TWI499068B - 光電轉換裝置 - Google Patents
光電轉換裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI499068B TWI499068B TW099125476A TW99125476A TWI499068B TW I499068 B TWI499068 B TW I499068B TW 099125476 A TW099125476 A TW 099125476A TW 99125476 A TW99125476 A TW 99125476A TW I499068 B TWI499068 B TW I499068B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- layer
- photoelectric conversion
- type
- electrode layer
- conversion device
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 81
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 28
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 27
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 25
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 214
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 113
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 37
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 25
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 10
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 7
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- BCZWPKDRLPGFFZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynecerium Chemical compound [Ce]#N BCZWPKDRLPGFFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- H01L31/04—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
- H01L31/052—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
-
- 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
- H01L31/0216—Coatings
-
- 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
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- 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
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
-
- 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 potential barriers
- H01L31/075—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 potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本發明係關於光電轉換裝置。
最近，大家提倡以太陽光能源做為火力或水力之替代能源。所以，對於由將太陽光能源轉換電能之光電轉換元件所構成之太陽電池有極大的期待。
在上述狀況下，矽系、化合物系、及有機物系等各種太陽電池或光電轉換元件陸續登場。
此外，該種太陽電池當中，矽系太陽電池因為係以地球上存在著大量資源之矽做為原料，相較於其他化合物系及有機物系太陽電池，應該比較不會發生資源枯竭等問題。
另外，矽系太陽電池當中之非晶形矽太陽電池，因為非晶矽(a-Si)膜之膜厚可以為其他單晶型及多晶型矽太陽電池之1/100以下，事實上，適合用於以低成本製造大電力及大面積之太陽電池。
然而，非晶形矽太陽電池之能量轉換效率為6%程度，相較於具有20%程度之能量轉換效率的單晶型及多晶型矽太陽電池明顯偏低，此外，尚有以下之缺點，亦即，非晶形矽太陽電池之能量轉換效率，在面積愈大時愈為降低。
本案各發明人首先以專利文獻1提出具有能量轉換效率超過6%之非晶形矽太陽電池或光電轉換元件的方案。方案所提出之非晶形矽太陽電池或光電轉換元件，含有由透明電極所形成之第1電極層、第2電極層、以及設於第1電極層與第2電極層間之1個或複數發電疊層體，發電疊層體係具有：具備接觸第1電極層而形成之n型非晶半導體層(尤其是，n型非晶矽層)；接觸第2電極層而形成之p型非晶半導體層(尤其是，p型非晶矽層)；以及設於n型非晶半導體層與p型半導體層間之i型半導體層(i型矽層)之所謂nip構造。
為了提高轉換效率，也有人提出採用由矽消費量較少之微晶矽(μC-Si)所構成之nip構造之發光疊層體的方案(專利文獻2)。
此外，專利文獻1所記載之非晶形太陽電池或光電轉換元件，接觸n型非晶半導體層之n型非晶矽層的第1電極層，係採用使用了能量障壁較低之n+
型ZnO的透明電極。
專利文獻
專利文獻1：日本特願2008-315888號
專利文獻2：日本特開2003-142712號公報
專利文獻1所示之非晶形太陽電池或光電轉換元件，不但具有良好量產性且可達成10%以上之能量轉換效率。此外，因為係由資源沒有枯竭問題之矽及鋅材料所構成，今後，應該可以期望太陽電池之大規模且大量的生產。以下，為了簡化說明，亦將含有太陽電池及/或光電轉換元件之發電構造統稱為光電轉換裝置。
此處，光電轉換裝置一般具有溫度愈高發電效率愈低之特性。溫度上升1℃時，例如，a-Si太陽電池時，效率減少0.22%，單晶Si太陽電池時，效率則減少0.45%。
所以，有時，於光電轉換裝置之一方電極層側，設有金屬製散熱體等散熱機構。
此時，必須於電極層配設用以防止電極層之氧化、從半導體層之元素擴散、以及散熱體等其他構件之導通等之鈍化層(保護層)，然而，對於鈍化層的要求，並非只有防止上述情形而已，尚要求其本身具有足夠之強度，另外，也要求不會妨礙散熱的物性。
有鑑於上述諸點，本發明之技術課題，係提供適用於設有散熱機構之構造而具有鈍化層之光電轉換裝置。
為了解決上述課題，依本發明之第1形態的之光電轉換裝置，其特徵係具有：將入射光之能量轉換成電能之光電轉換元件、及設於該光電轉換元件之散熱部，該光電轉換元件具有鈍化層，設於該光電轉換元件之接觸該散熱部之部分，由含有SiCN之材料所構成。
依本發明之第2形態，係於本發明第1形態之光電轉換裝置中，該光電轉換元件含有第1電極層、第2電極層、以及設於該第1及第2電極層間之1個或複數之發電疊層體，該發電疊層體係含有p型半導體層、接觸該p型半導體層而形成之i型半導體層、以及接觸該i型半導體層而形成之n型半導體層，該鈍化層係設於該第2電極層。
依本發明之第3形態之光電轉換裝置，係於本發明第2形態之光電轉換裝置中，該第1電極層係透明電極。
依本發明之第4形態，係於本發明第1～3其中任一形態之光電轉換裝置中，該發電疊層體之該i型半導體層係由結晶矽、微晶非晶矽、以及非晶矽之其中任一所形成。
依本發明之第5形態，係於本發明第1～4其中任一形態之光電轉換裝置中，該第1電極層之該n型半導體層所接觸的部分含有n型ZnO，接觸該第1電極層之該n型半導體層係由非晶矽所形成。
依本發明之第6形態，係於本發明第1～5其中任一形態之光電轉換裝置中，接觸該第2電極層之該p型半導體層係由非晶矽所形成，於該第2電極層當中之至少該p型半導體層所接觸之部分，形成著含有鎳(Ni)之層。
依本發明之第7形態，係於本發明第1～6其中任一形態之光電轉換裝置中，該散熱部係由含有Al之材料所構成之散熱體。
依本發明之第8形態，係於本發明第1～7其中任一形態之光電轉換裝置中，該SiCN具有於氮化矽(Si3
N4
)添加著2原子%～40原子%之C的組成。
本發明可以提供適用於設有散熱機構之構造且具有鈍化層之光電轉換裝置。
參照第1圖，用以說明本發明實施形態之光電轉換裝置。圖示之光電轉換裝置1，係含有複數光電轉換元件10、及設於光電轉換元件10之當做散熱部使用的散熱體30，並藉由連結著複數光電轉換元件10而構成太陽電池。圖示之光電轉換元件10，係設於含有：玻璃護板12、設置於該玻璃護板12上之玻璃基板14、以及設於玻璃基板14上之鈉障壁層16的基體100上。
此例時，玻璃基板14係由含有Na之便宜鈉玻璃所形成，以防止Na從該鈉玻璃擴散而污染元件為目的，於玻璃基板14上形成鈉障壁層16。鈉障壁層16，例如，係塗佈表面平坦化塗佈液並進行乾燥‧燒結而形成。另外，如圖所示，晶胞之光電轉換元件10，於基體100上，係電性串聯於相鄰之其他光電轉換元件(胞)。
具體言之，本發明之一實施形態之光電轉換元件10，係具有：第1電極層20、具備由a-Si(非晶矽)所形成之nip構造的單一發電疊層體22、於該發電疊層體22上介由鎳層24(含有Ni之層)進行成膜而由含有Al之材料所構成之第2電極層26、以及由含有SiCN之材料所構成之鈍化層28。
用以構成光電轉換元件10之第1電極層20，係透明導電體電極(Transparent Conductive Oxide(TCO)層)，此處，係由具有1μm膜厚之ZnO層所形成(至少接觸n型半導體層之部分含有n型之ZnO)。該第1電極層20(ZnO層)係摻雜著Ga之n+
型ZnO層。另外，於用以構成第1電極層20之n+
型ZnO層，以特定間隔設有絕緣層201(此處，係含有SiCN之材料)，而將其區隔、區分成胞單位。
於該第1電極層20上，設有用以構成發電疊層體22之一部分的n+
型a-Si層221，n+
型a-Si層221係接觸於用以構成第1電極層20之透明電極。圖示之n+
型a-Si層221具有10nm之膜厚。於n+
型a-Si層221上，依據形成著用以形成發電疊層體22之i型a-Si層222及p+
型a-Si層223。圖示之i型a-Si層222及p+
型a-Si層223之膜厚分別具有480nm及10nm之膜厚。
該例時，用以構成發電疊層體22之n+
型a-Si層221、i型a-Si層222、以及p+
型a-Si層223，於不同於第1電極層20之絕緣層201之位置，設有通孔224，於該通孔224之內壁，則形成有SiO2
層224a。
nip構造之發電疊層體22整體，具有500nm之厚度，相較於由單晶或多晶矽所形成之光電轉換元件，具有100分之1以下之厚度。
其次，於p+
型a-Si層223上，介由鎳層24形成著第2電極層26(於接觸第2電極層26當中之至少p+
型a-Si層223之部分，形成著鎳層24)。
第2電極層26亦形成於發電疊層體22之通孔224(內壁係以SiO2
層224a進行絕緣)內。通孔224內之第2電極層26，電性連結於相鄰之光電轉換元件的第1電極層20。
此外，於第2電極層26上，形成著由SiCN所構成之鈍化層28。用以形成鈍化層28之絕緣材料(此處，係SiCN)，也經由第2電極層26、鎳層24、p+
型a-Si層223被填設於i型a-Si層222之孔225內。於鈍化層28上，介由以熱傳導性良好之材料所形成之黏著劑層29安裝著散熱體30(例如，由含有Al之材料所形成)。
此外，用以形成第1電極層20之n+
ZnO層，亦可以摻雜Al、In等來取代Ga而形成。
此處，鈍化層28構成材料之SiCN，例如，具有熱傳導性優於SiO2
等其他鈍化層之特徴。相對於傳統鈍化層所使用之SiO2
的熱傳導率為1.4W/m/°K，SiCN為壓倒性之較大70W/m/°K，介由高熱傳導率之黏著劑層29(本實施例時，係利用於熱傳導率良好之塑膠混合碳奈米管，而具有25W/m/°K之高熱傳導率)可以有效率地將熱傳導至散熱體30，故可防止太陽電池之熱上升所導致的發電效率降低的情形。
另外，SiCN相較於例如SiO2
等其他鈍化層，因為氫難以通過，可以防止氫從用以構成發電疊層體22之矽(通常，以氫為末端)脫離所導致之太陽電池特性的劣化。尤其是，使用a-Si膜時，因為a-Si層表面之懸鍵之末端的氫，於300℃程度即脫離，故可抑制氫之釋放之SiCN的效果甚大。
此外，SiCN如後面所述，因為藉由調整成膜條件，可以使實質內部應力成為0，故可防止鈍化層所導致之剥離、及元件因為熱應力所導致之電特性的劣化。
光電轉換元件10，以該光電轉換元件10之胞單體可以得到約20%之能量轉換效率。另外，連結該等光電轉換元件10來構成1.15m×1.40m之太陽電池模組時，得到307W之電力，模組之能量轉換效率為18.9%。
以下，參照第2A圖～第2H圖，針對第1圖所示之光電轉換元件10及光電轉換裝置1的製造方法進行說明。本例時，係將本案各發明人先前以日本特願2008-153379號明細書所提出申請之MSEP(Metal Surface-wave Excited Plasma之金屬表面波激勵電漿)型電漿處理裝置(具備及未具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板者之其中任一)當做第1～第8電漿處理裝置來使用，並針對使用將該等電漿處理裝置配置於叢集型之系統時進行說明。
如第2A圖所示，首先，在由鈉玻璃所形成之玻璃基板14上，於5Torr程度之低壓環境形成厚度0.2μm之鈉障壁層16。
其次，如第2B圖所示，將形成有鈉障壁層16之玻璃基板14，導入具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第1電漿處理裝置，形成厚度1μm之透明電極(TCO層)做為第1電極層20。第1電漿處理裝置時，藉由摻雜Ga來形成n+
型ZnO層。Ga摻雜之n+
型ZnO層，係藉由於第1電漿處理裝置從上段氣體噴嘴對腔室供應Kr及O2
之混合氣體而發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板朝於含有Kr及氧之環境所生成之電漿中噴出Ar、Zn(CH3
)2
、及Ga(CH3
)3
之混合氣體，而於鈉障壁層16上，實施n+
型ZnO層之電漿CVD成膜。
接著，於n+
型ZnO層(第1電極層20)上，塗佈光阻劑後，利用光刻技術，實施光阻劑之圖案化。實施光阻劑之圖案化後，將其導至具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第2電漿處理裝置。第2電漿處理裝置時，將圖案化之光阻劑當做遮罩，選擇地對n+
型ZnO層進行蝕刻，如第2C圖所示，於用以構成第1電極層20之n+
型ZnO層形成到達鈉障壁層16之開口部。第2電漿處理裝置之蝕刻，係從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar氣體，並於Ar環境所生成之電漿中，從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板對腔室供應Ar、Cl2
、HBr之混合氣體來實施。
於具有開口部之n+
型ZnO層及該n+
型ZnO層上塗佈著光阻劑之狀態之玻璃基板14，被運送至不具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第3電漿處理裝置，於第3電漿處理裝置，在Kr/O2
電漿環境下，灰化除去光阻劑。
除去光阻劑後，覆蓋著形成有開口部之n+
型ZnO層(第1電極層20)的玻璃基板14，被導入具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第4電漿處理裝置。於第4電漿處理裝置，首先，於開口部內及n+
型ZnO層(第1電極層20)之表面，以電漿CVD形成SiCN做為絕緣層201之後，同樣於第4電漿處理裝置內蝕刻除去n+
型ZnO層(第1電極層20)表面之SiCN。結果，只有n+
ZnO層(第1電極層20)之開口部內埋設著絕緣層201。第4電漿處理裝置內之SiCN之成膜，係從上段氣體噴嘴對腔室供應Xe及NH3
氣體而發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板對腔室導入Ar、SiH4
、SiH(CH3
)3
之混合氣體來實施CVD成膜，其次，於相同腔室，切換導入氣體，從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar氣體來發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板對腔室導入Ar與CF4
之混合氣體，蝕刻除去n+
型ZnO層(第1電極層20)表面之SiCN。
接著，同樣於第4電漿處理裝置內，藉由依序切換導入氣體以連續CVD來形成具有nip構造之發電疊層體22及鎳層24。如第2D圖所示，於第4電漿處理裝置內，依序實施n+
型a-Si層221、i型a-Si層222、p+
型a-Si層223、以及鎳層24之成膜。具體言之，於第4電漿處理裝置，從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar及H2
之混合氣體來發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板對腔室導入Ar、SiH4
、及PH3
之混合氣體來實施n+
型a-Si層221之電漿CVD成膜，其次，持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar及H2
之混合氣體來發生電漿，並藉由將從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板導入之氣體從Ar、SiH4
、PH3
氣體切換成Ar+
SiH4
氣體，來實施i型a-Si層222之成膜，此外，持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar及H2
之混合氣體來發生電漿，並藉由將來自下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之氣體從Ar、SiH4
氣體置換成Ar+
SiH4 +
B2
H6
氣體，來實施p+
型a-Si層223之成膜，其次，持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar及H2
之混合氣體來發生電漿，並藉由將來自下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之氣體從Ar、SiH4
、B2
H6
氣體置換成含有Ar與Ni之氣體的混合氣體，來實施鎳層24之CVD成膜。如此，於同一MSEP型電漿處理裝置，藉由依序切換導入氣體，可以實施6層之成膜‧蝕刻，而形成缺陷較少之優良膜，同時，可以大幅降低製造成本。
設有鎳層24及發電疊層體22之玻璃基板14，被從第4電漿處理裝置導至光阻劑塗佈機(狹縫式塗佈機)，塗佈光阻劑後，利用光刻技術實施光阻劑之圖案化。
光阻劑之圖案化後，設有鎳層24及發電疊層體22之玻璃基板14，與圖案化之光阻劑被同時導至具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第5電漿處理裝置。於第5電漿處理裝置，將光阻劑當做遮罩，選擇地蝕刻鎳層24及發電疊層體22，如第2E圖所示，形成到達第1電極層20之通孔224。亦即，於第5電漿處理裝置，連續地實施4層之蝕刻。
具體言之，鎳層24之蝕刻，係藉由持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar及H2
之混合氣體來發生電漿，從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板對電漿內噴出Ar、CH4
之混合氣體來實施，接著，藉由持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar來發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板噴出Ar+
HBr氣體，來實施由nip之3層所構成之發電疊層體22的蝕刻。
藉由於第5電漿處理裝置內之蝕刻，而形成有從鎳層24貫通n+
型ZnO層(第1電極層20)而到達第1電極層20之通孔224的玻璃基板14，被從第5電漿處理裝置移至未具備該下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第3電漿處理裝置，於從上段氣體噴嘴被導入腔室之Kr/O2
氣體環境下所生成之電漿內，實施光阻劑之灰化除去。
除去光阻劑後之玻璃基板14，被移至具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第6電漿處理裝置，如第2F圖所示，於鎳層24上，實施當做第2電極層26使用之具有1μm厚度之Al層的成膜。於通孔224內亦實施Al層之成膜。該Al層之成膜，係藉由持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar及H2
之混合氣體來發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板對Ar/H2
環境所生成之電漿中噴出Ar+
Al(CH3
)3
氣體來實施。
接著，於第2電極層26之Al層上塗佈光阻劑後，實施圖案化，並將其導至具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第7電漿處理裝置內。
第7電漿處理裝置時，藉由持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar氣體來發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板對Ar環境所生成之電漿內，噴出Ar+
Cl2
氣體，來實施Al層之蝕刻，接著，藉由持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar及H2
之混合氣體來發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板對Ar/H2
環境所生成之電漿內導入Ar+
CH4
氣體來實施鎳層24之蝕刻，其次，持續從上段氣體噴嘴對腔室供應Ar氣體來發生電漿，而將來自下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之氣體切換成Ar+
HBr氣體，實施至p+
型a-Si層223與i型a-Si層222之中途為止的蝕刻。結果，如第2G圖所示，形成從Al層(第2電極層26)表面至i型a-Si層222之中途為止的孔225。該製程亦使用同一MSEP型電漿處理裝置，並藉由依序切換氣體來實施連續4層之蝕刻，而大幅節省處理時間與成本。
其次，設有第2G圖所示之元件的玻璃基板14，被移至未具備該下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第3電漿處理裝置，藉由在持續從上段氣體噴嘴對腔室導入Kr/O2
氣體之環境所生成之電漿，來實施光阻劑之灰化除去。
含有做為第2電極層26使用之除去光阻劑之Al層的玻璃基板14，被導入具備下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板之第8電漿處理裝置，藉由以CVD來形成SiCN膜，而於Al層(第2電極層26)上及孔225內實施鈍化層28之成膜，如第2H圖所示，完成期望之光電轉換元件10。SiCN之成膜，係藉由從上段氣體噴嘴對腔室供應Xe及NH3
氣體來發生電漿，並從下段氣體噴嘴或下段氣體噴灑板噴出Ar、SiH4
、SiH(CH3
)3
氣體來實施。
此處，SiCN膜之內部應力，如第3圖所示，例如，藉由SiH(CH3
)3
氣體之濃度調節(亦即，藉由調節膜中之C含量)，而可以實質上成為0。此處，SiCN之組成，以於氮化矽Si3
N4
含有(添加)10原子%弱之C者為最佳，亦可以為添加2原子%～40原子%。
此外，將玻璃基板14固定於玻璃護板12上，於鈍化層28上，介由前面所述之黏著劑層29安裝散熱體30，即完成光電轉換裝置1。
如此，依據本實施形態，光電轉換裝置1於散熱體30側之第2電極層26上，配設有以含有SiCN之材料所構成的鈍化層28。
亦即，光電轉換裝置1係具有適用於設有散熱機構之構造的鈍化層，可期待其具有更佳之發電效率及耐候性。
如上所述之實施形態時，係只針對nip構造之發電疊層體22全部由a-Si層所形成時進行說明，然而，i型a-Si層亦可以由結晶矽或微晶非晶矽所形成，亦可以為由單晶Si層所形成。另外，亦可將另1或1以上之發電疊層體堆積於發電疊層體22上。
1‧‧‧光電轉換裝置
10‧‧‧光電轉換元件
12‧‧‧玻璃護板
14‧‧‧玻璃基板
16‧‧‧鈉障壁層
20‧‧‧第1電極層(n+
型ZnO層)
22‧‧‧發電疊層體
24‧‧‧鎳層(Ni層)
26‧‧‧第2電極層(Al層)
28‧‧‧鈍化層(SiCN層)
29‧‧‧黏著劑層
30‧‧‧散熱體
100‧‧‧基體
201‧‧‧絕緣層(SiCN層)
221‧‧‧n+
型a-Si層
222‧‧‧i型a-Si層
223‧‧‧p+
型a-Si層
224‧‧‧通孔
224a‧‧‧SiO2
層
225‧‧‧孔
第1圖係光電轉換裝置1之剖面圖。
第2A圖係光電轉換元件10之製造方法的說明圖。
第2B圖係光電轉換元件10之製造方法的說明圖。
第2C圖係光電轉換元件10之製造方法的說明圖。
第2D圖係光電轉換元件10之製造方法的說明圖。
第2E圖係光電轉換元件10之製造方法的說明圖。
第2F圖係光電轉換元件10之製造方法的說明圖。
第2G圖係光電轉換元件10之製造方法的說明圖。
第2H圖係光電轉換元件10之製造方法的說明圖。
第3圖為顯形成鈍化層28時之條件與所形成之鈍化層28的物性之關係的圖式。
1．．．光電轉換裝置
10．．．光電轉換元件
12．．．玻璃護板
14．．．玻璃基板
16．．．鈉障壁層
20．．．第1電極層(n+
型ZnO層)
22．．．發電疊層體
24．．．鎳層(Ni層)
26．．．第2電極層(Al層)
28．．．鈍化層(SiCN層)
29．．．黏著劑層
30．．．散熱體
100．．．基體
201．．．絕緣層(SiCN層)
221．．．n+
型a-Si層
222．．．i型a-Si層
223．．．p+
型a-Si層
224．．．通孔
224a．．．SiO2
層
225．．．孔
Claims (8)
- 一種光電轉換裝置，其特徵為具有：光電轉換元件，用以將入射光之能量轉換成電能；及散熱部，設於該光電轉換元件；且該光電轉換元件具有：鈍化層，設於該光電轉換元件之接觸該散熱部之部分，由含有SiCN之材料所構成，以作為氫擴散防止層。
- 如申請專利範圍第1項所記載之光電轉換裝置，其中：該光電轉換元件，包含：第1電極層、第2電極層、以及設於該第1與第2電極層間之1個或複數之發電疊層體；該發電疊層體，包含：p型半導體層、接觸於該p型半導體層而形成之i型半導體層、以及接觸於該i型半導體層而形成之n型半導體層；該鈍化層設於該第2電極層。
- 如申請專利範圍第2項所記載之光電轉換裝置，其中：該第1電極層係透明電極。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之光電轉換裝置，其中：該發電疊層體之該i型半導體層，係由結晶矽、微晶非晶矽、及非晶矽之其中任一者所形成。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之光電轉換裝置，其中：該第1電極層之與該n型半導體層接觸的部分包含n型ZnO，接觸於該第1電極層之該n型半導體層係由非晶矽所形成。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之光電轉換裝置，其中：接觸於該第2電極層之該p型半導體層係由非晶矽所形成，該第2電極層中之至少與該p型半導體層接觸之部分，形成有包含鎳(Ni)之層。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之光電轉換裝置， 其中：該散熱部，係由含有Al之材料所構成的散熱體。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之光電轉換裝置，其中：該SiCN係具有於氮化矽(Si3 N4 )添加2原子%~10原子%之C的組成。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009179181A JP5224470B2 (ja) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | 光電変換部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201133902A TW201133902A (en) | 2011-10-01 |
| TWI499068B true TWI499068B (zh) | 2015-09-01 |
Family
ID=43529254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW099125476A TWI499068B (zh) | 2009-07-31 | 2010-07-30 | 光電轉換裝置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8941005B2 (zh) |
| JP (1) | JP5224470B2 (zh) |
| KR (1) | KR101286904B1 (zh) |
| CN (1) | CN102473754A (zh) |
| DE (1) | DE112010003152T5 (zh) |
| TW (1) | TWI499068B (zh) |
| WO (1) | WO2011013599A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5540431B2 (ja) * | 2010-07-30 | 2014-07-02 | 国立大学法人東北大学 | 光電変換部材 |
| KR101223020B1 (ko) | 2011-07-13 | 2013-01-17 | 박충권 | 박막형 실리콘 태양전지 모듈 |
| CN114914321B (zh) * | 2022-06-13 | 2024-02-06 | 南通市乐能电力有限公司 | 一种光伏电板用n型电池片 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200832730A (en) * | 2006-11-30 | 2008-08-01 | Sanyo Electric Co | Solar cell module and manufacturing method of solar cell module |
| CN101245444A (zh) * | 2008-03-18 | 2008-08-20 | 浙江理工大学 | 一种碳氮化硅薄膜的制备方法 |
| TW200905903A (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-01 | Atomic Energy Council | Improved heat dissipation structure of solar cell |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0636429B2 (ja) * | 1982-06-08 | 1994-05-11 | 鐘淵化学工業株式会社 | ヘテロ接合光電素子及びヘテロ接合光電装置 |
| US5175612A (en) * | 1989-12-19 | 1992-12-29 | Lsi Logic Corporation | Heat sink for semiconductor device assembly |
| EP0531827B1 (en) | 1991-08-30 | 1996-11-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar cell and fabrication method thereof |
| US5391896A (en) * | 1992-09-02 | 1995-02-21 | Midwest Research Institute | Monolithic multi-color light emission/detection device |
| JP3381443B2 (ja) * | 1995-02-02 | 2003-02-24 | ソニー株式会社 | 基体から半導体層を分離する方法、半導体素子の製造方法およびｓｏｉ基板の製造方法 |
| US5736431A (en) * | 1995-02-28 | 1998-04-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing thin film solar battery |
| JPH1140834A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-12 | Tdk Corp | 光電変換装置およびその製造方法 |
| US5935705A (en) * | 1997-10-15 | 1999-08-10 | National Science Council Of Republic Of China | Crystalline Six Cy Nz with a direct optical band gap of 3.8 eV |
| US6500694B1 (en) * | 2000-03-22 | 2002-12-31 | Ziptronix, Inc. | Three dimensional device integration method and integrated device |
| DE19958878B4 (de) * | 1999-12-07 | 2012-01-19 | Saint-Gobain Glass Deutschland Gmbh | Dünnschicht-Solarzelle |
| JP2003069070A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Canon Inc | 太陽電池モジュール |
| JP3697199B2 (ja) * | 2001-11-06 | 2005-09-21 | 三菱重工業株式会社 | 太陽電池の製造方法および太陽電池 |
| JP2004311965A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-11-04 | Canon Inc | 光起電力素子の製造方法 |
| US7135357B2 (en) * | 2003-10-06 | 2006-11-14 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making an organic electronic device having a roughened surface heat sink |
| JP5219512B2 (ja) * | 2004-08-09 | 2013-06-26 | トランスフォーム・ソーラー・ピーティーワイ・リミテッド | 太陽電池（細長い小片）サブモジュール構造 |
| US20080223429A1 (en) | 2004-08-09 | 2008-09-18 | The Australian National University | Solar Cell (Sliver) Sub-Module Formation |
| NO20063098L (no) | 2006-07-04 | 2008-01-07 | Norsk Solkraft As | Solcelleanordning |
| US7656010B2 (en) * | 2006-09-20 | 2010-02-02 | Panasonic Corporation | Semiconductor device |
| JP2008153379A (ja) | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Sharp Corp | 波長検出装置および波長検出方法 |
| US7732898B2 (en) * | 2007-02-02 | 2010-06-08 | Infineon Technologies Ag | Electrical fuse and associated methods |
| JP2009152265A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Tohoku Univ | 光電変換素子製造装置及び方法、並びに光電変換素子 |
| JP5470633B2 (ja) * | 2008-12-11 | 2014-04-16 | 国立大学法人東北大学 | 光電変換素子及び太陽電池 |
| CN102455444B (zh) | 2010-10-28 | 2014-08-27 | 洁利来（福建）感应设备有限公司 | 红外双束定距离的感应器及其感应方法 |
-
2009
- 2009-07-31 JP JP2009179181A patent/JP5224470B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-07-26 WO PCT/JP2010/062488 patent/WO2011013599A1/ja active Application Filing
- 2010-07-26 DE DE112010003152T patent/DE112010003152T5/de not_active Withdrawn
- 2010-07-26 US US13/383,660 patent/US8941005B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-07-26 CN CN2010800323188A patent/CN102473754A/zh active Pending
- 2010-07-26 KR KR1020127000342A patent/KR101286904B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2010-07-30 TW TW099125476A patent/TWI499068B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200832730A (en) * | 2006-11-30 | 2008-08-01 | Sanyo Electric Co | Solar cell module and manufacturing method of solar cell module |
| TW200905903A (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-01 | Atomic Energy Council | Improved heat dissipation structure of solar cell |
| CN101245444A (zh) * | 2008-03-18 | 2008-08-20 | 浙江理工大学 | 一种碳氮化硅薄膜的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102473754A (zh) | 2012-05-23 |
| WO2011013599A1 (ja) | 2011-02-03 |
| US8941005B2 (en) | 2015-01-27 |
| JP5224470B2 (ja) | 2013-07-03 |
| DE112010003152T5 (de) | 2012-07-05 |
| KR101286904B1 (ko) | 2013-07-16 |
| US20120111394A1 (en) | 2012-05-10 |
| TW201133902A (en) | 2011-10-01 |
| JP2011035123A (ja) | 2011-02-17 |
| KR20120036948A (ko) | 2012-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020363658B2 (en) | Efficient back passivation crystalline silicon solar cell and manufacturing method therefor | |
| KR101991767B1 (ko) | 넓은 밴드갭 반도체 재료를 갖는 이미터 영역을 구비한 태양 전지 | |
| JP5470633B2 (ja) | 光電変換素子及び太陽電池 | |
| CN104584237B (zh) | 光生伏打元件及其制造方法 | |
| JP2007281156A (ja) | 裏面電極型半導体へテロ接合太陽電池ならびにその製造方法と製造装置 | |
| KR20110003128A (ko) | 광기전력 장치의 제조 방법 | |
| CN116487454A (zh) | 一种背接触异质结太阳能电池及其采用激光消融工艺的制造方法 | |
| TWI499068B (zh) | 光電轉換裝置 | |
| KR101106480B1 (ko) | 광기전력 장치의 제조 방법 | |
| WO2010125906A1 (ja) | 電子装置及びその製造方法 | |
| WO2016021267A1 (ja) | 光電変換素子 | |
| KR101079027B1 (ko) | 광기전력 장치의 제조 방법 | |
| JP5446022B2 (ja) | 光電変換部材 | |
| CN220155549U (zh) | 一种背接触异质结太阳能电池 | |
| WO2016076299A1 (ja) | 光電変換装置 | |
| KR101100109B1 (ko) | 광기전력 장치의 제조 방법 | |
| JP2013251582A (ja) | 電子装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |