KR20100132504A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

태양 전지가, 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성하는 광전 변환부와, 광전 변환부의 제1 주면 상에 형성되는 제1 투명 도전막과, 제1 주면의 반대측에 형성되는 제2 주면 상에 형성되는 제2 투명 도전막을 구비하고, 제1 주면은 n형 반도체층에 의해 형성되고, 제2 주면은 p형 반도체층에 의해 형성되어 있고, 제1 투명 도전막의 n형 반도체층측에 있어서의 수소 원자 함유율은, 제2 투명 도전막의 수소 원자 함유율보다 낮다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 광전 변환부 상에 형성되는 투명 도전막을 구비하는 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 깨끗하고 무진장하게 공급되는 태양광을 직접 전기로 변환할 수 있기 때문에, 새로운 에너지원으로서 기대되고 있다.
태양 전지는 n형 반도체층과 p형 반도체층을 갖고, 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성하는 광전 변환부를 구비한다. 캐리어는 n형 반도체층 상 및 p형 반도체층 상에 형성되는 전극을 통하여, 광전 변환부로부터 취출된다. 전극으로서는, 투명 도전막과 금속층의 적층 구조가 사용되는 경우가 있다. 이 경우, 투명 도전막의 전기 저항률은 낮은 것이 바람직하다.
여기서, 수소를 포함하는 분위기 중에서 투명 도전막을 형성하는 방법이 제안되고 있다(일본 특허 공개 평2-54755호 공보 참조). 이 방법에 의하면, 투명 도전막 중에 도입되는 수소 원자에 의해, 투명 도전막을 구성하는 원자의 댕글링 본드가 종단되기 때문에, 투명 도전막의 전기 저항률을 낮게 할 수 있다.
그러나, 상기 방법을 사용하여 광전 변환부 상에 투명 도전막을 형성하면, 광전 변환부의 표면 특성이 저하되어 버릴 우려가 있었다. 구체적으로는, 투명 도전막을 형성할 때에 환원성을 갖는 수소 라디칼에 의해, n형 반도체층 및 p형 반도체층의 표면이 열화될 우려가 있었다.
본 발명은, 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 광전 변환부의 표면 특성의 저하를 억제할 수 있는 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 특징에 관한 태양 전지는, 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성하는 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 제1 주면 상에 형성되는 제1 투명 도전막과, 상기 제1 주면의 반대측에 형성되는 제2 주면 상에 형성되는 제2 투명 도전막을 구비하고, 상기 제1 주면은, n형 반도체층에 의해 형성되고, 상기 제2 주면은, p형 반도체층에 의해 형성되어 있고, 상기 제1 투명 도전막의 상기 n형 반도체층측에 있어서의 수소 원자 함유율은, 상기 제2 투명 도전막의 수소 원자 함유율보다 낮은 것을 요지로 한다.
본 발명의 한 특징에 관한 태양 전지에 의하면, 제1 주면 상에 형성되는 제1 투명 도전막의 n형 반도체층측에 있어서의 수소 원자 함유율이, 제2 주면 상에 형성되는 제2 투명 도전막의 수소 원자 함유율보다 낮다. 그로 인해, 광전 변환부의 제1 주면을 형성하는 n형 반도체층의 표면에 대한 수소 라디칼의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 광전 변환부의 표면 특성의 열화를 억제할 수 있다.
본 발명의 한 특징에 있어서, 상기 제1 투명 도전막의 상기 n형 반도체층의 반대측에 있어서의 수소 원자 함유율은, 상기 제1 투명 도전막의 상기 n형 반도체층측에 있어서의 수소 원자 함유율보다 높아도 좋다.
본 발명의 한 특징에 있어서, 상기 제1 투명 도전막의 상기 n형 반도체층측과, 상기 제1 투명 도전막 중 상기 n형 반도체층의 반대측은 각각 다른 재료에 의해 구성되어 있어도 좋다.
본 발명의 한 특징에 있어서, 상기 광전 변환부는 단결정 실리콘을 주체로 하고, 상기 n형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 각각은, 비정질 실리콘계 반도체를 주체로 하여도 된다.
본 발명의 한 특징에 관한 태양 전지의 제조 방법은, 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성하는 광전 변환부를 구비하는 태양 전지의 제조 방법이며, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서, 상기 광전 변환부의 제1 주면 상에 제1 투명 도전막을 형성하는 공정 A와, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서, 상기 제1 주면의 반대측에 형성되는 제2 주면 상에 제2 투명 도전막을 형성하는 공정 B를 구비하고, 상기 제1 주면은, n형 반도체층에 의해 형성되고, 상기 제2 주면은, p형 반도체층에 의해 형성되어 있고, 상기 공정 B에서는 수소 원자를 공급하면서 상기 제2 투명 도전막을 형성하는 것을 요지로 한다.
본 발명의 한 특징에 있어서, 상기 공정 A를 행한 후에, 상기 공정 B를 행해도 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 제2 주면측의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 단면도이다.
도 4는 그 밖의 실시 형태에 관한 태양 전지(20)의 단면도이다.
도 5는 n형 비정질 실리콘층 상에 형성된 ITO막의 두께와 곡선 인자 F.F.의 관계를 도시하는 도면이다.
이어서, 도면을 사용하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일하거나 또는 유사한 부분에는 동일하거나 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또, 도면 상호간에도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
[제1 실시 형태]
<태양 전지의 개략 구성>
이하에 있어서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 개략 구성에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1은 태양 전지(10)의 제2 주면(S2)측의 평면도이다. 또한, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
태양 전지(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 태양 전지 기판(1)과, 세선 전극(2)과, 접속용 전극(3)을 구비한다.
태양 전지 기판(1)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성하는 광전 변환부(11)와, 제1 투명 도전막(12)과, 제2 투명 도전막(13)을 구비한다. 또한, 태양 전지 기판(1)은, 제1 주면(S1)(도 2의 하면)과, 제1 주면(S1)의 반대측에 형성된 제2 주면(S2)(도 2의 상면)을 갖는다. 태양 전지 기판(1)의 구성에 대해서는 후술한다.
세선 전극(2)은, 광전 변환부(11)로부터 광생성 캐리어를 수집하는 수집 전극이다. 세선 전극(2)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 태양 전지 기판(1)의 제2 주면(S2) 상에 있어서, 태양 전지 기판(1)의 1변에 대략 평행한 제1 방향을 따라 형성된다. 복수의 세선 전극(2)은, 제1 방향에 대략 직교하는 제2 방향에 있어서 , 대략 등간격으로 배열된다. 태양 전지 기판(1)의 제2 주면(S2) 상과 마찬가지로 하여, 태양 전지 기판(1)의 제1 주면(S1) 상에 있어서도, 세선 전극(2)이 형성된다(도시하지 않음). 태양 전지 기판(1)의 제2 주면(S2) 상에 형성된 세선 전극(2)은, 후술하는 제2 투명 도전막(13)을 통하여 광전 변환부(11)로부터 캐리어를 수집한다. 또한, 태양 전지 기판(1)의 제1 주면(S1) 상에 형성된 세선 전극(2)은, 후술하는 제1 투명 도전막(12)을 통하여 광전 변환부(11)로부터 캐리어를 수집한다.
세선 전극(2)은, 예를 들어, 수지 재료를 바인더로 하고 은 입자 등의 도전성 입자를 필러로 한 수지형 도전성 페이스트나, 은 분말, 유리 프릿, 유기질 비히클, 유기 용매 등을 포함하는 소결형 도전성 페이스트(소위 세라믹 페이스트)를, 인쇄법에 의해 인쇄함으로써 형성할 수 있다. 또한, 세선 전극(2)은, 증착법에 의해 금속 박막으로서 형성되어도 좋다. 세선 전극(2)의 개수는, 광전 변환부(11)의 크기 등을 고려하여 적당한 치수 및 개수로 설정할 수 있다.
접속용 전극(3)은, 복수의 태양 전지(10)를 전기적으로 직렬 또는 병렬로 접속하는 배선재(도시하지 않음)에 접속되는 전극이다. 접속용 전극(3)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 태양 전지 기판(1)의 제2 주면(S2) 상에 있어서, 제2 방향을 따라 형성된다. 따라서, 접속용 전극(3)은, 복수의 세선 전극(2)과 교차하여, 복수의 세선 전극(2)과 전기적으로 접속된다. 태양 전지 기판(1)의 제2 주면(S2) 상과 마찬가지로 하여, 태양 전지 기판(1)의 제1 주면(S1) 상에 있어서도, 접속용 전극(3)이 형성된다(도시하지 않음). 접속용 전극(3)은, 세선 전극(2)과 마찬가지로, 인쇄법 혹은 증착법 등에 의해 형성할 수 있다. 접속용 전극(3)의 개수는, 광전 변환부(11)의 크기 등을 고려하여 적당한 치수 및 개수로 설정할 수 있다.
<태양 전지 기판의 구성>
이어서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 태양 전지 기판(1)의 구성의 일례에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다.
태양 전지 기판(1)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(11)와, 제1 투명 도전막(12)과, 제2 투명 도전막(13)을 구비한다.
광전 변환부(11)는 제1 주면(S1)(도 2의 하면)과, 제1 주면(S1)의 반대측에 형성된 제2 주면(S2)(도 2의 상면)을 갖는다. 광전 변환부(11)는, 광전 변환부(11)의 제1 주면(S1) 혹은 제2 주면(S2)에 있어서 수광함으로써 광생성 캐리어를 생성한다. 광생성 캐리어란, 태양광이 광전 변환부(11)에 흡수됨으로써 생성되는 한 쌍의 정공 및 전자를 말한다.
광전 변환부(11)는, 도 2에 도시된 바와 같이, n형 기판(11a)과, i형 반도체층(11b)과, p형 반도체층(11c)과, i형 반도체층(11d)과, n형 반도체층(11e)을 갖는다.
n형 기판(11a)은 광전 변환부(11)의 주체이다. n형 기판(11a)으로서는, 예를 들어 n형 단결정 실리콘 기판을 사용할 수 있다.
n형 기판(11a)의 제2 주면(S2)측에는, i형 반도체층(11b)을 개재하여, p형 반도체층(11c)이 형성된다. 한편, n형 기판(11a)의 제1 주면(S1)측에는, i형 반도체층(11d)을 개재하여, n형 반도체층(11e)이 형성된다. 즉, 광전 변환부(11)의 제2 주면(S2)은 p형 반도체층(11c)에 의해 형성되고, 광전 변환부(11)의 제1 주면(S1)은 n형 반도체층(11e)에 의해 형성된다.
i형 반도체층(11b), p형 반도체층(11c), i형 반도체층(11d), n형 반도체층(11e)으로서는, 각각 i형 비정질 반도체층, p형 비정질 반도체층, i형 비정질 반도체층, n형 비정질 반도체층 등을 사용할 수 있다. 이 경우, i형 비정질 반도체층에 의해 구성되는 i형 반도체층(11b) 및 i형 반도체층(11d)의 두께는, 실질적으로 발전에 기여하지 않는 두께로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, i형 반도체층(11b) 및 i형 반도체층(11d)의 두께는, 수 Å 내지 250Å의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또한, 비정질 반도체로서는, 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 카바이드, 비정질 실리콘 게르마늄, 미결정 실리콘 등의 실리콘계 반도체를 사용할 수 있다.
또한, 광전 변환부(11)의 구성은, 상술한 구성에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 광전 변환부(11)는 i형 반도체층(11b) 및 i형 반도체층(11d)을 구비하지 않아도 좋고, 다른 구성을 가져도 좋다.
제1 투명 도전막(12)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(11)의 제1 주면(S1)을 형성하는 n형 반도체층(11e) 상에 형성된다. 제1 투명 도전막(12)은, 투광성 및 도전성을 갖는다. 제1 투명 도전막(12)으로서는, 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 또는 산화티타늄(TiO2) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 이들의 금속 산화물에는, 주석(Sn), 아연(Zn), 텅스텐(W), 안티몬(Sb), 티타늄(Ti), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 등의 도펀트가 도프되어 있어도 된다. 도펀트의 농도는, 0 내지 20wt%로 할 수 있다.
제2 투명 도전막(13)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(11)의 제2 주면(S2)을 형성하는 p형 반도체층(11c) 상에 형성된다. 제2 투명 도전막(13)은, 투광성 및 도전성을 갖는다. 제2 투명 도전막(13)으로서는, 제1 투명 도전막(12)과 마찬가지로, 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 또는 산화티타늄(TiO2) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 이들의 금속 산화물에, 주석(Sn), 아연(Zn), 텅스텐(W), 안티몬(Sb), 티타늄(Ti), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 등의 도펀트가 도프되어 있어도 된다. 도펀트의 농도는, 0 내지 20wt%로 할 수 있다. 또한, 제2 투명 도전막(13)을 구성하는 재료는, 제1 투명 도전막(12)을 구성하는 재료와 동일해도 좋고, 상이해도 좋다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 제1 투명 도전막(12)의 수소 원자 함유율은, 제2 투명 도전막(13)의 수소 원자 함유율보다 낮다. 따라서, 예를 들어, 제1 투명 도전막(12)으로서는 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서 형성된 금속 산화물을 사용함과 함께, 제2 투명 도전막(13)으로서는 수소 원자를 공급하는 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서 형성된 금속 산화물을 사용할 수 있다.
<태양 전지의 제조 방법>
이어서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, n형 기판(11a)을 에칭 가공함으로써, 제1 주면(S1)측 및 제2 주면(S2)측에 미세한 요철을 형성한다.
이어서, CVD법 등을 사용하여, n형 기판(11a)의 제2 주면(S2)측에, i형 반도체층(11b), p형 반도체층(11c)을 순차적으로 적층한다. 마찬가지로, n형 기판(11a)의 제1 주면(S1)측에, i형 반도체층(11d), n형 반도체층(11e)을 순차적으로 적층한다. 이상에 의해, 광전 변환부(11)가 형성된다.
이어서, 스퍼터법 등을 사용하여, Ar, O2 분위기 등의 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서, n형 반도체층(11e) 상에 제1 투명 도전막(12)을 형성한다. 또한, 수소를 포함하지 않은 분위기란, 적극적으로는 수소 원자를 공급하지 않는 분위기를 나타내고 있으며, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에서 형성되는 투명 도전막에 있어서의 수소 원자 함유율은, 1.0×1020 내지 5.2×1020(atoms/cc) 정도로 된다.
이어서, 스퍼터법 등을 사용하여, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서, p형 반도체층(11c) 상에 제2 투명 도전막(13)을 형성한다. 구체적으로는, Ar, O2, H2O 분위기, 혹은 Ar, O2, H2 분위기 등의 수소 원자 공급 하에 있어서, 제2 투명 도전막(13)을 형성한다. 이에 의해, 제2 투명 도전막(13)의 수소 원자 함유율이, 제1 투명 도전막(12)의 수소 원자 함유율보다 높아진다. 이상에 의해, 태양 전지 기판(1)이 형성된다. 또한, 제2 투명 도전막(13)을 형성하는 행정은, 제1 투명 도전막(12)을 형성하는 행정이 행해진 후에 행해지는 것이 바람직하다.
이어서, 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법 등의 인쇄법을 사용하여, 에폭시계 열경화형의 은 페이스트를, 태양 전지 기판(1)의 제2 주면(S2) 상에 소정의 패턴으로 배치한다. 마찬가지로, 에폭시계 열경화형의 은 페이스트를, 태양 전지 기판(1)의 제1 주면(S1) 상에 소정의 패턴으로 배치한다. 은 페이스트는, 소정 조건에서 가열하여 용제를 휘발시킨 후, 재차 가열하여 본격 건조된다. 여기서, 소정의 패턴이란, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 방향을 따라 연장되는 세선 전극(2)과, 제2 방향을 따라 연장되는 접속용 전극(3)에 대응하는 형상을 말한다. 이상에 의해, 태양 전지(10)가 제작된다.
<작용·효과>
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 태양 전지(10)에서는, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서, 광전 변환부(11)의 제1 주면(S1)을 형성하는 n형 반도체층(11e) 상에 제1 투명 도전막(12)을 형성하고, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서, 광전 변환부(11)의 제2 주면(S2)을 형성하는 p형 반도체층(11c) 상에 제2 투명 도전막(13)을 형성한다. 이에 의해, 광전 변환부(11)의 제1 주면(S1) 상에 형성되는 제1 투명 도전막(12)의 수소 원자 함유율은, 광전 변환부(11)의 제2 주면(S2) 상에 형성되는 제2 투명 도전막(13)의 수소 원자 함유율보다 낮아진다.
여기서, 본 출원인은, 광전 변환부(11)의 제2 주면(S2)을 형성하는 p형 반도체층(11c) 상, 혹은 광전 변환부(11)의 제1 주면(S1)을 형성하는 n형 반도체층(11e) 상에 수소를 포함하는 분위기 중에서 투명 도전막을 형성하는 경우에 있어서, 수소 라디칼이 p형 반도체층(11c) 혹은 n형 반도체층(11e)의 표면에 끼치는 영향에 관하여 검토했다. 그 결과, 특히 n형 반도체층(11e)의 표면이 수소 라디칼에 의해 열화되기 쉽다는 경험을 얻었다.
따라서, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 표면이 열화되기 쉬운 n형 반도체층(11e) 상에는, 제1 투명 도전막(12)을 수소를 포함하지 않은 분위기 중에서 형성함으로써, n형 반도체층(11e)의 표면이 수소 라디칼에 의해 열화되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 수소 라디칼에 의해 끼치는 영향이 n형 반도체층(11e)보다 작은 p형 반도체층(11c) 상에는, 수소 원자를 적극적으로 도입함으로써 제2 투명 도전막(13)을 형성함으로써, 제2 투명 도전막(13)의 투광성을 향상시킴과 함께 전기 저항률을 저감시킬 수 있다. 이상에서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 태양 전지(10)에서는, 광전 변환부(11)의 표면 특성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, n형 반도체층(11e) 상에 제1 투명 도전막(12)을 형성한 후에, p형 반도체층(11c) 상에 제2 투명 도전막(13)을 형성함으로써, n형 반도체층(11e)의 표면이 제1 투명 도전막(12)에 의해 보호되기 때문에, 수소를 포함하는 분위기 중에서 제2 투명 도전막(13)을 형성할 때에 n형 반도체층(11e)의 표면이 수소 라디칼로부터 받는 영향을 더 저감시킬 수 있다.
[제2 실시 형태]
이하에 있어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 제2 실시 형태의 차이에 대하여 주로 설명한다. 구체적으로는, 상술한 제1 실시 형태에서는, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)측에 있어서의 수소 원자 함유율과, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)의 반대측에 있어서의 수소 원자 함유율은, 대략 동등하다. 이에 대해, 제2 실시 형태에서는, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)측에 있어서의 수소 원자 함유율과, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)의 반대측에 있어서의 수소 원자 함유율이 상이하다. 또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 개략 구성은, 제1 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 개략 구성과 거의 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
<태양 전지 기판의 구성>
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 태양 전지 기판(1)의 구성의 일례에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다.
태양 전지 기판(1)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(11)와, 제1 투명 도전막(12)과, 제2 투명 도전막(13)을 구비한다. 광전 변환부(11)의 구성 및 제2 투명 도전막(13)의 구성에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태와 거의 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
제1 투명 도전막(12)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 투명 도전막(12a)과, 제4 투명 도전막(12b)을 갖는다. 제3 투명 도전막(12a)은, 광전 변환부(11)의 제1 주면(S1)을 형성하는 n형 반도체층(11e) 상에 형성된다. 제4 투명 도전막(12b)은, 제3 투명 도전막(12a) 상에 형성된다. 제3 투명 도전막(12a) 및 제4 투명 도전막(12b)은, 투광성 및 도전성을 갖는다. 제3 투명 도전막(12a) 및 제4 투명 도전막(12b)으로서는, 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 또는 산화티타늄(TiO2) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 이들의 금속 산화물에, 주석(Sn), 아연(Zn), 텅스텐(W), 안티몬(Sb), 티타늄(Ti), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 등의 도펀트가 도프되어 있어도 된다. 도펀트의 농도는, 0 내지 20wt%로 할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 제4 투명 도전막(12b)의 수소 원자 함유율은, 제3 투명 도전막(12a)의 수소 원자 함유율보다 높다. 즉, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)의 반대측에 있어서의 수소 원자 함유율은, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)측에 있어서의 수소 원자 함유율보다 높다. 또한, 제3 투명 도전막(12a)의 수소 원자 함유율은, 제2 투명 도전막(13)의 수소 원자 함유율보다 낮다. 즉, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)측에 있어서의 수소 원자 함유율은, 제2 투명 도전막(13)의 수소 원자 함유율보다 낮다.
따라서, 예를 들어, 제3 투명 도전막(12a)으로서는 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서 형성된 금속 산화물을 사용함과 함께, 제4 투명 도전막(12b)으로서는, 제2 투명 도전막(13)과 마찬가지로 수소 원자를 공급하는 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서 형성된 금속 산화물을 사용할 수 있다. 제2 투명 도전막(13)을 구성하는 재료와, 제3 투명 도전막(12a)을 구성하는 재료와, 제4 투명 도전막(12b)을 구성하는 재료는, 동일해도 좋고, 상이해도 좋다.
<태양 전지의 제조 방법>
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 태양 전지(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 광전 변환부(11)를 형성한다. 이어서, 스퍼터법 등을 사용하여, Ar, O2 분위기 등의 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서, 광전 변환부(11)의 제1 주면(S1)을 형성하는 n형 반도체층(11e) 상에 제3 투명 도전막(12a)을 형성한다.
이어서, 스퍼터법 등을 사용하여, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서, p형 반도체층(11c) 상에 제2 투명 도전막(13)을 형성한다. 구체적으로는, Ar, O2, 수증기 분위기, 혹은 Ar, O2, 수소 분위기 등의 수소 원자 공급 하에 있어서, 제2 투명 도전막(13)을 형성한다. 이에 의해, 제2 투명 도전막(13)의 수소 원자 함유율을, 제3 투명 도전막(12a)에 있어서의 수소 원자 함유율보다 높게 한다.
이어서, 스퍼터법 등을 사용하여, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서, 제3 투명 도전막(12a) 상에 제4 투명 도전막(12b)을 형성한다. 구체적으로는, Ar, O2, 수증기 분위기, 혹은 Ar, O2, 수소 분위기 등의 수소 원자 공급 하에 있어서, 제4 투명 도전막(12b)을 형성한다. 이에 의해, 제4 투명 도전막(12b)에 있어서의 수소 원자 함유율을, 제3 투명 도전막(12a)에 있어서의 수소 원자 함유율보다 높게 한다. 이상에 의해, 제1 투명 도전막(12)이 형성된다. 이상에 의해, 태양 전지 기판(1)이 형성된다.
이어서, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 세선 전극(2) 및 접속용 전극(3)을 형성한다. 이상에 의해, 태양 전지(10)가 제작된다.
<작용·효과>
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 태양 전지(10)에서는, n형 반도체층(11e) 상에 형성되는 제1 투명 도전막(12)이, 제3 투명 도전막(12a)과, 제4 투명 도전막(12b)을 갖는다. 제3 투명 도전막(12a)은, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서 n형 반도체층(11e) 상에 형성되고, 제4 투명 도전막(12b)은, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 제3 투명 도전막(12a) 상에 형성된다.
이에 의하면, n형 반도체층(11e)의 표면을 열화시키지 않고, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)측에 있어서의 수소 원자 함유율과, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)의 반대측에 있어서의 수소 원자 함유율이 대략 동등한 경우와 비교하여, 제1 투명 도전막(12) 전체적인 투광성을 향상시킴과 함께 전기 저항률을 저감시킬 수 있다.
<기타 실시 형태>
본 발명은 상기한 실시 형태에 의해 기재했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 여러 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
예를 들어, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 결정계의 태양 전지에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 박막계의 태양 전지에 본 발명을 적용해도 좋다. 도 4는 박막계의 태양 전지(20)의 단면도이다. 태양 전지(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 투광성을 갖는 기판(21)과, 제5 투명 도전막(22)과 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성하는 광전 변환부(23)와, 제6 투명 도전막(24)과, 이면 전극층(25)을 갖는다. 광전 변환부(23)는 p형 반도체층(23a)과, i형 반도체층(23b)과, n형 반도체층(23c)이 기판(21)측부터 순서대로 적층된 구성을 갖는다. 이와 같은 구성을 갖는 태양 전지(20)에 있어서, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 기판(21) 상에 제5 투명 도전막(22)을 형성하고, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서 n형 반도체층(23c) 상에 제6 투명 도전막(24)을 형성한다. 이에 의해, n형 반도체층(23c)의 표면(상기 실시 형태의 「제2 표면(S2)」에 대응)의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 제5 투명 도전막(22)의 투광성을 향상시키고, 전기 저항률을 저감시킬 수 있다. 또한, 제5 투명 도전막(22) 형성 후에 p형 반도체층(23a)이 형성되므로, p형 반도체층(23a)의 제5 투명 도전막(22)측의 표면(상기 실시 형태의 「제1 표면(S1)」에 대응)의 열화도 억제할 수 있다. 또한, 태양 전지(20)의 구성은, 도 4에 도시된 구성에 한정하는 것은 아니고, 제5 투명 도전막(22), 광전 변환부(23), 제6 투명 도전막(24), 이면 전극층(25), 기판(21)의 순서대로 적층된 구성이어도 좋다. 또한, 광전 변환부(23)의 구성은, 도 4에 도시된 구성에 한정하는 것은 아니고, n형 반도체층(23c)과, i형 반도체층(23b)과, p형 반도체층(23a)이 기판(21)측부터 순서대로 적층된 구성이어도 좋고, p형 반도체층(23a)과 n형 반도체층(23c)이 기판(21)측부터 순서대로 적층된 구성이어도 좋다. p형 반도체층(23a), i형 반도체층(23b) 및 n형 반도체층(23c)으로서는, 각각, p형, i형, 혹은 n형의, 비정질 Si, 비정질 SiC, 비정질 SiGe, 미결정 Si 등의 반도체 재료를 사용할 수 있다.
또한, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 태양 전지 기판(1)의 제1 주면(S1) 상에는, 태양 전지 기판(1)의 제2 주면(S2) 상에 형성된 세선 전극(2) 및 접속용 전극(3)과 마찬가지의 형상을 갖는 세선 전극(2) 및 접속용 전극(3)을 형성하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 세선 전극(2)은, 태양 전지 기판(1)의 제1 주면(S1) 혹은 제2 주면(S2) 중 어느 한쪽의 대략 전체면을 덮도록 형성되어 있어도 된다.
또한, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 광전 변환부(11)가, n형 기판(11a), i형 반도체층(11b), p형 반도체층(11c), i형 반도체층(11d) 및 n형 반도체층(11e)을 포함하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 광전 변환부(11)는 p형 반도체층(11c) 및 n형 반도체층(11e)의 2층만을 가져도 된다.
또한, 상술한 제2 실시 형태에서는, 수소 원자 함유율이 각각 다른 제3 투명 도전막(12a) 및 제4 투명 도전막(12b)을 제1 투명 도전막(12)으로서 형성함으로써, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)의 반대측에 있어서의 수소 원자 함유율을, 제1 투명 도전막(12)의 n형 반도체층(11e)측에 있어서의 수소 원자 함유율보다 높게 했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 구체적으로는, 단일막인 제1 투명 도전막(12)에 있어서의 수소 원자 함유율이, n형 반도체층(11e)측으로부터 n형 반도체층(11e)의 반대측을 향하여 증대하도록 제1 투명 도전막(12)을 형성하여도 된다. 이러한 제1 투명 도전막(12)은, 예를 들어, 형성 공정 전반에는 제1 투명 도전막(12)의 형성 조건으로서 수소를 포함하지 않은 분위기로 하고 그 후 단계적으로 수소 원자의 공급량을 증대시키다가, 형성 공정 후반에는 제1 투명 도전막(12)의 형성 조건을 수소를 포함하는 분위기로 함으로써 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 여기에서는 기재하지 않은 여러 실시 형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 상기한 설명으로부터 타당한 특허 청구 범위에 관한 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.
실시예
이하, 본 발명에 관한 태양 전지에 대해서, 실시예를 들어 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은, 하기의 실시예에 기재된 것에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서, 적절히 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
[수소 원자 함유율 평가]
우선, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서 형성되는 투명 도전막의 수소 원자 함유율과, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 형성되는 투명 도전막의 수소 원자 함유율의 비교를 행했다. 구체적으로는, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서 스퍼터법을 사용하여 형성한 In2O3막인 시험막 A와, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 스퍼터법을 사용하여 형성한 In2O3인 시험막 B에 대해서, SIMS에 의해 수소 원자 함유율을 측정했다. 각 시험막에 있어서의 수소 원자 함유율의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서 형성한 In2O3막인 시험막 A에 있어서는, 수소 원자 함유율이 1.0×1020 내지 5.2×1020(atoms/cc) 정도이지만, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 형성함으로써 적극적으로 수소 원자를 도입한 In2O3막인 시험막 B에 있어서는, 수소 원자 함유율이 1.6×1021 내지 2.1×1021(atoms/cc)이 되는 것이 확인되었다.
[출력 특성 평가]
이어서, 이하와 같이 하여 실시예 1 내지 실시예 7 및 비교예에 관한 태양 전지를 제작하고, 개방 전압 Voc, 단락 전류 Isc, 곡선 인자 F.F., 출력값 Pmax의 각 특성값의 비교를 행했다.
<실시예 1>
이하와 같이 하여, 실시예 1에 관한 태양 전지를 제작했다. 우선, 두께 200μm의 n형 단결정 실리콘 기판(n형 기판(11a))을 알칼리 수용액에 의해 이방성 에칭 가공함으로써, 제1 주면측 및 제2 주면측에 미세한 요철을 형성했다. 또한, n형 기판(11a)의 제1 주면 및 제2 주면을 세정하여, 불순물을 제거했다.
이어서, 플라즈마 CVD법 등을 사용하여, n형 단결정 실리콘 기판(n형 기판(11a))의 제2 주면측에, i형 비정질 실리콘층(i형 반도체층(11b)), p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c))을 순차적으로 적층했다. 이어서, n형 단결정 실리콘 기판(n형 기판(11a))의 제1 주면측에, i형 비정질 실리콘층(i형 반도체층(11d)), n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e))을 순차적으로 적층했다. i형 비정질 실리콘층(i형 반도체층(11b)), p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)), i형 비정질 실리콘층(i형 반도체층(11d)) 및 n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e))의 두께는, 각각 5nm로 했다. 이에 의해, 광전 변환부(광전 변환부(11))가 형성되었다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHO막(제2 투명 도전막(13))을 형성했다. IHO막(제2 투명 도전막(13))이란, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 형성됨으로써, 후술하는 ITO막(제1 투명 도전막(12))보다 높은 수소 원자 함유율을 갖는 In2O3막을 나타낸다. IHO막(제2 투명 도전막(13))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2 분위기(수소를 포함하지 않은 분위기) 중에 있어서, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 ITO막(제1 투명 도전막(12))을 형성했다. ITO막(제1 투명 도전막(12))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다. 즉, 본 실시예 1에서는, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHO막(제2 투명 도전막(13))을 형성한 후에, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 ITO막(제1 투명 도전막(12))을 형성했다. 이상에 의해, 태양 전지 기판(태양 전지 기판(1))이 형성되었다.
이어서, 스크린 인쇄법을 사용하여, Ag를 주성분으로 하는 도전성 필러와 열경화성 수지에 의해 구성되는 페이스트를, 태양 전지 기판(태양 전지 기판(1))의 제2 주면 상 및 제1 주면 상에 소정의 패턴으로 배치함과 함께, 200℃에서 어닐 처리를 행했다. 이에 의해, 세선 전극(세선 전극(2)) 및 접속용 전극(접속용 전극(3))이 형성되었다. 이상에 의해, 실시예 1에 관한 태양 전지가 형성되었다.
<실시예 2>
이하와 같이 하여, 실시예 2에 관한 태양 전지를 제작했다. 우선, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여, 광전 변환부(광전 변환부(11))를 형성했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2 분위기(수소를 포함하지 않은 분위기) 중에 있어서, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 ITO막(제1 투명 도전막(12))을 형성했다. ITO막(제1 투명 도전막(12))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHO막(제2 투명 도전막(13))을 형성했다. IHO막(제2 투명 도전막(13))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다. 즉, 본 실시예 2에서는, 상술한 실시예 1과는 반대로, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 ITO막(제1 투명 도전막(12))을 형성한 후에, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHO막(제2 투명 도전막(13))을 형성했다. 이상에 의해, 태양 전지 기판(태양 전지 기판(1))이 형성되었다.
이어서, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여, 세선 전극(세선 전극(2)) 및 접속용 전극(접속용 전극(3))을 형성했다. 이상에 의해, 실시예 2에 관한 태양 전지가 형성되었다.
<실시예 3>
이하와 같이 하여, 실시예 3에 관한 태양 전지를 제작했다. 우선, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여, 광전 변환부(광전 변환부(11))를 형성했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2 분위기(수소를 포함하지 않은 분위기) 중에 있어서, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 ITO막(제3 투명 도전막(12a))을 형성했다. ITO막(제3 투명 도전막(12a))의 두께는 500Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHO막(제2 투명 도전막(13))을 형성했다. IHO막(제2 투명 도전막(13))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, ITO막(제3 투명 도전막(12a)) 상에 IHO막(제4 투명 도전막(12b))을 형성했다. IHO막(제4 투명 도전막(12b))이란, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 형성됨으로써, ITO막(제3 투명 도전막(12a))보다 높은 수소 원자 함유율을 갖는 In2O3막을 나타낸다. IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께는 500Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 상술한 실시예 2와 마찬가지로 하여, 세선 전극(세선 전극(2)) 및 접속용 전극(접속용 전극(3))을 형성했다. 이상에 의해, 실시예 3에 관한 태양 전지가 형성되었다.
<실시예 4>
본 실시예 4에 있어서는, 상술한 실시예 3에 있어서의 ITO막(제3 투명 도전막(12a))의 두께를 200Å로 하고, IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께를 800Å로 했다. ITO막(제3 투명 도전막(12a)) 및 IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께를 변경한 점 이외는, 본 실시예 4에 관한 태양 전지의 구성과, 상술한 실시예 3에 관한 태양 전지의 구성은 마찬가지이다.
<실시예 5>
본 실시예 5에 있어서는, 상술한 실시예 3에 있어서의 ITO막(제3 투명 도전막(12a))의 두께를 150Å로 하고, IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께를 850Å로 했다. ITO막(제3 투명 도전막(12a)) 및 IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께를 변경한 점 이외는, 본 실시예 5에 관한 태양 전지의 구성과, 상술한 실시예 3에 관한 태양 전지의 구성은 마찬가지이다.
<실시예 6>
본 실시예 6에 있어서는, 상술한 실시예 3에 있어서의 ITO막(제3 투명 도전막(12a))의 두께를 100Å로 하고, IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께를 900Å로 했다. ITO막(제3 투명 도전막(12a)) 및 IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께를 변경한 점 이외는, 본 실시예 6에 관한 태양 전지의 구성과, 상술한 실시예 3에 관한 태양 전지의 구성은 마찬가지이다.
<실시예 7>
본 실시예 7에 있어서는, 상술한 실시예 3에 있어서의 ITO막(제3 투명 도전막(12a))의 두께를 75Å로 하고, IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께를 925Å로 했다. ITO막(제3 투명 도전막(12a)) 및 IHO막(제4 투명 도전막(12b))의 두께를 변경한 점 이외는, 본 실시예 7에 관한 태양 전지의 구성과, 상술한 실시예 3에 관한 태양 전지의 구성은 마찬가지이다.
<실시예 8>
본 실시예 8에 있어서는, 상술한 실시예 2와 마찬가지로 하여, 광전 변환부(광전 변환부(11))의 n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 ITO막(제1 투명 도전막(12))을 형성했다. ITO막(제1 투명 도전막(12))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHTO막(제2 투명 도전막(13))을 형성했다. IHTO막(제2 투명 도전막(13))은, 수소를 포함하는 분위기 중에서 형성됨으로써, 높은 수소 원자 함유율을 갖는 ITO막이다. IHTO막의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다. 이상에 의해, 태양 전지 기판(태양 전지 기판(1))이 형성되었다.
이어서, 상술한 실시예 2와 마찬가지로 하여, 세선 전극(세선 전극(2)) 및 접속용 전극(접속용 전극(3))을 형성했다. 이상에 의해, 실시예 8에 관한 태양 전지가 형성되었다.
<실시예 9>
본 실시예 9에 있어서는, 상술한 실시예 2와 마찬가지로 하여, 광전 변환부(광전 변환부(11))를 형성했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2 분위기(수소를 포함하지 않은 분위기) 중에 있어서, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 IWO막(제1 투명 도전막(12))을 형성했다. IWO막(제1 투명 도전막(12))은, 텅스텐(W)이 도프된 In2O3막이다. IWO막(제1 투명 도전막(12))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHWO막(제2 투명 도전막(13))을 형성했다. IHWO막(제2 투명 도전막(13))이란, 수소를 포함하는 분위기에 있어서 형성됨으로써, 높은 수소 원자 함유율을 갖는 IWO막을 나타낸다. IHWO막(제2 투명 도전막(13))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다. 이상에 의해, 태양 전지 기판(태양 전지 기판(1))이 형성되었다.
이어서, 상술한 실시예 2와 마찬가지로 하여, 세선 전극(세선 전극(2)) 및 접속용 전극(접속용 전극(3))을 형성했다. 이상에 의해, 실시예 9에 관한 태양 전지가 형성되었다.
<실시예 10>
본 실시예 10에 있어서는, 상술한 실시예 2와 마찬가지로 하여, 광전 변환부(광전 변환부(11))를 형성했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2 분위기(수소를 포함하지 않은 분위기) 중에 있어서, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 ICO막(제1 투명 도전막(12))을 형성했다. ICO막(제1 투명 도전막(12))은, 세륨(Ce)이 도프된 In2O3막이다. ICO막(제1 투명 도전막(12))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHCO막(제2 투명 도전막(13))을 형성했다. IHCO막(제2 투명 도전막(13))은, 수소를 포함하는 분위기에 있어서 형성됨으로써, 높은 수소 원자 함유율을 갖는 ICO막을 나타낸다. IHCO막(제2 투명 도전막(13))의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다. 이상에 의해, 태양 전지 기판(태양 전지 기판(1))이 형성되었다.
이어서, 상술한 실시예 2와 마찬가지로 하여, 세선 전극(세선 전극(2)) 및 접속용 전극(접속용 전극(3))을 형성했다. 이상에 의해, 실시예 10에 관한 태양 전지가 형성되었다.
<비교예>
이하와 같이 하여, 비교예에 관한 태양 전지를 제작했다. 우선, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여, 광전 변환부(광전 변환부(11))를 형성했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 제1 IHO막을 형성했다. 제1 IHO막의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다.
이어서, 스퍼터법을 사용하여, Ar, O2, 수증기 분위기(수소를 포함하는 분위기) 중에 있어서, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 제2 IHO막을 형성했다. 제2 IHO막의 두께는 1000Å로 하고, 형성 온도는 실온으로 했다. 이에 의해, 태양 전지 기판(태양 전지 기판(1))이 형성되었다.
이어서, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여, 세선 전극(세선 전극(2)) 및 접속용 전극(접속용 전극(3))을 형성했다. 이상에 의해, 비교예에 관한 태양 전지가 형성되었다.
<출력 특성 평가 결과>
상술한 실시예 1 내지 실시예 10 및 비교예에 관한 태양 전지에 대해서, 개방 전압 Voc, 단락 전류 Isc, 곡선 인자 F.F., 출력값 Pmax의 각 특성값을 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 2에 있어서는, 실시예 1 내지 실시예 10에 관한 태양 전지의 각 특성값을, 비교예에 관한 태양 전지의 각 특성값을 100으로서 규격화하여 나타내고 있다. 또한, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 형성된 ITO막의 두께와 곡선 인자 F.F.의 관계를, 도 5에 도시한다. 또한, 도 5에 있어서는, 실시예 2 내지 실시예 7에 관한 태양 전지의 곡선 인자 F.F.를, 비교예에 관한 태양 전지의 곡선 인자 F.F.를 100으로서 규격화하여 나타내고 있다. 또한, 비교예에 관한 태양 전지에 있어서는, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에는 IHO층이 형성되어 있고, ITO막은 형성되어 있지 않다. 그로 인해, 도 5에 있어서는, 비교예에 관한 태양 전지의 ITO 막 두께(Å)를 제로로 하고 있다.
[표2]
Figure pct00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 10에 관한 태양 전지는, 비교예에 관한 태양 전지와 비교하여, 곡선 인자 F.F.가 향상됨으로써 출력값 Pmax가 향상되는 것이 확인되었다. 이것은, 실시예 1 내지 실시예 10에서는, 광전 변환부(광전 변환부(11))의 제1 주면을 형성하는 n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 형성되는 투명 도전막이, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서 형성됨으로써, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 형성되는 투명 도전막이 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서 형성되는 비교예와 비교하면, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e))의 표면이 열화되는 것을 억제할 수 있었기 때문이다.
또한, 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 2에 관한 태양 전지는, 실시예 1에 관한 태양 전지와 비교하여, 곡선 인자 F.F. 및 출력값 Pmax가 더욱 향상되는 것이 확인되었다. 이것은, 수소를 포함하는 분위기 중에 있어서, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c)) 상에 IHO막(제2 투명 도전막(13))을 형성하기 이전에, 수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 ITO막(제1 투명 도전막(12))을 형성함으로써, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e))의 표면이 ITO막(제1 투명 도전막(12))에 의해 보호되기 때문에, 광전 변환부(광전 변환부(11))가 수소를 포함하는 분위기에 노출될 때에 n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e))의 표면이 열화되기 어려워지기 때문이다.
또한, 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 8 내지 실시예 10에 관한 태양 전지에서는, 실시예 2에 관한 태양 전지에 비하여, 곡선 인자 F.F. 및 출력값 Pmax를 더욱 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다. 이것은, 금속 도펀트를 포함함으로써, 금속 도펀트를 포함하지 않은 IHO막에 비하여, p형 비정질 실리콘층(p형 반도체층(11c))의 접촉 저항이 작아지기 때문이다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에 형성되는 ITO막(실시예 2에 있어서의 제1 투명 도전막(12), 실시예 3 내지 실시예 7에 있어서의 제3 투명 도전막(12a))의 두께가 0Å로부터 150Å까지 증대되는 경우에는 태양 전지의 곡선 인자 F.F.는 증대되고, 당해 ITO막의 두께가 150Å 이상이 되는 경우에는 태양 전지의 곡선 인자 F.F.는 거의 일정한 값을 나타낸다. 따라서, n형 비정질 실리콘층(n형 반도체층(11e)) 상에는, 150Å 이상의 두께를 갖는 ITO막을 형성하는 것이 바람직한 것이 확인되었다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명에 따르면, 광전 변환부의 표면 특성의 저하를 억제할 수 있는 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공할 수 있으므로, 태양광 발전 분야에 있어서 유용하다.

Claims (6)

  1. 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성하는 광전 변환부와,
    상기 광전 변환부의 제1 주면 상에 형성되는 제1 투명 도전막과,
    상기 제1 주면의 반대측에 형성되는 제2 주면 상에 형성되는 제2 투명 도전막을 구비하고,
    상기 제1 주면은, n형 반도체층에 의해 형성되고,
    상기 제2 주면은, p형 반도체층에 의해 형성되어 있고,
    상기 제1 투명 도전막의 상기 n형 반도체층측에 있어서의 수소 원자 함유율은, 상기 제2 투명 도전막의 수소 원자 함유율보다 낮은 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 투명 도전막의 상기 n형 반도체층의 반대측에 있어서의 수소 원자 함유율은, 상기 제1 투명 도전막의 상기 n형 반도체층측에 있어서의 수소 원자 함유율보다 높은 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 투명 도전막의 상기 n형 반도체층측과, 상기 제1 투명 도전막 중 상기 n형 반도체층의 반대측은, 각각 다른 재료에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환부는 단결정 실리콘을 주체로 하고,
    상기 n형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 각각은, 비정질 실리콘계 반도체를 주체로 하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
  5. 수광에 의해 광생성 캐리어를 생성하는 광전 변환부를 구비하는 태양 전지의 제조 방법이며,
    수소를 포함하지 않은 분위기 중에 있어서, 상기 광전 변환부의 제1 주면 상에 제1 투명 도전막을 형성하는 공정 A와,
    수소를 포함하는 분위기 중에 있어서, 상기 제1 주면의 반대측에 형성되는 제2 주면 상에 제2 투명 도전막을 형성하는 공정 B를 구비하고,
    상기 제1 주면은, n형 반도체층에 의해 형성되고,
    상기 제2 주면은, p형 반도체층에 의해 형성되어 있고,
    상기 공정 B에서는,
    수소 원자를 공급하면서 상기 제2 투명 도전막을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공정 A를 행한 후에, 상기 공정 B를 행하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
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