)【公開番號】特開2009-177210ａ）
(43)【公開日】平成２１年８月６日
(54)【発明の名稱】薄膜シリコン積層型太陽電池の製造方法
發明名稱薄膜矽積層型太陽能電池的製造方法
【氏名又は名稱】三菱重工業株式會社
【住所又は居所】東京都港區港南二丁目１６番５號
詳細な說明
【発明の詳細な說明】
【技術分野】
技術領域
【0001】
本発明は、薄膜シリコン積層型太陽電池の製造方法に関する。
本發明涉及薄膜矽集層型太陽能電池的製造方法
【背景技術】
技術背景
【0002】
太陽電池の技術分野では、
（１）太陽からの光を半導體材料により形成されるｐｉｎ接合層などのエネルギー変換部にいかに効率良く取り込むか。
太陽能電池的技術領域有如下的開發專案，通過提高以下效率，來提高整個太陽能電池的發電效率。
（1） 如何高效地將太陽光吸收到由半導體材料構成的pin結等能量轉換部
【0003】
（２）また、上記ｐｉｎ接合層等などのエネルギー変換部において、太陽エネルギーから電気エネルギーに変換する効率をいかに高めるか。
（2） 如何利用上述的pin結等能量轉換部，高效地將光能轉換成電能。
【0004】
という技術開発專案効率を向上させることにより、太陽電池全體の発電効率の向上が図られている。
【0005】
図１には、これらの効率を向上させることを目的とした従來のタンデム構造を有する太陽電池の概略積層構造が示されている。図１に示される太陽電池は、順次積層された、透明絕縁基板１、第１透明電極（第１導電層）２、ｐ型シリコン層（非晶質シリコン層）３、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）４、ｎ型シリコン層（非晶質シリコン層）５、ｐ型シリコン層（多結晶シリコン層）６、ｉ型シリコン層（多結晶シリコン層）７、ｎ型シリコン層（多結晶シリコン層）８、第２透明電極９、裡面電極１０をている。
為了達到提高上述效率的目的，在圖1中，顯示了以往疊層型的太陽能電池大致層間結構。圖1顯示的太陽能電池具有依次積層透明絕緣基板1、第1透明電極（第1導電層）2、p型矽層（非晶矽層）3、i型矽層（非晶矽層）4、n型矽層（非晶矽層）5、p型矽層（多晶矽層）8、第二透明電極9、背面電極10.
【0006】
ｐ型シリコン層（非晶質シリコン層）３と、ｉ型シリコン層（非晶質シリコン層）４と、ｎ型シリコン層（非晶質シリコン層）５とにより非晶質シリコン太陽電池が形成される。前記非晶質シリコン層は、シリコンを主成分とする層、例えば炭素を５０％未満新增未満新增良いし、その他の元素を數％以下程度含んでも、実質的な主成分前記非晶質シリコン層の結晶性は、主たる光電変換層であるｉ型シリコン層の大部分が非晶質であれば良く、ｐ型シリコン層およびｎ型シリコン層の結晶性にはこだわらない。
p型矽層（非晶矽層）3和i型矽層（非晶矽層）4、n型矽層（非晶矽層）5 構成非晶矽太陽能電池。上述非晶矽層是以矽為主要成分的層。也可以是如新增50%以下碳的碳化矽、新增20%以下鍺的鍺化矽等。
即使含有百分之幾的其他元素，但只要主要成分是矽就可以。上述非晶矽層的結晶性只要在光電轉換層的i層中是非晶矽層就可以。至於p層和n層的結晶性就不受限制了。
【0007】
また、ｐ型シリコン層（多結晶シリコン層）６と、ｉ型シリコン層（多結晶シリコン層）７と、ｎ型シリコン層（多結晶シリコン層）８とにより結晶質シリコン太陽電池が形成される。前記多結晶シリコン層は、シリコンを主成分とする層、例えば炭素を５０％未満新增未満新增良いし、その他の元素を數％以下程度含んでも、実質的な主成分前記多結晶シリコン層の結晶性は主たる光電変換層であるｉ型シリコン層の過半數が結晶質であれば良く、ｐ型シリコン層及びｎ型シリコン層の結晶性にはこだわらない。透明絕縁基板１側から入射した太陽光は、非晶質シリコン太陽電池において最初の電気エネルギーへの変換が行われる。
次に、非晶質シリコン太陽電池で吸収されなかった太陽光が、その下層に形成された結晶質シリコン太陽電池に到達し、そこで再び電気エネルギーへの変換が行われる。図１に示される太陽電池においては、入射する太陽光の反射を減少させ、なるべく多くの太陽光が太陽電池中に取り込まれるように、第１透明電極２の厚さが調整される。また、非晶質シリコン太陽電池では、光照射により劣化して発電量が低下する現象があるが、膜質向上、膜中の欠陥低減により光劣化率の低減（安定化効率の向上）が図られている。
另外，p型矽層（多晶矽層）6和i型矽層（多晶矽層）7和n型矽層（多晶矽層）8，構成晶矽太陽能電池。上述的多晶矽層是以矽為主要成分的層.例如：
可以是新增有低於50%碳的碳化矽、也可以是新增低於20%的鍺的鍺化矽。即使含有百分之幾的其他元素，但實際的主要成分主要是矽就可以。上述多晶矽層的結晶性只要在光電轉換層的i層中占有半數以上的晶矽就可以。
至於p層和n層的結晶性就不受限制了。從透明絕緣基板1射入的太陽光光線在非晶矽太陽能電池中轉換成最初的電能源，如圖1所示，在太陽能電池中，為了使射入的太陽光減少反射，為了使更多的太陽光線進入太陽能電池之中，需要調整第1電極2的厚度。另外，在非晶矽太陽能電池中，有時會因太陽光的照射引起效能退化，引起發電量降低現象。
通過提高膜質、降低膜中的缺陷，降低光線的劣化率（提高穩定性效率）
【0008】
しかし、太陽電池の積層構成とそれらを構成する各層厚の最適化條件の決定など殘された課題も多い。特に、太陽電池の光劣化率を低減して安定化効率を向上させるためには非晶質シリコン太陽電池の膜厚を薄くする必要がある。また、発電効率の向上を目指しつつ、生產性を向上させるためには、結晶質シリコン太陽電池の膜厚を薄くする必要がある。
非晶質シリコンからなる第１太陽電池層と、結晶質シリコンからなる第２太陽電池層は、タンデム太陽電池の電気迴路として直列接続であるために、該電池の発電電流は、各々の層の少ない発電電流により律則発電電流のバランスが良いことが望まれる。これらを総合的に考慮して各層厚の最適化條件を決定することの重要性が増している。
然而，還有許多太陽能電池的整合結構和構成太陽能電池的各層厚度的適當條件等課題需要確定。特別是為了降低太陽能電池的光劣化率、提高轉化效率穩定性，需要將非晶矽太陽能電池的膜厚降低。另外，由於太陽能電池的發電效率目標不斷地提高，為了提高生產效率，需要減薄晶體矽太陽能電池的厚度。
由非晶矽構成的第1太陽能電池層和由晶體矽構成的第2太陽能電池層作為疊層太陽能電池相互間是串聯連線的。該電池的發電電流被各層中國很少的發電電流所限制。搜易希望發電電流有所平衡，綜合性地對這些進行考慮，提高了對各層厚度優化的重要性。
【0009】
上記した技術に関連して、以下に示すような提案がなされている。
結合上述技術，提出以下方案。
【0010】
特開平１０－１１７００６號公報に開示されている「薄膜光電変換裝置」では、 第１と第２の主面を有しかつ実質的に多結晶の光電変換層と、第２の主面を覆う金屬薄膜とを含み、多結晶光電変換層は実質的に多結晶シリコン薄膜範囲內の平均厚さを有し、少なくとも第１の主面は表面テクスチャ構造を有し、そのテクスチャ構造は平均厚さの１／２より小さくかつ実質的範囲內の高低差を有する微細な凹凸を含む薄膜光電変換裝置が提案されている。
特開平10-117006號公告展示的《薄膜光電變換裝置》中，提出的薄膜光電裝換裝置中，具有第1和第2主要面，而且這兩個面主要是由多晶矽構成的光電轉換層，在第2面上覆蓋著含有金屬薄膜的多晶矽光電轉換層實質上也是多晶矽薄膜其平均厚度在0.5—20um範圍內，至少第1主要麵中具有表面紋理，其紋理結構要小於平均厚度的1/2，其微細的凸凹高度差在0.05-3um範圍內。
【００１１】
また、特開號公報に開示されている「集積型ハイブリッド薄膜光電変換裝置」では、透明絕縁基板上に順に積層された透明電極層、非晶質半導體光電変換ユニット層、結晶質半導體光電変換ユニット層、および裡面電極層が複數のハイブリッド光電変換セルを形成形成された複數の平行な直線狀の分離溝によって分離複數のセルは分離溝に平行な複數の接続用溝を介して互いに電気的に直列接続されており、非晶質光電変換ユニット層に含まれる非晶質光電変換層の厚さは２５０ｎｍ以上であり、結晶質光電変換ユニット層に含まれる結晶質光電変換層の厚さは３μｍ未満であり、かつ非晶質光電変換層の厚さの４～８倍の範囲內にある集積型ハイブリッド薄膜光電変換裝置が提案されている。
另外在特開2001-177134號公告中展示的是《整合型混合薄膜光電轉換裝置》，它是透明絕緣體基板上，為了在依次整合的透明電極層、非晶半導體光電轉換裝置層、結晶半導體光電轉換層以及背面電極層上形成多個混合光電轉換的單元電池，利用雷射劃線形成多個平行的條狀分離溝槽，將彼此間分離開，然後，這些單元電池有多個與分離溝槽平行的連線溝槽使單元電池之間串聯，其中非晶光電轉換裝置中的非晶光電轉換層的厚度在250nm以上。結晶光電轉換裝置中的結晶光電轉換層的厚度在3um內，而且是非晶光電轉換層的厚度的4-8倍範圍內。
【００１２】
また、特開號公報に開示されている「集積型ハイブリッド薄膜光電変換裝置」では、透明絕縁基板上に順次積層された透明電極層、非晶質半導體光電変換ユニット層、部分的に光を反射しかつ透過する導電性の光學的中間層、結晶質半導體光電変換ユニット層、および裡面電極層が複數のハイブリッド光電変換セルを形成するように複數の分離溝によって分離複數のセルは複數の接続用溝を介して互いに電気的に直列接続されており、非晶質光電変換ユニット層範囲內の厚さを有し、結晶質光電変換ユニット層範囲內の厚さを有し、光學的中間層範囲內の厚さを有範囲內の抵抗率を有することを特徴とする集積型ハイブリッド薄膜光電変換裝置が提案されている。
還有，在特開2001-177134號公告中展示的是《整合混合型薄膜光電裝置》提出了在透明絕緣基板上，為了在依次整合透明電極層、非晶半導體光電轉換裝置層、具有部分反射或透過的導電性中間層、結晶半導體光電轉換層以及背面電極層上形成多個混合光電轉換的單元電池，利用雷射劃線形成多個平行的條狀分離溝槽，將彼此間分離開，然後，這些單元電池有多個與分離溝槽平行的連線溝槽使單元電池之間串聯，其中非晶光電轉換裝置層的厚度在0.01-0.5um範圍內。
結晶光電轉換裝置層的厚度在0.1-10um範圍內。光學中間層的厚度在10-100nm範圍內，同時具有1×10-3-1×10-1ωｃｍ的電阻率。
【先行技術文獻】
在先技術文獻
【特許文獻】
特許文獻
【００１３】
【特許文獻１】特開平１０－１１７００６號公報
專利文獻1 特開10-117006號公報
【特許文獻２】特開號公報
專利文獻2 特開2001-177134號公報
【特許文獻３】特開號公報
非晶矽薄膜太陽能電池
簡介非晶矽薄膜太陽能電池是一種以非晶矽化合物為基本組成的薄膜太陽能電池。按照材料的不同，當前矽太陽能電池可分為三類 單晶矽太陽能電池 多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池三種。由於反應溫度低，可在200 左右的溫度下製造，因此可以在玻璃 不鏽鋼板 陶瓷板 柔性塑料片上澱積薄膜，易於大面積化生產...
提高薄膜太陽能電池的效率
降低矽太陽能電池成本的方法之一是儘量減少高質量矽材料的使用量，如薄膜太陽能電池。不過這種太陽能電池的效率只達到了約11 12 研究人員們正在尋求提公升其效率的方法。最近取得突破的技術有通過乾法絨面優化上表面的結構和在外延層 襯底介面處插入乙個中間多孔矽反射鏡。採用這兩種方式可將太陽能電池的效率提公升...
非晶矽太陽能電池報告
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