JP2012509602A - 多重接合光電デバイスおよびその製造プロセス - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
2009参照)を有する基板の曲がりやすい形態(丸みのある谷底 M. Python et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 354, 19-25,
2008参照)にある。
頂面10及び底面11は、それぞれ、α90bottomが少なくとも3°、好ましくは6°、より好ましくは10°、より一層好ましくは15°だけα90topより小さいような複数の傾斜した基本表面を含む表面形態を有し、ここにおいて、α90topは中間層5の頂面10の前記複数の基本表面の90%がこの角度以下の傾斜を有する角度であり、また、α90lowerは中間層5の底面11の前記複数の基本表面の90%がこの角度以下の傾斜を有する角度である。
平面z=0が水平面Pとして規定されている。
J.Guillet, F. Freitas, X. Niquille, A. Shah, C.Ballif, T. Scharf, R. Morf, A. Hansen, D.
Fischer, Y. Ziegler and A. Closset著 Proc. of the 20th European PVSEC (2005) 1529参照)。
J. F. Hetu,
K. K. Kabanemi and M. Heckele著 Microsystem
Technologies 12 (2006) 947参照)により、前記基板に適用される。
m, F.-J. Haug, O. Cubero, X. Niquille and C. Ballif著 Mater. Res. Soc. Symp.
Proc. Volume 1101E, Warrendale, PA, 2008 (2008) 1101参照)、金属(銀、アルミニウム)、または透明酸化物と金属との組み合わせ(A. Banerjee and S. Guha著 Journal of Applied Physics 69 (1991) 1030、または、R. H. Franken, R. L. Stolk,
H. Li, C. H. M. v. d. Werf, J. K. Rath
and R. E. I. Schropp著 Journal of Applied Physics 102 (2007) 014503参照)で作られる。
and D.Hirsch著 Microelectronic Engineering 65 (2003) 163、または、M.Worgull, J. F. Hetu,
K. K. Kabanemi and M. Heckele著 Microsystem
Technologies 12 (2006) 947参照)。
P. Torres and D. Fischer著 Potential of VHF-Plasmas for Low-Cost Production of a Si:H Solar Cells Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol 48, pp. 343-350, 1997参照)
S. Fay, R. Schluchter, A.Shah,
C.Ballif, J. Springer, L. Mullerova-Hodakova,
A. Purkrt, A. Poruba and M.
Vanecek著 Proc. of the 20th European PVSEC (2005) 1608参照)。
このプロセスの利点は、本発明により必要とされる前記形態を自然に持っている前記中間層の成長を許す、1つのステップのプロセスにある。米国特許出願公開第2002/0011263号明細書は、必要とされるRyを修正しして得るために前記中間層を堆積するステップとエッチングをするステップとを含む、2つのステップのプロセスを開示する。本発明においては、先に規定したように、前記複数の基本表面の角度に関する形態のみを除いて、Ryの修正は必要とされない。
例
v. d. Werf, J.K. Rath and
R. E. I. Schropp著 Journal of Applied Physics 102 (2007) 014503参照)により堆積された銀(Ag)からなり、またスパッタリングにより堆積され、金属接点と光起電層との間の拡散障壁を与える微細な(70nm)酸化亜鉛(ZnO)層からなる粗い第1の導電層3(バック接点)により与えられる生地とからなる。頂部セル6は200nmの厚さを有する。底部セル4は3μmの厚さを有する。
S. Fay, R. Schluchter, A. Shah, C. Ballif, J. Springer, L. Mullerova-Hodakova,
A. Purkrt, A. Poruba and M.
Vanecek著 Proc. of the 20th European PVSEC (2005) 1608参照)により堆積された厚さが1.5μmのZnO層からなる。このプロセスにより、1つのステップのプロセスにおいて前記頂部セルを堆積するための最適な表面形態を有する層を成長させることができる。
前記「マイクロモルフ」の効率は標準の中間層を有するセルに関する9.1%から本発明に係る表面形態を持つ中間層を有するセルに関する9.8%まで増大する。すなわち、7.7%の改善である。
Claims (17)
- 第1の導電層(3)が堆積された基板(2)と、第2の導電層(7)が堆積された、n‐i‐pまたはn‐p構造の少なくとも2つの基本光電デバイス(4,6)と、2つの隣接する基本光電デバイス(4,6)間に設けられた少なくとも1つの中間層(5)とを含む多重接合光電デバイス(1)であって、前記中間層(5)が、入射光の側に頂面(10)を有しまた反対の側に底面(11)を有し、前記底面(11)が150nmより大きい山頂‐谷底粗さを有し、また、前記頂面(10)および前記底面(11)が、それぞれ、α90bottomが少なくとも3°、好ましくは6°、より好ましくは10°、より一層好ましくは15°だけα90topより小さいような複数の傾斜した基本表面を含む表面形態を有し、ここにおいて、α90topは前記中間層(5)の頂面(10)の前記複数の基本表面の90%がこの角度以下の傾斜を有する角度であり、また、α90bottomは前記中間層(5)の底面(11)の前記複数の基本表面の90%がこの角度以下の傾斜を有する角度であることを特徴とする、多重接合光電デバイス。
- α90topが、20°および80°間に含まれ、好ましくは25°および50°間に含まれることを特徴とする、請求項1に記載のデバイス。
- α90bottomが、5°および40°間に含まれ、好ましくは5°および25°間に含まれることを特徴とする、請求項1または2に記載のデバイス。
- 前記基板(2)に面する側の前記基本光電デバイス(4)が、微結晶シリコンを基礎とし、かつ、入射光側の基本光電デバイス(6)が非晶質シリコンを基礎とすることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記中間層(5)が、0.6μmおよび5μm間の厚さ、好ましくは0.8μmおよび3μm間の厚さを有することを特徴とする、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記中間層(5)が、シリコンの屈折率(n=4)とは異なる屈折率を有する層からなり、好ましくはnが1.5および2.5間にあることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記中間層(5)が、酸化亜鉛、ドープ酸化シリコン、ドープ多孔質酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウムおよびこれらの組み合わせを含むグループから選択された酸化物の層からなることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記中間層(5)の頂面(110)の表面形態が、選択された前記酸化物の成長の間に得られることを特徴とする、請求項7項に記載のデバイス
- 前記中間層(5)が、ZnOの成長により前記頂面(10)の必要とされる表面形態を得るためにLPCVD(低圧CVD)により堆積されたZnO層からなることを特徴とする、請求項8に記載のデバイス。
- 前記中間層(5)の頂面(10)の表面形態が、前記中間層(5)が堆積された後に表面処理により得られることを特徴とする、請求項1ないし7項のいずれか1項に記載のデバイス。
- 第1の導電層(3)が堆積された基板(2)と、第2の導電層(7)が堆積された、n‐i‐pまたはn‐p構造の少なくとも2つの基本光電デバイス(4,6)とを含む多重接合光電デバイス(1)を製造するためのプロセスであって、前記基本光電デバイスの少なくとも1つ(4)上に、入射光の側に頂面(10)を有しまた反対の側に底面(11)を有する中間層(5)を堆積するステップを含み、前記底面(11)が150nmより大きい山頂‐谷底粗さを有し、また、前記頂面(10)および前記底面(11)が、それぞれ、α90bottomが少なくとも3°、好ましくは6°、より好ましくは10°、より一層好ましくは15°だけα90topより小さいような複数の傾斜した基本表面を含む表面形態を有し、ここにおいて、α90topは前記中間層(5)の頂面(10)の前記表面の90%がこの角度以下の傾斜を有する複数の基本表面を含む角度であり、また、α90bottomは前記中間層(5)の底面(11)の前記表面の90%がこの角度以下の傾斜を有する複数の基本表面を含む角度であることを特徴とする、プロセス。
- 前記中間層(5)が、酸化亜鉛、ドープ酸化シリコン、ドープ多孔質酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウムおよびこれらの組み合わせを含むグループから選択された酸化物層からなることを特徴とする、請求項11に記載のプロセス。
- 前記中間層(5)を堆積するステップが、使用される前記酸化物の成長により前記頂面(10)の必要とされる表面形態を得るための1つのステップのプロセスを用いることを特徴とする、請求項12に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、前記中間層(5)を堆積するステップがLPCVD(低圧CVD)、高圧CVD、スパッタリング、蒸着およびゾルゲルプロセスを含むグループから選ばれた技術の1つを用いる間に実施されることを特徴とする、請求項13に記載のプロセス。
- 前記中間層(5)がZnO層からなり、また、前記中間層(5)を堆積するステップが、前記ZnOの成長によって前記頂面(10)の必要とされる表面形態が得られることを可能にするLPCVD(低圧CVD)を用いることを特徴とする、請求項12ないし14のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記中間層(5)を堆積するステップの後、前記頂面(10)の必要とされる表面形態を得るために前記中間層(5)の頂面(10)の質を整える追加のステップを含む、請求項11または12に記載のプロセス。
- 前記追加の質を整えるステップが、エッチング、化学腐食、プラズマ処理およびサンドブラスティングを含むグループから選ばれた技術の1つを用いることを特徴とする、請求項16に記載のプロセス。
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