) | 2010-04-05 | 2010-04-05 | 光電変換装置 |
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