TW201523907A - 光發電元件 - Google Patents

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Eiji Kobayashi
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Choshu Industry Co Ltd
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

本發明課題係提供一種光發電元件，其具有充分的輸出特性，同時可抑制透明導電膜之形成材料的使用量。 解決手段係一種光發電元件，具有：n型晶質半導體基板，於該n型晶質半導體基板一側依序層積之第1導電型非晶質系半導體層及第1透明導電膜，於前述n型晶質半導體基板另一側依序層積之第2導電型非晶質系半導體層、第2透明導電膜及金屬膜；前述第1導電型非晶質系半導體層及前述第2導電型非晶質系半導體層中任一者為n型非晶質系半導體層，另一者為p型非晶質系半導體層；且其中一側係作為光入射面使用；該光發電元件中，前述n型晶質半導體基板兩面形成有以非等向性蝕刻所致之金字塔狀凹凸結構；第2透明導電膜之膜厚在40nm以上且小於70nm。

Description

光發電元件
本發明是有關於具有異質接面之光發電元件。
發明背景
光發電元件(太陽電池)因可作為不會產生CO2等溫室效應氣體之綠能發電機構、還有可取代核能發電之運轉安全性高之發電機構而備受矚目。光發電元件之一可舉發電效率高且具有異質接面之光發電元件。
這種光發電元件現已開發出圖6所示結構之光發電元件40。光發電元件40係於n型晶質半導體基板41之一側(表面側、光入射面側)依序積層有第1本質非晶質系半導體薄膜42、p型非晶質系半導體薄膜43及第1透明導電膜44，而在n型晶質半導體基板41之另一側(背面)依序積層有第2本質非晶質系半導體薄膜45、n型非晶質系半導體薄膜46及第2透明導電膜47。又，在第1透明導電膜44之表面配設有集電極48，且在第2透明導電膜47之表面配設有金屬膜49(參照專利文獻1)。
對光發電元件因尋求光電轉換效率高，因此必須對朝光發電元件之入射光予以有效活用。於是，在專利文獻1中，係藉由使設在光入射面相反側之透明導電膜47的膜 厚在100nm以上，使透過n型晶質半導體基板41之光的反射率提高，從而得以提高輸出特性。咸認這是由以下機制所致。首先，通常，透過光在透明導電膜47及積層於該透明導電膜47背面之金屬膜49反射時，會產生漸逝光(evanescent light)。所謂漸逝光係指光在界面反射時稍加滲漏出背面側的光。金屬膜49由於吸收該漸逝光因而反射光量減少。不過，藉由令透明導電膜47的膜厚厚達在100nm以上，由金屬膜49所行之漸逝光吸收便受到抑制，於是輸出特性提高。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：國際公開第2012/105148號
發明概要
然而，令背面側之透明導電膜47的膜厚增厚，會使透明導電膜47之形成材料的使用量增加，因而導致生產成本提高。
本發明係有鑑於該情事而完成者，目的在提供一種光發電元件，其具有充分的輸出特性，同時可抑制透明導電膜之形成材料的使用量。
遵循前述目的之本發明相關光發電元件係具有：n型晶質半導體基板，於該n型晶質半導體基板一側依序層積之第1導電型非晶質系半導體層及第1透明導電膜，於前述n型晶質半導體基板另一側依序層積之第2導電型非晶質 系半導體層、第2透明導電膜及金屬膜；前述第1導電型非晶質系半導體層及前述第2導電型非晶質系半導體層中任一者為n型非晶質系半導體層，另一者為p型非晶質系半導體層；且其中一側係作為光入射面使用；該光發電元件中，前述n型晶質半導體基板兩面形成有以非等向性蝕刻所致之金字塔狀凹凸結構；前述第2透明導電膜之膜厚在40nm以上且小於70nm。
本發明群發現，專利文獻1中所記載之背面透明 導電膜之適當膜厚範圍，乃是使用平滑半導體基板之情況下的值，而當使用雙面已形成有金字塔狀凹凸結構之半導體基板的情況下，即使將背面透明導電膜之膜厚削薄仍可具備充分的輸出特性。進一步推測這是由於形成在金字塔狀凹凸結構上的透明導電膜對入射角之反射特性相異所致。 於是，若依據本發明相關之光發電元件，藉由使用已形成有金字塔狀凹凸結構之n型晶質半導體基板並使配設於背面側之第2透明導電膜膜厚削薄成40nm以上且小於70nm，便可增加反射光量而具備充分輸出特性，同時可抑制透明導電膜之形成材料的使用量。
本發明相關之光發電元件中，前述第2透明導電 膜一側之面以具有金字塔狀凹凸結構為佳。藉著第2透明導電膜一側之面(透過光入射之面)具有追隨n型晶質半導體基板表面形狀的金字塔狀凹凸結構，可進一步提高前述反射特性。
本發明相關之光發電元件中，前述第2透明導電 膜之載子密度以在1×1020cm-3以上且5×1020cm-3以下為佳。 藉著使第2透明導電膜之載子密度在前述範圍，可展現更為良好的反射特性。
此處，本質非晶質系半導體層中所謂「本質」意指 未刻意摻雜不純物，而也包括了有以下不純物存在的情況：本來就含在原料中的不純物或是在製造過程中非意圖性混入之不純物。所謂「非晶質系」，不單僅意指非晶質體，也包括微晶質體。所謂「光入射面」意指使用時配置在與太陽光等光源相對之側(一般為外側)，且實質上可使光入射之側的面，這時，構造成光亦可自與該光入射面相反之面入射亦無妨。此外，各層等可由多數層所構成，而各層間也可存在其他層介於其中。
若依據本發明之光發電元件，可具有充分的輸出特性，且同時可抑制透明導電膜之形成材料的使用量。
10‧‧‧光發電元件
11‧‧‧n型晶質半導體基板
12‧‧‧第1本質非晶質系半導體層
13‧‧‧p型非晶質系半導體層
14‧‧‧第1透明導電膜
15‧‧‧集電極
16‧‧‧第2本質非晶質系半導體層
17‧‧‧n型非晶質系半導體層
18‧‧‧第2透明導電膜
19‧‧‧金屬膜
20‧‧‧光發電元件
21‧‧‧n型晶質半導體基板
22a‧‧‧第1n型非晶質系半導體層
22b‧‧‧第2n型非晶質系半導體層
23‧‧‧第1透明導電膜
24‧‧‧集電極
25‧‧‧本質非晶質系半導體層
26‧‧‧p型非晶質系半導體層
27‧‧‧第2透明導電膜
28‧‧‧金屬膜
40‧‧‧光發電元件
41‧‧‧n型晶質半導體基板
42‧‧‧第1本質非晶質系半導體薄膜
43‧‧‧p型非晶質系半導體薄膜
44‧‧‧第1透明導電膜
45‧‧‧第2本質非晶質系半導體薄膜
46‧‧‧n型非晶質系半導體薄膜
47‧‧‧第2透明導電膜
48‧‧‧集電極
49‧‧‧金屬膜
50‧‧‧基板
51‧‧‧平滑部
52‧‧‧凹凸部
53‧‧‧層
54‧‧‧級差
圖1為顯示本發明第1實施形態相關光發電元件之截面圖。
圖2為顯示本發明第2實施形態相關光發電元件之截面圖。
圖3(a)為顯示實施例1之光發電元件的短路電流測定結果之圖表；(b)為顯示實施例2之光發電元件的短路電流測定結果之圖表。
圖4為顯示測試例中之反射率測定結果之圖表。
圖5為顯示膜厚測定方法之示意圖。
圖6為顯示習知光發電元件之截面圖。
較佳實施例之詳細說明
接著，參照添附之圖式就本發明具體化之實施形態進行說明。
(第1實施形態：前射極(front emitter)型)
如圖1所示，本發明之第1實施形態的光發電元件10係板狀多層結構體。光發電元件10具有：n型晶質半導體基板11、在n型晶質半導體基板11之一側(圖1中的上側、多層結構體的第1主面側)依序層積之第1本質非晶質系半導體層12、p型非晶質系半導體層13(第1導電型非晶質系半導體層)、第1透明導電膜14及集電極15；在n型晶質半導體基板11之另一側(圖1中的下側、多層結構體的第2主面側)依序層積之第2本質非晶質系半導體層16、n型非晶質系半導體層17(第2導電型非晶質系半導體層)、第2透明導電膜18、及金屬膜19。光發電元件10係以一側(以n型晶質半導體基板11為基準即為p型非晶質系半導體層13側；第1主面側)作為光入射面來使用的前射極型。
n型晶質半導體基板11只要是具有n型半導體特性之晶質體則沒有特別限定，可使用公知之物。構成n型晶質半導體基板11之n型晶質半導體除矽(Si)之外，另還可列舉SiC、SiGe、Ge等，不過以生產性等觀點來看以矽為佳。n型晶質半導體基板11可以是單晶質體，亦可為多晶質體。 n型晶質半導體基板11的上下(一側及另一側)兩面，形成有非等向性蝕刻所致之金字塔狀凹凸結構。該凹凸結構可使光漫射所造成的光侷限更為有效。又，如後詳述般，可縮減第2透明導電膜18之膜厚。還有，例如，藉由將基板材料浸漬於含約1~5質量%之氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼之蝕刻液，可形成多數金字塔狀凹凸結構。金字塔狀凹凸結構的高度方面為數μm到數十μm程度。金字塔狀凹凸結構的寬度(鄰接之頂點間的距離)方面為數μm到數十μm程度。
第1本質非晶質系半導體層12層積於n型晶質半 導體基板11一側。構成第1本質非晶質系半導體層12之半導體方面可列舉Si、SiC、SiGe等，以Si為佳。第1本質非晶質系半導體層12之膜厚並無特別限定，例如可在1nm以上且10nm以下。該膜厚若小於1nm，則變得容易發生缺陷等，因而導致載子容易發生再結合。又，該膜厚若超過10nm，則變得容易發生填充係數(FF：填充因子)低下。
第1本質非晶質系半導體層12可藉由例如化學氣 相沉積法(例如電漿CVD法等)等公知方法進行成膜。以利用電漿CVD法進行的情況而言，原料氣體可使用例如SiH4與H2的混合氣體。
p型非晶質系半導體層13層積於第1本質非晶質 系半導體層12一側。p型非晶質系半導體層13可使用已在Si等半導體中添加有硼、鋁等p型摻雜物者。p型非晶質系半導體層13的膜厚並無特別限定，例如以1nm以上且20nm以下為佳，3nm以上且10nm以下較佳。
p型非晶質系半導體層13也可藉由化學氣相沉積 法(例如電漿CVD法等)等公知方法進行成膜。以利用電漿CVD法進行的情況而言，原料氣體可使用例如SiH4與B2H6的混合氣體。
第1透明導電膜14層積於p型非晶質系半導體層 13一側。構成第1透明導電膜14之透明導電材料方面，可舉例如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide：ITO)、鎢摻雜銦氧化物(Indium Tungsten Oxide：IWO)、鈰摻雜銦氧化物(Indium Cerium Oxide：ICO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide：IZO)、鋁摻雜鋅氧化物(AZO)、鎵摻雜鋅氧化物(GZO)、鉭摻雜銦氧化物等材料。以構成第1透明導電膜14之透明導電材料而言，該等之中以IWO為佳。第1透明導電膜14之膜厚並無特別限定，以例如30nm以上且200nm以下為佳，40nm以上且100nm以下較佳。
第1透明導電膜14之成膜方法方面並無特別限制， 可使用例如濺鍍法、真空蒸鍍法、反應離子鍍法(反應性電漿蒸鍍法)等公知方法，以使用反應離子鍍法為佳。藉由使用不會產生高能量粒子的反應離子鍍法來形成，可抑制p型非晶質系半導體層13表面劣化。因此，如此一來，可使用維持在良好品質的p型非晶質系半導體層13，而可更提高填充係數。此外，藉由使用反應離子鍍法可形成密著性高的第1透明導電膜14，推測這點也是令填充係數提高的原因。
集電極15係局部性配設在第1透明導電膜14表面(一側)。集電極15具有相互平行而形成的多數母線(bus bar) 電極、及與該等母線電極正交且彼此平行而形成的多數指狀(finger)電極。
母線電極及指狀電極分別為線狀或帶狀，由導電 性材料形成。作為該導電性材料可使用銀糊等導電性接著劑或銅線等金屬導線。各母線電極之寬度為例如0.5mm以上且2mm以下程度，各指狀電極之寬度為例如10μm以上且300μm以下程度。又，各指狀電極間之間隔方面為例如0.5mm以上且4mm以下程度。
集電極15之配設可依公知方法來進行。以使用導 電性接著劑作為集電極15之材料的情況而言，可藉由網版印刷或凹版平版印刷等印刷法來形成。又，於集電極15使用金屬導線之情況而言，可利用導電性接著劑或低熔點金屬(軟焊料等)固定於透明導電膜14上。
第2本質非晶質系半導體層16層積於n型晶質半 導體基板11另一側。第2本質非晶質系半導體層16之材質、膜厚、成膜方法係與第1本質非晶質系半導體層12相同，但不需要是相同材質等。
n型非晶質系半導體層17層積於第2本質非晶質 系半導體層16另一側。n型非晶質系半導體層17可使用已在Si等半導體中添加磷、砷等n型摻雜物者。n型非晶質系半導體層17之膜厚並無特別限定，以例如1nm以上且20nm以下為佳，3nm以上且10nm以下較佳。藉由設定成該範圍之膜厚，可均衡降低短路電流的低下與載子發生再結合。n型非晶質系半導體層17也可藉由化學氣相沉積法(例如電漿 CVD法等)等公知方法進行成膜。以利用電漿CVD法進行的情況而言，原料氣體可使用SiH4與PH3的混合氣體。
第2透明導電膜18層積於n型非晶質系半導體層 17另一側。第2透明導電膜18之膜厚在40nm以上且低於70nm，以60nm以下為佳。依據光發電元件10，利用已形成有金字塔狀凹凸結構之n型晶質半導體基板11，並使配設在背面側之第2透明導電膜18之膜厚削薄在40nm以上且低於70nm，可增加反射光量(尤其是近紅外線反射光量)，可具有充分輸出特性並同時抑制透明導電膜18之形成材料的使用量。又，第2透明導電膜18之膜厚可作得低於第1透明導電膜14之膜厚。如此一來，可抑制第2透明導電膜18之形成材料的使用量。
第2透明導電膜18一側之面具有追隨n型晶質半 導體基板11表面形狀的金字塔狀凹凸結構。在第2透明導電膜18，藉著透過光入射一側之面為金字塔狀凹凸結構，反射特性等可提高。為了進一步提高該特性，係以在第2透明導電膜18兩面具有金字塔狀凹凸結構較佳。
第2透明導電膜18之載子密度以1×1020cm-3以上且5×1020cm-3以下為佳，2×1020cm-3以上且4×1020cm-3以下較佳。藉由設成這種載子密度，可展現更為良好的反射特性。第2透明導電膜18之材質可例示與第1透明導電膜14相同者，以例如IWO或鉭摻雜銦氧化物為佳。藉由使用該等可使透明導電膜18之載子密度在適當範圍，反射特性可更提升。
第2透明導電膜18之成膜方法也可例示與前述第 1透明導電膜14相同的方法(反應離子鍍法或濺鍍法等)。再者，以使用鉭摻雜銦氧化物之情況而言，可利用濺鍍法有效成膜。在使用鉭摻雜銦氧化物的情況下，由於可在較低溫下晶質化並獲得具有適度載子密度之薄膜，因此可利用非高溫成膜而是例如120℃以下之低溫下之濺鍍法來進行成膜。為了進一步提高上述性能，鉭摻雜銦氧化物係以下述組成等為佳。具體而言，在鉭摻雜銦氧化物中之鉭含量，依氧化物(Ta2O5)換算在0.1質量%以上且5質量%以下為佳。 又，鉭摻雜銦氧化物宜進一步摻混選自於由鈦、鈀及鈮所構成群組中之至少1種元素(x)。元素(x)係以鈦較佳。鉭摻雜銦氧化物中之元素(x)含量係依氧化物(TiO2、V2O5及Nb2O5)換算在0.1質量%以上且5質量%以下為佳。
再者，光發電元件10中，於兩面分別設有透明導 電膜14、18。亦即，在非光入射之側也層積有透明導電膜18。如此，藉由在n型非晶質系半導體層17與金屬膜19之間設置第2透明導電膜18，可抑制界面態之增加等，並可提高填充係數。
金屬膜19係層積在第2透明導電膜18一側(背面) 整面。金屬膜19係發揮作為背面側之集電極或作為透過光之反射板的功能。用以形成金屬膜19之材料方面，只要是金屬則無特別限定，惟以銀為佳。銀在紅外區域波長中反射率高，可進一步提高輸出特性。金屬膜19之膜厚並無特別限制，可設定為例如10nm以上且500nm以下，以50nm以上且300nm以下為佳。金屬膜19可藉由例如濺鍍法或蒸鍍法 等來成膜。又，亦可藉由使多數種類之金屬層積來形成金屬膜19。
光發電元件10通常是以作為模組來使用，該模組係串聯多數光發電元件10並以EVA等密封材予以密封者。藉由將多數光發電装置10串聯來使用，可提高發電電壓。
(第2實施形態：背射極(rear emitter)型)
如圖2所示，本發明之第2實施形態的光發電元件20為板狀多層結構體。光發電元件20具有：n型晶質半導體基板21、在n型晶質半導體基板21一側(圖2中之上側、多層結構體之第1主面側)依序層積之第1n型非晶質系半導體層22a及第2n型非晶質系半導體層22b(第1導電型非晶質系半導體層)、第1透明導電膜23及集電極24；在n型晶質半導體基板21另一側(圖2中之下側、多層結構體之第2主面側)依序層積之本質非晶質系半導體層25、p型非晶質系半導體層26(第2導電型非晶質系半導體層)、第2透明導電膜27及金屬膜28。光發電元件20係以一側(以n型晶質半導體基板21為基準即為n型非晶質系半導體層22a、22b側；第1主面側)作為光入射面來使用之背射極型。
通常，p型形成面側(圖2中為下側)之橫方向電阻，在本質上會變得比n型形成面側(圖2中為上側)之橫方向電阻高。於是，藉由作為背射極型並在p型形成面側形成金屬膜28，則橫方向導電性變高，結果可使填充係數(FF)提升。
n型晶質半導體基板21、第1透明導電膜23、集電極24、本質非晶質系半導體層25、p型非晶質系半導體層26、 第2透明導電膜27、金屬膜28之材質或形成方法等，分別與圖1之光發電元件10之n型晶質半導體基板11、第1透明導電膜14、集電極15、第1或第2本質非晶質系半導體層12、16、p型非晶質系半導體層13、第2透明導電膜18及金屬膜19相同(層積順序不同)。
光發電元件20係與光發電元件10不同，其在n型 晶質半導體基板21與光入射面側之第1導電型非晶質系半導體層(第1n型非晶質系半導體層22a及第2n型非晶質系半導體層22b)之間並未設置本質非晶質系半導體層。因此，藉由使光從以n型晶質半導體基板21為基準而不存在本質非晶質系半導體層25之側入射，只要可維持住接合界面之鈍化，便可提升電壓電流特性，而提高發電效率。
於光發電元件20，n型非晶質系半導體層係構成 第1n型非晶質系半導體層22a與第2n型非晶質系半導體層22b之2層結構。又，直接層積於n型晶質半導體基板21之第1n型非晶質系半導體層22a其電阻值變得比第2n型非晶質系半導體層22b高(摻雜量少)。如此一來，可提高n型晶質半導體基板21與n型非晶質系半導體層22a、22b之接合界面的鈍化性能，獲得具有充分開路電壓與填充係數之光發電元件。又，n型非晶質系半導體層22a、22b之材質等係與圖1之光發電元件10之n型非晶質系半導體層17相同。
這種電阻值(摻雜量)相異的2層n型非晶質系半導體層22a、22b，例如在以電漿CVD法製得的情況而言，可利用改變屬摻雜氣體之PH3之導入量等來形成。例如，以 第1n型非晶質系半導體層22a成膜時的SiH4為基準時，相對於其摻雜氣體之含量A，可使第2n型非晶質系半導體層22b成膜時的摻雜氣體之含量B在2倍以上且50倍以下，以5倍以上且20倍以下為佳。又，可令含量A為100ppm以上且2000ppm以下程度，令含量B在4000ppm以上且20000ppm以下程度。
第1n型非晶質系半導體層22a之膜厚以例如1nm 以上且20nm以下為佳，2nm以上且6nm以下較佳。第2n型非晶質系半導體層22b之膜厚方面，以例如1nm以上且20nm以下為佳，2nm以上且6nm以下較佳。
光發電元件20也與光發電元件10同樣是以作為 模組來使用，該模組係串聯多數光發電元件20並以EVA等密封材予以密封者。
本發明並不限定於前述實施形態，亦可在不變更 本發明要旨之範圍內變更其構成。例如，可未層積本質非晶質系半導體層，亦可在金屬膜另一側(背面)進一步設置集電極。
實施例
以下，列舉實施例及比較例更具體說明本發明內容。再者，本發明並非限定於以下實施例。
<實施例1>
在已施予金字塔狀凹凸結構之n型單晶質矽基板一側，依序層積第1本質非晶質系矽層(7nm)、p型非晶質系矽層(5nm)、及第1透明導電膜(70nm)。第1本質非晶質系矽層係 藉由化學氣相沉積法成膜，p型非晶質系矽層係藉由化學氣相沉積法成膜，第1透明導電膜係藉由利用IWO之反應離子鍍法來成膜。再者，對n型單晶質矽基板之金字塔狀凹凸結構乃是將基板材料浸漬於含約3質量%之氫氧化鈉蝕刻液，將基板材料之(100)面進行非等向性蝕刻來形成。
接著，於n型單晶質矽基板之另一側，依序層積第2本質非晶質系矽層(7nm)、n型非晶質系矽層(5nm)及第2透明導電膜(10~90nm)。第2本質非晶質系矽層係藉由化學氣相沉積法成膜，n型非晶質系矽層係藉由化學氣相沉積法成膜，第2透明導電膜係藉由濺鍍法來成膜，且於濺鍍靶材使用鉭(Ta)及鈦(Ti)摻雜銦氧化物(氧化物換算含量Ta0.5質量%、Ti0.5質量%)。第2透明導電膜之載子密度測定值為3×1020cm-3。
在製得之層結構體一側之面，形成平行之多數母線電極、及分別與該母線電極正交之多數指狀電極來作為集電極。該集電極係使用銀糊並利用印刷來形成。另一方面，於層結構體另一側之面則以利用銀之濺鍍法來成膜金屬膜(200nm)。如此，製得第2透明導電膜之膜厚相異之多數圖1之前射極結構光發電元件。還有，第2透明導電膜之膜厚在40nm以上且小於70nm範圍者為實施例之光發電元件，在前述範圍外者則為比較例之光發電元件。
<實施例2>
在已施予金字塔狀凹凸結構之n型單晶質矽基板一側，依序層積第1n型非晶質系矽層(3nm)、第2n型非晶質系矽層 (3nm)及第1透明導電膜(70nm)。接著，於n型單晶質矽基板另一側，依序層積本質非晶質系矽層(7nm)、p型非晶質系矽層(5nm)及第2透明導電膜(10~90nm)。在製得之層結構體一側之面，形成平行之多數母線電極、及分別與該母線電極正交之多數指狀電極來作為集電極，並於另一側之面成膜金屬膜(200nm)。
第1n型非晶質系矽層(輕摻雜)及第2n型非晶質系矽層(高摻雜)之成膜條件如下。其他層等之成膜方法則與實施例1相同。如此，製得第2透明導電膜之膜厚相異之多數圖2之背射極結構光發電元件。還有，第2透明導電膜之膜厚在40nm以上且小於70nm範圍者為實施例之光發電元件，前述範圍外者則為比較例之光發電元件。
‧第1n型非晶質系矽層(輕摻雜)
基板溫度200℃
原料氣體SiH4及PH3
PH3之導入量800ppm
‧第2n型非晶質系矽層(高摻雜)
基板溫度200℃
原料氣體SiH4及PH3
PH3之導入量8000ppm
[評價]
針對已製得之各光發電元件，以一側為光入射面測定短路電流Isc。測定結果顯示於圖3(a)、(b)。再者，於圖3(a)、(b)中，橫軸為第2(背面側)透明導電膜之膜厚(Back side TCO thickness/nm)。縱軸為以第2透明導電膜之膜厚為70nm之光發電元件的短路電流作為基準的正規化Isc。
如圖3(a)、(b)所示，可得知無論是前射極結構及背射極結構中任一者，藉著令第2(背面側)透明導電膜之膜厚在40nm以上且小於70nm，Isc即可提升。
<測試例>
在已施予金字塔狀凹凸結構之n型單晶質矽基板一側，依序層積第1本質非晶質系矽層(7nm)及第1透明導電膜(70nm)。接著，於n型單晶質矽基板另一側，依序層積第2本質非晶質系矽層(7nm)、第2透明導電膜(16nm、40nm、70nm)及金屬膜(200nm)，製得測試膜。各層等之成膜方法與實施例相同。另一側(背面)之透明導電膜之膜厚在16nm者作為測試膜A，40nm者作為測試膜B，70nm者作為測試膜C。
以一側作為光入射面，測定各測試膜之光反射率。使波長在900~1200nm之範圍內變化且使入射角在10~60°之範圍內變化來進行測定。測定結果顯示於圖4。圖4之各圖表中，縱軸為絕對反射率，橫軸為測定波長。再者，本測試例中之多層結構體並未構成光發電元件，又，除背面側之第2透明電極膜之膜厚以外，皆為相同結構。因此，在本測試例中所測定之光反射率愈高，表示起因於背面側結構而反射的光(可再利用於光電轉換之光)的比率愈高。可知測試膜A(16nm)之絕對反射率比測試膜B、C來得低。此外，可得知測試膜B(40nm)與測試膜C(70nm)之絕對反射率並無太 大差距。亦即可以說，當使第2透明導電膜之膜厚削薄時，到40nm為止還具有與70nm膜厚相同程度或在其之上的反射性能。
在此，就本說明書中各層等的膜厚測定方法加以 說明。具有平滑部51與凹凸部(凹凸結構)52兩者之假想性基板50顯示於圖5。例如，藉由利用穿透式電子顯微鏡(TEM)，可分別測定垂直於基板50之厚度t、垂直於平面(表面)之厚度t’、凹凸部52之角度α。本說明書中，層積於平滑部51之層53的膜厚指t，層積於凹凸部52之層53的膜厚指t’。在實際作業上，以採用可縮短測定時間且簡便之觸針式級差計等膜厚測定方法為佳。例如，利用業已將KOH或NaOH加熱至40~50℃之液體將層53進行濕蝕刻來使級差54形成，再藉由利用觸針式級差計之膜厚測定方法測定t。由於根據三角函數t’=t×cosα成立，因此t’可依據已測定出之t來算出。由於以TEM測定獲得之t’、與利用觸針式級差計之膜厚測定方法所算出之t’一致一事已獲確認，因此採用了利用觸針式級差計之膜厚測定方法。再者，利用觸針式級差計之膜厚測定方法，係在已預先賦予級差之樣本上，以針接觸樣本並水平地描繪過表面，藉此使針因應樣本之級差上下而行之測定方法。利用前述膜厚測定方法，同樣也可針對透明導電膜等之膜厚進行測定。
10‧‧‧光發電元件
11‧‧‧n型晶質半導體基板
12‧‧‧第1本質非晶質系半導體層
13‧‧‧p型非晶質系半導體層
14‧‧‧第1透明導電膜
15‧‧‧集電極
16‧‧‧第2本質非晶質系半導體層
17‧‧‧n型非晶質系半導體層
18‧‧‧第2透明導電膜
19‧‧‧金屬膜

Claims (3)

  1. 一種光發電元件，具有：n型晶質半導體基板，於該n型晶質半導體基板一側依序層積之第1導電型非晶質系半導體層及第1透明導電膜，於前述n型晶質半導體基板另一側依序層積之第2導電型非晶質系半導體層、第2透明導電膜及金屬膜；前述第1導電型非晶質系半導體層及前述第2導電型非晶質系半導體層中任一者為n型非晶質系半導體層，另一者為p型非晶質系半導體層；且其中一側係作為光入射面使用；該光發電元件之特徵在於：其中前述n型晶質半導體基板兩面，形成有以非等向性蝕刻所致之金字塔狀凹凸結構；前述第2透明導電膜之膜厚在40nm以上且小於70nm。
  2. 如請求項1之光發電元件，其中前述第2透明導電膜一側之面具有金字塔狀凹凸結構。
  3. 如請求項1或2之光發電元件，其中前述第2透明導電膜之載子密度在1×1020cm-3以上且5×1020cm-3以下。
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