太阳电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种太阳电池，其包括：基板（２１），在基板（２１）上形成的导电膜（２２），形成于导电膜（２２）上且具有包含Ⅰｂ族元素、Ⅲｂ族元素及Ⅵｂ族元素的ｐ型半导体晶体的化合物半导体层（２３），形成于化合物半导体层（２３）上且具有开口（２９）的ｎ型窗层（２４），在ｎ型窗层（２４）上以及在ｎ型窗层（２４）的开口之下的化合物半导体层（２３）上形成的ｎ型透明导电膜。其中，化合物半导体层（２３）具有高电阻部（２３Ｂ），高电阻部（２３Ｂ）在与导电膜（２２）相反一侧的表面附近的部分区域形成，含有掺杂在ｐ型半导体晶体中的ｎ型杂质；且高电阻部（２３Ｂ）配置在ｎ型窗层（２４）的开口（２９）之下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳电池。特别地，本专利技术涉及基板型(substrate-type)太阳电池。
技术介绍
在现有技术中，为人所知的基板型太阳电池包括基板，在基板上形成的下部电极，在导电膜上形成的光吸收层，在光吸收层上形成的窗层(window layer)以及在窗层上形成的上部电极。另外，为人所知的基板型太阳电池还包括在光吸收层和窗层之间形成的缓冲层。具体地说，作为以前的基板型太阳电池，已经提出了如下的构成(例如，参照特开平10-74967号公报)，该构成包括玻璃基板，其含有Na等碱金属；MO膜等金属膜(下部电极)，其在玻璃基板上采用溅射法等而形成；化合物半导体层(光吸收层)，其在金属膜上采用多元蒸镀法等而形成，具有p型Cu(In，Ga)Se2层等p型传导性，且具有黄铜矿型结构；CdS层(窗层)，其在化合物半导体层上采用溶液法而形成；以及ZnO:Al膜等n型透明导电膜(上部电极)。在现有技术中，为制造高能量转换效率的太阳电池，采用长时间使p型Cu(In，Ga)Se2晶体缓慢生长的方法，形成作为光吸收层的p型Cu(In，Ga)Se2层。这是因为如果使晶体缓慢生长，则不仅降低p型Cu(In，Ga)Se2层中的晶体缺陷，而且即使是多晶，也使表面平坦性得以提高。进而还因为如果在表面平坦的p型Cu(In，Ga)Se2层上形成CdS层，则可以形成覆盖度良好的CdS层。另外，作为以前的基板型太阳电池，已经提出了如下的构成(例如，参照特开平10-135498号公报)，该构成包括玻璃基板；MO膜等金属膜(下部电极)，其在玻璃基板上采用溅射法等而形成；化合物半导体层(光吸收层)，其在金属膜上采用硒化法(selenidationmethod)而形成，具有p型Cu(In，Ga)Se2层等p型传导性，且具有黄铜矿型结构；ZnO膜等缓冲层，其形成于化合物半导体上；ZnO:Al膜等窗层；以及上部电极。在硒化法中，形成CuGa/In/Se前驱体(precursor)(由CuGa膜、In膜和Se膜构成的层叠膜)之后，采用加热的方法使CuGa/In/Se前驱体进行固相扩散，由此形成p型Cu(In，Ga)Se2层，或者在形成CuGa/In前驱体后，于HSe2气体中对CuGa/In前驱体进行热处理，由此形成p型Cu(In，Ga)Se2层。另外，作为以前的基板型太阳电池，还知道作为缓冲层，其构成包括采用溶液法形成的Zn(O，H)膜和Zn(O，S，OH)膜等(例如，可参照Tokio Nakada et al.Thin Solid Film 431～432(2003)242～248)。在采用多元蒸镀法形成p型Cu(In，Ga)Se2层的情况下，如果像以前那样使其缓慢生长，则即使只形成2μm厚的p型Cu(In，Ga)Se2层，也需要1小时左右的时间，所以批量生产率非常差。另一方面，如果在几分钟左右的时间内快速生长2μm厚的p型Cu(In，Ga)Se2层，则对于制作的太阳电池，其作为二极管指数的n值超过2，能量转换效率低于10％。这是因为当快速形成p型Cu(In，Ga)Se2层时，则p型Cu(In，Ga)Se2层的结晶性发生退化。而且还因为p型Cu(In，Ga)Se2层的表面将成为没有平坦性的凹凸面。进而还因为如果在表面是凹凸面的p型Cu(In，Ga)Se2层上形成n型CdS层，则n型CdS层的覆盖度变得不充分，引起等效电路的分流电阻向低电阻值的方向发展。该分流电阻向低电阻值的方向发展的原因在于由于高浓度的n型ITO膜形成于覆盖度并不充分的n型CdS层上，故而n型ITO膜的一部分没有n型CdS层的分隔而直接与p型Cu(In，Ga)Se2层相接触。分流电阻向低电阻值的方向发展的现象并不局限于p型Cu(In，Ga)Se2层的情况，在采用多元蒸镀法并快速形成的其它光吸收层的情况下也发生过。另外，在采用硒化法形成p型Cu(In，Ga)Se2层等光吸收层的情况下，如果也在几分钟左右的时间内使CuGa/In/Se前驱体和CuGa/In前驱体的各层快速生长，则其表面将成为凹凸面，最终形成的p型Cu(In，Ga)Se2层等光吸收层的表面成为没有平坦性的凹凸面。因此，对于在采用硒化法形成的光吸收层上形成n型缓冲层和n型窗层的情况，n型缓冲层和n型窗层的覆盖度也变得不充分，从而导致等效电路的分流电阻向低电阻值的方向发展。分流电阻向低电阻值方向发展的原因在于由于n型透明导电膜形成于覆盖度并不充分的n型缓冲层及n型窗层上，故而n型透明导电膜的一部分没有n型缓冲层及n型窗层两者的分隔而直接与光吸收层相接触。
技术实现思路
于是，本专利技术使太阳电池的等效电路之分流电阻向高电阻值的方向发展，也就是降低太阳电池的漏电流，藉此提高下述太阳电池的能量转换效率等太阳电池特性，其中所述太阳电池包括高速形成从而具有凹凸表面的化合物半导体层(光吸收层)，以及形成于化合物半导体层上从而覆盖度并不充分的n型窗层。为了解决上述的课题，本专利技术的太阳电池包括基板；导电膜，其形成于基板上；化合物半导体层，其形成于导电膜上，并具有包含Ib族元素、IIIb族元素及VIb族元素的p型半导体晶体；n型窗层，其形成于化合物半导体层上，且具有开口；n型透明导电膜，其形成于n型窗层之上、以及形成于n型窗层的开口之下的化合物半导体层上；所述太阳电池的特征在于化合物半导体层具有高电阻部，该高电阻部在化合物半导体层的与导电膜相反一侧的表面附近的部分区域形成，含有掺杂在p型半导体晶体中的n型杂质；且所述高电阻部配置在n型窗层的开口之下。在本说明书中，各族的名称按照IUPAC的短周期型周期表命名。此外，“Ib族”、“IIIb族”及“VIb族”在IUPAC推荐的长周期型周期表中，分别是指“11族”、“13族”及“16族”。另外，所谓n型杂质，是指在p型半导体晶体中掺杂时作为施主发挥作用的元素。为解决上述的课题，本专利技术的太阳电池的制造方法包括在基板上形成导电膜的工序，在导电膜上生长含有Ib族元素、IIIb族元素及IVb族元素的p型半导体晶体的工序，在p型半导体晶体上形成具有开口的n型窗层的工序，在n型窗层之上、以及在n型窗层的开口之下的p型半导体晶体上形成n型透明导电膜的工序，所述制造方法的特征在于在形成n型窗层的工序和形成n型透明导电膜的工序之间，进一步包括在n型窗层的开口之下的p型半导体晶体的表面附近掺杂n型杂质的工序。附图说明图1是电路图，表示实施方案1的太阳电池的等效电路。图2是示意剖面图，表示实施方案1的太阳电池的结构实例。图3(A)～(D)是另一工序的示意剖面图，用于说明实施方案1的太阳电池中的第1制造方法的一个实例。图4(A)～(D)是另一工序的示意剖面图，用于说明实施方案2的太阳电池中的第2制造方法的一个实例。图5(A)～(C)是另一工序的示意剖面图，用于说明实施方案3的太阳电池中的第3制造方法的一个实例。图6是示意剖面图，表示实施方案4的太阳电池的结构实例。具体实施例方式如上所述，本专利技术的太阳电池包括基板，导电膜，具有高电阻部的化合物半导体层，n型窗层以及n型透明导电膜。此外，化合物半导体层的n型窗层一侧的表面为凹凸面。n型窗层有开口(以下也称为“针孔pinhole”)，高电阻部位于n型窗层的开口之下的p型半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳电池，其包括：基板；导电膜，其形成于所述基板上；化合物半导体层，其形成于所述导电膜上，并具有包含Ⅰｂ族元素、Ⅲｂ族元素及Ⅵｂ族元素的ｐ型半导体晶体；ｎ型窗层，其形成于所述化合物半导体层上，且具有开口； 以及ｎ型透明导电膜，其形成于所述ｎ型窗层之上、以及形成于所述ｎ型窗层的所述开口之下的化合物半导体层上；所述太阳电池的特征在于：所述化合物半导体层具有高电阻部，该高电阻部在所述化合物半导体层的与导电膜相反一侧的表面附近 的部分区域形成，且含有掺杂在所述ｐ型半导体晶体中的ｎ型杂质；所述高电阻部配置在所述ｎ型窗层的所述开口之下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-1-13 005768/20041.一种太阳电池，其包括基板；导电膜，其形成于所述基板上；化合物半导体层，其形成于所述导电膜上，并具有包含Ib族元素、IIIb族元素及VIb族元素的p型半导体晶体；n型窗层，其形成于所述化合物半导体层上，且具有开口；以及n型透明导电膜，其形成于所述n型窗层之上、以及形成于所述n型窗层的所述开口之下的化合物半导体层上；所述太阳电池的特征在于所述化合物半导体层具有高电阻部，该高电阻部在所述化合物半导体层的与导电膜相反一侧的表面附近的部分区域形成，且含有掺杂在所述p型半导体晶体中的n型杂质；所述高电阻部配置在所述n型窗层的所述开口之下。2.根据权利要求1所述的太阳电池，其中所述高电阻部的电阻大于所述n型窗层的电阻。3.根据权利要求1所述的太阳电池，其中所述化合物半导体层在与所述导电膜相反一侧的表面上具有凹面，所述高电阻部形成于所述凹面的附近。4.根据权利要求1所述的太阳电池，其中所述n型透明导电膜只通过所述n型窗层和所述高电阻部的至少一方的分隔而与所述化合物半导体层的所述高电阻部以外的部分相连接。5.根据权利要求1所述的太阳电池，其中所述高电阻部具有选自IIa族元素以及IIb族元素之中的至少1种元素作为所述n型杂质。6.根据权利要求1所述的太阳电池，其中所述高电阻部的所述n型杂质是Zn、Mg或Ca。7.根据权利要求1所述的太阳电池，其中所述化合物半导体层的所述p型半导体晶体是具有黄铜矿型结构的CuInSe2晶体、具有黄铜矿型结构的Cu(Ga，In)Se2晶体或具有黄铜矿型结构的CuIn(S，Se)2晶体。8.根据权利要求1所述的太阳电池，其中所述n型窗层是ZnO膜或ZnMgO膜。9.根据权利要求1所述的太阳电池，其进一步含有n型缓冲层，该n型缓冲层形成于所述化合物半导体层和所述n型窗层之间，且具有与所述n型窗层的所述开口相连通的开口。10.根据权利要求9所述的太阳电池，其中所述n型缓冲层是Zn(O，OH)膜或Zn(O，S，OH)膜。11.根据权利要求1所述的太阳电池，其中所述n型透明导电膜是ITO膜、SnO2膜、In2O3膜、ZnO:Al膜或ZnO:B膜。12.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥康仁，小野之良，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]