薄膜太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及可以提高内面电极层的粘结度和反射率的薄膜太阳能电池，并提供了两种结构。 其中，第１种薄膜太阳能电池是在绝缘性基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层的薄膜太阳能电池，其特征在于，内面电极层是由比构成薄膜半导体导之半导体折射率低的第１透明导电性金属化合物层、第２透明导电性金属化合物层和金属层构成的，同时第２透明导电性金属化合物层至少含有第１透明导电性金属化合物层的构成成分和金属层构成成分中的一种，第１透明导电性金属化合物层是金属氧化物，具体的是氧化铟锡、氧化锡、氧化锌中一种。或者薄膜半导体层使用化合物半导体时，其中第１透明导电性金属化合物层也可以使用硫化镉。 作为第２种薄膜太阳能电池是在绝缘性极板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层的薄膜太阳以电池，其特征在于，内面电极层是由含有银和氧和构成透明导电性金属氧化物的金属元素的中间薄层和银膜的叠层体，构成透明导电性金属氧化物的金属元素是锌。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在基板上叠层薄膜半导体层、电极层的薄膜太阳能电池，特别是涉及将如银等的具有高反射率，但与半导体材料的粘结强度低，不能作为薄膜太阳能电池的内面电极层使用的电极材料，以高粘结强度叠层在薄膜半导体层上，兼顾实现了实用水平的粘结强度和优良的内面反射效果的薄膜太阳能电池。以往，以非晶质硅为主导的薄膜太阳能电池是将透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层依次叠层在绝缘性透明基板上而形成的，是通过从绝缘性透明基板侧入射的光，使用pn结的内部电场，将发生在薄膜半导体层内的电子空穴对从透明电极层侧和内面电极层侧分别取出，从而得到发电功率。为了尽量增加射入薄膜半导体层的光量，在此之前已对这样的薄膜太阳能电池进行了各种试验。例如在绝缘性透明基板上，依次叠层透明电极层、作为薄膜半导体层的含有p-i-n结的非晶质硅层、内面电极层，在内面电极层上，使用有效波长区域中反射率高的银电极，在内面电极层和透明电极层中间反射入射光，力图增加到达薄膜半导体层的光量。这样可以提高内面电极层的反射率，有效地利用通过薄膜半导体层内部的长波长的光，增加更多的光电流。如上所述，作为反射率高的内面电极材料，银是最常用的。但是，银对于薄膜半导体及陶瓷的粘结强度差，作为薄膜太阳能电池的内面电极，为了得到实用水平的粘结强度，可采用通过电热处理烧结或搀杂的方法。但是，通过热处理的高温暴露，从金属成分的扩散速度上看，不适合于薄膜半导体；进而，若采用搀杂方法时，银的反射率显著降低，不能有效利用上述的长波长光。所以，以银单质作为薄膜太阳能电池的内面电极，尚存着实际上不能使用的问题。另一方面，也有人提出在氧化铟锡、氧化锡、氧化锌、硫化镉等的透明导电性金属化合物上，叠层银或铝等的高反射率金属的高反射率内面电极构造的方案。可是，对于铝，与将其单质直接叠层到薄膜半导体上时相比，此时的粘结强度低，另外，对于银，虽然比若干单质粘结强度提高，但还不能达到可利用水平。而且，对于这些内面电极构造，只是作为学会发表用的最佳数据而使用。本专利技术者们解决了这些问题，开发了具有兼顾薄膜半导体层的粘结强度及高反射率内面电极之结构的薄膜太阳能电池。这样的薄膜太阳能电池具有在薄膜半导体层和内面电极层之间，不相互粘结不同材料的结构。具体地说，本专利技术的第1种薄膜太阳能电池是在绝缘性透明基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层的薄膜太阳能电池，内面电极层是通过具有比构成薄膜半导体层的半导体折射率低的第1透明导电性金属化合物层、第2透明导电性金属化合物层和金属层构成的，同时第2透明导电性金属化合物层至少含有第1透明导电性金属化合物层的构成成分和金属层的构成成分中的一种。而且第1透明导电性金属化合物层优选的是金属氧化物，进而具体地说，只要是氧化铟锡(以下简称ITO)、氧化锡(以下简称SnO2)、氧化锌(以下简称ZnO)其中的一种即可。另外，特别是作为薄膜半导体层使用硒化铜铟(以下简称CuInSe2)系半导体及其复合膜时，第1透明导电性金属化合物层优选的是硫化镉(以下简称CdS)。另外，本专利技术的第2种薄膜太阳能电池是在绝缘性透明基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层的薄膜太阳能电池，是内面电极层含有银、氧以及构成透明导电性金属氧化物的金属元素的中间薄层和银薄膜的叠层体的薄膜太阳能电池。而且，作为含在中间薄层中的透明导电性金属氧化物的构成金属元素，特别优选的是锌(以下简称Zn)。在这样的本专利技术中，作为第1种薄膜太阳能电池的制造方法，是在绝缘性透明基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层，在该已叠层了的薄膜半导体层上再叠层第1透明导电性金属化合物层，之后，在于反应室中形成的、由相邻设置的透明导电性金属化合物和金属产生的多个等离子区域中，通过从透明导电性金属化合物侧向金属侧移动已叠层了上述第1透明导电性金属化合物层的基板，在薄膜半导体层上叠层由第1透明导电性金属化合物层、第2透明导电性金属化合物层和金属层组成的内面电极层。在此，通过在溅射靶上加上电压，形成上述多个等离子区域的同时，通过该多个等离子区域的各各部分相互重合或者在形成多个等离子区域时的放电功率密度中，将第2透明导电性金属化合物层叠层时的放电功率密度取为金属层的放电功率密度的10％以下，或者由金属的放电功率的感应能或寄生放电，在多个等离子区域中形成第2透明导电性金属化合物的等离子区域，或者在形成多个等离子区域中之一所用的透明导电性金属化合物中使用与第1透明导电性金属化合物层相同的材料，可得到重复性良好的该第1种薄膜太阳能电池构造。以往，在所述的第1透明导电性金属化合物层上，直接叠层银(以下简称Ag)及铝(以下称Al)，但此时，不同种材料之间有接触，如上所述，粘结强度下降。可是，对于第1种薄膜太阳能电池，在该第1透明导电性金属化合物层上叠层第2透明导电性金属化合物层及金属层时，在基板通过透明导电性金属化合物和金属相邻设置产生的多个等离子区域时，第2透明导电性金属化合物层的组成，从与第1透明导电性金属化合物层的界面侧到与金属层的界面侧，可连续地增加含在第2透明导电性金属化合物层中的金属层的构成成分的含量。因此，从上述两界面中，不发生以往不同种类材料之间的接触，所以可提高粘结强度。该第2透明导电性金属化合物层内的金属层构成成分的含量梯度，是由于相邻设置上述多个等离子区域产生的、构成各各等离子的活性种在反应室中的低压下扩散，结果，存在两者相互混合的区域，在该区域中移动基板而造成的。即，在以第2透明导电性金属化合物及金属层为对象的各各等离子区域内，由于各成分活性种存在概率高，所以在多个等离子区域内通过移动形成了第1透明导电性金属化合物层的上述基板，可形成上述成分的梯度。另外，在形成多个等离子区域时的放电功率密度中，将第2透明导电性金属化合物的放电功率密度取为金属的放电功率密度的10％以下，通过金属的放电功率的感应能或寄生放电，形成多个等离子区域中第2透明导电性金属化合物的等离子区域，可将第2透明导电性金属化合物层做得尽可能薄。即，由于该第2透明导电性金属化合物层完全是为确保第1透明导电性金属化合物层和金属层之间有充分粘结强度而设置的，所以希望尽可能薄。在此，第2透明导电性金属化合物层的放电功率密度，若超过金属的放电功率密度的10％，则第2透明导电性金属化合物层中的金属含量变低，第2透明导电性金属化合物层和金属层间就会发生不同种材料之间的接触，因此不能提高本专利技术目的的粘结强度，这是不希望的。在用于形成多个等离子区域中之一种的透明导电性金属化合物中，若使用与第1透明导电性金属化合物层相同的材料，第1及第2的透明导电性金属化合物层间的接触就接近于相同材料之间的接触，可使粘结强度提高。在第1透明导电性金属化合物中，若使用ITO、SnO2、ZnO、CdS中的一种，可得到对于薄膜半导体有更高的稳定性，另外，作为金属，若使用Ag或Al，可提高内面电极的反射率。接着，对于本专利技术的第2种薄膜太阳能电池的制造方法加以说明。首先，在绝缘性透明基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层。然后，在磁控管式的串联溅射装置的反应室内，在透明导电性金属氧化物的极微弱等离子区域和银的通常的等离子区域中，从透明导电性金属氧化物的微弱等离子区域侧向Ag的通常的本文档来自技高网...

【技术保护点】
薄膜太阳能电池，是在绝缘性基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层的薄膜太阳能电池，其特征在于，内面电极层是由比构成薄膜半导体层的半导体折射率低的第１透明导电性金属化合物层、第２透明导电性金属化合物层和金属层构成的，同时第２透明导电性金属化合物层至少含有第１透明导电性金属合物层的构成成分和金属层构成成分中的一种。

【技术特征摘要】
JP 1994-10-6 242508/1994;JP 1994-10-6 242509/94;JP1.薄膜太阳能电池，是在绝缘性基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层的薄膜太阳能电池，基特征在于，内面电极层是由比构成薄膜半导体层的半导体折射率低的第1透明导电性金属化合物层、第2透明导电性金属化合物层和金属层构成的，同时第2透明导电性金属化合物层至少含有第1透明导电性金属合物层的构成成分和金属层构成成分中的一种。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤正隆，林克彦，石川敦夫，仓田慎一郎，山岸英雄，
申请(专利权)人：钟渊化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]