多接合型太阳能电池的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请基于及请求享受于2014年9月19日提交的第2014-191861号日本专利申 请的优先权；在此引入其全部内容作为参考。
技术领域
[0003] -般而言，在此所述的实施方案涉及多接合型太阳能电池。
【背景技术】
[0004] 存在用作高效率太阳能电池的多接合型太阳能电池。多接合型太阳能电池例如是 叠层太阳能电池。与单接合型太阳能电池相比，期望多接合型太阳能电池具有高效率。另 一方面，若被各层吸收的光子数不同，则在各层的电流值之间非期望地产生差别。在产生电 流值之差时，转化效率非期望地受到具有最小电流值的层的限制。只要各层是串联连接的， 这就是不可避免的。相反地，通过由各层引出接线端，可以避免上述的转化效率的限制。然 而，非期望地需要提供多个功率转换器等。期望的是提高多接合型太阳能电池的转化效率。
【附图说明】
[0005] 图1是显示根据一个实施方案的多接合型太阳能电池的示意性截面图；
[0006] 图2是显示根据该实施方案的元件分离方式的示意性平面图；
[0007] 图3是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
[0008] 图4是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
[0009] 图5A和5B是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
[0010] 图6是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
[0011] 图7是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
[0012] 图8A和8B测量结果的例子的表和图；
[0013] 图9是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
[0014] 图10是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
[0015] 图11A至11C是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；及
[0016] 图12A和12B是显示在图11A和11B中所示的实施例的接线图的示意图。
[0017] 附图标iP,说明
[0018] 10, 10a，10b，10c，10d，10e，10f，10g，10h，10i:多接合型太阳能电池，
[0019] 100:第一太阳能电池， 217 :接线单元，
[0020] 110 :第一光电转化元件， 219 :绝缘膜，
[0021] 111:下电极， 221 :背接触面，
[0022] 112:光电转化层， 300 :绝缘层，
[0023] 113:上电极， 401:阴影，
[0024] 120 :边界部分， Drl:第一方向，
[0025] 200, 200a:第二太阳能电池， Dr2:第二方向，
[0026] 207:元件分离区域， Dr3:第三方向，
[0027] 210:第二光电转化元件， 210a:第一光电转化单元，
[0028] 211 :硅层， 210b:第二光电转化单元，
[0029] 212 :p+区域， 210c:第三光电转化单元，
[0030] 213 :n+区域， 210d:第四光电转化单元，
[0031] 214,214a:p电极， 213a:第一区域，
[0032] 215:n电极， 212a:第二区域，
[0033] 213b:第三区域， 214b:第四电极，
[0034] 212b:第四区域， E1:第一电极单元，
[0035] 215a:第一电极， E2:第二电极单元，
[0036] 214al:第二电极， S1:第一半导体单元，
[0037] 215b:第三电极， S2 :第二半导体单元
【具体实施方式】
[0038] 根据一个实施方案，多接合型太阳能电池包括第一太阳能电池、第二太阳能电池 和绝缘层。第一太阳能电池包括第一光电转化元件。第二太阳能电池与第一太阳能电池并 联连接。第二太阳能电池包括串联连接的多个第二光电转化元件。绝缘层设置在第一太阳 能电池和第二太阳能电池之间。第二光电转化元件包括P电极和η电极。p电极与包含在 光入射面的相对侧的表面的ρ+区域连接。η电极与包含在光入射面的相对侧的表面的η+区 域连接。在多个第二光电转化元件彼此相邻的区域内，Ρ电极彼此相对或η电极彼此相对。
[0039] 下面依照附图阐述各个实施方案。
[0040] 附图是示意性或概念性的；各部分的厚度和宽度之间的关系、各部分之间的尺寸 比例等并不一定与其实际数值相同。即使在描述相同部分的情况下，在不同的图之间尺寸 和/或比例也可以显示得不同。
[0041] 在本申请的附图和说明书中，与图相关所述相似的组件用同一附图标记加以表 示，在需要时省略了详细的描述。
[0042] 下面举例说明在基板上由ρ层侧形成薄膜的方法（基板法）。然而，覆板法也可以 实现相似的效果。
[0043] 图1是显示根据该实施方案的多接合型太阳能电池的示意性截面图。
[0044] 如在图1中所示，该实施方案的多接合型太阳能电池10包括第一太阳能电池100、 绝缘层300和第二太阳能电池200。绝缘层300存在于第一太阳能电池100和第二太阳能 电池200之间。在该实施方案中，举例说明二接合的太阳能电池。然而，该实施方案的多接 合型太阳能电池10可以是三接合以上的太阳能电池。第一太阳能电池100与第二太阳能 电池200并联连接。
[0045] 第一太阳能电池100包括一个或多个第一光电转化元件110。第一太阳能电池100 是多接合型太阳能电池10的顶部电池。在图1中所示的第一太阳能电池100具有任意数 量的第一光电转化元件110串联连接的形式。第一光电转化元件110的数量根据设计来设 定。第一太阳能电池100的第一光电转化元件110设置在绝缘层300上，包括下电极111、 设置在下电极111上的光电转化层112以及设置在光电转化层112上的上电极113。可以 在上电极113上设置未示出的防反射膜。
[0046] 下电极
[0047] 该实施方案的下电极111是第一光电转化元件110的电极，在绝缘层300上形成 导电膜。例如，导电膜作为一体在绝缘层300上形成，并且通过划片分割成对应于第一光 电转化元件110的数量的下电极111。导电且透明的薄膜可以用作下电极111。虽然只要 下电极111例如是透明且导电的透明导电膜，就对下电极111根本没有限制，但期望的是下 电极111包括ΙΤ0(氧化铟锡（(In，Sn)0x))薄膜。在该实施方案中，举例说明其中下电极 111(透明电极）是ΙΤ0电极的情况。然而，下电极111(透明电极）并不限制为ΙΤ0电极。 下电极111的膜厚度例如为100纳米（nm)以上且lOOOnm以下。下电极111与相邻的上电 极113连接。通过在下电极111和上电极113之间的连接，多个第一光电转化元件110彼 此串联连接。
[0048] 光电转化层
[0049] 该实施方案的光电转化层112是其中p型化合物半导体层和η型化合物半导体层 具有同质结的化合物半导体层，或者是其中Ρ型化合物半导体层和η型缓冲层具有异质结 的化合物半导体层。光电转化层112作为一体在下电极111上形成，通过划片分割成对应 于第一光电转化元件110的数量的光电转化层112。
[0050] 光电转化层112通过化合物半导体将光转化成电。ρ型化合物半导体层是在光电 转化层112内在下电极111侧的区域中的层。η型化合物半导体层和η型缓冲层是在光电 转化层112内在上电极113侧的区域中的层。
[0051] 例如，在光电转化层112中可以包含作为化合物半导体的的黄铜矿类化合物 (chalcopyrite)，该黄铜矿类化合物包含第11族元素（lb族元素）、第13族元素（Illb族 元素）和第16族元素（VIb族元素）。元素族的标记符合IUPAC(国际纯粹与应用物理学联 合会）的标记法。括号中的标记是IUPAC的旧标记。
[0052] 例如，Cu(In，Al，Ga) (Se，S)2、CuGaSe2、CuGa(S，Se)2、Cu(Ga，Al)Se2、Cu(Al，Ga) (S，Se)2(下面在必要时称作"CIGS"）等，可以用作黄铜矿类化合物。除黄铜矿类化合物 以外，敷I锡矿类化合物（stannite)或锌黄锡矿类化合物（kesterite)，例如Cu(Zn，Sn)S2、 Cu(Zn,Sn) (S,Se)2、Cu(Zn,Sn)Se；^，可以用作光电转化层112的化合物半导体。此外，在 第一光电转化元件110的光电转化层112中可以包含具有比第二太阳能电池200的光电转 化层更宽的带隙的化合物半导体层。一般而言，只要第一光电转化元件110串联的数量是 可改变的，就对第一太阳能电池100根本没有限制。
[0053] 第一光电转化元件110包括黄铜矿类化合物、黝锡矿类化合物或锌黄锡矿类化合 物中的至少一种。
[0054] CdS等可以用作η型缓冲层。以化学式表示的光电转化层112的化合物可以 是CiKAlJrixGa! wx) (SySezTe!yz)2、CujjZnSnCSySe!y)4等，其中w、X、y和ζ满足 0 彡w〈l， l，0<y< 1，0<ζ< 1，w+x< 1，y+z< 1。光电转化层112的组成可以通过电 感耦合等离子体（ICP)分析来测量。
[0055] 光电转化层112的膜厚度例如为lOOOnm以上且3000nm以下。在光电转化层112 中，有利的是，P型化合物半导体层的膜厚度为lOOOnm以上且2500nm以下。有利的是，η型 化合物半导体层和η型缓冲层的膜厚度为lOnm以上且800nm以下。有利的是，使用Cu作 为第11族元素。有利的是，将至少一种选自以下组中的元素Al、In和Ga用作第13族元 素；更有利的是包括Ga。有利的是，将至少一种选自以下组中的元素0、S、Se和Te用作第 16族元素；更有利的是包括Se。因为可以容易作为p型半导体形成半导体，更有利的是使 用S作为第16族元素。
[0056] 具体而言，作为光电转化层112,可以使用诸如Cu(Al，Ga) (S，Se)2、Cu(Al，Ga) (Se，Te)2、Cu(Al，Ga，In)Se2、Cu2ZnSnS4等的化合物半导体，更具体而言，诸如Cu(Al，Ga)Se2、 Cu(In,Al)Se2、CuGaSe2、CuGa(S，Se) 2、CuAlSe"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。有利的是，包含在下电极111和光电转化层112 中所含的元素的化合物存在于下电极111和光电转