光电转换元件及太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及光电转换元件及太阳能电池，具备由非晶质硅形成的ｎｉｐ结构，利用使ｎ＋型ａ－Ｓｉ层接触由ｎ＋型ＺｎＯ层形成的透明电极的结构，提高能量转换效率。由此，能够将对地球资源的影响抑制在最小限，能够实现大面积、大功率的光电转换元件及太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光电转换组件及包含该光电转换组件的太阳能电池。
技术介绍
通常，将太阳光能转换为电能的太阳能电池提案有硅系、化合物系、及有机物系电池等各种太阳能电池。另外，硅系太阳能电池因为以作为地球上的资源大量存在的硅作为原料，所以相比其它的化合物系及有机物系的太阳能电池，不用担心出现资源枯竭等问题。另外，硅太阳能电池可以分类为单晶硅、多晶硅及非晶质(amorphous)型，这些硅太阳能电池中，单晶硅及多晶硅为整体型，另一方面，非晶质型太阳能电池为薄膜型。在此， 整体型硅太阳能电池需要成膜具有100 μ m左右的厚度的膜，另一方面，薄膜型硅太阳能电池只要成膜0. 5 μ m左右的厚度的膜即可。最近，上述的各种太阳能电池中，因整体型硅太阳能电池的能量转换效率较高，制造费用也较低，所以趋向于被越来越多的使用。但已知的是，伴随整体型硅太阳能电池的需要急剧增加，需要大量的作为原料的单晶硅和多晶硅，导致成本大幅增加的同时，供应问题本身都会陷入困难状况。另一方面，提倡使用太阳能作为火力或水利的代替能源。为了将太阳能作为火力或水力的代替能源使用，需要具备一平方千米单位的大面积的可以供给大功率的太阳能电池。由于单晶型及多晶型硅太阳能电池需要成膜膜厚较厚的单晶硅或多晶硅膜，所以要构成具有大面积且大功率的太阳能电池，如上所述在成本方面乃至资源方面都是困难的。与之相对，由于可将非晶质型硅太阳能电池的非晶质硅膜厚相比单晶型及多晶型硅太阳能电池设为1/100以下，所以适合现实情况下以低成本制造大功率及大面积太阳能电池。但是，非晶质型硅太阳能电池的能量转换效率为6% 7%左右，与具有20%左右的能量转换效率的单晶型及多晶型硅太阳能电池相比显著低下，另外，需要指出的是，非晶质型硅太阳能电池存在面积越大，能量转换效率越是降低的缺点。专利文献1中，公开了一种技术，其为提高薄膜型太阳能电池的性能，而在基板上形成具有倾斜截面的透明电极，及将&10、SnO2、及ITO中的一种作为透明电极利用。另外，专利文献2中，公开有具备SnA或ZnO作为透明电极层的非晶质型硅太阳能电池。现有技术文献专利文献1 日本特表2008-533737号公报专利文献2 日本特开平5-1755 号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献1中公开了通过使形成太阳能电池的单电池间的绝缘间隔最小化、力口宽有效面积，由此可降低制造单价的透明电极的加工方法，但是，对于改善形成非晶质型硅太阳能电池的太阳能电池层的能量转换效率没有任何考虑。专利文献2中公开有在由ZnO或SnA形成的透明电极上形成ρ型非晶质(无定形)硅层(以下称为a-Si层)，在该ρ型a-Si层上依次层叠有i型a-Si层、及η型a_Si 层的构成的非晶质硅太阳能电池。该情况下，在η型a-Si层上设有背面金属电极。但是， 专利文献2中表明上述构成的非晶质硅太阳能电池的能量转换效率止于5. 5%。本专利技术的目的在于，提供一种富于量产性的适合大面积太阳能电池的光电转换元件结构。本专利技术的目的在于，提供一种使用能够有效利用资源的aio电极和非晶质硅系的适合于制造大面积的太阳能电池的光电转换元件结构。另外，本专利技术的目的在于，得到具备超过6% (优选为10%)的能量转换效率的非晶质型硅太阳能电池。解决课题的手段根据本专利技术的第1方面，可得到一种光电转换元件，其特征在于，包含第一电极层、第二电极层、设于所述第一及第二电极层之间的一个或多个发电层叠体，所述发电层叠体包含ρ型半导体层、与该ρ型半导体层接触形成的i型半导体层、 与所述i型半导体层接触而形成的η型半导体层，所述一个发电层叠体或所述多个发电层叠体中的所述第一电极侧的发电层叠体的所述η型半导体层与所述第一电极层接触，所述一个发电层叠体或所述多个发电层叠体中的所述第二电极侧的发电层叠体的所述P型半导体层与所述第二电极层接触，所述第一电极层中，至少所述η型半导体层所接触的部分含有&ι0。根据本专利技术第二方面，在第一方面的基础上得到光电转换元件，其特征在于，所述第一电极层的ZnO被掺杂Ga、Al或h而成为η型。根据本专利技术第三方面，在第一或第二方面的基础上得到光电转换元件，其特征在于，所述第一电极层为透明电极。根据本专利技术第四方面，在第一 第三方面中任一方面的基础上，得到光电转换元件，其特征在于，所述发电层叠体的至少一个中的所述i型半导体层由结晶硅、微晶非晶硅及非晶质硅中的任一个形成。根据本专利技术第五方面，在第一方面的基础上得到光电转换元件，其特征在于，所述第一电极层的ZnO为η型，与所述第一电极层接触的η型半导体层由非晶质硅形成。根据本专利技术第六方面，在第一 第五方面中任一方面的基础上得到光电转换元件，其特征在于，所述一个发电层叠体或所述多个发电层叠体中的所述第一电极侧的发电层叠体由非晶质硅形成。根据本专利技术第七方面，在第一 第六方面中任一方面的基础上得到光电转换元件，其特征在于，与所述第二电极层接触的所述P型半导体层由非晶质硅形成，所述第二电极层中至少所述P型半导体层所接触的部分由％或Pt形成。根据本专利技术第八方面，在第一 第六方面中任一方面的基础上得到光电转换元件，其特征在于，所述发电层叠体存在多个，该多个发电层叠体中的所述第二电极侧的发电层叠体由微晶硅形成。根据本专利技术第九方面，在第八方面的基础上得到光电转换元件，其特征在于，与所述第二电极层接触的所述P型半导体层由微晶硅形成，所述第二电极层中至少所述P型半导体层所接触的部分含有M而形成。根据本专利技术第十方面，在第七或第九方面的基础上得到光电转换元件，其特征在于，所述第二电极层还包含Al层。根据本专利技术第十一方面，可以得到一种太阳能电池，其包含第一 第十方面中任一方面所述的光电转换元件。根据本专利技术，能够容易且廉价地得到大量的即大面积的太阳能电池，而且，能够得到能量转换效率高的光电转换元件及太阳能电池。另外，本专利技术中，可得到地球上的资源方面没有问题且经济方面也有利的非晶质硅光电转换元件及太阳能电池。附图说明图1是说明本专利技术的光电转换元件的原理的图；图2是说明本专利技术一实施方式的光电转换元件及太阳能电池的结构的概略图；图3A是按工序说明图2所示的光电转换元件的制造工序的图；图;3B是按工序说明图2所示的光电转换元件的制造工序的图；图3C是按工序说明图2所示的光电转换元件的制造工序的图；图3D是按工序说明图2所示的光电转换元件的制造工序的图；图3E是按工序说明图2所示的光电转换元件的制造工序的图；图3F是按工序说明图2所示的光电转换元件的制造工序的图；图3G是按工序说明图2所示的光电转换元件的制造工序的图；图3H是按工序说明图2所示的光电转换元件的制造工序的图；图4是说明本专利技术其它实施方式的光电转换元件及太阳能电池的结构的概略图。具体实施例方式本专利技术的原理首先，本专利技术以实现使用非晶质硅，拥有1. 3V以上的开放端电压Voc且具有10% 以上的能量转换效率的光电转换元件及太阳能电池为目标，由此，可以大面积化、大功率化及量产化。目前，在具备pin结构的非晶质硅太阳能电池或光电转换元件中，一般采用如下构成P型非晶质硅层与透明电极接触设置，另一方面，η型非晶质硅层与背面电极接触。但是，在该结构中，根据专利文献2的提示可知，开放端电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光电转换元件，其特征在于，包含第一电极层、第二电极层、和设于所述第一及第二电极层之间的一个或多个发电层叠体，所述发电层叠体包含ｐ型半导体层、与该ｐ型半导体层接触形成的ｉ型半导体层、和与所述ｉ型半导体层接触形成的ｎ型半导体层，所述一个发电层叠体或所述多个发电层叠体中的所述第一电极侧的发电层叠体的所述ｎ型半导体层与所述第一电极层接触，所述一个发电层叠体或所述多个发电层叠体中的所述第二电极侧的发电层叠体的所述ｐ型半导体层与所述第二电极层接触，所述第一电极层的至少所述ｎ型半导体层所接触的部分含有ＺｎＯ。

【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：大见忠弘，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：JP