多接合型太阳能电池的制作方法

多接合型太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本实施方式提供一种转换效率高的多接合型太阳能电池。本实施方式的多接合型太阳能电池，具有：第1太阳能电池，所述第1太阳能电池具有第1光电转换元件；第2太阳能电池，所述第2太阳能电池将多个第2光电转换元件串联连接，并为背接触；绝缘层，所述绝缘层存在于第1太阳能电池与第2太阳能电池之间，在串联连接了的第2光电转换元件间具有元件分离区域。
【专利说明】多接合型太阳能电池

【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及多接合型太阳能电池。

【背景技术】
[0002] 作为高效率的太阳能电池有多接合型（串联，tandem)太阳能电池。虽然与单接 合相比可期待高效率，但在各层被吸收的光子数存在差异时电流值出现差异从而转换效率 被限制在最低的层。该情况只要是串联地接合就不可避免。另一方面虽然如果通过从各层 取出端子可W避免，但变得需要多个整流器等。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献1:日本特开2012-195416号公报


【发明内容】

[0005] 实施方式提供一种转换效率高的多接合型的太阳能电池。
[0006] 实施方式的多接合型太阳能电池，具有：第1太阳能电池，其具有第1光电转换元 件；第2太阳能电池，其将多个第2光电转换元件串联连接并为背接触化ack contact);和 绝缘层，其存在于第1太阳能电池与第2太阳能电池之间，在串联连接了的第2光电转换元 件间具有元件分离区域。

【专利附图】

【附图说明】
[0007] 图1是实施方式的多接合型太阳能电池的概念图。
[0008] 图2是实施方式的多接合型太阳能电池的概念图。
[0009] 图3是实施方式的多接合型太阳能电池的概念图。
[0010] 图4是实施方式的多接合型太阳能电池的概念图。
[0011] 图5是实施方式的多接合型太阳能电池的概念图。
[0012] 图6是实施方式的多接合型太阳能电池的概念图。
[0013] 图7是实施例的多接合型太阳能电池的背接触的概念图。
[0014] 图8是实施例的多接合型太阳能电池的背接触的概念图。
[0015] 图9是实施例的多接合型太阳能电池的概念图与电路。
[0016] 图10是实施例的多接合型太阳能电池的概念图与电路。
[0017] 图11是实施例的多接合型太阳能电池的概念图与电路。
[001引图12是实施例的多接合型太阳能电池的概念图与电路。
[0019] 图13是比较例的多接合型太阳能电池的概念图与电路。
[0020] 图14是实施例的多接合型太阳能电池的概念图与电路。
[0021] 图15是实施例的多接合型太阳能电池的概念图与电路。
[0022] 附图标记说明
[002引 A…第1太阳能电池、B…第2太阳能电池B…绝缘层、100A?C…光电转换元件、 101…下部电极、102…光电转换层、103…上部电极、104…防反射膜、200A?F…第2光电转 换兀件、201…娃层、202…P+区域、203…n+区域、204…P电极、205…n电极、206…布线部、 207…元件分离区域、301…青板玻璃、302…丙帰酸树脂接着层

【具体实施方式】
[0024] W下，一边参照附图，一边对于本发明的一优选实施方式详细地说明。实施方式的 多接合型太阳能电池如图1所示，具有第1太阳能电池A、绝缘层C、和第2太阳能电池B。 绝缘层C存在于第1太阳能电池A与第2太阳能电池B之间。实施方式中，是2接合的太 阳能电池，但也可W是3接合W上的太阳能电池。第1太阳能电池A与第2太阳能电池B 被并联连接。
[0025] 第1太阳能电池包含1个W上的第1光电转换元件100。第1太阳能电池A成为 多接合型太阳能电池的顶部单元（top cell)。图1中，多个第1太阳能电池A的光电转换 元件用100AU00B和100C表示。图1中，是3个光电转换元件100A?C被串联连接的形 态，但元件的数量根据设计而定。第1太阳能电池A的光电转换元件100A?C，在绝缘层C 上具有下部电极101、在下部电极101上具有光电转换层102、在光电转换层102上具有上 部电极103、并在上部电极103上具有防反射膜104。
[002引（下部电极）
[0027] 实施方式的下部电极101是光电转换元件100A?C的电极，是在绝缘层C上形 成的导电性膜。在绝缘层C上一体地形成的导电性膜，例如通过划线器（scribe),被分割 为与光电转换元件的元件数相应的下部电极101。作为下部电极101，可W使用具有导电 性和透光性的膜。其中，下部电极101优选作为透明导电膜的IT0(氧化钢锡（(In, Sn)0。、 1兰a兰3) :Indium Tin Oxide)膜。下部电极101的膜厚例如为lOOnm W上lOOOnm W 下。下部电极101与相邻的上部电极103连接。光电转换元件lOOA的上部电极103与光 电转换元件100B的下部电极101连接，光电转换元件B的上部电极103与光电转换元件 100C的下部电极101连接。通过该些下部电极101与上部电极103的连接，3个光电转换 元件100被串联连接。在没有串联连接的情况下，不将它们连接。在并联连接的情况下，将 所希望的下部电极101彼此连接，并将所希望的上部电极103彼此连接即可。
[002引（光电转换层）
[0029] 实施方式的光电转换层102,是P型化合物半导体层与n型化合物半导体层同型 接合了的化合物半导体层、或P型化合物半导体层与n型缓冲层异型接合了的化合物半导 体层。在下部电极101上一体地形成的光电转换层，通过划线器，被分割为与光电转换元件 的元件数相应的光电转换层102。该光电转换层102通过化合物半导体将光转换为电。P 型化合物半导体层是处于光电转换层102之内、下部电极101侧的区域的层。n型化合物 半导体层和n型缓冲层是处于光电转换层102之内、上部电极103侧的区域的层。可W将 包含I族元素、III族元素与VI族元素的、例如化(In, Al，Ga) (Se，巧2( W下根据需要称为 「CIG引）、CuInTes ( W下根据需要称为「CIT」）该样的黄铜矿（chalcopyrite)化合物作为 化合物半导体，用于光电转换层102。在黄铜矿化合物W外，黄锡矿（Stannite)化合物和锋 黄锡矿化esterite)化合物也可W作为光电转换层102的化合物半导体使用。另外，在该些 W外，可W将与第2太阳能电池B的光电转换层相比带隙宽的化合物半导体层用于第1光 电转换元件100的光电转换层102。作为n型缓冲层，可w适宜用Cds等。若将光电转换层 102的化合物用化学式表示，则可举出Cu(Al,In脚(SySezTei了,)2、化22〇5〇6押1_山等。 W、X、y和Z分别满足0兰W兰1、0兰X兰1、0兰y兰1、0兰Z兰1、W+X兰1和y+z兰1。 光电转换层102的组成可W利用感应禪合等离子体（ICP:Inductively Coupled Plasma) 质谱分析来测定。
[0030] 光电转换层102的膜厚，例如为1000皿W上3000皿W下。该之中，P型化合物半 导体层的膜厚优选为lOOOnm W上2500nm W下。另外，n型化合物半导体层和n型缓冲层的 膜厚优选为lOnmW上SOOnmW下。作为I族元素，优选为化。作为m族元素，优选为选 自A1、In和Ga中的至少一种W上的元素，更优选含有A1。作为VI族元素，优选为选自0、 S、Se和Te中的至少一种W上的元素，更优选含有Se。另外，从容易通过与A1的组合来将 宽带隙的大小设为目标值来看更优选从III族元素之中使用Ga。另外，从容易成为P型半 导体来看更优选从VI族元素之中使用S。具体而言，作为光电转换层102,可W使用化(A1， Ga) (S, Se)2、化(A1, Ga) (Se, Te)2、或化(A1, Ga, In)Se2、化aZnSnS* 等，更具体而言，可W使 用 Qi(Al，Ga)Se2、化（In, Al)Se2、化GaSe]、化InTe]、化AlSe2、Ag(In, Ga)Se2、Ag(In, Al)Se2、 Ag(Ga，Al) Se2、Ag(In，Ga，Al) (S，Se)2等的化合物半导体。优选在下部电极101与光电转 换层102之间，存在由其各自所包含的元素构成的化合物。
[00引](上部电极）
[0032] 实施方式的上部电极103,是透射太阳光那样的光并且具有导电性的膜。在光电转 换层102上一体地形成的上部电极，通过划线器被分割为与光电转换元件100的元件数相 应的上部电极103。上部电极103与下部电极101连接，将光电转换元件100A?C串联连 接。上部电极103,例如可W使用惨杂有Al、B、Ga等的化0。上部电极103可W采用姗锻、 化学气相生长法烟lemical Vapor D巧osition:CVD)等来成膜。再者，也可W在上部电极 103与光电转换层102之间，W例如10皿W上100皿W下左右的厚度形成i-化0作为半绝 缘层。半绝缘层是例如包含氧化物的粒子的层，所述氧化物含有化、Ti、In和Mg等之中的 至少任一种W上的元素。例如，含有化与Mg的元素的氧化物的粒子，用化i_,Mg,0(0<x<l) 表示。优选氧化物粒子的平均一次粒径为Inm W上40nm W下的粒子。另外，由于与光电转 换层102相比位于靠上部的位置，所W优选是透明且太阳光吸收损失少的材料。再者，也可 W在上述半绝缘层与光电转换层102之间，W例如1皿W上10皿W下左右的厚度形成CdS。 该具有填埋光电转换层102的VI族元素的缺损的作用，开放电压提高。另外由于是极薄的 膜厚所W基本上没有光吸收损失。再者，也可W在上部电极103与光电转换层102之间设 置窗层。
[003引（窗层：未图示）
[0034] 实施方式的窗层（未图示）是被设置在上部电极103与光电转换层102之间的、 i型的高电阻（半绝缘）层。窗层是包含化0、MgO、姑aMgi_a)0、InGab&ia〇e、SnO、InSnA、 Ti化与Zr化之中的任一种化合物或由上述1种?多种化合物构成的层。a、b、c和d，优选 分别满足0<a<l、0<b<l、0<c<l和0<d<l。通过将高电阻的层设置在上部电极103与光电转 换层102之间，具有减少从n型化合物半导体层向上部电极103的漏电流，使转换效率提高 的优点。构成窗层的化合物包含高电阻的化合物，因此窗层不优选过厚。另外，如果窗层的 膜厚过薄，则减小漏电流的效果实质上消失。因此，窗层的优选膜厚平均为5nm W上lOOnm w下。
[0035] 作为窗层的形成方法，可举出CVD法、旋涂法、浸溃法、蒸锻法、姗锻法等。CVD法 采用W下方法来得到窗层的氧化物薄膜。将形成直到光电转换层102为止的部件导入腔室 中，处于加热了的状态，将含有化、Mg、In、Ga、Sn、Ti和Zr之中的至少任一种的有机金属化 合物与水等进一步导入腔室中，在n型化合物半导体层上使其反应，得到氧化物薄膜。旋涂 法采用W下方法来得到窗层的氧化物薄膜。在形成直到光电转换层102为止的部件上，旋 转涂布包含有机金属化合物或氧化物粒子的溶液，所述有机金属化合物或氧化物粒子含有 Zn、Mg、In、Ga、Sn、Ti和Zr之中的至少任一种。涂布后，利用干燥器加热或使其反应，得到 氧化物薄膜。浸溃法采用W下方法得到窗层的氧化物薄膜。在与旋涂法同样的溶液中浸溃 形成直到光电转换层102为止的部件的n型化合物半导体层侧。在所需要的时间后将部件 从溶液提起。提起后，加热或使其反应，得到氧化物薄膜。蒸锻法采用W下方法得到窗层的 化合物薄膜。是利用电阻加热、激光照射等，使窗层材料升华，得到氧化物薄膜的方法。姗 锻法是通过对祀材照射等离子体来得到窗层的方法。CVD法、旋涂法、浸溃法、蒸锻法、姗锻 法之中，旋涂法和浸溃法是对光电转换层102的的损伤少的成膜方法，在不产生向光电转 换层102的再结合中也方面，从高效率化的观点出发是优选的制法。
[0036] (中间层：未图示）
[0037] 实施方式的中间层（未图示）是在光电转换层102与上部电极103之间或光电 转换层102与窗层之间具备的化合物薄膜层。在实施方式中，优选具有中间层的光电转 换元件，但也可W省略中间层。中间层是由含有aiS、&i(〇aSi_。）、狂neMgi_e) (〇aSi_。）、 (ZneCdyMsi-e-Y) (〇aSi_。）、CdS、Cd(〇aSi_。）、（CdeMgi-e)S、（CdeMgi_e) (〇aSi_。）、IngSs、 In2(〇aSi_a)、化S、Ca(〇aSi_a)、SrS、Sr (〇aSi_a)、ZnSe、ZnIn2-sSe4_E、ZnTe、CdTe 和 Si ( a、 目、y、5 和 e 优选分另Ij满足 〇< a <l、〇< 目 <l、〇< y <l、〇< 5 <2、0< e <4 和目 + y <1)的任一 种化合物或上述1种?多种的化合物构成的薄膜。中间层也可W是没有覆盖上部电极103 侧的n型化合物半导体层的面的全部的形态。例如，覆盖上部电极103侧的n型化合物半 导体层的面的50%即可。从环境问题的观点出发，中间层优选使用不含有Cd的化合物。中 间层的体积电阻率若为1 Q cm W上则有能够抑制可能存在于P型化合物半导体层内的低电 阻成分所带来的漏电流该样的优点。再者，通过形成含有S的中间层，能够向n型化合物半 导体层惨杂中间层所含有的S。
[0038] 通过具有中间层能够提高具有同型接合型的光电转换层102的光电转换元件 100A?C的转换效率。通过具有中间层，能够增加具有同型接合结构的光电转换层102的 光电转换元件100A?C的开放电压，使转换效率提高。中间层的作用是降低n型化合物半 导体层与上部电极103之间的接触电阻。
[0039] 从提高转换效率的观点出发，中间层的平均膜厚优选为Inm W上lOnm W下。中间 层的平均膜厚由光电转换元件的截面图像求得。光电转换层102为异型接合型的情况下， 作为缓冲层需要例如50nm该样数十nm W上厚度的CdS层，中间层将比其薄的膜具备在n 型化合物半导体层上。具有异型接合型的光电转换层102的光电转换元件100A?C的情 况下，若与实施方式的中间层的膜厚为相同程度则转换效率下降因此不优选。
[0040] 从提高转换效率的观点出发，中间层优选为硬膜，作为形成硬膜的方法，优选溶 液生长法（Qiemical Bath D巧osition:CBD)、CVD 法、物理气相生长法（Physical Vapor Deposition:PVD)中的任一方法。若为硬膜，则中间层也可W是氧化物的膜。再者，所谓硬 膜，意味着密度高的致密的膜。在中间层的成膜时若对n型化合物半导体层造成损伤则会 形成表面再结合中也，因此从低损伤成膜的观点出发，中间层的成膜方法优选为上述方法 之中的C抓法。在制作1皿W上10皿W下该样的薄膜时，将膜的生长时间与厚度相应地缩 短即可。例如，在为了采用C抓法生长60nm的中间层所需要的反应时间为420砂的成膜条 件中，例如，形成5nm的中间层的情况下，将反应时间设为35砂即可。作为调整膜厚的方法， 也可W改变调制溶液的浓度。
[0041] (防反射膜）
[0042] 实施方式的防反射膜104是用于容易向光电转换层102导入光的膜，形成于上部 电极1〇3上。作为防反射膜104，例如，优选使用1径尸2、微透镜（例如，才才^ 1^公司 巧||)。防反射膜104的膜厚，例如为90nm W上120nm W下。防反射膜104例如可W采用电 子束蒸锻法来成膜。
[0043] 在第1太阳能电池A中的一个光电转换元件100损坏的情况下，为了降低对太阳 能电池W及太阳能电池面板的影响而优选设置整流元件（旁路二极管）。通过设置与各光 电转换元件100A?C并联连接了的旁路二极管，即使光电转换元件100A?C的任一个光 电转换元件损坏，也能够降低对太阳能电池的影响。优选与各光电转换元件100A?C的下 部电极101和上部电极103连接旁路二极管。旁路二极管及其布线优选为不妨碍对光电转 换层102的光的构成。
[0044] 也可W与第1太阳能电池A串联地连接整流元件（二极管）。串联连接的二极管 将其阳极与成为第1太阳能电池的正极的下部电极101连接、或者将其阴极与成为第1太 阳能电池A的负极的上部电极103连接。与第1太阳能电池串联连接的二极管具有在第1 太阳能电池A的开放电压比第2太阳能电池B的开放电压低的情况下，防止电逆流的功能。 对第2太阳能电池B也可W连接同样地串联连接的二极管。与第2太阳能电池B串联连接 的二极管，其阳极与太阳能电池的正极连接、或者将其阴极与第1太阳能电池A的负极连 接。该情况下，与第1太阳能电池A串联连接的二极管同样地发挥功能。也可W在第1太 阳能电池A与第2太阳能电池B的两方设置串联连接的二极管。在使用旁路二极管的情况 下，有时由于光电转换元件100A?C的任一个光电转换元件的故障，太阳能电池的开放电 压下降，即使在此时，第1太阳能电池A与第2太阳能电池B的电压整合没有保持的情况下， 串联连接了的二极管也会发挥功能。串联连接的二极管使电压下降，因此从转换效率的观 点出发，串联连接的二极管优选为电压下降少的二极管。
[0045] (第2太阳能电池B)
[0046] 第2太阳能电池B包含多个第2光电转换元件。第2太阳能电池B成为多接合型 太阳能电池的底部单元化ottom cell)。在图1中，多个第2光电转换元件用200A、200B、 200C、200D、200E和200F表示。在被串联连接了的光电转换元件A?F的各自之间，具有元 件分离区域207。在图1中，是6个光电转换元件A?F被串联连接的形态，但元件的数量 根据设计而定。第2光电转换元件是具有背接触的形态的太阳能电池。第2光电转换元件， 在绝缘层C的与第1太阳能电池相反一侧的面具有n型或P型的娃层201、在娃层201的与 绝缘层C相反一侧的面露出的P+区域202、在娃层201的与绝缘层C相反一侧的面露出的 n+区域203、与P+区域202连接了的P电极204、与n+区域203连接了的n电极205。例 女口，第2光电转换元件200A的n电极205和第2光电转换元件200B的p电极204通过布 线部206连接，第2光电转换元件200A?F的每个被串联连接。P+区域202、n+区域203 存在于第2光电转换元件200的背面即背接触面。在实施方式中，将娃层201作为n型进 行说明但也可W是P型。
[0047] 第2太阳能电池B，例如第2光电转换元件200A?F分别（例如，200A与200B) 被元件分离。元件分离通过将第2光电转换元件200A与200B之间的区域绝缘来进行。通 过元件分离，能够降低第2光电转换元件200A?F的每个的光电转换元件间的漏电流，能 够减少电力损失（电流损失、电压损失）。元件分离区域207将相邻的第2光电转换元件 200A?F的相邻的第2光电转换元件绝缘的区域形成于娃层201的厚度方向（从与绝缘 层C相反一侧的面起绝缘层C方向）即可。元件分离形成为串联连接的第2光电转换元件 200A?F间的截面积的40% W上即可。在将并联连接的第2光电转换元件进行元件分离 时，与串联连接的元件分离是同样的。串联连接的第2光电转换元件200A?F间的截面积， 是相对于将相邻的第2光电转换元件200A?F串联连接的P电极与n电极用最短距离连 接的假想线垂直的方向，并且是相对于娃层201的背接触面垂直的截面面积。如果元件分 离区域207变窄，则漏电流降低的效果W指数函数变小，变得实质上没有效果，因此不优选 低于40%。有时在绝缘层的一部分具有元件分离区域。也就是说，也可W将比娃层201的 膜厚深的元件分离区域207形成于多接合型太阳能电池。如果在绝缘层C存在元件分离区 域207,则优选由于衍射效应，光发生散射，向光电转换层的光量增加，转换效率提高。在元 件分离时，包含娃层201的切断、对娃层201的槽形成、娃单晶的部分非晶化带来的移动率 下降等、损害导电性的情况。切断和槽形成可列举采用切割器等进行的切断和蚀刻等。移 动率的下降可W通过离子束等进行。也可W在元件分离的切断所带来的空隙和槽中填充绝 缘物。进行元件分离的工序可W在利用绝缘层C将第1太阳能电池A与第2太阳能电池B 贴合之前或之后进行。在直到绝缘层C形成元件分离区域207的情况下，从贴合精度的观点 出发，优选在形成元件分离区域207之前，将第1太阳能电池A与第2太阳能电池B贴合。
[0048] 如果元件分离区域207增加，则能够串联的第2光电转换元件的数量变多，能够提 高电池的发电电压。通过调整第2太阳能电池B的发电电压，与第1太阳能电池A进行电压 整合，多接合型太阳能电池达到电压与各太阳能电池的电流值之积的发电量。但是，如果元 件分离区域207过多，则娃层201的体积减少，娃层201的受光量下降从而发电量（电流） 下降。因此，背接触面的元件分离区域207的面积优选为娃层201的背接触面的面积的1 % W下。
[0049] 娃层201是P型或n型的单晶娃层。娃层201的膜厚例如为50 ym W上400 ym W下。在娃层201具有P+区域202和n+区域203。娃层201含有B、A1、N、P和As等的惨 杂齐U。娃层201与P+区域202或n+区域203形成pn结，成为光电转换层。也可W在娃层 201与绝缘层C之间设置防反射膜。
[0050] P+区域202与n+区域203,是在采用例如离子注入或热扩散法等将娃层201进行 了 n型化（n+)和P型化（P+)的娃层201的与绝缘层C相反一侧的面即背面形成的区域。 P+区域202和n+区域203分别具有同样的U字型或梳形等的形状。P+区域202和n+区域 203 W晒合的方式配置。优选P+区域202和n+区域203不接触，在其间具有娃层201的区 域。离子注入使用掩模向娃层201惨杂B、Al、N、P、As等的惨杂剂来进行，W例如形成从深度 50nm到2 y m的区域。各区域202、203的惨杂浓度优选为1. ox l〇i9cm-3 W上1. ox l〇2°cm-3 W下左右。P+区域202和n+区域203的惨杂浓度比娃层201的杂质浓度高。
[005。 P+区域202和n+区域203分别具有P电极204和n电极205。P电极204和n电 极205成为第2太阳能电池B的背接触的电极。P电极204和n电极205成为用于将光电 转换元件200并联或串联连接的电极，在设置旁路二极管的情况下，将P电极204和n电极 205与二极管连接。电极是例如使用掩模沉积的厚度为lym左右的化或A1膜。
[005引在第2太阳能电池B中的一个光电转换元件200A?F的任一个损坏的情况下，优 选为了减轻对太阳能电池W及太阳能电池面板的影响而设置旁路二极管。通过设置与各光 电转换元件200并联连接的旁路二极管，即使任一个光电转换元件200A?F的任一个损 坏，也能够减轻对太阳能电池的影响。优选在各光电转换元件200的P电极204与n电极 205连接旁路二极管。可W在娃层201中采用离子注入等形成二极管，也可W外设二极管。
[0053] 利用图2?6对于元件分离的形态和该多接合型太阳能电池进行说明。对于第1 太阳能电池A，可W是1个元件，也可W将多个元件串联连接。
[0054] 将第2太阳能电池B的不进行2个光电转换元件的元件分离的形态的多接合型太 阳能电池的概念图示于图2。图2的多接合型太阳能电池具有第1太阳能电池A、绝缘层C、 和第2太阳能电池B。第2太阳能电池B的2个光电转换元件被串联连接。2个光电转换 元件没有被元件分离，因此在2个光电转换元件间产生与光电转换元件相反的电动势。通 过逆电动势，光电转换元件的发电部分被抵消因此第2太阳能电池B的转换效率低，并且第 1太阳能电池A与第2太阳能电池B的电压整合不能够很好地进行，因此作为多接合型太阳 能电池的转换效率变低。
[00巧]将第2太阳能电池B的2个光电转换元件进行元件分离的形态的多接合型太阳能 电池的概念图示于图3。图3的多接合型太阳能电池的第2光电转换元件之间（例如，图1 中所说的200A与200B间）被切断，在切断了的区域填充有绝缘物，除此W外与图2的多接 合型太阳能电池是同样的。图3的多接合型太阳能电池形成有元件分离区域W将第2太阳 能电池B的光电转换元件间完全地元件分离，因此成为在光电转换元件间不产生电动势的 结构。根据本形态，提高第2太阳能电池B的开放电压，与第1太阳能电池A的电压整合变 得容易。第2太阳能电池B从对位精度的观点来看，优选在元件分离前将第1太阳能电池 A、绝缘层C和第2太阳能电池B贴合。
[0056] 将第2太阳能电池B的3个光电转换元件200进行元件分离的形态的多接合型太 阳能电池的概念图示于图4。图4的多接合型太阳能电池的第2光电转换元件之间（例如， 图1中所说的200A?200C的每个之间）被不完全地切断，在切断了的区域填充绝缘物，第 2光电转换元件被元件分离。元件分离存在于2区域，其区域的深度不同。元件分离优选将 娃层201完全分离的形态，但即使是不完全分离也能够降低第2光电转换元件间的电压的 泄漏。图4中，与右侧相比左侧的元件分离区域较深，因此左侧的光电转换元件间的降低电 压和电流的泄漏的效果大。根据本形态，提高第2太阳能电池B的开放电压，与第1太阳能 电池A的电压整合变得容易。也可W根据元件分离的深度，调整第2太阳能电池B的开放 电压。本形态的第2太阳能电池B不完全地进行元件分离，因此优选在元件分离后，将第1 太阳能电池A、绝缘层C和第2太阳能电池B贴合。
[0057] 将第2太阳能电池B的3个光电转换元件进行元件分离，在各光电转换元件的P 电极204与n电极205间具有整流元件（二极管）的形态的多接合型太阳能电池的概念图 示于图5。图5的多接合型太阳能电池与图4的多接合型太阳能电池不同，是在3个光电 转换元件分别设置有旁路二极管的形态。根据本构成的太阳能电池，即使光电转换元件的 任一个损坏而成为绝缘状态，也会介由旁路二极管通电，因此能够作为第2太阳能电池B发 电。
[0058] 将使用离子束，进行将单晶娃非晶化的元件分离，将第2太阳能电池B的3个光电 转换元件进行元件分离的形态的多接合型太阳能电池的概念图示于图6。图6的多接合型 太阳能电池与图4的多接合型太阳能电池不同，是对光电转换元件间的娃层照射离子束， 将光电转换元件间的娃层201非晶化，替代在光电转换元件间形成绝缘区域，使其移动率 下降的形态。由于并非绝缘地使移动率下降，因此第2太阳能电池B成为完全地元件分离 时的10%左右的电流，但能够进行第1太阳能电池A与第2太阳能电池B的电压整合，因此 与没有元件分离的形态相比能够提高多接合型太阳能电池的转换效率。
[0059] 连接光电转换元件间的布线部206,在P+区域202和n+区域203 W外跨过娃层 201的情况下，优选在该娃层201上设置绝缘膜，减少漏电。绝缘膜是使用掩模形成了的 Si〇2 等。
[0060] 布线部206连接有相邻的光电转换元件的P电极204与n电极205,光电转换元件 被串联连接。布线部206形成于背接触面，因此可W与P电极204和n电极205同样地，例 如使用化、A1等的金属膜。
[0061] 上述实施方式中，将第2太阳能电池B作为底部单元进行了说明，在将第2太阳能 电池B作为顶部单元的多接合型太阳能电池的情况下，可W对前接触应用实施方式的串联 布线和元件分离。在将第2太阳能电池设为顶部单元的情况下，第2太阳能电池B的电极 和布线优选使用具有透光性的部件。
[006引（绝缘层C)
[0063] 绝缘层C是将第1太阳能电池A与第2太阳能电池B接合的绝缘性的层。作为绝 缘层C，例如，为碱石灰玻璃、石英、玻璃、树脂层（包含粘着剂层）、或使用了它们的层叠体。 图1的多接合型太阳能电池的绝缘层C由青板玻璃301和丙帰酸树脂接着层302构成。绝 缘层C将第1太阳能电池A与第2太阳能电池B连接，将通过了第1太阳能电池A的光透 射并向第2太阳能电池B引导。作为粘着剂，例如可W使用丙帰酸系粘结剂。也有时在绝 缘层C形成第2太阳能电池B的元件分离区域207。
[0064] W下，基于实施例更具体地说明实施方式的多接合型太阳能电池。
[006引（实施例1)
[0066] 实施例1中，制作图3的概念图所示形态的多接合型太阳能电池。首先，在 成为绝缘层的一部分的碱石灰玻璃上制作第1太阳能电池。使用形成有厚度200nm 的IT0膜的IcmX 1cm的碱石灰玻璃，采用蒸锻法（3阶段法）沉积成为光电转换层的 化。.85 (1% isGa。. 59AI。. 29) (S。. iSe。. 9) 2 薄膜。首先，将基板温度加热到 30(TC，沉积 A1 和 In、Ga、 S与Se (第1阶段）。其后，将基板温度加热到50(TC，沉积化和S与Se。确认吸热反应的 开始，暂且W化为过量的组成停止化的沉积（第2阶段）。沉积刚停止后，再次沉积A1和 In、Ga、S与Se (第3阶段），由此形成些许A1、In或Ga等的III A族元素过量组成。光电转 换层的膜厚约为2000nm左右。
[0067] 为了将得到的光电转换层的一部分n型化，将沉积直到光电转换层的部件浸于溶 解了浓度0. 〇8mM的硫酸領的25%氨溶液中，在室温（25C )下使其反应22分钟。由此在 形成光电转换层的上部电极的一侧的深度lOOnm左右的区域形成惨杂有Cd的n型半导体 层。采用旋涂在该n型半导体层上沉积CdS接触层、作为半绝缘层的i-ZnO薄膜。接着，在 该半绝缘层上使用成为上部电极的含有2wt%的氧化铅（Al2〇3)的化〇:Al祀材进行姗锻， 沉积300nm左右。最后作为防反射膜采用电子束蒸锻法沉积105nm左右的MgFs，而在碱石 灰玻璃上制作第1太阳能电池。
[0068] 接着制作第2太阳能电池。在n型的200 ym厚的单晶娃层的一方的表面的一 部分进行离子注入，使得B元素与P元素在各自的区域W 2. 0X l(Ti9cnr3的浓度成为深度 0. 2 y m、宽度300 y m，进行部分P+、n+型化。通过P+型化和n+型化，在娃层的背接触侧， P+区域与n+区域^9+、11+、9+、11+的顺序形成各两个。并且，形成两个光电转换元件。在 P+区域与n+区域之间，存在没有进行离子注入的区域。在P+区域与n+区域上使用掩模作 为P电极和n电极沉积1 y m的化而制作第2太阳能电池。
[0069] 接着，在具有第1太阳能电池的碱石灰玻璃的与具有第1太阳能电池的面相反一 侧的面上作为粘着剂使用丙帰酸树脂，贴附第2太阳能电池的具有娃层的n+区域和P+区 域的面相反一侧的面。粘着剂的层厚度为50ym左右。将被贴附的部件的娃层的两个光电 转换元件之间的区域从娃层的背接触侧的面沿第1太阳能电池方向使用切割器从娃层的 一端到另一端切断1cm的长度从而将娃层的光电转换元件进行元件分离。切断深度与娃层 的厚度相同为200 y m、切断宽度为15 y m。在通过娃层被切断而产生的空隙填充丙帰酸树 脂。
[0070] 接着，将处于元件分离区域的相邻的n+区域与P+区域上的电极用化布线而将光 电转换元件串联连接，制作实施例1的多接合型太阳能电池。图7的概念图中表示形成有 P+区域、n+区域的娃层的背接触面。将第1太阳能电池的IT0电极和上部电极、P+区域 和n+区域与半导体参数分析器连接，通过太阳模拟器在AM1. 5的模拟太阳光照射下，分别 巧1|定第1太阳能电池单独、形成有第1太阳能电池的状态下的第2太阳能电池单独、W及将 第1太阳能电池和第2太阳能电池并联连接了的多接合型太阳能电池的开放电压（Voc)、短 路电流密度（Jsc)和转换效率（n)。测定出的结果示于表1。转换效率n使用开放电压 Voc、短路电流密度Jsc、输出因子FF、入射功率密度P，由n = Voc ? Jsc ? FF/P ? 100的式 子计算。
[007。（实施例。
[007引在元件分离中，从形成有P+区域、n+区域的面沿第1太阳能电池的方向切断直到 180 y m的深度，除此W外与实施例1同样地制作多接合型太阳能电池。实施例2的多接合 型太阳能电池也与实施例1同样地测定开放电压、短路电流密度和转换效率。测定出的结 果示于表1。
[007引（实施例如
[0074] 在元件分离中，从形成有P+区域、n+区域的面沿第1太阳能电池的方向切断直到 80 y m的深度，除此W外与实施例1同样地制作多接合型太阳能电池。实施例3的多接合型 太阳能电池也与实施例1同样地测定开放电压、短路电流密度和转换效率。测定出的结果 不于表1。
[00巧](实施例4)
[0076] 在元件分离中，从形成有P+区域、n+区域的面沿第1太阳能电池的方向切断直到 210 y m的深度，直到丙帰酸树脂形成元件分离区域，除此W外与实施例1同样地制作多接 合型太阳能电池。实施例4的多接合型太阳能电池也与实施例1同样地测定开放电压、短 路电流密度和转换效率。测定出的结果示于表1。
[0077] (实施例W
[0078] 在元件分离中，如图8的概念图所示，利用切割器切断使得娃层的两端部各有 0. 5mm不切断，除此W外与实施例1同样地制作多接合型太阳能电池。不切断而残留娃层的 区域的长度，在实施例1的切断长度的各5%的两区域合计为10%。实施例5的多接合型 太阳能电池也与实施例1同样地测定开放电压、短路电流密度和转换效率。测定出的结果 不于表1。
[007引（比较例1)
[0080] 除了不进行元件分离W外，与实施例1同样地制作多接合型太阳能电池。比较例1 的多接合型太阳能电池也与实施例1同样地测定开放电压、短路电流密度和转换效率。测 定出的结果示于表1。
[0081] 表 1
[0082]

【权利要求】
1. 一种多接合型太阳能电池，具有： 第1太阳能电池，其具有第1光电转换元件； 第2太阳能电池，其将多个第2光电转换元件串联连接，并为背接触； 绝缘层，其存在于所述第1太阳能电池与所述第2太阳能电池之间， 在所述串联连接了的第2光电转换元件间具有元件分离区域。
2. 根据权利要求1所述的多接合型太阳能电池，在所述绝缘层的一部分具有所述元件 分离区域。
3. 根据权利要求1所述的多接合型太阳能电池，所述元件分离区域是将所述多个第2 光电转换元件串联连接的第2光电转换元件间的截面积的40% W上为绝缘的区域。
4. 根据权利要求1所述的多接合型太阳能电池，所述第1光电转换元件具有包含黄铜 矿型化合物半导体、黄锡矿型化合物半导体和锋黄锡矿型化合物半导体之中的任一种化合 物半导体的光电转换层。
5. 根据权利要求1所述的多接合型太阳能电池，所述第2光电转换元件具有包含单晶 娃的光电转换层。
6. 根据权利要求4所述的多接合型太阳能电池，所述元件分离区域中将所述多个第2 光电转换元件串联连接的第2光电转换元件间的截面积的40% W上为非晶质的。
7. 根据权利要求1所述的多接合型太阳能电池，具有与所述第1光电转换元件和第2 光电转换元件之中的至少任一方并联连接了的整流元件。
8. 根据权利要求1所述的多接合型太阳能电池，具有与所述第1太阳能电池和第2太 阳能电池之中的至少任一方串联连接了的整流元件。
9. 根据权利要求1?8的任一项所述的多接合型太阳能电池，将所述第1太阳能电池 和所述第2太阳能电池并联连接。
【文档编号】H01L31/0725GK104465845SQ201410440200
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】芝崎聪一郎, 山本和重, 平贺广贵, 中川直之, 山崎六月, 樱田新哉, 稻叶道彦, 齐藤仁美 申请人:株式会社东芝