JP5279814B2 - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5279814B2
JP5279814B2 JP2010503906A JP2010503906A JP5279814B2 JP 5279814 B2 JP5279814 B2 JP 5279814B2 JP 2010503906 A JP2010503906 A JP 2010503906A JP 2010503906 A JP2010503906 A JP 2010503906A JP 5279814 B2 JP5279814 B2 JP 5279814B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transparent conductive
conductive film
semiconductor layer
type semiconductor
solar cell
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.)
Active
Application number
JP2010503906A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2009116580A1 (ja
Inventor
大介 藤嶋
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co 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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2010503906A priority Critical patent/JP5279814B2/ja
Publication of JPWO2009116580A1 publication Critical patent/JPWO2009116580A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5279814B2 publication Critical patent/JP5279814B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L31/0747Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 or HIT® solar cells; solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022475Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of indium tin oxide [ITO]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022483Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

Description

本発明は、光電変換部上に形成される透明導電膜を備える太陽電池及びその製造方法に関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換できるため、新しいエネルギー源として期待されている。
太陽電池は、n型半導体層とp型半導体層とを有し、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部を備える。キャリアは、n型半導体層上及びp型半導体層上に形成される電極を介して、光電変換部から取出される。電極としては、透明導電膜と金属層との積層構造が用いられる場合がある。この場合、透明導電膜の電気抵抗率は低いことが望ましい。
ここで、水素を含む雰囲気中で透明導電膜を形成する手法が提案されている(特開平2−54755号公報参照)。この手法によれば、透明導電膜中に導入される水素原子によって、透明導電膜を構成する原子のダングリングボンドが終端されるため、透明導電膜の電気抵抗率を低くすることができる。
しかしながら、上記手法を用いて光電変換部上に透明導電膜を形成すると、光電変換部の表面特性が低下してしまうおそれがあった。具体的には、透明導電膜を形成する際に還元性を有する水素ラジカルによって、n型半導体層及びp型半導体層の表面が劣化されるおそれがあった。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光電変換部の表面特性の低下を抑制できる太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一の特徴に係る太陽電池は、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、前記光電変換部の第1主面上に形成される第1透明導電膜と、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面上に形成される第2透明導電膜とを備え、前記第1主面は、n型半導体層によって形成され、前記第2主面は、p型半導体層によって形成されており、前記第1透明導電膜の前記n型半導体層側における水素原子含有率は、前記第2透明導電膜の水素原子含有率よりも低いことを要旨とする。
本発明の一の特徴に係る太陽電池によれば、第1主面上に形成される第1透明導電膜のn型半導体層側における水素原子含有率が、第2主面上に形成される第2透明導電膜の水素原子含有率よりも低い。そのため、光電変換部の第1主面を形成するn型半導体層の表面に対する水素ラジカルの影響を低減することができる。従って、光電変換部の表面特性の劣化を抑制することができる。
本発明の一の特徴において、前記第1透明導電膜の前記n型半導体層の反対側における水素原子含有率は、前記第1透明導電膜の前記n型半導体層側における水素原子含有率よりも高くてもよい。
本発明の一の特徴において、前記第1透明導電膜の前記n型半導体層側と、前記第1透明導電膜のうち前記n型半導体層の反対側とは、それぞれ異なる材料によって構成されていてもよい。
本発明の一の特徴において、前記光電変換部は単結晶シリコンを主体とし、前記n型半導体層及び前記p型半導体層のそれぞれは、非晶質シリコン系半導体を主体としていてもよい。
本発明の一の特徴に係る太陽電池の製造方法は、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部を備える太陽電池の製造方法であって、水素を含まない雰囲気中において、前記光電変換部の第1主面上に第1透明導電膜を形成する工程Aと、水素を含む雰囲気中において、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面上に第2透明導電膜を形成する工程Bとを備え、前記第1主面は、n型半導体層によって形成され、前記第2主面は、p型半導体層によって形成されており、前記工程Bでは、水素原子を供給しながら前記第2透明導電膜を形成することを要旨とする。
本発明の一の特徴において、前記工程Aを行った後に、前記工程Bを行ってもよい。
図1は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池10の第2主面側の平面図である。 図2は、本発明の第1実施形態に係る太陽電池10の断面図である。 図3は、本発明の第2実施形態に係る太陽電池10の断面図である。 図4は、その他の実施形態に係る太陽電池20の断面図である。 図5は、n型非晶質シリコン層上に形成されたITO膜の厚さと曲線因子F.F.との関係を示す図である。
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[第1実施形態]
〈太陽電池の概略構成〉
以下において、本発明の第1実施形態に係る太陽電池10の概略構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、太陽電池10の第2主面S2側の平面図である。また、図2は、図1のA−A断面図である。
太陽電池10は、図1及び図2に示すように、太陽電池基板1と、細線電極2と、接続用電極3とを備える。
太陽電池基板1は、図2に示すように、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部11と、第1透明導電膜12と、第2透明導電膜13とを備える。また、太陽電池基板1は、第1主面S1(図2の下面)と、第1主面S1の反対側に設けられた第2主面S2(図2の上面)とを有する。太陽電池基板1の構成については後述する。
細線電極2は、光電変換部11から光生成キャリアを収集する収集電極である。細線電極2は、図1に示すように、太陽電池基板1の第2主面S2上において、太陽電池基板1の一辺に略平行な第1方向に沿って形成される。複数本の細線電極2は、第1方向に略直交する第2方向において、略等間隔で並べられる。太陽電池基板1の第2主面S2上と同様にして、太陽電池基板1の第1主面S1上においても、細線電極2が形成される(不図示)。太陽電池基板1の第2主面S2上に形成された細線電極2は、後述する第2透明導電膜13を介して、光電変換部11からキャリアを収集する。また、太陽電池基板1の第1主面S1上に形成された細線電極2は、後述する第1透明導電膜12を介して、光電変換部11からキャリアを収集する。
細線電極2は、例えば、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストや、銀粉、ガラスフリット、有機質ビヒクル、有機溶媒等を含む焼結型導電性ペースト(いわゆるセラミックペースト)を、印刷法で印刷することにより形成することができる。また、細線電極2は、蒸着法により金属薄膜として形成されてもよい。細線電極2の本数は、光電変換部11の大きさなどを考慮して、適当な寸法及び本数に設定することができる。
接続用電極3は、複数の太陽電池10を電気的に直列又は並列に接続する配線材(不図示)に接続される電極である。接続用電極3は、図1に示すように、太陽電池基板1の第2主面S2上において、第2方向に沿って形成される。従って、接続用電極3は、複数の細線電極2と交差し、複数の細線電極2と電気的に接続される。太陽電池基板1の第2主面S2上と同様にして、太陽電池基板1の第1主面S1上においても、接続用電極3が形成される(不図示)。接続用電極3は、細線電極2と同様に、印刷法あるいは蒸着法などにより形成することができる。接続用電極3の本数は、光電変換部11の大きさなどを考慮して、適当な寸法及び本数に設定することができる。
〈太陽電池基板の構成〉
次に、本発明の第1実施形態に係る太陽電池基板1の構成の一例について、図2を参照しながら説明する。
太陽電池基板1は、図2に示すように、光電変換部11と、第1透明導電膜12と、第2透明導電膜13とを備える。
光電変換部11は、第1主面S1(図2の下面)と、第1主面S1の反対側に設けられた第2主面S2(図2の上面)とを有する。光電変換部11は、光電変換部11の第1主面S1あるいは第2主面S2において受光することにより光生成キャリアを生成する。光生成キャリアとは、太陽光が光電変換部11に吸収されることにより生成される一対の正孔及び電子をいう。
光電変換部11は、図2に示すように、n型基板11aと、i型半導体層11bと、p型半導体層11cと、i型半導体層11dと、n型半導体層11eとを有する。
n型基板11aは、光電変換部11の主体である。n型基板11aとしては、例えばn型単結晶シリコン基板を用いることができる。
n型基板11aの第2主面S2側には、i型半導体層11bを介して、p型半導体層11cが形成される。一方、n型基板11aの第1主面S1側には、i型半導体層11dを介して、n型半導体層11eが形成される。即ち、光電変換部11の第2主面S2はp型半導体層11cによって形成され、光電変換部11の第1主面S1はn型半導体層11eによって形成される。
i型半導体層11b、p型半導体層11c、i型半導体層11d、n型半導体層11eとしては、それぞれ、i型非晶質半導体層、p型非晶質半導体層、i型非晶質半導体層、n型非晶質半導体層などを用いることができる。この場合、i型非晶質半導体層により構成されるi型半導体層11b及びi型半導体層11dの厚みは、実質的に発電に寄与することのない厚みとすることが好ましい。例えば、i型半導体層11b及びi型半導体層11dの厚みは、数Å〜250Åの範囲内とすることが好ましい。尚、非晶質半導体としては、非晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイド、非晶質シリコンゲルマニウム、微結晶シリコンなどのシリコン系半導体を用いることができる。
尚、光電変換部11の構成は、上述した構成に限るものではない。例えば、光電変換部11は、i型半導体層11b及びi型半導体層11dを備えていなくてもよく、他の構成を有していてもよい。
第1透明導電膜12は、図2に示すように、光電変換部11の第1主面S1を形成するn型半導体層11e上に形成される。第1透明導電膜12は、透光性及び導電性を有する。第1透明導電膜12としては、酸化インジウム(In)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO)、又は酸化チタン(TiO)などの金属酸化物を用いることができる。これらの金属酸化物には、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、アンチモン(Sb)、チタン(Ti)、セリウム(Ce)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)などのドーパントがドープされていてもよい。ドーパントの濃度は、0〜20wt%とすることができる。
第2透明導電膜13は、図2に示すように、光電変換部11の第2主面S2を形成するp型半導体層11c上に形成される。第2透明導電膜13は、透光性及び導電性を有する。第2透明導電膜13としては、第1透明導電膜12と同様に、酸化インジウム(In)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO)、又は酸化チタン(TiO)などの金属酸化物を用いることができる。これらの金属酸化物に、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、アンチモン(Sb)、チタン(Ti)、セリウム(Ce)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)などのドーパントがドープされていてもよい。ドーパントの濃度は、0〜20wt%とすることができる。尚、第2透明導電膜13を構成する材料は、第1透明導電膜12を構成する材料と同じであってもよく、異なっていてもよい。
ここで、本実施形態では、第1透明導電膜12の水素原子含有率は、第2透明導電膜13の水素原子含有率よりも低い。従って、例えば、第1透明導電膜12としては水素を含まない雰囲気中において形成された金属酸化物を用いるとともに、第2透明導電膜13としては水素原子を供給する雰囲気(水素を含む雰囲気)中において形成された金属酸化物を用いることができる。
〈太陽電池の製造方法〉
次に、本発明の第1実施形態に係る太陽電池10の製造方法について説明する。まず、n型基板11aをエッチング加工することにより、第1主面S1側及び第2主面S2側に微細な凹凸を形成する。
次に、CVD法などを用いて、n型基板11aの第2主面S2側に、i型半導体層11b、p型半導体層11cを順次積層する。同様に、n型基板11aの第1主面S1側に、i型半導体層11d、n型半導体層11eを順次積層する。以上により、光電変換部11が形成される。
次に、スパッタ法などを用いて、Ar,O雰囲気などの水素を含まない雰囲気中において、n型半導体層11e上に第1透明導電膜12を形成する。尚、水素を含まない雰囲気とは、積極的には水素原子を供給しない雰囲気を示しており、水素を含まない雰囲気中で形成される透明導電膜における水素原子含有率は、1.0×1020 〜 5.2×1020(atoms/cc)程度となる。
次に、スパッタ法などを用いて、水素を含む雰囲気中において、p型半導体層11c上に第2透明導電膜13を形成する。具体的には、Ar,O,HO雰囲気、あるいはAr,O,H雰囲気などの水素原子供給下において、第2透明導電膜13を形成する。これにより、第2透明導電膜13の水素原子含有率が、第1透明導電膜12の水素原子含有率よりも高くなる。以上により、太陽電池基板1が形成される。尚、第2透明導電膜13を形成する行程は、第1透明導電膜12を形成する行程が行われた後に行われることが好ましい。
次に、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等の印刷法を用いて、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを、太陽電池基板1の第2主面S2上に所定のパターンで配置する。同様に、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを、太陽電池基板1の第1主面S1上に所定のパターンで配置する。銀ペーストは、所定条件で加熱して溶剤を揮発させた後、さらに加熱して本乾燥される。ここで、所定のパターンとは、図1に示したように、第1方向に沿って延びる細線電極2と、第2方向に沿って延びる接続用電極3とに対応する形状をいう。以上により、太陽電池10が作製される。
〈作用・効果〉
本発明の第1実施形態に係る太陽電池10では、水素を含まない雰囲気中において、光電変換部11の第1主面S1を形成するn型半導体層11e上に第1透明導電膜12を形成し、水素を含む雰囲気中において、光電変換部11の第2主面S2を形成するp型半導体層11c上に第2透明導電膜13を形成する。これにより、光電変換部11の第1主面S1上に形成される第1透明導電膜12の水素原子含有率は、光電変換部11の第2主面S2上に形成される第2透明導電膜13の水素原子含有率よりも低くなる。
ここで、本出願人は、光電変換部11の第2主面S2を形成するp型半導体層11c上、あるいは光電変換部11の第1主面S1を形成するn型半導体層11e上に、水素を含む雰囲気中で透明導電膜を形成する場合において、水素ラジカルがp型半導体層11cあるいはn型半導体層11eの表面に与える影響ついて検討した。その結果、特にn型半導体層11eの表面が水素ラジカルによって劣化されやすいという知見を得た。
従って、水素を含む雰囲気中において表面が劣化されやすいn型半導体層11e上には、第1透明導電膜12を水素を含まない雰囲気中で形成することによって、n型半導体層11eの表面が水素ラジカルにより劣化されることを抑制することができる。一方、水素を含む雰囲気中において水素ラジカルにより与えられる影響がn型半導体層11eよりも小さいp型半導体層11c上には、水素原子を積極的に導入することにより第2透明導電膜13を形成することによって、第2透明導電膜13の透光性を向上するとともに電気抵抗率を低減することができる。以上より、本発明の第1実施形態に係る太陽電池10では、光電変換部11の表面特性の低下を抑制することができる。
また、n型半導体層11e上に第1透明導電膜12を形成した後に、p型半導体層11c上に第2透明導電膜13を形成することにより、n型半導体層11eの表面が第1透明導電膜12によって保護されるため、水素を含む雰囲気中で第2透明導電膜13を形成する際に、n型半導体層11eの表面が水素ラジカルから受ける影響をさらに低減することができる。
[第2実施形態]
以下において、本発明の第2実施形態について説明する。尚、以下においては、上述した第1実施形態と第2実施形態との差異について主として説明する。具体的には、上述した第1実施形態では、第1透明導電膜12のn型半導体層11e側における水素原子含有率と、第1透明導電膜12のn型半導体層11eの反対側における水素原子含有率とは、略同等である。これに対し、第2実施形態では、第1透明導電膜12のn型半導体層11e側における水素原子含有率と、第1透明導電膜12のn型半導体層11eの反対側における水素原子含有率とが相違する。尚、本発明の第2実施形態に係る太陽電池10の概略構成は、第1実施形態に係る太陽電池10の概略構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
〈太陽電池基板の構成〉
本発明の第2実施形態に係る太陽電池基板1の構成の一例について、図3を参照しながら説明する。
太陽電池基板1は、図3に示すように、光電変換部11と、第1透明導電膜12と、第2透明導電膜13とを備える。光電変換部11の構成、及び第2透明導電膜13の構成については、上述した第1実施形態とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
第1透明導電膜12は、図3に示すように、第3透明導電膜12aと、第4透明導電膜12bとを有する。第3透明導電膜12aは、光電変換部11の第1主面S1を形成するn型半導体層11e上に形成される。第4透明導電膜12bは、第3透明導電膜12a上に形成される。第3透明導電膜12a及び第4透明導電膜12bは、透光性及び導電性を有する。第3透明導電膜12a及び第4透明導電膜12bとしては、酸化インジウム(In)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO)、又は酸化チタン(TiO)などの金属酸化物を用いることができる。これらの金属酸化物に、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、アンチモン(Sb)、チタン(Ti)、セリウム(Ce)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)などのドーパントがドープされていてもよい。ドーパントの濃度は、0〜20wt%とすることができる。
ここで、本実施形態では、第4透明導電膜12bの水素原子含有率は、第3透明導電膜12aの水素原子含有率よりも高い。即ち、第1透明導電膜12のn型半導体層11eの反対側における水素原子含有率は、第1透明導電膜12のn型半導体層11e側における水素原子含有率よりも高い。また、第3透明導電膜12aの水素原子含有率は、第2透明導電膜13の水素原子含有率よりも低い。即ち、第1透明導電膜12のn型半導体層11e側における水素原子含有率は、第2透明導電膜13の水素原子含有率よりも低い。
従って、例えば、第3透明導電膜12aとしては水素を含まない雰囲気中において形成された金属酸化物を用いるとともに、第4透明導電膜12bとしては、第2透明導電膜13と同様に水素原子を供給する雰囲気(水素を含む雰囲気)中において形成された金属酸化物を用いることができる。第2透明導電膜13を構成する材料と、第3透明導電膜12aを構成する材料と、第4透明導電膜12bを構成する材料とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
〈太陽電池の製造方法〉
次に、本発明の第2実施形態に係る太陽電池10の製造方法について説明する。
まず、上述した第1実施形態と同様に、光電変換部11を形成する。次に、スパッタ法などを用いて、Ar,O雰囲気などの水素を含まない雰囲気中において、光電変換部11の第1主面S1を形成するn型半導体層11e上に、第3透明導電膜12aを形成する。
次に、スパッタ法などを用いて、水素を含む雰囲気中において、p型半導体層11c上に第2透明導電膜13を形成する。具体的には、Ar,O,水蒸気雰囲気、あるいはAr,O,水素雰囲気などの水素原子供給下において、第2透明導電膜13を形成する。これにより、第2透明導電膜13の水素原子含有率を、第3透明導電膜12aにおける水素原子含有率よりも高くする。
次に、スパッタ法などを用いて、水素を含む雰囲気中において、第3透明導電膜12a上に第4透明導電膜12bを形成する。具体的には、Ar,O,水蒸気雰囲気、あるいはAr,O,水素雰囲気などの水素原子供給下において、第4透明導電膜12bを形成する。これにより、第4透明導電膜12bにおける水素原子含有率を、第3透明導電膜12aにおける水素原子含有率よりも高くする。以上により、第1透明導電膜12が形成される。以上により、太陽電池基板1が形成される。
次に、上述した第1実施形態と同様に、細線電極2及び接続用電極3を形成する。以上により、太陽電池10が作製される。
〈作用・効果〉
本発明の第2実施形態に係る太陽電池10では、n型半導体層11e上に形成される第1透明導電膜12が、第3透明導電膜12aと、第4透明導電膜12bとを有する。第3透明導電膜12aは、水素を含まない雰囲気中においてn型半導体層11e上に形成され、第4透明導電膜12bは、水素を含む雰囲気中において第3透明導電膜12a上に形成される。
これによれば、n型半導体層11eの表面を劣化させることなく、第1透明導電膜12のn型半導体層11e側における水素原子含有率と、第1透明導電膜12のn型半導体層11eの反対側における水素原子含有率とが略同等である場合と比較して、第1透明導電膜12全体としての透光性を向上するとともに電気抵抗率を低減することができる。
〈その他の実施形態〉
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上述した第1実施形態及び第2実施形態では、結晶系の太陽電池に本発明を適用した場合について説明したが、薄膜系の太陽電池に本発明を適用してもよい。図4は、薄膜系の太陽電池20の断面図である。太陽電池20は、図4に示すように、透光性を有する基板21と、第5透明導電膜22と、受光により光生成キャリアを生成する光電変換部23と、第6透明導電膜24と、裏面電極層25とを有する。光電変換部23は、p型半導体層23aと、i型半導体層23bと、n型半導体層23cとが基板21側から順に積層された構成を有する。このような構成を有する太陽電池20において、上述した第1実施形態及び第2実施形態と同様に、水素を含む雰囲気中において基板21上に第5透明導電膜22を形成し、水素を含まない雰囲気中においてn型半導体層23c上に第6透明導電膜24を形成する。これにより、n型半導体層23cの表面(上記実施形態の「第2表面S2」に対応)の劣化を抑制することができる。また、第5透明導電膜22の透光性を向上し、電気抵抗率を低減することができる。さらに、第5透明導電膜22形成後にp型半導体層23aが形成されるので、p型半導体層23aの第5透明導電膜22側の表面(上記実施形態の「第1表面S1」に対応)の劣化をも抑制することができる。尚、太陽電池20の構成は、図4に示した構成に限るものではなく、第5透明導電膜22、光電変換部23、第6透明導電膜24、裏面電極層25、基板21の順に積層された構成であってもよい。また、光電変換部23の構成は、図4に示した構成に限るものではなく、n型半導体層23cと、i型半導体層23bと、p型半導体層23aとが基板21側から順に積層された構成であってもよく、p型半導体層23aとn型半導体層23cとが基板21側から順に積層された構成であってもよい。p型半導体層23a、i型半導体層23b、及びn型半導体層23cとしては、それぞれ、p型、i型、あるいはn型の、非晶質Si、非晶質SiC、非晶質SiGe、微結晶Siなどの半導体材料を用いることができる。
また、上述した第1実施形態及び第2実施形態では、太陽電池基板1の第1主面S1上には、太陽電池基板1の第2主面S2上に形成された細線電極2及び接続用電極3と同様の形状を有する細線電極2及び接続用電極3を形成する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、細線電極2は、太陽電池基板1の第1主面S1あるいは第2主面S2のいずれか一方の略全面を覆うように形成されていてもよい。
また、上述した第1実施形態及び第2実施形態では、光電変換部11が、n型基板11a、i型半導体層11b、p型半導体層11c、i型半導体層11d、及びn型半導体層11eを含む場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、光電変換部11は、p型半導体層11c及びn型半導体層11eの2層のみを有していてもよい。
また、上述した第2実施形態では、水素原子含有率がそれぞれ異なる第3透明導電膜12a及び第4透明導電膜12bを第1透明導電膜12として形成することにより、第1透明導電膜12のn型半導体層11eの反対側における水素原子含有率を、第1透明導電膜12のn型半導体層11e側における水素原子含有率よりも高くしたが、これに限るものではない。具体的には、単一の膜である第1透明導電膜12における水素原子含有率が、n型半導体層11e側からn型半導体層11eの反対側に向かって増大するように第1透明導電膜12を形成してもよい。このような第1透明導電膜12は、例えば、形成工程前半では第1透明導電膜12の形成条件として水素を含まない雰囲気とし、その後段階的に水素原子の供給量を増大し、形成工程後半では第1透明導電膜12の形成条件を水素を含む雰囲気とすることによって形成することができる。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
以下、本発明に係る太陽電池について、実施例を挙げて具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
[水素原子含有率評価]
まず、水素を含まない雰囲気中において形成される透明導電膜の水素原子含有率と、水素を含む雰囲気中において形成される透明導電膜の水素原子含有率との比較を行った。具体的には、水素を含まない雰囲気中においてスパッタ法を用いて形成したIn膜である試験膜Aと、水素を含む雰囲気中においてスパッタ法を用いて形成したInである試験膜Bとについて、SIMSにより水素原子含有率を測定した。各試験膜における水素原子含有率の測定結果を表1に示す。
Figure 0005279814
表1に示すように、水素を含まない雰囲気中において形成したIn膜である試験膜Aにおいては、水素原子含有率が1.0×1020〜5.2×1020(atoms/cc)程度であるが、水素を含む雰囲気中において形成することにより積極的に水素原子を導入したIn膜である試験膜Bにおいては、水素原子含有率が1.6×1021 〜 2.1×1021(atoms/cc)となることが確認された。
[出力特性評価]
次に、以下のようにして実施例1乃至実施例7、及び比較例に係る太陽電池を作製し、開放電圧Voc、短絡電流Isc、曲線因子F.F.、出力値Pmaxの各特性値の比較を行った。
〈実施例1〉
以下のようにして、実施例1に係る太陽電池を作製した。まず、厚さ200μmのn型単結晶シリコン基板(n型基板11a)をアルカリ水溶液で異方性エッチング加工することにより、第1主面側及び第2主面側に微細な凹凸を形成した。また、n型基板11aの第1主面及び第2主面を洗浄して、不純物を除去した。
次に、プラズマCVD法などを用いて、n型単結晶シリコン基板(n型基板11a)の第2主面側に、i型非晶質シリコン層(i型半導体層11b)、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)を順次積層した。次に、n型単結晶シリコン基板(n型基板11a)の第1主面側に、i型非晶質シリコン層(i型半導体層11d)、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)を順次積層した。i型非晶質シリコン層(i型半導体層11b)、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)、i型非晶質シリコン層(i型半導体層11d)、及びn型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)の厚さは、それぞれ5nmとした。これにより、光電変換部(光電変換部11)が形成された。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHO膜(第2透明導電膜13)を形成した。IHO膜(第2透明導電膜13)とは、水素を含む雰囲気中において形成されることにより、後述するITO膜(第1透明導電膜12)よりも高い水素原子含有率を有するIn膜を示す。IHO膜(第2透明導電膜13)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O雰囲気(水素を含まない雰囲気)中において、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にITO膜(第1透明導電膜12)を形成した。ITO膜(第1透明導電膜12)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。即ち、本実施例1では、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHO膜(第2透明導電膜13)を形成した後に、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にITO膜(第1透明導電膜12)を形成した。以上により、太陽電池基板(太陽電池基板1)が形成された。
次に、スクリーン印刷法を用いて、Agを主成分とする導電性フィラーと熱硬化性樹脂とにより構成されるペーストを、太陽電池基板(太陽電池基板1)の第2主面上及び第1主面上に所定のパターンで配置するとともに、200℃でアニール処理を行った。これにより、細線電極(細線電極2)及び接続用電極(接続用電極3)が形成された。以上により、実施例1に係る太陽電池が形成された。
〈実施例2〉
以下のようにして、実施例2に係る太陽電池を作製した。まず、上述した実施例1と同様にして、光電変換部(光電変換部11)を形成した。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O雰囲気(水素を含まない雰囲気)中において、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にITO膜(第1透明導電膜12)を形成した。ITO膜(第1透明導電膜12)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHO膜(第2透明導電膜13)を形成した。IHO膜(第2透明導電膜13)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。即ち、本実施例2では、上述した実施例1とは逆に、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にITO膜(第1透明導電膜12)を形成した後に、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHO膜(第2透明導電膜13)を形成した。以上により、太陽電池基板(太陽電池基板1)が形成された。
次に、上述した実施例1と同様にして、細線電極(細線電極2)及び接続用電極(接続用電極3)を形成した。以上により、実施例2に係る太陽電池が形成された。
〈実施例3〉
以下のようにして、実施例3に係る太陽電池を作製した。まず、上述した実施例1と同様にして、光電変換部(光電変換部11)を形成した。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O雰囲気(水素を含まない雰囲気)中において、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にITO膜(第3透明導電膜12a)を形成した。ITO膜(第3透明導電膜12a)の厚さは500Åとし、形成温度は室温とした。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHO膜(第2透明導電膜13)を形成した。IHO膜(第2透明導電膜13)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、ITO膜(第3透明導電膜12a)上にIHO膜(第4透明導電膜12b)を形成した。IHO膜(第4透明導電膜12b)とは、水素を含む雰囲気中において形成されることにより、ITO膜(第3透明導電膜12a)よりも高い水素原子含有率を有するIn膜を示す。IHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さは500Åとし、形成温度は室温とした。
次に、上述した実施例2と同様にして、細線電極(細線電極2)及び接続用電極(接続用電極3)を形成した。以上により、実施例3に係る太陽電池が形成された。
〈実施例4〉
本実施例4においては、上述した実施例3におけるITO膜(第3透明導電膜12a)の厚さを200Åとし、IHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さを800Åとした。ITO膜(第3透明導電膜12a)及びIHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さを変更した点以外は、本実施例4に係る太陽電池の構成と、上述した実施例3に係る太陽電池の構成とは同様である。
〈実施例5〉
本実施例5においては、上述した実施例3におけるITO膜(第3透明導電膜12a)の厚さを150Åとし、IHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さを850Åとした。ITO膜(第3透明導電膜12a)及びIHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さを変更した点以外は、本実施例5に係る太陽電池の構成と、上述した実施例3に係る太陽電池の構成とは同様である。
〈実施例6〉
本実施例6においては、上述した実施例3におけるITO膜(第3透明導電膜12a)の厚さを100Åとし、IHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さを900Åとした。ITO膜(第3透明導電膜12a)及びIHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さを変更した点以外は、本実施例6に係る太陽電池の構成と、上述した実施例3に係る太陽電池の構成とは同様である。
〈実施例7〉
本実施例7においては、上述した実施例3におけるITO膜(第3透明導電膜12a)の厚さを75Åとし、IHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さを925Åとした。ITO膜(第3透明導電膜12a)及びIHO膜(第4透明導電膜12b)の厚さを変更した点以外は、本実施例7に係る太陽電池の構成と、上述した実施例3に係る太陽電池の構成とは同様である。
〈実施例8〉
本実施例8においては、上述した実施例2と同様にして、光電変換部(光電変換部11)のn型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にITO膜(第1透明導電膜12)を形成した。ITO膜(第1透明導電膜12)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHTO膜(第2透明導電膜13)を形成した。IHTO膜(第2透明導電膜13)とは、水素を含む雰囲気中で形成されることによって、高い水素原子含有率を有するITO膜である。IHTO膜の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。以上により、太陽電池基板(太陽電池基板1)が形成された。
次に、上述した実施例2と同様にして、細線電極(細線電極2)及び接続用電極(接続用電極3)を形成した。以上により、実施例8に係る太陽電池が形成された。
〈実施例9〉
本実施例9においては、上述した実施例2と同様にして、光電変換部(光電変換部11)を形成した。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O雰囲気(水素を含まない雰囲気)中において、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にIWO膜(第1透明導電膜12)を形成した。IWO膜(第1透明導電膜12)とは、タングステン(W)がドープされたIn膜である。IWO膜(第1透明導電膜12)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHWO膜(第2透明導電膜13)を形成した。IHWO膜(第2透明導電膜13)とは、水素を含む雰囲気において形成されることにより、高い水素原子含有率を有するIWO膜を示す。IHWO膜(第2透明導電膜13)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。以上により、太陽電池基板(太陽電池基板1)が形成された。
次に、上述した実施例2と同様にして、細線電極(細線電極2)及び接続用電極(接続用電極3)を形成した。以上により、実施例9に係る太陽電池が形成された。
〈実施例10〉
本実施例10においては、上述した実施例2と同様にして、光電変換部(光電変換部11)を形成した。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O雰囲気(水素を含まない雰囲気)中において、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にICO膜(第1透明導電膜12)を形成した。ICO膜(第1透明導電膜12)とは、セリウム(Ce)がドープされたIn膜である。ICO膜(第1透明導電膜12)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHCO膜(第2透明導電膜13)を形成した。IHCO膜(第2透明導電膜13)とは、水素を含む雰囲気において形成されることにより、高い水素原子含有率を有するICO膜を示す。IHCO膜(第2透明導電膜13)の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。以上により、太陽電池基板(太陽電池基板1)が形成された。
次に、上述した実施例2と同様にして、細線電極(細線電極2)及び接続用電極(接続用電極3)を形成した。以上により、実施例10に係る太陽電池が形成された。
〈比較例〉
以下のようにして、比較例に係る太陽電池を作製した。まず、上述した実施例1と同様にして、光電変換部(光電変換部11)を形成した。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上に第1IHO膜を形成した。第1IHO膜の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。
次に、スパッタ法を用いて、Ar,O,水蒸気雰囲気(水素を含む雰囲気)中において、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上に第2IHO膜を形成した。第2IHO膜の厚さは1000Åとし、形成温度は室温とした。これにより、太陽電池基板(太陽電池基板1)が形成された。
次に、上述した実施例1と同様にして、細線電極(細線電極2)及び接続用電極(接続用電極3)を形成した。以上により、比較例に係る太陽電池が形成された。
〈出力特性評価結果〉
上述した実施例1乃至実施例10、及び比較例に係る太陽電池について、開放電圧Voc、短絡電流Isc、曲線因子F.F.、出力値Pmaxの各特性値を測定した。測定結果を表2に示す。尚、表2においては、実施例1乃至実施例10に係る太陽電池の各特性値を、比較例に係る太陽電池の各特性値を100として規格化して表している。また、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上に形成されたITO膜の厚さと曲線因子F.F.との関係を、図5に示す。尚、図5においては、実施例2乃至実施例7に係る太陽電池の曲線因子F.F.を、比較例に係る太陽電池の曲線因子F.F.を100として規格化して表している。また、比較例に係る太陽電池においては、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にはIHO層が形成されており、ITO膜は形成されていない。そのため、図5においては、比較例に係る太陽電池のITO膜厚(Å)をゼロとしている。
Figure 0005279814
表2に示すように、実施例1乃至実施例10に係る太陽電池は、比較例に係る太陽電池と比較して、曲線因子F.F.が向上したことにより出力値Pmaxが向上することが確認された。これは、実施例1乃至実施例10では、光電変換部(光電変換部11)の第1主面を形成するn型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上に形成される透明導電膜が、水素を含まない雰囲気中において形成されることにより、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上に形成される透明導電膜が水素を含む雰囲気中において形成される比較例と比較すると、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)の表面が劣化することを抑制することができたためである。
また、表2に示すように、実施例2に係る太陽電池は、実施例1に係る太陽電池と比較して、曲線因子F.F.及び出力値Pmaxがさらに向上することが確認された。これは、水素を含む雰囲気中において、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)上にIHO膜(第2透明導電膜13)を形成する以前に、水素を含まない雰囲気中において、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上にITO膜(第1透明導電膜12)を形成することにより、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)の表面がITO膜(第1透明導電膜12)により保護されるため、光電変換部(光電変換部11)が水素を含む雰囲気に晒される際にn型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)の表面が劣化し難くなるためである。
また、表2に示すように、実施例8乃至実施例10に係る太陽電池では、実施例2に係る太陽電池に比べて、曲線因子F.F.及び出力値Pmaxをさらに向上できることが確認された。これは、金属ドーパントを含むことによって、金属ドーパントを含まないIHO膜に比べて、p型非晶質シリコン層(p型半導体層11c)との接触抵抗が小さくなるためである。
また、図5に示すように、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上に形成されるITO膜(実施例2における第1透明導電膜12,実施例3乃至実施例7における第3透明導電膜12a)の厚さが0Åから150Åまで増大する場合には太陽電池の曲線因子F.F.は増大し、当該ITO膜の厚さが150Å以上となる場合には太陽電池の曲線因子F.F.はほぼ一定の値を示す。従って、n型非晶質シリコン層(n型半導体層11e)上には、150Å以上の厚みを有するITO膜を形成することが好ましいことが確認された。
本発明によれば、光電変換部の表面特性の低下を抑制できる太陽電池及びその製造方法を提供することができるので、太陽光発電分野において有用である。

Claims (6)

  1. 受光により光生成キャリアを生成する光電変換部と、
    前記光電変換部の第1主面上に形成される第1透明導電膜と、
    前記第1主面の反対側に設けられる第2主面上に形成され、酸化インジウム、酸化錫及び酸化チタンからなる郡より選ばれた金属酸化物を有する第2透明導電膜とを備え、
    前記第1主面は、n型半導体層によって形成され、
    前記第2主面は、p型半導体層によって形成されており、
    前記光電変換部は、前記第1主面側及び前記第2主面側に微細な凹凸を有する結晶シリコンを主体とし、
    前記n型半導体層及び前記p型半導体層のそれぞれは、非晶質シリコン系半導体を主体とし、
    前記第1透明導電膜の前記n型半導体層側における水素原子含有率は、前記第2透明導電膜の水素原子含有率よりも低い
    ことを特徴とする太陽電池。
  2. 前記第1透明導電膜の前記n型半導体層の反対側における水素原子含有率は、前記第1透明導電膜の前記n型半導体層側における水素原子含有率よりも高い
    ことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
  3. 前記第1透明導電膜の前記n型半導体層側と、前記第1透明導電膜のうち前記n型半導体層の反対側とは、それぞれ異なる材料によって構成される
    ことを特徴とする請求項2に記載の太陽電池。
  4. 前記第2透明導電膜は、前記金属酸化物に、錫、亜鉛、タングステン、アンチモン、チタン、セリウム、ジルコニウム、モリブデン、アルミニウム、ガリウムからなる群より選ばれたドーパントがドープされていることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
  5. 受光により光生成キャリアを生成する光電変換部を備える太陽電池の製造方法であって、
    水素を含まない雰囲気中において、前記光電変換部の第1主面上に第1透明導電膜を形成する工程Aと、
    水素を含む雰囲気中において、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面上に、酸化インジウム、酸化錫及び酸化チタンからなる郡より選ばれた金属酸化物を有する第2透明導電膜を形成する工程Bとを備え、
    前記第1主面は、n型半導体層によって形成され、
    前記第2主面は、p型半導体層によって形成されており、
    前記光電変換部は、前記第1主面側及び前記第2主面側に微細な凹凸を有する結晶シリコンを主体とし、
    前記n型半導体層及び前記p型半導体層のそれぞれは、非晶質シリコン系半導体を主体とし、
    前記工程Bでは、
    水素原子を供給しながら前記第2透明導電膜を形成する
    ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  6. 前記工程Aを行った後に、前記工程Bを行う
    ことを特徴とする請求項5に記載の太陽電池の製造方法。
JP2010503906A 2008-03-19 2009-03-18 太陽電池及びその製造方法 Active JP5279814B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010503906A JP5279814B2 (ja) 2008-03-19 2009-03-18 太陽電池及びその製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008072484 2008-03-19
JP2008072484 2008-03-19
JP2010503906A JP5279814B2 (ja) 2008-03-19 2009-03-18 太陽電池及びその製造方法
PCT/JP2009/055312 WO2009116580A1 (ja) 2008-03-19 2009-03-18 太陽電池及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009116580A1 JPWO2009116580A1 (ja) 2011-07-21
JP5279814B2 true JP5279814B2 (ja) 2013-09-04

Family

ID=41090979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010503906A Active JP5279814B2 (ja) 2008-03-19 2009-03-18 太陽電池及びその製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110056552A1 (ja)
EP (1) EP2261995B1 (ja)
JP (1) JP5279814B2 (ja)
KR (1) KR101444980B1 (ja)
CN (1) CN101978508A (ja)
WO (1) WO2009116580A1 (ja)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2463915A4 (en) * 2009-08-06 2014-01-08 Mitsubishi Electric Corp METHOD FOR FORMING SOLAR CELL ELECTRODES, METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL, AND SOLAR CELL
KR20120074276A (ko) * 2009-09-17 2012-07-05 산요덴키가부시키가이샤 투명 도전막 및 이것을 구비한 장치
JP5533878B2 (ja) * 2009-09-18 2014-06-25 三洋電機株式会社 太陽電池、太陽電池モジュールおよび太陽電池システム
KR20120067332A (ko) * 2009-09-18 2012-06-25 산요덴키가부시키가이샤 태양 전지, 태양 전지 모듈 및 태양 전지 시스템
SG191350A1 (en) * 2010-12-24 2013-08-30 Shinetsu Chemical Co Method for manufacturing solar cell element and solar cell element
JP5995204B2 (ja) * 2011-01-31 2016-09-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 光電変換素子
WO2012157428A1 (ja) * 2011-05-13 2012-11-22 三洋電機株式会社 光電変換装置
JP5773194B2 (ja) * 2011-07-11 2015-09-02 国立大学法人東京農工大学 太陽電池の製造方法
JP2013030520A (ja) * 2011-07-27 2013-02-07 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池
JP5640948B2 (ja) * 2011-10-18 2014-12-17 三菱電機株式会社 太陽電池
US20140238476A1 (en) * 2011-10-27 2014-08-28 Mitsubishi Electric Corporation Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof, and photoelectric conversion module
JP2015084348A (ja) * 2012-02-13 2015-04-30 長州産業株式会社 光起電力素子及びその製造方法
KR101888370B1 (ko) * 2012-07-20 2018-09-20 주성엔지니어링(주) 태양전지 및 그 제조방법
JP6312060B2 (ja) 2012-10-31 2018-04-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池
GB2509097A (en) * 2012-12-19 2014-06-25 Rec Cells Pte Ltd Photovoltaic cell element having a specific electrode configuration
KR101424716B1 (ko) * 2013-02-04 2014-08-04 재단법인 녹색에너지연구원 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법
KR101923728B1 (ko) 2013-02-06 2018-11-29 한국전자통신연구원 태양전지
DE102013203061A1 (de) * 2013-02-25 2014-08-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Halbleiterbauelement, insbesondere Solarzelle und Verfahren zum Herstellen einer metallischen Kontaktierungsstruktur eines Halbleiterbauelementes
JPWO2014132516A1 (ja) * 2013-02-26 2017-02-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法
CN105164819B (zh) * 2013-05-14 2017-03-29 三菱电机株式会社 光伏发电元件及其制造方法
JP2015072938A (ja) * 2013-10-01 2015-04-16 長州産業株式会社 光発電素子及びその製造方法
JP2015070255A (ja) * 2013-10-01 2015-04-13 長州産業株式会社 光発電素子及びその製造方法
JP2015072939A (ja) * 2013-10-01 2015-04-16 長州産業株式会社 光発電素子
JP2015072936A (ja) * 2013-10-01 2015-04-16 長州産業株式会社 光発電素子
JP6294694B2 (ja) * 2014-02-12 2018-03-14 株式会社カネカ 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール
WO2015142038A1 (ko) * 2014-03-17 2015-09-24 경희대학교 산학협력단 갈륨을 포함하는 p형 비정질 산화물 반도체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 태양전지 및 이의 제조 방법
KR101821394B1 (ko) * 2016-01-14 2018-01-23 엘지전자 주식회사 태양전지
KR101867854B1 (ko) * 2016-09-23 2018-06-15 엘지전자 주식회사 태양 전지
CN108321239A (zh) * 2017-12-21 2018-07-24 君泰创新(北京)科技有限公司 一种太阳能异质结电池及其制备方法
CN109075218A (zh) * 2017-12-21 2018-12-21 君泰创新(北京)科技有限公司 一种太阳能异质结电池及其制备方法
CN108321240A (zh) * 2017-12-21 2018-07-24 君泰创新(北京)科技有限公司 一种太阳能异质结电池及其制备方法
JP7063709B2 (ja) * 2018-04-27 2022-05-09 株式会社アルバック 透明導電膜付き基板の製造装置、透明導電膜付き基板の製造方法
CN110634962A (zh) * 2018-06-01 2019-12-31 君泰创新(北京)科技有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
KR102032279B1 (ko) * 2018-09-12 2019-10-15 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
CN110690310A (zh) * 2019-10-28 2020-01-14 成都晔凡科技有限公司 异质结太阳能电池片、叠瓦组件及其制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS627169A (ja) * 1985-06-04 1987-01-14 シーメンス ソーラー インダストリーズ,エル.ピー. 光導電性デバイス及びその製造方法
JP2006128630A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
JP2007288043A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Kaneka Corp 光電変換装置用透明導電膜とその製造方法
WO2008059857A1 (fr) * 2006-11-17 2008-05-22 Kaneka Corporation Dispositif de conversion photoélectrique en film mince
WO2008146693A1 (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 酸化物透明導電膜、およびそれを用いた光電変換素子、光検出素子

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4816324A (en) * 1986-05-14 1989-03-28 Atlantic Richfield Company Flexible photovoltaic device
JPH0726195B2 (ja) 1988-08-19 1995-03-22 日本真空技術株式会社 透明導電膜の製造方法
US5078803A (en) * 1989-09-22 1992-01-07 Siemens Solar Industries L.P. Solar cells incorporating transparent electrodes comprising hazy zinc oxide
JP2001189478A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体素子及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS627169A (ja) * 1985-06-04 1987-01-14 シーメンス ソーラー インダストリーズ,エル.ピー. 光導電性デバイス及びその製造方法
JP2006128630A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
JP2007288043A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Kaneka Corp 光電変換装置用透明導電膜とその製造方法
WO2008059857A1 (fr) * 2006-11-17 2008-05-22 Kaneka Corporation Dispositif de conversion photoélectrique en film mince
WO2008146693A1 (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 酸化物透明導電膜、およびそれを用いた光電変換素子、光検出素子

Also Published As

Publication number Publication date
EP2261995A1 (en) 2010-12-15
WO2009116580A1 (ja) 2009-09-24
KR20100132504A (ko) 2010-12-17
KR101444980B1 (ko) 2014-09-29
EP2261995A4 (en) 2015-07-08
JPWO2009116580A1 (ja) 2011-07-21
CN101978508A (zh) 2011-02-16
EP2261995B1 (en) 2019-05-22
US20110056552A1 (en) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5279814B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP3998619B2 (ja) 光起電力素子およびその製造方法
WO2012020682A1 (ja) 結晶シリコン系太陽電池
EP2293341A2 (en) Solar cell
JP4511146B2 (ja) 光起電力素子およびその製造方法
JP5675476B2 (ja) 結晶シリコン系太陽電池
CN106887483A (zh) 硅基异质接面太阳能电池及其制备方法
JP2012244065A (ja) 薄膜光電変換装置およびその製造方法、薄膜光電変換モジュール
JP2014072416A (ja) 太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュール
CN101378089A (zh) 太阳能电池
US20110094586A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
JPWO2019163648A1 (ja) 太陽電池の製造方法
JP5975841B2 (ja) 光起電力素子の製造方法及び光起電力素子
JPWO2006006368A1 (ja) 薄膜光電変換装置の製造方法
JP2014049652A (ja) 光起電力装置
JP2014053544A (ja) 光電変換素子およびその製造方法
CN209496888U (zh) 一种太阳能电池
CN210156406U (zh) 具有双层非晶硅本征层的异质结太阳能电池结构
CN208256704U (zh) 一种太阳能电池
KR101621551B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
JP2011216586A (ja) 積層型光電変換装置および積層型光電変換装置の製造方法
WO2015050161A1 (ja) 光発電素子
CN106910793A (zh) 异质接面太阳能电池
JP2010103347A (ja) 薄膜光電変換装置
CN116469946A (zh) 太阳电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121211

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130423

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130521

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5279814

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151