177210薄膜硅集成型太阳能电池1.docx

1、177210薄膜硅集成型太阳能电池1)【公開番号】特開（2009-177210）(43)【公開日】平成年月日（）(54)【発明名称】薄膜積層型太陽電池製造方法发明名称 薄膜硅积层型太阳能电池的制造方法【氏名又名称】三菱重工業株式会社【住所又居所】東京都港区港南二丁目番号 詳細説明【発明詳細説明】【技術分野】技术领域【0001】本発明、薄膜積層型太陽電池製造方法関。本发明涉及薄膜硅集层型太阳能电池的制造方法【背景技術】技术背景【0002】太陽電池技術分野、（）太陽光半導体材料形成接合層変換部効率良取込。太阳能电池的技术领域有如下的开发项目，通过提高以下效率，来提高整个太阳能电池的发电效率。（1）

2、 如何高效地将太阳光吸收到由半导体材料构成的PIN结等能量转换部【0003】（）、上記接合層等変換部、太陽電気変換効率高。（2） 如何利用上述的PIN结等能量转换部，高效地将光能转换成电能。【0004】技術開発項目。、効率向上、太陽電池全体発電効率向上図。【0005】図、効率向上目的従来構造有太陽電池概略積層構造示。図示太陽電池、順次積層、透明絶縁基板、第透明電極（第導電層）、型層（非晶質層）、型層（非晶質層）、型層（非晶質層）、型層（多結晶層）、型層（多結晶層）、型層（多結晶層）、第透明電極、裏面電極。为了达到提高上述效率的目的，在图1中，显示了以往叠层型的太阳能电池大致层间结构。图1显示的

3、太阳能电池具有依次积层透明绝缘基板1、第1透明电极（第1导电层）2、p型硅层（非晶硅层）3、i型硅层（非晶硅层）4、n型硅层（非晶硅层）5、p型硅层（多晶硅层）8、第二透明电极9、背面电极10.【0006】型層（非晶質層）、型層（非晶質層）、型層（非晶質層）非晶質太陽電池形成。前記非晶質層、主成分層、例炭素未満添加、未満添加良、他元素数以下程度含、実質的主成分。前記非晶質層結晶性、主光電変換層型層大部分非晶質良、型層型層結晶性。P型硅层（非晶硅层）3和i型硅层（非晶硅层）4、n型硅层（非晶硅层）5 构成非晶硅太阳能电池。上述非晶硅层是以硅为主要成分的层。也可以是如添加50%以下碳的碳化硅、添加

4、20%以下锗的锗化硅等。即使含有百分之几的其他元素，但只要主要成分是硅就可以。上述非晶硅层的结晶性只要在光电转换层的i层中是非晶硅层就可以。至于P层和N层的结晶性就不受限制了。【0007】、型層（多結晶層）、型層（多結晶層）、型層（多結晶層）結晶質太陽電池形成。前記多結晶層、主成分層、例炭素未満添加、未満添加良、他元素数以下程度含、実質的主成分。前記多結晶層結晶性主光電変換層型層過半数結晶質良、型層及型層結晶性。透明絶縁基板側入射太陽光、非晶質太陽電池最初電気変換行。次、非晶質太陽電池吸収太陽光、下層形成結晶質太陽電池到達、再電気変換行。図示太陽電池、入射太陽光反射減少、多太陽光太陽電池中取込

5、、第透明電極厚調整。、非晶質太陽電池、光照射劣化発電量低下現象、膜質向上、膜中欠陥低減光劣化率低減（安定化効率向上）図。另外，P型硅层（多晶硅层）6和I型硅层（多晶硅层）7和N型硅层（多晶硅层）8，构成晶硅太阳能电池。上述的多晶硅层是以硅为主要成分的层.例如：可以是添加有低于50%碳的碳化硅、也可以是添加低于20%的锗的锗化硅。即使含有百分之几的其他元素，但实际的主要成分主要是硅就可以。上述多晶硅层的结晶性只要在光电转换层的i层中占有半数以上的晶硅就可以。至于P层和N层的结晶性就不受限制了。从透明绝缘基板1射入的太阳光光线在非晶硅太阳能电池中转换成最初的电能源，如图1所示，在太阳能电池中，为了

6、使射入的太阳光减少反射，为了使更多的太阳光线进入太阳能电池之中，需要调整第1电极2的厚度。另外，在非晶硅太阳能电池中，有时会因太阳光的照射引起性能退化，引起发电量降低现象。通过提高膜质、降低膜中的缺陷，降低光线的劣化率（提高稳定性效率）【0008】、太陽電池積層構成構成各層厚最適化条件決定残課題多。特、太陽電池光劣化率低減安定化効率向上非晶質太陽電池膜厚薄必要。、発電効率向上目指、生産性向上、結晶質太陽電池膜厚薄必要。非晶質第太陽電池層、結晶質第太陽電池層、太陽電池電気回路直列接続、該電池発電電流、各層少発電電流律則。、発電電流良望。総合的考慮各層厚最適化条件決定重要性増。然而，还有许多太阳能

7、电池的集成结构和构成太阳能电池的各层厚度的适当条件等课题需要确定。特别是为了降低太阳能电池的光劣化率、提高转化效率稳定性，需要将非晶硅太阳能电池的膜厚降低。另外，由于太阳能电池的发电效率目标不断地提高，为了提高生产效率，需要减薄晶体硅太阳能电池的厚度。由非晶硅构成的第1太阳能电池层和由晶体硅构成的第2太阳能电池层作为叠层太阳能电池相互间是串联连接的。该电池的发电电流被各层中国很少的发电电流所限制。搜易希望发电电流有所平衡，综合性地对这些进行考虑，提高了对各层厚度优化的重要性。【0009】上記技術関連、以下示提案。结合上述技术，提出以下方案。【0010】特開平号公報開示薄膜光電変換装置、 第第主

8、面有実質的多結晶光電変換層、第主面覆金属薄膜含、多結晶光電変換層実質的多結晶薄膜範囲内平均厚有、少第主面表面構造有、構造平均厚小実質的範囲内高低差有微細凹凸含薄膜光電変換装置提案。特开平10-117006号公告展示的薄膜光电变换装置中，提出的薄膜光电装换装置中，具有第1和第2主要面，而且这两个面主要是由多晶硅构成的光电转换层，在第2面上覆盖着含有金属薄膜的多晶硅光电转换层实质上也是多晶硅薄膜其平均厚度在0.520um范围内，至少第1主要面中具有表面纹理，其纹理结构要小于平均厚度的1/2，其微细的凸凹高度差在0.05-3um范围内。【】、特開号公報開示集積型薄膜光電変換装置、透明絶縁基板上順積層

9、透明電極層、非晶質半導体光電変換層、結晶質半導体光電変換層、裏面電極層複数光電変換形成形成複数平行直線状分離溝分離、複数分離溝平行複数接続用溝介互電気的直列接続、非晶質光電変換層含非晶質光電変換層厚以上、結晶質光電変換層含結晶質光電変換層厚未満、非晶質光電変換層厚倍範囲内集積型薄膜光電変換装置提案。另外在特开2001-177134号公告中展示的是集成型混合薄膜光电转换装置，它是透明绝缘体基板上，为了在依次集成的透明电极层、非晶半导体光电转换装置层、结晶半导体光电转换层以及背面电极层上形成多个混合光电转换的单元电池，利用激光划线形成多个平行的条状分离沟槽，将彼此间分离开，然后，这些单元电池有多个

10、与分离沟槽平行的连接沟槽使单元电池之间串联，其中非晶光电转换装置中的非晶光电转换层的厚度在250nm以上。结晶光电转换装置中的结晶光电转换层的厚度在3um内，而且是非晶光电转换层的厚度的4-8倍范围内。【】、特開号公報開示集積型薄膜光電変換装置、透明絶縁基板上順次積層透明電極層、非晶質半導体光電変換層、部分的光反射透過導電性光学的中間層、結晶質半導体光電変換層、裏面電極層複数光電変換形成複数分離溝分離、複数複数接続用溝介互電気的直列接続、非晶質光電変換層範囲内厚有、結晶質光電変換層範囲内厚有、光学的中間層範囲内厚有範囲内抵抗率有特徴集積型薄膜光電変換装置提案。还有，在特开2001-177134

11、号公告中展示的是集成混合型薄膜光电装置提出了在透明绝缘基板上，为了在依次集成透明电极层、非晶半导体光电转换装置层、具有部分反射或透过的导电性中间层、结晶半导体光电转换层以及背面电极层上形成多个混合光电转换的单元电池，利用激光划线形成多个平行的条状分离沟槽，将彼此间分离开，然后，这些单元电池有多个与分离沟槽平行的连接沟槽使单元电池之间串联，其中非晶光电转换装置层的厚度在0.01-0.5um范围内。结晶光电转换装置层的厚度在0.1-10um范围内。光学中间层的厚度在10-100nm范围内，同时具有110-3-110-1的电阻率。【先行技術文献】在先技术文献【特許文献】特许文献【】【特許文献】特開平

12、号公報专利文献1 特开10-117006号公报【特許文献】特開号公報专利文献2 特开2001-177134号公报【特許文献】特開号公報专利文献3 特开2002-1182734号公报【発明概要】发明的概要【発明解決課題】发明要解决的课题【】本発明目的、高効率生産性高薄膜積層型太陽電池製造方法提供。本发明提供是提供高效高生产效率的薄膜硅积层型太阳能电池的制造方法【課題解決手段】解决的手段【】以下、発明実施形態使用括弧付符号用、課題解決手段説明。符号、特許請求範囲記載発明実施形態記載対応関係明付加、特許請求範囲記載発明技術的範囲解釈用。以下是实施事例中使用的带括号符号，就解决问题的手段进行说明。这些

13、符号是为了明确“专利权利要求书范围”中记载的和“发明实施事例”记载的对应关系附加的。但不作为解释“专利权利要求书范围”中记载的范明技术范围的而解释。【】本発明薄膜積層型太陽電池製造方法、透明基板上、第導電層、第太陽電池層、第太陽電池層備薄膜積層型太陽電池製造方法、前記第導電層前記透明基板反対側面形成凹凸部及高低差所定値、前記第太陽電池層膜厚及前記第太陽電池層膜厚、該膜厚組合太陽電池安定化効率関係表作成工程、該基、所定安定化効率得前記第太陽電池層膜厚及前記第太陽電池層膜厚決定工程、該決定膜厚、前記第太陽電池層及前記第太陽電池層形成工程含特徴。在本发明中的薄膜硅集成型太阳能电池制造方法是在透明基板

14、上，具有第1导电层、第1太阳能太阳能电池层和第2太阳能导电层的薄膜硅积层型太阳能电池的制造方法，其特征在于: 分别确定上述第1导电层的透明基板和反面形成的凹凸部间距以及高低差的数值时与上述第1太阳能电池层的膜厚以及上述第2太阳能电池层的膜厚组合的太阳能电池稳定性效率相关的图表编制工序、根据该图表确定能够得到稳定性效率的上述第1太阳能电池层膜厚以及第2太阳能电池层膜厚工序、为了形成规定膜厚厚度的上述第1太阳能电池层以及上述第2太阳能电池层的工序。【】本発明薄膜積層型太陽電池製造方法、透明基板上、第導電層、第太陽電池層、第太陽電池層、前記第太陽電池層前記第太陽電池層間透明中間層備薄膜積層型太陽電池

15、製造方法、前記第導電層前記透明基板反対側面形成凹凸部及高低差、前記透明中間層膜厚所定値、前記第太陽電池層膜厚及前記第太陽電池層膜厚、該膜厚組合太陽電池安定化効率関係表作成工程、該基、所定安定化効率得前記第太陽電池層膜厚及前記第太陽電池層膜厚決定工程、該決定膜厚、前記第太陽電池層及前記第太陽電池層形成工程含特徴。本发明中的薄膜硅集成型太阳能电池制造方法是在透明的基板上形成了第1导电层、第1太阳能电池层、第2太阳能电池层、上述第1太阳能电池层和上述第2太阳能电池层中间的透明中间导电层的薄膜硅集层型太阳能电池。其特征在于: 分别确定上述第1导电层的透明基板和反面形成的凹凸部间距以及高低差和上述透明中

16、间层的数值时与上述第1太阳能电池层的膜厚以及上述第2太阳能电池层的膜厚组合的太阳能电池稳定性效率相关的图表编制工序、根据该图表确定能够得到稳定性效率的上述第1太阳能电池层膜厚以及第2太阳能电池层膜厚工序、为了形成规定膜厚厚度的上述第1太阳能电池层以及上述第2太阳能电池层的工序。【】上記発明、前記膜厚決定工程、前記所定安定化効率満前記第太陽電池層膜厚範囲及前記第太陽電池層膜厚範囲特定、該特定膜厚範囲中最小値、前記第太陽電池層膜厚及前記第太陽電池層膜厚好。在本发明中确定上述膜厚的工序中，当定满足上述稳定性效率的上述第1太阳能电池层膜厚范围以及上述第2太阳能电池层膜厚范围后，膜厚范围中的最小值最好确

17、定为上述第1太阳能电池膜厚和第2太阳能电池层膜厚。【】本発明参考例薄膜積層型太陽電池、透明基板上（）形成第導電層（）、第導電層上形成第太陽電池層（）、第太陽電池層上積層第太陽電池層（）備、第導電層、高低差前記凹凸有。在发明参考例中的薄膜硅基层太阳能电池是在透明基板（10）上形成第1导电层（20）、第1导电层上形成的第1太阳能电池层（150）和在第1太阳能电池层上基层的第2太阳能电池层（200），第1太阳能电池层上具有间距为0.2-2.5um,高低差为上述间距的1/21/4之间的凹凸状。【】、本発明参考例薄膜積層型太陽電池係第太陽電池層（）、第導電層（）上順番積層型（）型（）一方導電型層、型層（

18、）、及他方導電型層備、第太陽電池層（）、第太陽電池層他方導電型層直接的間接的上順番積層型（）型（）一方導電型層、型層（）、及他方導電型層備。发明参考例中与薄膜硅集层型太阳能电池有关的第1太阳能电池层（150）是在第1导电层（20）上依次形成的P型硅层（30）和n型硅层（50）的导电性硅层，i型硅层（40），以及另外的导电性硅层；第2太阳能电池层（200）是在第1太阳能电池的另外的导电性硅层上直接或间接地依次积层p型（60）和p型（80）的导电性硅层，i型硅层（70）以及另外的导电性硅层。【】、本発明参考例薄膜積層型太陽電池係第太陽電池層（）、非晶質主成分非晶質太陽電池、厚。第太陽電池層（）結晶

19、質主成分結晶太陽電池、厚。另外，发明参考例中与薄膜硅积层型太阳能电池有关的第1太阳能电池层（150）是以非晶硅为主要成分的非晶硅太阳能电池；其厚度在200-400nm.第2太阳能电池层（200）是以晶硅为主要成分的晶硅太阳能电池层，其厚度在1.5-3um.【】、本発明参考例薄膜積層型太陽電池、第太陽電池層（）第太陽電池層（）間中間導電層（）積層。本发明参考例中的薄膜硅积层型太阳能电池还在第1电池层（150）和第2电池层（200）之间积层中间电池层。【】、本発明参考例薄膜積層型太陽電池係第太陽電池層（）厚、第太陽電池層（）厚。本发明参考例中与薄膜硅积层型太阳能电池有关的第1太阳能电池层（150）

20、厚度在100-400nm, 第2电池层（200）厚度在1-3um.【】、本発明参考例薄膜積層型太陽電池係中間導電層（）、，（ ）少主成分材料形成、中間導電層波長光吸収率以下。本发明参考例中与薄膜硅积层型太阳能电池有关的中间导电层（300）至少是由ZnO、ITO、或者是SnO2的一个为主要成分构成的材料，利用中间电极层在波长为600-1200nm范围内的光吸收率为1%以下。【】、本発明参考例薄膜積層型太陽電池、第太陽電池層（）上形成第導電層（）備、第導電層、形成。在本发明参考例中的薄膜硅积层型太阳能电池中，第2太阳能电池层（200）上有形成的第2导电层（100），第2导电层是由Ag构成的。【】、

21、本発明参考例薄膜積層型太陽電池、第太陽電池層（）第導電層（）間第導電層（）積層。在本发明参考例中的薄膜硅积层型太阳能电池，还要在第2太阳能电池层（200）和第2导电层（100）之间积层第3导电层（90）。【】、本発明参考例薄膜積層型太陽電池係第導電層（）、厚主成分材料形成。在本发明参考例中，与薄膜硅积层型太阳能电池有关的第3导电层（90）的厚度在20nm-100nm,主要成分是由ZnO为主要成分的材料构成。【発明効果】发明效果【】本発明、高効率生産性高薄膜積層型太陽電池提供。本发明可提供高效的薄膜硅积层型太阳能电池。【図面簡単説明】图纸的简单说明【】【図】従来、構造有薄膜積層型太陽電池概略積層

22、構成示図。图1 以往的叠层结构的薄膜硅积层型太阳能电池的大概积层结构。【図】実施形態係薄膜積層型太陽電池概略積層構成示図。图2 有管实施事例1的薄膜硅积层型太阳能电池的大概积层结构。【図】実施形態、非晶質層結晶質層膜厚、薄膜積層型太陽電池安定化効率関係示図。图3 在实施事例2中，非晶硅层以及晶体硅层的膜厚和当时薄膜硅积层型太阳能电池的稳定性效率相关的图。【図】実施形態係薄膜積層型太陽電池概略積層構成示図。图4 与实施事例3相关的薄膜硅积层型太阳能电池的大致积层结构。【図】実施形態、中間層膜厚、中間層膜厚対応結晶質太陽電池波長量子効率関係示図。图5 在实施事例4中，中间层的厚度和相应中间层膜厚的

23、晶体太阳能电池在800nm波长下量子效率之间的关系图。【図】実施形態、非晶質層結晶質層膜厚、薄膜積層型太陽電池安定化効率示図。图6 在实施事例5中，非晶硅层和晶体硅层的膜厚与此时薄膜硅积层型太阳能电池稳定性效率之间的图。【図】実施形態、第透明電極膜厚、第透明電極膜厚対応太陽電池安定化効率関係示図。图7 实施事例5中非晶硅层以及晶体硅层与相应的第2透明电极膜厚的太阳能电池稳定性效率之间的关系图。【発明実施形態】发明实施事例【】添付図面参照、本発明薄膜積層型太陽電池実施形態以下説明。下面参考附图，就实施本发明的薄膜硅积层型太阳能电池进行说明。【】本発明、太陽電池高効率化、生産性向上目的。、太陽光入射第透明電極形成凹凸部凹凸高低差値最適化。、太陽電池内太陽光入射経