光电转换元件以及光电转换元件的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光电转换元件以及光电转换元件的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年，尤其从地球环境问题的观点出发，将太阳光能直接转换为电能的太阳电池作为下一代能源的期待急剧提高。在太阳电池中，有使用了化合物半导体或者有机材料的太阳电池等各种种类的太阳电池，但当前成为主流的是使用了硅晶的太阳电池。
[0003]另外，现在，制造以及销售最多的太阳电池是在太阳光入射一侧的面即受光面和受光面的相反侧即背面分别形成了电极的结构的太阳电池。但是，这样在受光面形成了电极的情况下，由于存在电极中的太阳光的反射以及吸收，所以入射的太阳光的量减少相应于电极的面积的量。
[0004]因此，例如，如特开2005-101151号公报(专利文献I)所示，正在推进如下的太阳电池元件(异质结背接触电池)的开发:在η型的单晶硅基板的背面上，形成i型的非晶硅膜，在其上，形成η型的非晶硅膜和P型的非晶硅膜，在其上，形成了电极。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2005-101151号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]在专利文献I中公开的太阳电池元件中，在半导体基板的受光面，形成由i型的非晶膜和反射防止膜构成的层叠结构，在受光面的相反侧的表面(以下，也记载为背面)，形成由i型的非晶膜和P型的非晶膜和η型的非晶膜和电极层构成的层叠结构以及由i型的非晶膜和η型的非晶膜和电极层构成的层叠结构。S卩，由于在受光面和背面，层叠结构的结构大幅不同，所以在半导体基板的受光面侧和背面侧表面应力不同，担心在制造工艺中由半导体基板的翘曲等所引起的恶劣影响，难以进行太阳电池元件的薄化。
[0010]另一方面，随着太阳电池元件的普及，其制造成本的重要性逐渐提高，期待能够更加廉价地制造太阳电池的开发。此外，同时还要求转换效率的进一步的提高。
[0011]本发明是鉴于如上述的现状而完成的，其目的在于，提供一种具有高的转换效率、能够进行薄化且能够廉价地制造的光电转换元件。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]本发明人为了解决上述课题而专心研宄的结果，发现了通过在半导体基板的受光面和背面中使层叠结构近似、且将反射防止膜以及电极层的导电率和透过率设为特定的关系，从而除了能够防止半导体基板的翘曲等之外，还能够提高光电转换元件的转换效率，并基于这个发现进一步专心研宄而完成了本发明。
[0014]S卩，本发明的光电转换元件的特征在于，包括:第一导电型的半导体基板；第一导电型的第一非晶膜，设置在该半导体基板的一个表面的整个面；第一导电性氧化物层，设置在该第一非晶膜上；第一导电型的第二非晶膜，设置在该半导体基板的另一个表面的一部分；第二导电性氧化物层，设置在该第二非晶膜上；第二导电型的第三非晶膜，设置在该半导体基板的另一个表面的其他的一部分；以及第三导电性氧化物层，设置在该第三非晶膜上，该第一导电性氧化物层的导电率比该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的导电率低，该第一导电性氧化物层的透过率比该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的透过率高。
[0015]这里，优选地，上述第一导电性氧化物层、上述第二导电性氧化物层以及上述第三导电性氧化物层是由共通的元素构成的氧化物，该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的含氧量低于该第一导电性氧化物层的含氧量。
[0016]另外，这里，第一导电型表示P型或者η型，第二导电型表示不同于第一导电型的η型或者P型。
[0017]此外，优选地，上述共通的元素是从由铟、锡、镓、锌以及铝构成的群中选择的至少一种元素，进一步，具体而言，优选地，上述氧化物是从由铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟镓锌氧化物以及铝锌氧化物构成的群中选择的至少一种化合物。
[0018]此外，优选地，上述第一导电性氧化物层的含氧量为33at%以上且50at%以下，上述第二导电性氧化物层以及上述第三导电性氧化物层的含氧量小于33at%。另外，“at% ”表示“原子百分比(atomic percentage) ”，即表示原子数浓度。
[0019]此外，本发明还涉及上述的光电转换元件的制造方法，其特征在于，该制造方法包括如下工序:在第一导电型的半导体基板的一个表面的整个面，形成第一导电型的第一非晶膜的工序；在该第一非晶膜上，通过溅射法而形成第一导电性氧化物层的工序；在该半导体基板的另一个表面，形成第一导电型的第二非晶膜的工序；在该另一个表面，与该第二非晶膜隔离而形成第二导电型的第三非晶膜的工序；在该第二非晶膜和该第三非晶膜之间形成掩模材料的工序；在该第二非晶膜上、该第三非晶膜上以及该掩模材料上，通过溅射法而形成用于制作第二导电性氧化物层以及第三导电性氧化物层的导电性氧化物层的工序；以及通过去除该掩模材料，将用于制作该第二导电性氧化物层以及该第三导电性氧化物层的该导电性氧化物层分离为第二导电性氧化物层和第三导电性氧化物层的工序，通过该溅射法而形成第一导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比高于通过该溅射法而形成用于制作第二导电性氧化物层以及第三导电性氧化物层的导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比。
[0020]另外，这里，导入氧气流量比表示导入氧气流量相对于包括氩气等的惰性气体的总的导入气体流量的比率。
[0021]此外，优选地，通过上述溅射法而形成第一导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比为5%以上且50%以下，通过上述溅射法而形成用于制作第二导电性氧化物层以及第三导电性氧化物层的导电性氧化物层的工序中的导入氧气流量比小于5 %。
[0022]发明效果
[0023]本发明的光电转换元件具有如下的优良的效果:具有高的转换效率、能够进行薄化且能够廉价地制造。
【附图说明】
[0024]图1是实施方式的光电转换元件的示意性的剖视图。
[0025]图2是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0026]图3是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0027]图4是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0028]图5是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0029]图6是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0030]图7是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0031]图8是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0032]图9是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0033]图10是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0034]图11是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0035]图12是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
[0036]图13是对实施方式的光电转换元件的制造方法的一例的工序的一部分进行图解的示意性的剖视图。
【具体实施方式】
[0037]以下，进一步详细说明本发明的实施方式。另外，在本发明的附图中，设为相同的参照标号表示相同部分或者相等部分。
[0038]〈光电转换元件〉
[0039](整体结构)
[0040]图1是实施方式的光电转换元件的示意性的剖视图。在作为本发明的实施方式的光电转换元件中，在半导体基板I的受光面，由i型的非晶硅构成的第一非掺杂膜2、由η型的非晶硅构成的第一非晶膜3、第一导电性氧化物层4进行层叠，在半导体基板I的背面，由i型的非晶硅构成的第二非掺杂膜5、由η型的非晶硅构成的第二非晶膜6、第二导电性氧化物层7进行层叠，进一步，在半导体基板I的其他的背面，由i型的非晶硅构成的第三非掺杂膜8、由P型的非晶硅构成的第三非晶膜9、第三导电性氧化物层10进行层叠。这里，也可以在第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的背面，进一步形成由铝或银等构成的金属电极层。
[0041]并且，其特征在于，第一导电性氧化物层4的导电率比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的导电率低，并且，第一导电性氧化物层4的透过率比第二导电性氧化物层7以及第三导电性氧化物层10的透过率高。