TW201448245A - 光發電裝置 - Google Patents

光發電裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201448245A
TW201448245A TW103110139A TW103110139A TW201448245A TW 201448245 A TW201448245 A TW 201448245A TW 103110139 A TW103110139 A TW 103110139A TW 103110139 A TW103110139 A TW 103110139A TW 201448245 A TW201448245 A TW 201448245A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
power generation
film
photovoltaic power
amorphous germanium
current collecting
Prior art date
Application number
TW103110139A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiji Kobayashi
Original Assignee
Choshu Industry 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 Choshu Industry Co Ltd filed Critical Choshu Industry Co Ltd
Publication of TW201448245A publication Critical patent/TW201448245A/zh

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
    • H01L31/0248—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
    • H01L31/03762—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 including only elements of Group IV of the Periodic System
    • 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
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/0201—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising specially adapted module bus-bar structures
    • 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
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022433—Particular geometry of the grid contacts
    • 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
    • H01L31/0248—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
    • H01L31/0256—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 the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 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
    • H01L31/0747—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 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

Abstract

本發明提供一種填充因子高之光發電裝置。具有多層狀之光發電零件、以及積層於該光發電零件之其中一面上之第1集電構件及積層於另一面上之第2集電構件，且前述光發電零件包含有：n型結晶半導體基板；於該n型結晶半導體基板之前述第1集電構件側依下述順序積層的第1本質非晶矽薄膜、p型非晶矽薄膜及第1透明導電膜；及於該n型結晶半導體基板之第2集電構件依下述順序積層的n型非晶矽薄膜及第2透明導電膜，且該光發電裝置中，前述p型非晶矽薄膜之膜厚小於6nm，前述第1透明導電膜表面之前述第1集電構件之非積層區域之最大寬度小於2mm。

Description

光發電裝置 發明領域
本發明關於一種光發電裝置，詳細是關於一種具有異質接面之光發電裝置(太陽電池)。
發明背景
作為不會發生CO2等之溫室效應氣體的潔淨發電手段，且作為取代核能發電之操作安全性高之發電手段，光發電裝置非常受到矚目。作為光發電裝置之其中一個，有發電效率高之具有異質接面之光發電裝置。
如圖6(A)、(B)所示，具有異質接面之光發電裝置60包含有藉由照射光產生電力之光發電零件61、及設於光發電零件61之兩面上可收集所產生之電力的集電構件62、63。光發電零件61是於n型結晶半導體基板64之一側依序積層第1本質非晶矽薄膜65、p型非晶矽薄膜66及第1透明導電膜67，而於n型結晶半導體基板64的另一側依序基層第2本質非晶矽薄膜68、n型非晶矽薄膜69及第2透明導電膜70而形成之多層構造體。如此藉由於n型結晶半導體基板64與p型非晶矽薄膜66之間設置第1本質非晶矽薄膜65，可抑制於n型結晶半導體基板64與p型非晶矽薄膜66之 間產生之載子復合，而藉由於n型結晶半導體基板64與n型非晶矽薄膜69之間設置第2本質非晶矽薄膜68，同樣可抑制於其間產生之載子復合。又，集電構件62(63)具有互相平行形成之複數個匯流排電極71、及與匯流排電極71連接且相互平行形成之複數個指狀電極72。藉由將集電構件62(63)形成為這樣的形狀，可一面抑制集電構件本身造成之光之遮蔽，一面進行有效率之集電。
具有如此構造之光發電裝置60中，宜將p型非晶矽薄膜66之膜厚形成較厚，具體例如形成為6nm以上為佳(參考專利文獻1)。積層於p型非晶矽薄膜66上之第1透明導電膜67通常是以濺鍍來成膜。在此，藉由使用具有某程度厚度之p型非晶矽薄膜66，來防止濺鍍造成之表面劣化，而可抑制光發電裝置60之性能降低。但是，對光發電裝置而言，在要求更低成本且更高效率發電的現在，冀求提高填充因子而更進一步之改良。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特許第5031007號公報
發明概要
本發明有鑑於前述情事，目的是提供一種填充因子(曲線因子)高之光發電裝置。
本發明者發現：(1)當增加p型非晶矽薄膜之膜厚時，則會變成串聯電阻之增大因子而反而使填充因子降低；(2)為了提高填充因子，減少p型非晶矽薄膜之膜厚並且縮小設於該p型非晶矽薄膜側之指狀電極之間隔是有效的；及(3)相反的即使減少設於n型非晶矽薄膜側之指狀電極之間隔也不會提升填充因子，而本發明者是基於該等知識達到本發明。
也就是說，依循前述目的之本發明之光發電裝置具有多層狀之光發電零件、以及積層於該光發電零件之其中一面上之第1集電構件及積層於另一面上之第2集電構件，且前述光發電零件包含有：n型結晶半導體基板；於該n型結晶半導體基板之前述第1集電構件側依下述順序積層的第1本質非晶矽薄膜、p型非晶矽薄膜及第1透明導電膜；及於該n型結晶半導體基板之第2集電構件依下述順序積層的n型非晶矽薄膜及第2透明導電膜，該光發電裝置中，前述p型非晶矽薄膜之膜厚小於6nm，且前述第1透明導電膜表面之前述第1集電構件之非積層區域之最大寬度小於2mm。
根據本發明之光發電裝置，使p型非晶矽薄膜之膜厚薄至不到6nm，且使光發電零件之第1透明導電膜表面之第1集電構件之非積層區域之最大寬度(例如指狀電極之間隔)窄至小於2mm，藉此可使填充因子升高而提高發電 效率。又，可使n型非晶矽薄膜側之第2集電構件為任意形狀。因此，可例如藉由加寬第2集電構件(n型非晶矽薄膜側之指狀電極等)之間隔來降低遮光性，並將第2集電構件(n型非晶矽薄膜)側作為光入射面，來提高發電效率等，可增加使用型態之寬廣度。
本發明之光發電裝置中，前述第1透明導電膜一以離子鍍法形成。藉由將積層於p型非晶矽薄膜上之第1透明導電膜以離子鍍法形成，可抑制p型非晶矽薄膜表面之劣質化。因此，藉此可使用維持良好品質之p型非晶矽薄膜，而更加提高填充因子。
本發明之光發電裝置中，前述p型非晶矽薄膜之膜厚宜為1nm以上。藉由使p型非晶矽薄膜之膜厚為1nm以上，可抑制例如缺陷之產生而可更加提高填充因子。
本發明之光發電裝置中，前述第2集電構件宜具有互相平行形成之複數個匯流排電極(II)、及連接於該匯流排電極(II)且相互平行形成之複數個指狀電極(II)，且前述指狀電極(II)之間隔較2mm大。藉由如此加寬指狀電極(II)之間隔降低遮光性，可提高將第2集電構件側作為光入射面時之發電效率。
本發明之光發電裝置中，前述第1集電構件具有互相平行形成之複數個匯流排電極(I)、及連接於該匯流排電極(I)且相互平行形成之複數個指狀電極(I)，且前述指狀電極(I)之間隔為前述非積層區域之最大寬度。藉由如此使第1集電構件以匯流排電極與指狀電極形成，可提高生產 效率等。
本發明之光發電裝置中，亦可使前述第1集電構件為金屬膜(也就是說前述第1集電構件之非積層區域之最大寬度為0mm)。藉由如此可提高第1集電構件之導電性，更可再提高集電效率。又，該情況中，由於即使將金屬膜薄膜化亦可充分發揮導電性等，因此可減少形成金屬膜(集電構件)之金屬材料之使用量。
本發明之光發電裝置中，其中前述金屬膜之膜厚宜為100nm以上且小於500nm。藉由使金屬膜之厚度為前述範圍，可一面發揮充分之導電性等，一面抑制製造成本。
本發明之光發電裝置中，宜將前述第2集電構件側作為光入射面使用。本發明之光發電裝置中，可如前所述使第2集電構件為任意之形狀。因此，可加寬第2集電構件之指狀電極之間隔而降低遮光性，而藉由將前述第2集電構件側作為光入射面，可提高發電效率。
又，本發明之光發電裝置中，亦可使用前述第1集電構件側作為光入射面。本發明之光發電裝置，為了使p型非晶矽薄膜之膜厚更薄而使用第1集電構件側為光入射面時，可提高透過p型非晶矽薄膜之光的比率。
本發明之光發電裝置中，亦可具有積層於前述n型結晶半導體基板與前述n型非晶矽薄膜之間的第2本質非晶矽薄膜。藉由於n型結晶半導體基板與n型非晶矽薄膜間積層第2本質非晶矽薄膜，可抑制載子復合。
本發明之光發電裝置中，前述n型結晶半導體基板宜藉由磊晶生長法製作。藉由以磊晶生長法製作n型結晶半導體基板，可提高光發電裝置之最大輸出等輸出特性及其均勻性。
本發明之光發電裝置中，前述n型結晶半導體基板之電阻率宜為0.5Ω cm以上5Ω cm以下。藉由使用電阻率為前述範圍之n型結晶半導體基板，可提高最大輸出等。
本發明之光發電裝置中，前述n型結晶半導體基板之厚度宜為50μm以上200μm以下，而80μm以上150μm以下尤佳。如此，藉由使其為較薄型之基板，可一面發揮充分之輸出特性，一面達成零件本身之簡潔化且低成本化。
在此，所謂「非積層區域之最大寬度」是指存在於非積層區域內，且使由該非積層區域之外緣算起最遠離的位置為點P的情況下，由點P到該非積層區域之外緣為止的最短距離的2倍長度。例如，非積層區域為長方形之情況中，該最大寬度是短邊長，非積層區域為圓時，該最大寬度為直徑，非積層區域為三角形時，該最大寬度為內接圓之直徑。又，沒有非積層區域，也就是說於全表面積層的情況中，其最大寬度為0mm。本質非晶矽薄膜中所謂「本質」，是指沒有刻意摻雜雜質，而包含存在於原料原本含有之雜質或是製造過程中非刻意混入的雜質的意思。所謂「非晶矽」不只意味非晶體，也有包含微結晶體的意思。所謂「光入射面」是指使用時配置在與太陽光等光源 對向之側(一般而言為外側)，實際上使光入射側的面，此時，也可構成為由與該光入射面相反之面亦有光入射。
本發明之光發電裝置填充因子高，且可提高發電效率。
10、30、60‧‧‧光發電裝置
11、31、61‧‧‧光發電零件
12、32‧‧‧第1集電構件
13、33‧‧‧第2集電構件
14、34、64‧‧‧n型結晶半導體基板
15、35、65‧‧‧第1本質非晶矽薄膜
16、36、66‧‧‧p型非晶矽薄膜
17、37、67‧‧‧第1透明導電膜
18、38、68‧‧‧第2本質非晶矽薄膜
19、39、69‧‧‧n型非晶矽薄膜
20、40、70‧‧‧第2透明導電膜
21‧‧‧匯流排電極(I)
22‧‧‧指狀電極(I)
24‧‧‧指狀電極(II)
25‧‧‧非積層區域
50‧‧‧基板
51‧‧‧平滑部
52‧‧‧凹凸部
53‧‧‧非晶矽薄膜
54‧‧‧段差
62、63‧‧‧集電構件
71‧‧‧匯流排電極
72‧‧‧指狀電極
S1、S2‧‧‧間隔
圖1(A)是顯示本發明之第1實施型態之光發電裝置的俯視圖，圖1(B)是圖1(A)之A-A沿線剖面圖。
圖2是顯示實施例1~3及比較例1、2之測量結果的圖表。
圖3是顯示實施例4、5之測量結果之圖表。
圖4是顯示本發明之第2實施型態之光發電裝置的剖面圖。
圖5是顯示實施例中非晶矽薄膜之膜厚測量方法之示意圖。
圖6(A)是顯示關於習知之光發電裝置之俯視圖，圖6(B)是圖6(A)之B-B沿線剖面圖。
圖7(A)是顯示實施例7之各光發電裝置之FF(曲線因子)之測量結果之圖表，圖7(B)是顯示實施例7之各光發電裝置之Pmax(最大輸出)之測量結果之圖表。
用以實施發明之型態
接著，一面參考所附之圖式一面就具體化本發明之實施型態加以說明。
(第1實施型態)
如圖1(A)、(B)所示，本發明之第1實施型態之光發電裝置10具有光發電零件11、第1集電構件12及第2集電構件13。第1集電構件12是積層在光發電零件11之其中一面上(圖1中之上側)。第2集電構件13是積層在光發電零件11之另一面是(圖1中之下側)。
光發電零件11具有多層狀且板狀之構造。光發電零件11具有n型結晶半導體基板14；於n型結晶半導體基板14之第1集電構件12側(圖1中之上側)依以下順序積層之第1本質非晶矽薄膜15、p型非晶矽薄膜16及第1透明導電膜17；以及於n型結晶半導體基板14之第2集電構件13側(圖1中之下側)依以下順序積層之第2本質非晶矽薄膜18、n型非晶矽薄膜19及第2透明導電膜20。
作為n型結晶半導體基板14，只要使用具有n型半導體特性之結晶體沒有特別限定而可使用習知者。作為構成n型結晶半導體基板14的n型結晶半導體，除了矽(Si)之外可舉例有SiC、SiGe、SiN等，但由生產性等觀點來看以矽為佳。n型結晶半導體基板14可為單結晶體，也可為多結晶體。n型結晶半導體基板14之上下(其中一側及另一側)之表面，為了更有效進行光漫反射造成之光侷限，宜進行凹凸加工(未圖示)。然而，例如藉由將基板材料浸漬於含有約1~5重量%之氫氧化鈉、或者氫氧化鉀的蝕刻液中，可形成多數個錐狀之凹凸部。
n型結晶半導體基板14宜藉由磊晶生長法製作。 所謂磊晶生長法，是例如於結晶基板上供給原料氣體藉此形成磊晶層的方法。將該已形成之磊晶層由結晶基板分離，可適當地使用來做為n型結晶半導體基板14。藉由磊晶生長法製作之n型結晶半導體基板14，比起一般以Cz法等製作者，有誘發於氧氣之缺陷較少、雜質較少、且可再現性良好地含有摻雜劑等優點。因此，藉由使用以磊晶生長法製作的n型結晶半導體基板14，可提高光發電裝置10之最大輸出等，並且提高其均勻性。亦即，由於基板間之電阻率之差很小，因此具有所期望之輸出特性的光發電裝置10之大量生產變得容易。該效果特別在將第2集電構件13側作為光入射面(背射型)時會十分顯著。又，以Cz法製作時，由於是將矽結晶切斷為所期望之厚度而得到基板，因此會產生該切斷時之矽之損失。該矽之損失隨著基板之厚度越薄會越加顯著。但是，磊晶生長法的情況中，可直接製作所期望之厚度，沒有切斷的必要，因此不會產生矽的損失而可達到低成本化的目的。
n型結晶半導體基板14的電阻率宜為0.5Ω cm以上5Ω cm以下，而已1Ω cm以上3Ω cm以下為佳。藉由使用電阻率為前述範圍之n型結晶半導體基板14，可提高最大輸出等。該效果於背射型之情況中特別顯著。當電阻率減少到太小時由於體生命期之減少最大輸出會降低。當電阻率增加到太大時n型非晶矽薄膜19形成側之橫方向的電阻會增加，而曲線因子(填充因子)會降低。然而，藉由使用以磊晶生長法製作的n型結晶半導體基板14，可使該電阻 率之控制變得容易。
作為n型結晶半導體基板14之厚度(平均厚度)宜為50μm以上200μm以下，而以80μm以上150μm以下尤佳。如此，藉由成為較薄型之基板，可一面發揮充分的輸出特性，一面達到輸出特性之提升且低成本化之目的。
第1本質非晶矽薄膜15是積層在n型結晶半導體基板14之上面。然而，上面及下面不是限定使用時之上下(以下，同樣)。第1本質非晶矽薄膜15之膜厚並沒有特別限定，可使其為例如1nm以上且10nm以下。該膜厚小於1nm時，由於會變成容易產生缺陷等，而容易產生載體復合。又，該膜厚超過10nm時，容易導致填充因子之低落。
第1本質非晶矽薄膜15可藉由化學氣相沉積法(例如電漿CVD法等)等之公知方法來成膜。電漿CVD法的情況中，可使用例如SiH4、H2之混合氣體作為原料氣體。
電漿CVD法的情況中，頻率是例如約13.56MHz或約40.68MHz，而以約40.68MHz尤佳。形成溫度是例如100℃以上且小於300℃，而以180℃以上且小於220℃尤佳。反應壓力為5Pa以上且小於300Pa，而以50Pa以上且小於200Pa尤佳。RF或VHF功率為例如約1mW/cm2以上且小於500mW/cm2，而以5mW/cm2以上且小於100mW/cm2尤佳。
p型非晶矽薄膜16積層於第1本質非晶矽薄膜15之上面。p型非晶矽薄膜16之膜厚，小於6nm，以小於5nm尤佳且最好小於4nm。光發電裝置10中，如此使p型非晶矽 薄膜16之膜厚變薄，且如後述所述，指定p型非晶矽薄膜16側之第1集電構件12之形狀(具體來說是指狀電極之間隔)，藉此可提高填充因子或發電效率。然而，p型非晶矽薄膜16之膜厚之下限可為例如1nm、2nm，或進而3nm為佳。為了緩和透明導電膜與p型非晶矽薄膜之接合所產生之帶彎曲之影響，藉由使該膜厚為1nm以上，可進一步提高Voc(開放電壓)，而可進一步提高填充因子。
p型非晶矽薄膜16也可以化學氣相沉積法(例如電漿CVD法等)等公知之方法來成膜。電漿CVD法之情況中，可使用例如SiH4、H2、B2H6之混合氣體做為原料氣體。
電漿CVD之情況中，頻率宜為例如約13.56MHz或者約40.68MHz，而以約40.68MHz尤佳。形成溫度為例如100℃以上且小於300℃，而以130℃以上且小於200℃尤佳。反應壓力為5Pa以上且小於300Pa，而以50Pa以上且小於200Pa尤佳。RF或VHF功率為例如約1mW/cm2以上且小於500mW/cm2，而以約5mW/cm2以上且未滿100mW/cm2尤佳。
第1透明導電膜17是積層於p型非晶矽薄膜16之上面。作為構成第1透明導電膜17的透明電極材料，可舉例出例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide：ITO)、氧化銦鎢(Indium Tungsten Oxide：IWO)、氧化銦鈰(Indium Cerium Oxide：ICO)、IZO(Indium Zinc Oxide；氧化銦鋅)、AZO(鋁摻雜氧化鋅)、GZO(鎵摻雜氧化鋅)等公知的材 料。
作為第1透明導電膜17之成膜方法，沒有特別限制，可使用例如濺鍍法、真空蒸鍍法、及離子鍍法(反應性電漿蒸鍍法)等公知者，但以使用離子鍍法(反應電漿蒸鍍法)為佳。藉由以不會產生高能粒子的離子鍍法來形成，可抑制p型非晶矽薄膜16之表面之劣質化。因此，藉此，可使用維持了良好品質之p型非晶矽薄膜16，而可更加提高填充因子。又，藉由使用離子鍍法，可形成附著性高之第1透明導電膜17，這也考量為可提高填充因子的原因。
第2本質非晶矽薄膜18是積層在n型結晶半導體基板14之下面。第2本質非晶矽薄膜18之較佳膜厚或成膜方法與第1本質非晶矽薄膜15一樣。
n型非晶矽薄膜19積層於第2本質非晶矽薄膜18之下面。作為n型非晶矽薄膜19之膜厚並沒有特別限定，但宜為例如1nm以上20nm以下，而以3nm以上10nm以下尤佳。藉由成為如此範圍之膜厚，可良好平衡地減少短路電流的低落與載子復合的產生。n型非晶矽薄膜19也可藉由化學氣相沉積(例如電漿CVD法等)等公知方法來成膜。電漿CVD法的情況中，可使用例如SiH4、H2與PH3的混合氣體來做為原料氣體。
電漿CVD法的情況中，頻率為例如約13.56MHz或者約40.68MHz，而以約40.68MHz尤佳。形成溫度為例如100℃以上且小於300℃，而以180℃以上小於220℃尤 佳。反應壓力為5Pa以上且小於30Pa，而以50Pa以上且小於200Pa尤佳。RF或VHF功率為例如約1mW/cm2以上且小於500mW/cm2，而以約5mW/cm2以上且未滿100mW/cm2尤佳。
第2透明導電膜20是積層在n型非晶矽薄膜19的下面。第2透明導電膜20之材料或成膜方法與第1透明導電膜17一樣。
然而，光發電裝置10中，於光發電零件11之兩面分別設有透明導電膜17、20。也就是說，光不入射側也有積層透明導電膜。如此，藉由於p型非晶矽薄膜16或n型非晶矽薄膜19與集電構件12、13之間設置透明電極膜17、20，可抑制界面準位之增加，而可提高填充因子。
第1集電構件12積層於光發電零件11之上面，也就是第1透明導電膜17之上面。第1集電構件12具有相互平行形成的複數個匯流排電極(I)21、及連接於匯流排電極(I)21且相互平行形成的複數個指狀電極(I)22。
複數個匯流排電極(I)21是等間隔配設。又，匯流排電極(I)21是線狀或帶狀，且由導電性材料形成。作為該導電性材料，可使用銀膠等導電性黏著劑、銅線等金樹導線、或者導電性黏著劑與金屬銅線之組合。該金屬導線可使用導電性或非導電性之固定用黏著劑或低熔點金屬(焊接等)來固定於第1透明導電膜17上。又，使用導電性黏著劑之情況中，可使用網版印刷或凸版印刷等印刷法形成匯流排電極(I)21。各匯流排電極(I)21之寬度，在其根數為 3~5根之情況中，為例如0.5mm以上2mm以下左右。又，各匯流排電極(I)21之根數為10根以上時，可使用0.1mm左右之直徑的線。
指狀電極(I)22是線狀，且由導電性材料形成。指狀電極(I)22是與匯流排電極(I)21正交設置。又，複數個指狀電極(I)22是等間隔地配設。形成該指狀電極(I)22之導電性材料與構成匯流排電極(I)21的一樣。當匯流排電極(I)21與指狀電極(I)22都是由導電性黏著劑形成時，可藉由印刷同時積層於第1透明導電膜17之其中一面上。各指狀電極(I)22之寬度是例如10μm以上300μm以下左右，而以30μm以上200μm以下尤佳。
相鄰之指狀電極(I)22的間隔(S1)是小於2mm，且宜為1.5mm以下。然而，第1實施型態中，以第1集電構件12(匯流排電極(I)21及指狀電極(I)22)所區劃之各區域，會成為第1透明導電膜17(光發電零件11)之表面中之第1集電構件12之非積層區域25。所謂第1透明導電膜17(光發電零件11)之表面，是指積層有第1集電構件12之側的面。又，各非積層區域25具有以指狀電極(I)22之長方向為長方向的長方形狀(帶狀)。亦即，指狀電極(I)22之間隔(S1)為第1透明導電膜17之表面中第1集電構件12之非積層區域25之最大寬度。根據光發電裝置10，如此對pn接合部分使p型非晶矽薄膜16側之指狀電極(I)22之間隔(S1)縮小到小於2mm，藉此可提高填充因子並提高發電效率。該指狀電極(I)22之間隔(S1)之下限並沒有特別限制，但例如宜為 0.1mm，而以0.5mm尤佳。藉由使p型非晶矽薄膜16側之指狀電極(I)22之間隔(S1)為0.1mm以上，可例如充分使用第1集電構件12側作為光入射面、或者可減少形成指狀電極(I)22之導電性材料之使用量。
第2集電構件13是設於光發電零件11的下面，也就是第2透明導電膜20的表面。第2集電構件13具有相互平行形成之複數個匯流排電極(II)(未圖示)、及與該匯流排電極(II)呈直角連接且相互平行形成之複數個指狀電極(II)24。
第2集電構件13之匯流排電極(II)之形狀、材料、尺寸且形成方法等都與第1集電構件12之匯流排電極(I)21相同。
指狀電極(II)24的形狀、材料、尺寸及形成方法等也與第1集電構件12之指狀電極(I)22相同。但是，相鄰指狀電極(II)24的間隔(S2)沒有特別限定。作為該間隔(S2)可為例如0.5mm以上4mm以下，而增加為1mm以上、進而2mm以上，特別是大於2mm尤佳。又為3mm以下、進而小於3mm，特別是2.5mm以下尤佳。如此藉由加寬n型非晶矽薄膜19側之指狀電極(II)24之間隔(S2)，可達成例如將第2集電構件13側適當作為光入射面、或者減少形成指狀電極(II)24之導電性材料之使用量。
具有如此構造之光發電裝置10，通常是複數個串聯連接使用。藉由串聯連接使用複數個光發電裝置10，可提高發電電壓。
根據光發電裝置10，如同以上說明使p型非晶矽薄膜16之膜厚薄到小於6nm，且使指狀電極(I)22之間隔(S1)，也就是第1透明導電膜17之表面中之第1集電構件12之非積層區域25之最大寬度狹窄至不到2mm，藉此可提高填充因子且提高發電效率。光發電裝置10中可使光入射面為任一面，但可將第2集電構件13側使用來作為光入射面。如前所述，就指狀電極(II)24，可充分加寬間隔(S2)，降低遮光性。因此，藉由如此進行，可更加提高光發電裝置10之發電效率。又，光發電裝置10中，使p型非晶矽薄膜16之膜厚變薄，將第1集電構件12側作為光入射面使用。
(第2實施型態)
如圖4所示，本發明之第2實施型態之光發電裝置30，具有光發電零件31、及分別積層於光發電零件31之上面及下面的第1集電構件32及第2集電構件33。光發電零件31是層構造體，具有：n型結晶半導體基板34；於n型結晶半導體基板34之第1集電構件32側依以下順序積層的第1本質非晶矽薄膜35、p型非晶矽薄膜36及第1透明導電膜37；以及於n型結晶半導體基板34之第2集電構件33側依以下順序積層之n型非晶矽薄膜39及第2透明導電膜40。光發電零件31除了沒有第2本質非晶矽薄膜以外，與圖1之光發電零件11相同。也就是說，n型結晶半導體基板34、第1本質非晶矽薄膜35、p型非晶矽薄膜36、第1透明導電膜37、n型非晶矽薄膜39及第2透明導電膜40之形狀、材質、成膜方法等 都分別與圖1之n型結晶半導體基板14、第1本質非晶矽薄膜15、p型非晶矽薄膜16、第1透明導電膜17、n型非晶矽薄膜19及第2透明導電膜20相同，因此省略其說明。
光發電裝置30形成為直接結合n型結晶半導體基板34與n型非晶矽薄膜39的構造。如此即使不於n型結晶半導體基板34與n型非晶矽薄膜39之間積層第2本質非晶矽薄膜也可具有充分之填充因子。
積層在光發電零件31之上面(第1透明導電膜37之表面)的第1集電構件32形成為金屬膜。該金屬膜(第1集電構件32)是積層於大致全表面(實際上全表面)。也就是說，第1透明導電膜37之表面(積層有第1集電構件32之側的面)中第1集電構件32之非積層區域之最大寬度為0mm(不存在非積層區域)。藉由如此可進一步提高第1集電構件32之導電性，尤其是集電效率。又，該情況中，可將金屬膜藉由PVD或CVD等薄膜成膜法形成。以薄膜形成法得到之金屬膜之導電率與以印刷法的比較，一般會比較大，因此結果可減少形成金屬膜(第1集電構件32)之金屬材料之使用量。該金屬膜可由Ag、Al、Cu、Ni、Cr等公知的金屬等形成，也可由包含該等金屬之一種以上之合金形成，也可進而是積層了多種金屬的構造。該金屬膜宜使用Ag。該金屬膜之膜厚可為例如100nm以上且1000nm以下，而為了成本降低為小於500nm尤佳。該金屬膜宜以真空蒸鍍法、漸鍍法等成膜。
光發電零件31之下面(第2透明導電膜40之表面) 所積層之第2集電構件33是形成為由匯流排電極與指狀電極所形成的構造。由於第2集電構件33之形狀、材料、尺寸及形成方法等與圖1之第2集電構件13相同故省略說明。光發電零件31中，使第2集電構件33側為光入射面。
(其他實施型態)
本發明不限定於前述之實施型態，可在不變更本發明之要旨的範圍中變更其構成。例如，圖1之形狀之光發電裝置中，第2集電構件不是由匯流排電極與指狀電極形成之構造，而是形成為於大致全表面(實際上全表面)積層了導電性材料的金屬膜所形成之構造。做為形成該金屬膜的導電性材料可舉例有Ag、Al、Cu、Ni、Cr等公知的金屬或該等之合金，但宜使用紅外線區域之波長中反射率較高的Ag。該金屬膜之厚度可為例如100nm以上且1000nm以下，而為了成本之降低使其為小於500nm為佳。前述金屬膜可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法等形成。藉此，可提高第2集電構件側之集電效率。該情況中，將第1集電構件側作為光入射面使用。
又，作為第1集電構件的形狀，只要是非積層區域之最大寬度小於2mm這樣的形狀其他沒有特別的限制。例如，作為第1集電構件，可為具有直徑小於2mm之孔部的金屬膜，也可為僅以小於2mm之間隔配置的匯流排電極形成之形狀。
(實施例)
以下，舉出實施例及比較例，更具體說明本發 明之內容。而本發明不限定於以下之實施例。
<實施例1~3及比較例1、2>
以Cz法製作的n型單晶矽基板之一側，將第1本質非晶矽薄膜、p型非晶矽薄膜及第1透明導電膜依序積層。第1本質非晶矽薄膜是藉由化學氣相沉積法成膜為膜厚7nm，p型非晶矽薄膜是藉由化學氣相沉積法成膜為膜厚5nm，第1透明導電膜是藉由離子鍍法成膜。
又，n型單晶矽基板之另一側依序積層有第2本質非晶矽薄膜、n型非晶矽薄膜及第2透明導電膜。第2本質非晶矽薄膜藉由化學氣相沉積法成膜為膜厚7nm，n型非晶矽薄膜是藉由化學氣相沉積成膜為5nm，而第2透明導電膜是藉由離子鍍法成膜。使用IWO作為構成第1透明導電膜及第2透明導電膜的透明電極材料。
於如此得到之光發電零件之兩面分別形成平行之複數個匯流排電極、及與該匯流排電極分別正交的複數個指狀電極，作為集電構件。該集電構件，是使用銀膠印刷所形成。然而，p型非晶矽薄膜側之指狀電極(I)及n型非晶矽薄膜側的指狀電極(II)的間隔，分別如同下述形成。如此得到實施例1~3及比較例1、2的光發電裝置。指狀電極的寬度為50μm以上且小於100μm。
比較例1：p型非晶矽薄膜側之指狀電極(I)之間隔：2mm
n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)之間隔：2mm
比較例2：p型非晶矽薄膜側之指狀電極(I)之間隔：2mm
n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)之間隔：1.5mm
實施例1：p型非晶矽薄膜側之指狀電極(I)之間隔：1.5mm
n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)之間隔：2mm
實施例2：p型非晶矽薄膜側之指狀電極(I)之間隔：1.5mm
n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)之間隔：2.5mm
實施例3：p型非晶矽薄膜側之指狀電極(I)之間隔：1.5mm
n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)之間隔：3mm
測量所得到之各光發電裝置之填充因子(FF)及最大輸出(Pmax)。然而，使p型非晶矽薄膜側(第1集電構件)作為光入射面。又，使光入射面側之沒有積層第1集電構件的部分(光入射的部分)之面積相等。也就是說，於印刷使用之網版中，與指狀電極的間隔一起調整指狀電極的寬度，而使光入射面積相等。於圖2顯示測量結果。目前可了解到以下事情的發生：即使縮小n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)之間隔填充因子也不會提高等、藉由使p型非 晶矽薄膜側之指狀電極(I)小於2mm來提升填充因子、即使加寬n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)也不會使填充因子等大幅減少。
<實施例4>
除了將p型非晶矽薄膜側的指狀電極(I)及n型非晶矽薄膜側的指狀電極(II)之間隔、以及p型非晶矽薄膜之膜厚如下設定之外，其他都與實施例1相同而可得到實施例4的光發電裝置。
p型非晶矽薄膜側的指狀電極(I)之間隔：1mm
n型非晶矽薄膜側的指狀電極(II)之間隔：2mm
p型非晶矽薄膜之膜厚(p layer thickness)：使其在1nm~8nm之間變化。而6nm以上為比較例。
<實施例5>
將p型非晶矽薄膜側之第1集電構件藉由真空蒸鍍法成膜，使其成為具有100nm的膜厚，且設置為覆蓋表面之大致全表面的Ag之金屬膜，並且將n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)之間隔及p型非晶矽薄膜之膜厚如下設定，而不積層n型非晶矽薄膜側之本質非晶矽薄膜以外，皆與實施例1相同而可得到實施例5的光發電裝置(圖4所示之形狀的光發電裝置)：n型非晶矽薄膜側之指狀電極(II)之間隔：2mm
p型非晶矽薄膜之膜厚(p layer thickness)：使其於1nm~8nm之間變化。然而，6nm以上為比較例。
測量所得到之實施例4及實施例5的光發電裝置 之開放電壓(Voc)、填充因子(FF)及最大輸出(Pmax)。然而，使n型非晶矽薄膜側(第2集電構件側)為光入射面。於圖3顯示測量結果。然而，圖3中，實線為實施例4，虛線為實施例5。目前可知以下情事：藉由使p型非晶矽薄膜之膜厚小於6nm，可發揮較高之填充因子及最高輸出及；藉由使p型非晶矽薄膜側之第1集電構件為以真空蒸鍍法成膜之具有100nm厚度之Ag金屬層，可更進一步發揮較高之填充因子及最大輸出。
為了詳細調查本發明之效果，製作以下各實驗膜，並藉由四端點電阻測量法測量薄膜電阻。
比較例3：於未進行用以光侷限之凹凸加工的平滑玻璃基板上使用離子鍍法形成IWO膜：100nm。
比較例4：於未進行用以光侷限之凹凸加工的平滑玻璃基板上依序使用CVD法形成i型非晶矽膜：7nm、p型非晶矽薄膜：5nm，與使用離子鍍法形成IWO膜：100nm。
比較例5：於未進行用以光侷限之凹凸加工的平滑玻璃基板上依序依序使用CVD法形成i型非晶矽膜：7nm、n型非晶矽薄膜：5nm，與使用離子鍍法形成IWO膜：100nm。
比較例6：於未進行用以光侷限之凹凸加工的平滑n型單晶矽基板(200μm、1~2Ω cm)上，形成使用離子鍍法形成IWO膜：100nm。
比較例7：於未進行用以光侷限之凹凸加工的平滑n型單晶矽基板(200μm、1~2Ω cm)上，依序使用CVD法形成 i型非晶矽膜：7nm、p型非晶矽薄膜：5nm，與使用離子鍍法形成IWO膜：100nm。
參考例1：於未進行用以光侷限之凹凸加工的平滑n型單晶矽基板(200μm、1~2Ω cm)上，依序使用CVD法形成i型非晶矽膜：7nm、n型非晶矽薄膜：5nm，與使用離子鍍法形成IWO膜：100nm。
於表1顯示各實驗膜之薄膜電阻之測量結果。
如同表1所示，可確認參考例1之薄膜電阻與比較例3~7比較起來低了一半左右。僅在參考例1之情況中成為低電阻，因此於n型結晶半導體基板與n型非晶矽薄膜之間異種接合部之間形成有n通道。
又，表1之結果暗示p型非晶矽薄膜形成面側之橫方向電阻是由透明導電膜決定。在此，例如若p型非晶矽薄膜形成面側之透明導電膜之體積電阻小於1.5×10-4Ω cm，可期待得到與本發明中使p型非晶矽薄膜形成面側之指狀電極之間隔小於2mm所導致之填充因子提升之同樣的 效果。但是，載體密度之提升會使透明導電膜中之光之吸收損失增加。因此，若一定要一面抑制載體密度一面使僅移動度提升而因電流特性之惡化而無法發揮最大輸出，如此僅使移動度劇烈上升是非常困難的。又，即使加厚p型非晶矽薄膜形成面側之透明導電膜也會使橫方向之電阻減少。但是，由於光入射面之透明導電膜是選擇太陽光之光譜強度較強之400~600nm之反射率會變低的膜厚而可有效提升電流特性，因此只許可始透明導電膜之厚度增加例如10nm左右。因此，難以劇烈使橫方向之電阻減少。又，於與光入射面相反側之透明導電膜中，單晶矽基板中沒有吸收且到達反射側之例如900~1200nm之光子會於另一側之集電構件反射，並再度由另一側入射投入發電，但是比起增加相反側之透明導電膜之膜，透明導電膜中之吸收損失會增加。進而，加厚透明導電膜之膜厚由生產性及成本的觀點來看並非樂見。因此，藉由縮小設置於p型非晶矽薄膜側之指狀電極之間隔來提高填充因子，相較於藉由減少透明導電膜之電阻來提高填充因子，無論由性能、生產性及降低成本之任一觀點來看都較佳。
<實施例6>
藉由使用以磊晶生長法所製作的n型結晶半導體基板(厚度150μm)，除了省略對該基板之熱施體殺手退火程序之外，其他與實施例5相同則可得到實施例6之光發電零件。然而史p型非晶矽薄膜之膜厚為5nm。所謂熱施體殺手退火程序是去除於n型單晶矽基板中之熱施體的手法，低 溫製成之異質結合零件特別重要。於使用以Cz法製作之n型單晶矽基板之其他實施例及比較例中，進行該熱施體殺手退火程序。藉由省略該程序可進一步達到製造成本之減少。所得到之實施例6之光發電零件之最大輸出(Pmax)為5.27W，填充因子(FF)為81%。
<實施例7>
使用具有0.3~6Ω cm之電阻率的n型單晶矽基板(Cz)法，以與實施例5相同之方法可得到光發電零件。然而，使p型非晶矽薄膜之膜厚為5nm。於圖7(A)、(B)顯示所得到之各光發電零件之FF(曲線因子)與Pmax(最大輸出)之測量結果。如圖7(A)所示，隨著電阻率增加n型非晶矽薄膜形成面側之實際之橫方向之電阻會變大，而FF(曲線因子)會減少。如圖7(B)所示，由於Pmax(最大輸出)，隨著電阻率減少而FF提升的優點及體生命期減少之優點會互相競爭，因此0.5~5Ω cm之範圍為佳，而1~3Ω cm之範圍尤佳。磊晶基板之氧缺陷非常少，且只以摻雜可控制電阻率，因此可精確達成該良好之範圍。
在此，就本實施例之各非晶矽薄膜之膜厚加以說明。於圖5顯示具有平滑部51與凹凸部52兩者的假想基板50。藉由使用例如透過型電子顯微鏡(TEM)可分別於基板50測量垂直厚度t、於平面之垂直厚度t’、凹凸部52之角度α。本說明書中，指定於平滑部51積層之非晶矽薄膜53之膜厚為t，而於凹凸部52積層之非晶矽薄膜53之膜厚為t’。實際作業中，可進行測量時間之縮短，且宜使用使用 簡便之觸針段差計的膜厚評價方法。例如，以KOH或NaOH加熱至40~50℃之液體將非晶矽薄膜53濕蝕刻，藉此形成段差54，並藉由使用觸針段差計之膜厚評價方法來測量t。由於由三角函數使t’=t×cos α，因此藉由所測量之t，可算出t’。確認了以TEM測量所得到之t’與以使用觸針段差計之膜厚評價方法所算出之t’一致，因此本實施例中採用使用了觸針段差計之膜厚評價方法。而，觸針段差計是藉由於事先就有段差的樣品之上，以針接觸樣品於水平追蹤表面，因應樣品之段差使針上下而進行測量之裝置。
10‧‧‧光發電裝置
11‧‧‧光發電零件
12‧‧‧第1集電構件
13‧‧‧第2集電構件
14‧‧‧n型結晶半導體基板
15‧‧‧第1本質非晶矽薄膜
16‧‧‧p型非晶矽薄膜
17‧‧‧第1透明導電膜
18‧‧‧第2本質非晶矽薄膜
19‧‧‧n型非晶矽薄膜
20‧‧‧第2透明導電膜
21‧‧‧匯流排電極(I)
22‧‧‧指狀電極(I)
24‧‧‧指狀電極(II)
25‧‧‧非積層區域
S1、S2‧‧‧間隔

Claims (14)

  1. 一種光發電裝置，具有多層狀之光發電零件、以及積層於該光發電零件之其中一面上之第1集電構件及積層於另一面上之第2集電構件，且前述光發電零件包含有：n型結晶半導體基板；於該n型結晶半導體基板之前述第1集電構件側依下述順序積層的第1本質非晶矽薄膜、p型非晶矽薄膜及第1透明導電膜；及於該n型結晶半導體基板之第2集電構件依下述順序積層的n型非晶矽薄膜及第2透明導電膜，該光發電裝置其特徵在於：前述p型非晶矽薄膜之膜厚小於6nm，且前述第1透明導電膜表面之前述第1集電構件之非積層區域之最大寬度小於2mm。
  2. 如請求項1之光發電裝置，其中前述第1透明導電膜是藉由離子鍍法形成。
  3. 如請求項1之光發電裝置，其中前述p型非晶矽薄膜之膜厚為1nm以上。
  4. 如請求項1之光發電裝置，其中前述第2集電構件具有互相平行形成之複數個匯流排電極(II)、及連接於該匯流排電極(II)且相互平行形成之複數個指狀電極(II)，且前述指狀電極(II)之間隔較2mm大。
  5. 如請求項1之光發電裝置，其中前述第1集電構件具有互相平行形成之複數個匯流排電極(I)、及連接於該匯流排電 極(I)且相互平行形成之複數個指狀電極(I)，且前述指狀電極(I)之間隔為前述非積層區域之最大寬度。
  6. 如請求項1之光發電裝置，其中前述第1集電構件為金屬膜。
  7. 如請求項6之光發電裝置，其中前述金屬膜之膜厚為100nm以上且小於500nm。
  8. 如請求項1之光發電裝置，其中前述第2集電構件側是使用來作為光入射面。
  9. 如請求項1之光發電裝置，其中前述第1集電構件側是使用來作為光入射面。
  10. 如請求項1之光發電裝置，其中具有積層於前述n型結晶半導體基板與前述n型非晶矽薄膜之間的第2本質非晶矽薄膜。
  11. 如請求項1~10中任一項之光發電裝置，其中前述n型結晶半導體基板是藉由磊晶生長法製作。
  12. 如請求項11之光發電裝置，其中前述n型結晶半導體基板之電阻率為0.5Ω cm以上5Ω cm以下。
  13. 如請求項11之光發電裝置，其中前述n型結晶半導體基板之厚度為50μm以上200μm以下。
  14. 如請求項13之光發電裝置，其中前述n型結晶半導體基板之厚度為80μm以上150μm以下。
TW103110139A 2013-03-19 2014-03-18 光發電裝置 TW201448245A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013056713 2013-03-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201448245A true TW201448245A (zh) 2014-12-16

Family

ID=51580076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103110139A TW201448245A (zh) 2013-03-19 2014-03-18 光發電裝置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20160300967A1 (zh)
EP (1) EP2978028A4 (zh)
JP (1) JP5755372B2 (zh)
KR (1) KR20150132545A (zh)
CN (1) CN105103307B (zh)
AU (1) AU2014239715A1 (zh)
TW (1) TW201448245A (zh)
WO (1) WO2014148392A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI600172B (zh) * 2016-07-15 2017-09-21 新日光能源科技股份有限公司 太陽能電池
TWI617041B (zh) * 2016-12-02 2018-03-01 財團法人金屬工業研究發展中心 矽基異質接面太陽能電池及其製造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016084299A1 (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池セル及び太陽電池モジュール
JP6476015B2 (ja) * 2015-03-06 2019-02-27 シャープ株式会社 光電変換素子およびその製造方法
JP7064823B2 (ja) * 2016-08-31 2022-05-11 株式会社マテリアル・コンセプト 太陽電池及びその製造方法
KR101799580B1 (ko) 2016-12-16 2017-11-20 엘지전자 주식회사 이종 접합 태양전지
KR102459719B1 (ko) * 2017-06-14 2022-10-27 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 태양 전지, 태양전지 모듈과 그 제조 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2573498B1 (fr) 1984-11-21 1987-02-27 Bendix France Frein a disque
JP2001274427A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子及びその製造方法
US7619159B1 (en) * 2002-05-17 2009-11-17 Ugur Ortabasi Integrating sphere photovoltaic receiver (powersphere) for laser light to electric power conversion
JP4229858B2 (ja) * 2004-03-16 2009-02-25 三洋電機株式会社 光電変換装置
US20070235077A1 (en) * 2006-03-27 2007-10-11 Kyocera Corporation Solar Cell Module and Manufacturing Process Thereof
WO2008045511A2 (en) * 2006-10-11 2008-04-17 Gamma Solar Photovoltaic solar module comprising bifacial solar cells
JP5526461B2 (ja) * 2007-03-19 2014-06-18 三洋電機株式会社 光起電力装置
US8048754B2 (en) * 2008-09-29 2011-11-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing SOI substrate and method for manufacturing single crystal semiconductor layer
JP5384224B2 (ja) * 2009-06-29 2014-01-08 三洋電機株式会社 太陽電池
JP5031007B2 (ja) * 2009-09-07 2012-09-19 三洋電機株式会社 光起電力素子
WO2011034141A1 (ja) * 2009-09-18 2011-03-24 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
JP5535709B2 (ja) * 2010-03-19 2014-07-02 三洋電機株式会社 太陽電池、その太陽電池を用いた太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法
JP5379767B2 (ja) * 2010-09-02 2013-12-25 ＰＶＧ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法
JP5269014B2 (ja) * 2010-09-08 2013-08-21 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール
JP2012158273A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Panasonic Corp 太陽電池を搭載した自転車

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI600172B (zh) * 2016-07-15 2017-09-21 新日光能源科技股份有限公司 太陽能電池
TWI617041B (zh) * 2016-12-02 2018-03-01 財團法人金屬工業研究發展中心 矽基異質接面太陽能電池及其製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160300967A1 (en) 2016-10-13
WO2014148392A1 (ja) 2014-09-25
KR20150132545A (ko) 2015-11-25
EP2978028A4 (en) 2016-10-26
AU2014239715A1 (en) 2015-11-05
EP2978028A1 (en) 2016-01-27
JPWO2014148392A1 (ja) 2017-02-16
JP5755372B2 (ja) 2015-07-29
CN105103307B (zh) 2017-05-24
CN105103307A (zh) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201448245A (zh) 光發電裝置
JP6422426B2 (ja) 太陽電池
JP2017130664A (ja) 太陽電池
TWI596792B (zh) 光發電元件及其製造方法
WO2013161668A1 (ja) 太陽電池及びその製造方法
WO2019163647A1 (ja) 太陽電池の製造方法
WO2015050163A1 (ja) 光発電素子
JP2013115057A (ja) 結晶シリコン太陽電池の製造方法
JP2014072416A (ja) 太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュール
JP5987127B1 (ja) 光発電素子及びその製造方法
JP2015072938A (ja) 光発電素子及びその製造方法
KR101673241B1 (ko) 플라즈마 화학증착법을 통해 형성한 실리콘 박막 터널 접합층을 이용한 박막 실리콘과 벌크형 결정질 실리콘의 적층형 태양전지의 제조 방법 및 이에 따른 태양 전지
TWI433336B (zh) 太陽能電池及其製造方法
WO2015050161A1 (ja) 光発電素子
WO2020022044A1 (ja) 太陽電池の製造方法
JP6226858B2 (ja) 薄膜太陽電池及びその製造方法
JP5307280B2 (ja) 薄膜光電変換素子
JP2013098390A (ja) 光電変換装置およびその製造方法、光電変換モジュール
JP2014216335A (ja) 光発電素子