太阳能电池及其制造方法

专利名称：太阳能电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具备形成于光电转换部上的透明导电膜的太阳能电池及其制造方法。
背景技术：
太阳能电池将清洁且无限供给的太阳光直接转换成电力，因此，作为新的能源被 期待。太阳能电池具有η型半导体层和ρ型半导体层，且具备通过受光而生成光生载流 子的光电转换部。载流子经由形成于η型半导体层上及ρ型半导体层上的电极从光电转换 部被取出。电极有时使用透明导电膜和金属层的层叠构造。该情况下，优选透明导电膜的 电阻率低。在此，提出有在含氢的气氛中形成透明导电膜的方法(参照日本特开平2-54755 号公报)。根据该方法，由于导入透明导电膜中的氢原子，构成透明导电膜的原子的悬挂键 (dangling bond，悬空键)为终端，能够降低透明导电膜的电阻率。但是，当使用上述方法在光电转换部上形成透明导电膜时，光电转换部的表面特 性可能降低。具体而言，在形成透明导电膜时因具有还原性的氢自由基，η型半导体层及ρ 型半导体层的表面可能劣化。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供能够抑制光电转换部的表面 特性降低的太阳能电池及其制造方法。本发明的太阳能电池的特征在于，包括通过接收光而生成光生载流子的光电转 换部；在所述光电转换部的第一主面上形成的第一透明导电膜；和在第二主面上形成的第 二透明导电膜，该第二主面设置于所述第一主面的相反侧，所述第一主面由η型半导体层 形成，所述第二主面由P型半导体层形成，所述第一透明导电膜的所述η型半导体层侧的氢 原子含有率比所述第二透明导电膜的氢原子含有率低。根据本发明的一方面的特征的太阳能电池，形成于第一主面上的第一透明导电膜 的η型半导体层侧的氢原子含有率比形成于第二主面上的第二透明导电膜的氢原子含有 率低。因此，能够降低氢自由基对于形成光电转换部的第一主面的η型半导体层的表面的 影响。因此，能够抑制光电转换部的表面特性的劣化。在本发明的一方面的特征中，所述第一透明导电膜的所述η型半导体层的相反侧 的氢原子含有率也可以比所述第一透明导电膜的所述η型半导体层侧的氢原子含有率高。在本发明的一方面的特征中，所述第一透明导电膜的所述η型半导体层侧和所述 第一透明导电膜中的所述η型半导体层的相反侧也可以分别由不同的材料构成。在本发明的一方面的特征中，也可以为如下方式所述光电转换部以单晶硅为主 体，所述η型半导体层和所述ρ型半导体层各自以非晶硅类半导体为主体。本发明提供一种太阳能电池的制造方法，该太阳能电池具备通过接收光而生成光生载流子的光电转换部，该太阳能电池的制造方法的特征在于，包括在不含氢的气氛中， 在所述光电转换部的第一主面上形成第一透明导电膜的工序A ；和在含氢的气氛中，在设 于所述第一主面的相反侧的第二主面上形成第二透明导电膜的工序B，所述第一主面由η 型半导体层形成，所述第二主面由P型半导体层形成，在所述工序B中，在供给氢原子的同 时形成所述第二透明导电膜。在本发明的一方面的特征中，也可以在进行了所述工序A后，进行所述工序B。


图1是本发明的第一实施方式的太阳能电池10的第二主面侧的平面图。图2是本发明的第一实施方式的太阳能电池10的截面图。图3是本发明的第二实施方式的太阳能电池10的截面图。图4是其它实施方式的太阳能电池20的截面图。图5是表示形成于η型非晶硅层上的ITO膜的厚度与填充因子F. F. (fillfactor, 曲线因子)的关系的图。
具体实施例方式下面，使用附图对本发明的实施方式进行说明。在以下附图的记载中，对于相同或 类似的部分标注相同或类似的附图标记。但是，附图是示意性的图，应留意各尺寸的比率等 与现实的比率不同。因此，具体的尺寸等应参照以下的说明而进行判断。另外，当然附图彼 此间也包含相互的尺寸的关系及比率不同的部分。[第一实施方式](太阳能电池的概略结构)下面，参照图1及图2对本发明第一实施方式的太阳能电池10的概略结构进行说 明。图1是太阳能电池10的第二主面S2侧的平面图。另外，图2是图1的A-A截面图。如图1及图2所示，太阳能电池10具备太阳能电池基板1、细线电极2和连接用电 极3。如图2所示，太阳能电池基板1具备通过接收光而生成光生载流子的光电转换 部11 ；第一透明导电膜12 ；和第二透明导电膜13。另外，太阳能电池基板1具有第一主面 Sl (图2的下表面)和第二主面S2 (图2的上表面)，该第二主面S2设于第一主面Sl的相 反侧。在后面对太阳能电池基板1的结构进行说明。细线电极2是从光电转换部11收集光生载流子的收集电极。如图1所示，细线电 极2在太阳能电池基板1的第二主面S2上沿与太阳能电池基板1的一个边大致平行的第 一方向形成。多条细线电极2在与第一方向大致正交的第二方向以大致等间隔并排设置。 与太阳能电池基板1的第二主面S2上同样，在太阳能电池基板1的第一主面Sl上也形成 细线电极2(未图示)。在太阳能电池基板1的第二主面S2上形成的细线电极2经后述的 第二透明导电膜13从光电转换部11收集载流子。另外，在太阳能电池基板1的第一主面 Sl上形成的细线电极2经后述的第一透明导电膜12从光电转换部11收集载流子。细线电极2例如可利用印刷法印刷树脂型导电性膏或包含银粉、玻璃料、有机载 体(organic vehicle)、有机溶剂等的烧结型导电性膏(所谓的陶瓷膏)而形成，其中，该树脂型导电性膏以树脂材料为粘合剂且以银粒子(银颗粒)等导电性粒子为填冲料。另外， 细线电极2也可以通过蒸镀法作为金属薄膜而被形成。就细线电极2的条数而言，考虑光 电转换部11的大小等，可以设定为适当的尺寸及条数。连接电极3是与将多个太阳能电池10电串联连接或电并联连接的配线部件(未 图示)连接的电极。如图1所示，连接用电极3在太阳能电池基板1的第二主面S2上沿第 二方向形成。因此，连接用电极3与多个细线电极2交差(交叉)，且与多个细线电极2电 连接。与太阳能电池基板1的第二主面S2上相同，在太阳能电池基板1的第一主面Sl上 也形成有连接用电极3 (未图示)。连接用电极3与细线电极2同样地可通过印刷法或蒸镀 法等形成。连接用电极3的个数能够考虑光电转换部11的大小等，设定为适当的尺寸及条 数。(太阳能电池基板的结构)其次，参照图2对本发明第一实施方式的太阳能电池基板1的结构的一个例子进 行说明。如图2所示，太阳能电池基板1具备光电转换部11、第一透明导电膜12和第二透 明导电膜13。光电转换部11具有第一主面Sl (图2的下表面)和设于第一主面Sl的相反侧的 第二主面S2 (图2的上表面)。光电转换部11通过在光电转换部11的第一主面Sl或第二 主面S2接收光而生成光生载流子。光生载流子是指通过光电转换部11吸收太阳光而生成 的一对空穴和电子。如图2所示，光电转换部11具有η型基板11a、i型半导体层lib、ρ型半导体层 11c、i型半导体层Ild和η型半导体层lie。η型基板Ila是光电转换部11的主体。作为η型基板11a，例如能够使用η型单
晶硅基板。在η型基板1 Ia的第二主面S2侧隔着i型半导体层1 Ib形成有ρ型半导体层1 Ic。 另一方面，在η型基板Ila的第一主面Sl侧隔着i型半导体层Ild形成有η型半导体层 lie。即，光电转换部11的第二主面S2通过(由)p型半导体层Ilc形成，光电转换部11 的第一主面Sl通过(由)n型半导体层lie形成。作为i型半导体层lib、ρ型半导体层11c、i型半导体层lid、η型半导体层lie， 可分别使用i型非晶半导体层(即非晶态导体层或非晶质半导体层)、P型非晶半导体层、 i型非晶半导体层、η型非晶半导体层等。在此情况下，由i型非晶半导体层构成的i型半 导体层lib及i型半导体层Ild的厚度优选为实质上对发电没有帮助的厚度。例如，i型 半导体层IIb及i型半导体层IId的厚度优选为数人 250人的范围内。另外，作为非晶半 导体，能够使用非晶硅、非晶硅碳化合物(碳化硅)、非晶硅锗、微晶硅等硅类半导体。另外，光电转换部11的结构不限于上述的结构。例如，光电转换部11也可以不具 备i型半导体层lib和i型半导体层lld，也可以具有其它结构。如图2所示，第一透明导电膜12在光电转换部11的形成第一主面Sl的η型半导 体层lie上形成。第一透明导电膜12具有透光性及导电性。作为第一透明导电膜12，能 够使用氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)或氧化钛(TiO2)等金属氧化物。也可 以在这些金属氧化物中掺杂锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)、锑(Sb)、钛(Ti)、铈(Ce)、锆(&)、钼(MO)、铝(Al)、镓(Ga)等掺杂剂。掺杂剂的浓度可以为0 20wt%。如图2所示，第二透明导电膜13在光电转换部11的形成第二主面S2的ρ型半 导体层Ilc上形成。第二透明导电膜13具有透光性及导电性。作为第二透明导电膜13， 与第一透明导电膜12同样地能够使用氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(Sn02)或氧 化钛(TiO2)等金属氧化物。这些金属氧化物中可以掺杂锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)、锑(Sb)、 钛(Ti)、铈(Ce)、锆(&)、钼(Mo)、铝(Al)、镓(Ga)等掺杂剂。掺杂剂的浓度可以为0 20wt%。另外，构成第二透明导电膜13的材料可以与构成第一透明导电膜12的材料相同， 也可以不同。在此，在本实施方式中，第一透明导电膜12的氢原子含有率比第二透明导电膜13 的氢原子含有率低。因此，例如作为第一透明导电膜12可使用在不含氢的气氛中形成的金 属氧化物，并且作为第二透明导电膜13能够使用在供给氢原子的气氛(含氢的气氛)中形 成的金属氧化物。(太阳能电池的制造方法)接着，对本发明第一实施方式的太阳能电池10的制造方法进行说明。首先，对η 型基板Ila进行蚀刻加工，由此，在第一主面Sl侧及第二主面S2侧形成微细的凹凸。其次，使用CVD法等在η型基板Ila的第二主面S2侧依次层叠i型半导体层lib、 P型半导体层11c。同样，在η型基板Ila的第一主面Sl侧依次层叠i型半导体层lid、η 型半导体层lie。由此，形成光电转换部11。接着，使用溅射法等在Ar、O2气氛等不含氢的气氛中在η型半导体层lie上形成 第一透明导电膜12。另外，不含氢的气氛表示不积极地供给氢原子的气氛，在不含氢的气氛 中形成的透明导电膜中的氢原子含有率为1. OX 102° 5. 2X 1020 (atoms/cc)。接着，使用溅射法等在含氢的气氛中在ρ型半导体层Ilc上形成第二透明导电膜 13。具体而言，在々1~、02、!120气氛、或41~、02、!12气氛等供给氢原子的条件下形成第二透明导 电膜13。由此，第二透明导电膜13的氢原子含有率比第一透明导电膜12的氢原子含有率 高。由此，形成太阳能电池基板1。另外，形成第二透明导电膜13的工序优选在进行了形成 第一透明导电膜12的工序后进行。接着，使用丝网印刷法、胶版印刷(offset printing)法等印刷法，以规定的图案 在太阳能电池基板1的第二主面S2上配置环氧(树脂)类热固化型的银膏。同样，以规定 的图案在太阳能电池基板1的第一主面Sl上配置环氧类热固化型的银膏。银膏在以规定 条件加热使溶剂挥发后被进一步加热最终干燥。在此，如图1所示，规定的图案是指与沿第 一方向延伸的细线电极2和沿第二方向延伸的连接用电极3相对应的形状。由此，制作太 阳能电池10。(作用·効果)在本发明的第一实施方式的太阳能电池10中，在不含氢的气氛中，在光电转换部 11的形成第一主面Sl的η型半导体层lie上形成第一透明导电膜12，在含氢的气氛中，在 光电转换部11的形成第二主面S2的ρ型半导体层Ilc上形成第二透明导电膜13。由此， 在光电转换部11的第一主面Sl上形成的第一透明导电膜12的氢原子含有率比在光电转 换部11的第二主面S2上形成的第二透明导电膜13的氢原子含有率低。在此，本申请人对在光电转换部11的形成第二主面S2的ρ型半导体层Ilc上或
6光电转换部11的形成第一主面Sl的η型半导体层lie上在含氢的气氛中形成透明导电膜 的情况下，氢自由基对P型半导体层Ilc或η型半导体层lie的表面施加的影响进行了研 究。其结果是发现特别是η型半导体层lie的表面容易因氢自由基而劣化。因此，通过在含氢的气氛中表面容易劣化的η型半导体层lie上，在不含氢的气氛 中形成第一透明导电膜12，能够抑制η型半导体层lie的表面因氢自由基而劣化。另一方 面，在含氢的气氛中由氢自由基施加的影响比η型半导体层lie的小的ρ型半导体层Ilc 上，积极地导入氢原子，由此形成第二透明导电膜13，从而能够提高第二透明导电膜13的 透光性，并且能够降低电阻率。如上所述，在本发明的第一实施方式的太阳能电池10中，能 够抑制光电转换部U的表面特性的降低。另外，通过在η型半导体层lie上形成第一透明导电膜12后，在ρ型半导体层Ilc 上形成第二透明导电膜13，由第一透明导电膜12保护η型半导体层lie的表面，因此，在含 氢的气氛中形成第二透明导电膜13时，能够进一步降低η型半导体层lie的表面受氢自由
基的影响。[第二实施方式]下面，对本发明的第二实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，主要对上述第 一实施方式与第二实施方式的差异进行说明。具体而言，在上述的第一实施方式中，第一透 明导电膜12的η型半导体层lie侧的氢原子含有率、与第一透明导电膜12的η型半导体 层lie的相反侧的氢原子含有率大致相同。而在第二实施方式中，第一透明导电膜12的η 型半导体层lie侧的氢原子含有率、与第一透明导电膜12的η型半导体层lie的相反侧的 氢原子含有率不同。另外，本发明的第二实施方式的太阳能电池10的概略结构与第一实施 方式的太阳能电池10的概略结构大致相同，因此，在此省略说明。(太阳能电池基板的结构)参照图3对本发明的第二实施方式的太阳能电池基板1的结构的一个例子进行说明。如图3所示，太阳能电池基板1具备光电转换部11、第一透明导电膜12和第二透 明导电膜13。光电转换部11的结构及第二透明导电膜13的结构与上述的第一实施方式大 致相同，在此省略说明。如图3所示，第一透明导电膜12具有第三透明导电膜12a和第四透明导电膜12b。 第三透明导电膜12a在光电转换部11的形成第一主面Sl的η型半导体层lie上形成。第 四透明导电膜12b在第三透明导电膜12a上形成。第三透明导电膜12a及第四透明导电膜 12b具有透光性及导电性。作为第三透明导电膜12a及第四透明导电膜12b，能够使用氧化 铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)或氧化钛(TiO2)等金属氧化物。这些金属氧化物 中可以掺杂锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)、锑(Sb)、钛(Ti)、铈(Ce)、锆(Zr)、钼(Mo)、铝(Al)、镓 (Ga)等掺杂剂。掺杂剂的浓度可以为0 20wt%。在此，在本实施方式中，第四透明导电膜12b的氢原子含有率比第三透明导电膜 12a的氢原子含有率高。即，第一透明导电膜12的η型半导体层lie的相反侧的氢原子含 有率比第一透明导电膜12的η型半导体层lie侧的氢原子含有率高。另外，第三透明导电 膜12a的氢原子含有率比第二透明导电膜13的氢原子含有率低。即，第一透明导电膜12 的n型半导体层lie侧的氢原子含有率比第二透明导电膜13的氢原子含有率低。
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因此，例如，作为第三透明导电膜12a，可使用在不含氢的气氛中形成的金属氧化 物，并且，作为第四透明导电膜12b，可使用与第二透明导电膜13同样地在供给氢原子的气 氛(含氢的气氛)中形成的金属氧化物。构成第二透明导电膜13的材料、构成第三透明导 电膜12a的材料、以及构成第四透明导电膜12b的材料可以相同也可以不同。(太阳能电池的制造方法)接着，对本发明的第二实施方式的太阳能电池10的制造方法进行说明。首先，与上述的第一实施方式相同地形成光电转换部11。接着，使用溅射法等在 Ar、02气氛等不含氢的气氛中，在光电转换部11的形成第一主面Sl的η型半导体层lie上 形成第三透明导电膜12a。接着，使用溅射法等，在含氢的气氛中，在ρ型半导体层Ilc上形成第二透明导电 膜13。具体而言，在Ar、02、水蒸气气氛、或Ar、02，氢气氛等供给氢原子的条件下，形成第二 透明导电膜13。由此，使第二透明导电膜13的氢原子含有率比第三透明导电膜12a的氢原 子含有率高。接着，使用溅射法等，在含氢的气氛中，在第三透明导电膜12a上形成第四透明导 电膜12b。具体而言，在Ar、O2、水蒸气气氛、或Ar、O2，氢气氛等供给氢原子的条件下，形成 第四透明导电膜12b。由此，使第四透明导电膜12b的氢原子含有率比第三透明导电膜12a 的氢原子含有率高。由此，形成第一透明导电膜12。如上所述，形成太阳能电池基板1。接着，与上述的第一实施方式同样地形成细线电极2和连接用电极3。由此，制作 太阳能电池10。(作用·効果)在本发明的第二实施方式的太阳能电池10中，形成于η型半导体层lie上的第一 透明导电膜12具有第三透明导电膜12a和第四透明导电膜12b。第三透明导电膜12a在不 含氢的气氛中在η型半导体层lie上形成，第四透明导电膜12b在含氢的气氛中在第三透 明导电膜12a上形成。由此，不会使η型半导体层lie的表面劣化，与第一透明导电膜12的n型半导体 层lie侧的氢原子含有率和第一透明导电膜12的η型半导体层lie的相反侧的氢原子含 有率大致相同的情况相比，能够提高第一透明导电膜12整体的透光性，并且能够降低电阻率。(其它实施方式)本发明如上述的实施方式的记载所述，但成为该公开的论述及附图不应理解为限 定本发明的内容。很明显，本行业普通技术人员根据该公开能够想到各种替代实施方式、实 施例及应用技术。例如，在上述第一实施方式及第二实施方式中，对在结晶类的太阳能电池中应用 本发明的情况进行了说明，但也可以在薄膜类的太阳能电池中应用本发明。图4是薄膜类 的太阳能电池20的截面图。如图4所示，太阳能电池20具有具有透光性的基板21、第五 透明导电膜22、通过接收(接受)光而生成光生载流子的光电转换部23、第六透明导电膜 24和背面电极层25。光电转换部23具有从基板21侧起依次层叠有ρ型半导体层23a、i 型半导体层23b和η型半导体层23c的结构。在具有这种结构的太阳能电池20中，与上述 的第一实施方式及第二实施方式同样地在含氢的气氛中在基板21上形成第五透明导电膜22，在不含氢的气氛中在η型半导体层23c上形成第六透明导电膜24。由此，能够抑制η型 半导体层23c的表面(与上述实施方式的“第二表面S2”对应)的劣化。另外，可提高第五 透明导电膜22的透光性，且可降低电阻率。另外，由于是在形成第五透明导电膜22后形成 P型半导体层23a，因此，也可以抑制ρ型半导体层23a的第五透明导电膜22侧的表面(与 上述实施方式的“第一表面Si”对应)的劣化。另外，太阳能电池20的结构不限于图4所 述的结构，也可以为按照第五透明导电膜22、光电转换部23、第六透明导电膜24、背面电极 层25、基板21的顺序进行层叠的结构。另外，光电转换部23的结构不限于图4所示的结 构，也可以为从基板21侧起按顺序层叠有η型半导体层23c、i型半导体层23b和ρ型半导 体层23a的结构，也可以为从基板21侧起按顺序层叠有ρ型半导体层23a和η型半导体层 23c的结构。作为ρ型半导体层23a、i型半导体层23b及η型半导体层23c，也可以分别使 用P型、i型或η型的、非晶Si、非晶SiC、非晶SiGe、微晶Si等半导体材料。另外，在上述第一实施方式及第二实施方式中，对在太阳能电池基板1的第一主 面Sl上形成具有与在太阳能电池基板1的第二主面S2上形成的细线电极2及连接用电极 3相同形状的细线电极2及连接用电极3的情况进行了说明，但不限于此。例如，细线电极 2也可以按照覆盖太阳能电池基板1的第一主面Sl和第二主面S2中的任一个的大致整个 面的方式形成。另外，在上述的第一实施方式及第二实施方式中，对光电转换部11包括η型基板 lla、i型半导体层llb、p型半导体层llc、i型半导体层Ild和η型半导体层lie的情况进 行了说明，但不限于此。例如光电转换部11也可以仅具有P型半导体层Ilc及η型半导体 层lie这两层。另外，在上述的第二实施方式中，通过将氢原子含有率分别不同的第三透明导电 膜12a及第四透明导电膜12b作为第一透明导电膜12形成，使第一透明导电膜12的η型 半导体层lie的相反侧的氢原子含有率比第一透明导电膜12的η型半导体层lie侧的氢 原子含有率高，但不限于此。具体而言，也可以形成为单一膜的第一透明导电膜12，使得第 一透明导电膜12的氢原子含有率从η型半导体层lie侧朝向η型半导体层lie的相反侧 增大。这样的第一透明导电膜12例如可通过如下方式形成在形成工程前半，作为第一透 明导电膜12的形成条件采用不含氢的气氛，之后在后阶段性地(呈台阶地)增大氢原子的 供给量，且在形成工程后半使第一透明导电膜12的形成条件为含氢的气氛。如上所述，本发明当然包括在此未记载的各种实施方式等。因此，本发明的技术范 围根据上述的说明仅由适当的权利要求的技术特征决定。实施例下面，列举实施例对本发明的太阳能电池进行具体说明。但是，本发明不限于下述 实施例所示的内容，在不变更其宗旨的范围内，可以适当地进行变更并实施。[氢原子含有率评价]首先，对在不含氢的气氛中形成的透明导电膜的氢原子含有率与在含氢的气氛中 形成的透明导电膜的氢原子含有率进行比较。具体而言，对于在不含氢的气氛中使用溅射 法形成的In2O3膜即试验膜A、和在含氢的气氛中使用溅射法形成的In2O3即试验膜B，通过 SIMS测定氢原子含有率。表1表示各试验膜的氢原子含有率的测定结果。[表 1]
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试验膜氢原子含有率(atoms/cc)A (在不含氢的气氛中形成的In2O3膜)1. OXlO20 5. 2 X IO20B (在含氢的气氛中形成的In2O3膜)1. 6 X IO21 2. IXlO21如表1所示，能够确认到在不含氢的气氛中形成In2O3膜即试验膜A中，氢原子含 有率为1.0X102° 5. 2XlO2tl(atoms/cc)程度，但通过在含氢的气氛中形成而积极的导入 了氢原子的In2O3膜即试验膜B中，氢原子含有率为1.6X IO21 2. 1 X IO21 (atoms/cc)。[输出(功率)特性评价]接着，按照下述方式制作实施例1 实施例7、及比较例的太阳能电池，进行开路 电压Voc、短路电流Isc、填充因子F.F.、输出(功率)值Pmax各特性值的比较。(实施例1)按照下述方式制作了实施例1的太阳能电池。首先，通过在碱水熔液中对厚度 200μπι的η型单晶硅基板(η型基板Ila)进行各向异性蚀刻加工，在第一主面侧及第二主 面侧形成微细的凹凸。另外，对η型基板1 Ia的第一主面及第二主面进行清洗，除去杂质。接着，使用等离子体CVD法等在η型单晶硅基板(η型基板Ila)的第二主面侧依 次层叠了 i型非晶硅层(i型半导体层lib)、p型非晶硅层(P型半导体层11c)。其次，在η 型单晶硅基板(η型基板Ila)的第一主面侧依次层叠了 i型非晶硅层(i型半导体层lid)、 η型非晶硅层(η型半导体层lie)。i型非晶硅层(i型半导体层lib)、p型非晶硅层(ρ型 半导体层11c)、i型非晶硅层(i型半导体层lid)、及η型非晶硅层(η型半导体层lie)的 厚度分别为5nm。由此，形成了光电转换部(光电转换部11)。其次，使用溅射法在Ar、O2、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在P型非晶硅层(P型 半导体层lie)上形成IHO膜(第二透明导电膜13)。IHO膜(第二透明导电膜13)表示通 过在含氢的气氛中形成而具有比后述的ITO膜(第一透明导电膜12)高的氢原子含有率的 In2O3膜。IHO膜(第二透明导电膜13)的厚度为ΙΟΟΟΑ，形成温度为室温。其次，使用溅射法，在Ar、02气氛(不含氢的气氛)中，在η型非晶硅层(η型半导 体层lie)上形成了 ITO膜(第一透明导电膜12)。ITO膜(第一透明导电膜12)的厚度为 1000人，形成温度为室温。即，在本实施例ι中，在P型非晶硅层(P型半导体层lie)上形 成IHO膜(第二透明导电膜13)后，在η型非晶硅层(η型半导体层lie)上形成ITO膜(第 一透明导电膜12)。由此，形成了太阳能电池基板(太阳能电池基板1)。其次，使用丝网印刷法，将包括以Ag为主成分的导电性填充料和热固化性树脂的 膏以规定的图案配置于太阳能电池基板(太阳能电池基板1)的第二主面上及第一主面上， 并在200°C进行了退火处理。由此，形成了细线电极(细线电极2)及连接用电极(连接用 电极3)。由此，形成了实施例1的太阳能电池。(实施例2)按照下述方式制作了实施例2的太阳能电池。首先，与上述的实施例1同样地形 成了光电转换部(光电转换部11)。其次，使用溅射法，在Ar、02气氛(不含氢的气氛)中，在η型非晶硅层(η型半导
10体层lie)上形成了 ITO膜(第一透明导电膜12)。ITO膜(第一透明导电膜12)的厚度为 1000A，形成温度为室温。其次，使用溅射法，在Ar、02、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在ρ型非晶硅层(ρ型 半导体层lie)上形成了 IHO膜(第二透明导电膜13)。IHO膜(第二透明导电膜13)的厚 度为1000人，形成温度为室温。即，本实施例2中，与上述的实施例1相反，在η型非晶硅层 (η型半导体层lie)上形成ITO膜(第一透明导电膜12)后，在ρ型非晶硅层(P型半导体 层lie)上形成了 IHO膜(第二透明导电膜13)。由此，形成了太阳能电池基板(太阳能电 池基板1)其次，与上述的实施例1同样地形成了细线电极(细线电极2)及连接用电极(连 接用电极3)。由此，形成了实施例2的太阳能电池。(实施例3)按照下述方式制作了实施例3的太阳能电池。首先，与上述的实施例1同样地形 成了光电转换部(光电转换部11)。其次，使用溅射法，在Ar、02气氛(不含氢的气氛)中，在η型非晶硅层(η型半导 体层lie)上形成了 ITO膜(第三透明导电膜12a)。ITO膜(第三透明导电膜12a)的厚度 为500人，形成温度为室温。其次，使用溅射法，在Ar、02、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在ρ型非晶硅层(ρ型 半导体层lie)上形成了 IHO膜(第二透明导电膜13)。IHO膜(第二透明导电膜13)的厚 度为1000人，形成温度为室温。其次，使用溅射法，在Ar、O2、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在ITO膜(第三透明 导电膜12a)上形成了 IHO膜(第四透明导电膜12b)。IHO膜(第四透明导电膜12b)表示 通过在含氢的气氛中形成从而具有比ITO膜(第三透明导电膜12a)高的氢原子含有率的 In2O3膜。IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度为500人，形成温度为室温。其次，与上述的实施例2同样地形成了细线电极(细线电极2)及连接用电极(连 接用电极3)。由此，形成了实施例3的太阳能电池。(实施例4)在本实施例4中，令上述的实施例3中的ITO膜(第三透明导电膜12a)的厚度为 200人，令IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度为800A。除变更了 ITO膜(第三透明导电 膜12a)及IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度这一点外，本实施例4的太阳能电池的结 构和上述的实施例3的太阳能电池的结构相同。(实施例5)在本实施例5中，令上述的实施例3中的ITO膜(第三透明导电膜12a)的厚度为 150人，令IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度为850A。除变更了 ITO膜(第三透明导电 膜12a)及IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度这一点外，本实施例5的太阳能电池的结 构和上述的实施例3的太阳能电池的结构相同。(实施例6)在本实施例6中，令上述的实施例3中的ITO膜(第三透明导电膜12a)的厚度为 100A，令IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度为900入。除变更了 ITO膜(第三透明导电 膜12a)及IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度这一点外，本实施例6的太阳能电池的结构和上述的实施例3的太阳能电池的结构相同。(实施例7)在本实施例7中，令上述的实施例3中的ITO膜(第三透明导电膜12a)的厚度为 75A，令IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度为925人。除变更了 ITO膜(第三透明导电膜 12a)及IHO膜(第四透明导电膜12b)的厚度这一点外，本实施例7的太阳能电池的结构和 上述的实施例3的太阳能电池的结构相同。(实施例8)在本实施例8中，与上述的实施例2同样地在光电转换部(光电转换部11)的η 型非晶硅层(η型半导体层lie)上形成了 ITO膜(第一透明导电膜12)。ITO膜(第一透 明导电膜12)的厚度为1000A，形成温度为室温。其次，使用溅射法，在Ar、02、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在ρ型非晶硅层(ρ型 半导体层lie)上形成了 IHTO膜(第二透明导电膜13)。IHTO膜(第二透明导电膜13)是 通过在含氢的气氛中形成从而具有高的氢原子含有率的ITO膜。IHTO膜的厚度为1000A， 形成温度为室温。由此，形成了太阳能电池基板(太阳能电池基板1)。其次，与上述的实施例2同样地形成了细线电极(细线电极2)及连接用电极(连 接用电极3)。由此，形成了实施例8的太阳能电池。(实施例9)在本实施例9中，与上述的实施例2同样地形成了光电转换部(光电转换部11)。其次，使用溅射法，在Ar、02气氛(不含氢的气氛)中，在η型非晶硅层(η型半导 体层lie)上形成了 IWO膜(第一透明导电膜12)。IWO膜(第一透明导电膜12)是掺杂了 钨(W)的In2O3膜。IWO膜(第一透明导电膜12)的厚度为ΙΟΟΟΑ，形成温度为室温。其次，使用溅射法，在Ar、02、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在ρ型非晶硅层(ρ型 半导体层lie)上形成了 IHWO膜(第二透明导电膜13)。IHWO膜(第二透明导电膜13)表 示通过在含氢的气氛中形成从而具有高的氢原子含有率的IWO膜。IHWO膜(第二透明导电 膜13)的厚度为1000人，形成温度为室温。由此，形成了太阳能电池基板(太阳能电池基板 1)。其次，与上述的实施例2同样地形成了细线电极(细线电极2)及连接用电极(连 接用电极3)。由此，形成了实施例9的太阳能电池。(实施例10)在本实施例10中，与上述的实施例2同样地形成了光电转换部(光电转换部11)。其次，使用溅射法，在Ar、02气氛(不含氢的气氛)中，在η型非晶硅层(η型半导 体层lie)上形成了 ICO膜(第一透明导电膜12)。ICO膜(第一透明导电膜12)是指掺杂 有铈(Ce)的In2O3膜。ICO膜(第一透明导电膜12)的厚度为1000人，形成温度为室温。其次，使用溅射法，在Ar、02、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在ρ型非晶硅层(ρ型 半导体层lie)上形成了 IHCO膜(第二透明导电膜13)。IHCO膜(第二透明导电膜13)表 示通过在含氢的气氛中形成从而具有高的氢原子含有率的ICO膜。IHCO膜(第二透明导电 膜13)的厚度为1000A，形成温度为室温。由此，形成了太阳能电池基板(太阳能电池基板 1)。其次，与上述的实施例2同样地形成了细线电极(细线电极2)及连接用电极(连接用电极3)。由此，形成了实施例10的太阳能电池。(比较例)按照下述方式制作了比较例的太阳能电池。首先，与上述的实施例1同样地形成 了光电转换部(光电转换部11)。其次，使用溅射法，在Ar、02、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在η型非晶硅层(η型 半导体层lie)上形成了第一 IHO膜。第一 IHO膜的厚度为1000A，形成温度为室温。其次，使用溅射法，在Ar、02、水蒸气气氛(含氢的气氛)中，在ρ型非晶硅层(ρ型 半导体层lie)上形成了第二 IHO膜。第二 IHO膜的厚度为1000A，形成温度为室温。由此， 形成了太阳能电池基板(太阳能电池基板1)。其次，与上述的实施例1同样地形成了细线电极(细线电极2)及连接用电极(连 接用电极3)。由此，形成了比较例的太阳能电池。(输出特性评价结果)对于上述的实施例1 实施例10、及比较例的太阳能电池，测定开路电压VocjS 路电流Isc、填充因子F. F.、输出(功率)值Pmax各特性值。表2表示测定结果。另外，在 表2中，将比较例的太阳能电池的各特性值设为100来进行标准化(规格化)，表示实施例 1 实施例10的太阳能电池的各特性值。另外，形成于η型非晶硅层(η型半导体层lie) 上的ITO膜的厚度和填充因子F. F.的关系示于图5。另外，图5中，将比较例的太阳能电池 的填充因子F. F.设为100来进行标准化，表示实施例2 实施例7的太阳能电池的填充因 子F. F.。另外，在比较例的太阳能电池中，在η型非晶硅层(η型半导体层lie)上形成有 IHO层，未形成ITO膜。因此，在图5中，令比较例的太阳能电池的ITO膜厚(人)为零。[表 2]
开路电压Voc断路电流Isc填充因子F. F输出值Pmax实施例1100. 799. 8111. 0111. 5实施例2100. 999. 6113. 8114. 4实施例3100. 799. 7114. 1114. 5实施例4100. 599. 5113. 0113. 1实施例5100. 699. 9113. 4114. 0实施例6100. 5100. 2111. 2112. 0实施例7100. 499. 4107. 9107. 8实施例8100. 799. 5117. 5117. 7实施例9100. 699. 9117. 0117. 6
1权利要求
一种太阳能电池，其特征在于，包括通过接收光而生成光生载流子的光电转换部；在所述光电转换部的第一主面上形成的第一透明导电膜；和在设于所述第一主面的相反侧的第二主面上形成的第二透明导电膜，所述第一主面由n型半导体层形成，所述第二主面由p型半导体层形成，所述第一透明导电膜的所述n型半导体层侧的氢原子含有率比所述第二透明导电膜的氢原子含有率低。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于所述第一透明导电膜的所述η型半导体层的相反侧的氢原子含有率，比所述第一透明 导电膜的所述η型半导体层侧的氢原子含有率高。
3.如权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于所述第一透明导电膜的所述η型半导体层侧和所述第一透明导电膜中的所述η型半导 体层的相反侧分别由不同的材料构成。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于 所述光电转换部以单晶硅为主体，所述η型半导体层和所述ρ型半导体层各自以非晶硅类半导体为主体。
5.一种太阳能电池的制造方法，该太阳能电池包括通过接收光而生成光生载流子的光 电转换部，该太阳能电池的制造方法的特征在于，包括在不含氢的气氛中，在所述光电转换部的第一主面上形成第一透明导电膜的工序A ；和在含氢的气氛中，在设于所述第一主面的相反侧的第二主面上形成第二透明导电膜的 工序B，所述第一主面由η型半导体层形成， 所述第二主面由P型半导体层形成，在所述工序B中，在供给氢原子的同时形成所述第二透明导电膜。
6.如权利要求5所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于在进行所述工序A后，进 行所述工序B。
全文摘要
本发明提供太阳能电池及其制造方法，太阳能电池包括通过接收光而生成光生载流子的光电转换部；形成于光电转换部的第一主面上的第一透明导电膜；和在设于第一主面的相反侧的第二主面上形成的第二透明导电膜，第一主面由n型半导体层形成，第二主面由p型半导体层形成，第一透明导电膜的n型半导体层侧的氢原子含有率比第二透明导电膜的氢原子含有率低。
文档编号H01L31/0224GK101978508SQ20098010983
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月18日 优先权日2008年3月19日
发明者藤嶋大介 申请人:三洋电机株式会社