光致电压元件及其制造方法技术

跨越玻璃基板（１１０）的一表面的成对的背面电极层（１２０），以黄铜矿结构的化合物在具有导电性的ｐ型光吸收层（１３０）上、层叠形成与光吸收层（１３０）ｐｎ接合的透光性的ｎ型缓冲层（１４０）。与缓冲层（１４０）层叠的同时，从光吸收层（１３０）和缓冲层（１４０）的一侧跨过背面电极层（１２０）的一方设置具有透光性的透明电极层（１６０）。透明电极层（１６０）以氧化铟和氧化锌为主要成分，形成膜应力为±１×１０９Ｐａ以下的非晶体薄膜。即使以加工简单的机械刻线也不产生龟裂或缺失等不良情况地进行良好地加工、提高制造性和产率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，该光致电压元件具有由具有导电性的P 型黄铜矿结构的化合物形成薄膜。
技术介绍
太阳能电池是将取之不尽的太阳光作为能源的清洁的发电元件，广泛用于各种用途。太阳能电池具有如下这样的元件，该元件使用硅、化合物半导体等作为光电转换材料， 当太阳光等光入射到该光电转换材料时对该光电转换材料产生的光电动势进行利用。太阳能电池可分为几种类别，但是单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池中采用昂贵的硅基板。因此，希望采用材料费用大幅降低的薄膜结构的太阳能电池。作为薄膜结构的太阳能电池，采用非硅系的半导体材料、即具有黄铜矿型的结晶结构的化合物作为光电转换材料，，尤其是采用由铜(Cu)、铟an)、镓(( )、硒(Se)构成的 CIGS系化合物的CIGS系太阳能电池备受瞩目。作为CIGS系太阳能电池的结构，例如，由在玻璃基板上形成的下部电极薄膜；由含有铜 铟 镓·硒的CIGS系化合物构成的光吸收层薄膜；在光吸收层薄膜上，由hS、 ZnS、CdS、ZnO等形成的高阻缓冲层薄膜；由AZO等形成的上部电极薄膜构成(例如，参照专利文献1)。该专利文献1所述的CIGS系太阳能电池，由于CIGS系半导体材料的光吸收率高、 能够通过蒸镀和溅镀等方法形成发电层，因此其厚度可薄至数μπι。因此，可以实现小型化并抑制材料费用、实现太阳能电池制造的节能化。但是，所述专利文献1记载的CIGS系太阳能电池那样的由具有以往的黄铜矿型的结晶结构的化合物形成光吸收层的太阳能电池中，为了良好地集电，形成为串联连接光致电压元件的结构。该薄膜结构中光电元件的串联连接是通过对制膜进行适当刻线分割而得到的。另一方面，有照射激光的方法或采用钻石切削的机械刻线等各种方法作为刻线方法，但是从装置或加工容易性等方面考虑，最好采用机械刻线。然而进行机械刻线时，有可能产生龟裂、欠缺等，而无法获得良好的特性。作为容易进行机械刻线的结构，已知若进行机械刻线的层为非晶体则可进行良好的加工，并且已知透明电极为非晶体的结构(例如， 参照专利文献2)。又，薄膜结构的太阳能电池有⑴设置后的转换效率的劣化较大；⑵与单结晶硅太阳能电池和多结晶硅太阳能电池相比转换效率较低等问题，已进行了解决这些问题的种种讨论。作为提高太阳能电池的光电转换效率的方法，已知有(a)通过在光电转换层侧的基板表面设置凹凸，来增加透过光电转换层的光的多重反射的机会；(b)形成光封入层； (c)通过形成反射防止膜增加入射到光电转换层的光量等方法。例如，作为光封入层或反射防止膜的形成，在ZnO系、SnO2系、或^i2O3系的透明导电膜上形成具有较大光折射率的SiJn2O5系透明导电膜，并在其上形成光折射率较小的 InGaO3系透明导电膜，以形成光封入层和反射防止膜(例如，参照专利文献3)。现有技术文献 专利文献 专利文献1特开2007-317885号公报 专利文献2特开2005-64273号公报 专利文献3特开平8-26225号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题 然而，在由以往的具有黄铜矿型的结晶结构的化合物形成光吸收层的太阳能电池中，对非晶体的透明电极层通过机械刻线进行分割时，仍会产生龟裂和欠缺等而无法良好地进行非晶体的透明电极的刻线加工(第一课题)。又，通过AZO等形成的上部电极薄膜为通过结晶化实现低电阻的材料，通过加热制膜或后退火处理结晶化之后，缓冲层(CdS或^1 中包含的S成分的移动导致半导体特性的下降、缓冲层的低电阻化导致的空穴的阻挡效果的下降、或在与缓冲层和透明电极层之间形成的η型半导体层的界面形成边界、产生能垒、电接合性随之下降。形成这样的边界的太阳能电池元件中，由于界面的接合面积小、导致长时间使用太阳能电池元件期间电接合性的下降、可靠性也产生问题(第二课题)。另，虽然在有限的设置区域中希望获得高能量转换效率，但是对于由以往的具有的黄铜矿型的结晶结构的化合物形成的光吸收层的太阳能电池，希望获得更高能量转换效率(第三课题)。以往的薄膜太阳能电池元件如专利文献3的CIGS系太阳能电池元件那样，在SiO 等高阻缓冲层薄膜上，需要形成由与高阻缓冲层薄膜不同的材料构成的、ZnOAl等形成的透明电极层。但是，通过溅镀法形成这样的元件结构时，由于用来形成高阻缓冲层的靶材材料为高阻、制膜速度仅适用低速的RF溅镀法。因此，在CIGS系太阳能电池元件的制造中，像对高阻缓冲层的形成采用RF溅镀法、对透明电极层的形成采用DC溅镀法一样、需要区分使用制膜装置，按照制造工序，还需要将基板运送到其他的制膜装置等的操作，这就会产生CIGS 系太阳能电池元件的制造效率低这样的问题。又，以用于提高光电转换效率的光封入效果为目的元件结构中，由于制膜材料各层不同，需要被运送到其他制膜装置、并需要更换靶材材料等操作，因此有薄膜太阳能电池元件的制造效率低这样的问题(第四课题)。因此，本专利技术是鉴于上述问题点而做出的。本专利技术的第一目的在于提供一种，即使对于由具有黄铜矿型的结晶结构的化合物所形成的光吸收层、也可进行良好地加工、提高产率的。本专利技术的第二目的在于提供一种，即使对于由具有黄铜矿型的结晶结构的化合物所形成的光吸收层、也可降低由与透明电极层边界造成的能垒、获得电接合性的长时间稳定的特性的。本专利技术的第三目的在于提供一种，即使对于由具有黄铜矿型的结晶结构的化合物所形成的光吸收层、也可提供高能量转换效率的。本专利技术的第四目的在于提供一种，光封入性和表面反射防止性良好、光电转换效率高、且制造效率高的光致电压元件和光致电压元件的制造方法。解决问题的手段 本专利技术所述的光致电压元件包括玻璃基板；设于该玻璃基板的一表面的成对的背面电极层；由黄铜矿结构的化合物构成且跨越所述成对的背面电极层而层叠而形成的、 具有导电性的P型的光吸收层；层叠形成于该光吸收层并与所述光吸收层Pn接合的、透光性的η型的缓冲层；和层叠于该缓冲层且从所述层叠的光吸收层和缓冲层的一侧一直设置到所述背面电极中的一个背面电极的、透光性的透明电极层，所述透明电极层形成为膜应力为士IX IO9Pa以下。本专利技术中的所述透明电极层，最好是以氧化铟和氧化锌为主要成分，并形成为由原子力显微镜(Atomic Force Microscope)观察得到的表面的粒径为0. 001 μ m以下的非晶体薄膜的结构。本专利技术所述的光致电压元件包括玻璃基板；设于该玻璃基板的一表面的背面电极层；由黄铜矿结构的化合物构成且层叠形成于所述背面电极层的、具有导电性的P型的光吸收层；层叠形成于该光吸收层的并与所述光吸收层pn接合的、透光性的η型的缓冲层； 层叠形成于该缓冲层的、具有比所述缓冲层高的阻值的、相对于所述光吸收层为η型的透光性的η型半导体层；和层叠于该η型半导体层且从所述层叠的光吸收层、缓冲层和η型半导体层的一侧一直设置到所述背面电极的透光性的透明电极层，所述η型半导体层和所述透明电极层形成为，各自以氧化铟和氧化锌为主要成分，所述η型半导体层与所述透明电极层的功函数之差小于0. :3eV，所述η型半导体层与所述透明电极层的能带间隙之差小于 0. 2eV0 本专利技术中，所述透明电极层最好是构成为形成含有以氧化铟和氧化锌为主要成分的非晶体薄膜。又，本专利技术中，所述透明电极层通过采用氩(Ar)和氧(O2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光致电压元件，其特征在于，包括：玻璃基板；设于该玻璃基板的一表面的成对的背面电极层；由黄铜矿结构的化合物构成且跨越所述成对的背面电极层层叠而形成的、具有导电性的ｐ型的光吸收层；层叠形成于该光吸收层并与所述光吸收层ｐｎ接合的、透光性的ｎ型的缓冲层；和层叠于该缓冲层且从所述层叠的光吸收层和缓冲层的一侧一直设置到到所述背面电极中的一个背面电极的、透光性的透明电极层，所述透明电极层形成为膜应力为±１×１０９Ｐａ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：海上晓，
申请(专利权)人：出光兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP