[发明专利]太阳能电池及其制造方法

说明书

本发明涉及使用导电性基体的太阳能电池及其制造方法。

使用金属制基片的薄膜太阳能电池因基片轻和可挠性(柔性)的特征而具有广泛的用途。而且，因金属制的基片在耐高温处理上的特点，所以可以期待太阳能电池的高效率。

在使用导电性基片的情况下，存在难以在基片上将多个单元电池串联连接并集成化的问题。此外，在使用金属板作为基片的情况下，金属板的构成元素向光吸收层扩散，存在特性下降那样的问题。对于这些问题，披露了在金属基片上形成绝缘层，并在其上形成电极层和作为光吸收层的非晶硅层的方法(例如，日本特开平05-129641号公报、特开平11-261090号公报)。

另一方面，将以Cu(In、Ga)Se₂(以下记述为CIGS)为代表的黄铜矿结构的半导体用于光吸收层的太阳能电池因变换效率高而引人注目。在使用CIGS的太阳能电池中，一般使用玻璃基片作为基体。此外，以重量轻的太阳能电池和具有可挠性的太阳能电池的制作为目的，还报告了在除了玻璃基片之外使用聚酰亚胺或不锈钢板的太阳能电池。

本发明寻求进一步提高使用包含Ⅰb族元素、Ⅲb族元素和Ⅵb族元素的半导体(黄铜矿结构半导体)的太阳能电池的可靠性和特性。

本发明的目的在于提供太阳能电池及其制造方法，其中使用包含Ⅰb族元素、Ⅲb族元素和Ⅵb族元素的半导体的特性和可靠性高。

为了实现上述目的，本发明的第一太阳能电池包括：导电性的基体；在所述基体的一主表面上形成的第1绝缘层；在所述基体的另一主表面上形成的第2绝缘层；以及在所述第1绝缘层的上方配置的光吸收层；其中，所述光吸收层由包含Ⅰb族元素、Ⅲb族元素和Ⅵb族元素的半导体组成。根据上述第一太阳能电池，在形成光吸收层时，可以防止Ⅵb族元素(特别是Se或S)与基体进行反应而使基体变脆，所以可得到特性和可靠性高的太阳能电池。此外，可以防止因Ⅵb族元素与基体进行反应形成的硫硒碲(硫属)化合物所导致的生产率下降。而且，在上述第一太阳能电池中，通过绝缘层可以防止构成基体的元素扩散到光吸收层。该效果在基体由金属组成的情况是特别重要。

再有，在本说明书中，Ⅰb族元素、Ⅲb族元素、Ⅵb族元素、Ⅰa族元素，分别对应于1985年以前IUPAC推荐的周期表的ⅠB族元素、3B族元素、6B族元素和1A族元素。因而，Ⅰb族元素指包含Cu的系列元素。此外，Ⅲb族元素指包含Al、Ga、及In的系列元素。此外，Ⅵb族元素指包含S、Se、及Te的系列元素。此外，Ⅰa族元素指包含Li、Na、及K的系列元素。

在上述第一太阳能电池中，也可以在上述第1绝缘层上配备串联连接的多个单元电池。根据上述结构，可得到面积大特性好的集成型太阳能电池。

在上述第一太阳能电池中，所述基体由金属组成，所述半导体也可以包含从Cu、In和Ga中选择的至少一种元素、以及从Se和S中选择的至少一种元素。在上述结构中，通过使用薄的基体，获得具有可挠性的太阳能电池。此外，由于使用由金属构成的基片，因而可以进行高温中的处理，所以可以形成结晶性很好的半导体构成的光吸收层。

在上述第一太阳能电池中，所述基体可以由不锈钢或铝合金构成。根据上述结构，可得到重量轻的太阳能电池。

在上述第一太阳能电池中，还包括在所述第1绝缘层上形成的导电层、以及在所述导电层和所述光吸收层之间配置的层A，所述层A也可以包含Ⅰa族元素。根据上述结构，可得到特性十分良好的太阳能电池。

在上述第一太阳能电池中，所述Ⅰa族元素可以是Na。

在上述第一太阳能电池中，所述第1和第2绝缘层的平均层厚度可以在0.5μm以下。根据上述结构，在形成光吸收层时，可以使基片表面的温度分布均匀。此外，可以防止基体与导电层剥离。

在上述第一太阳能电池中，所述第1和第2绝缘层可以从氧化物或氟化物中选择至少一种来构成。

在上述第一太阳能电池中，所述第1和第2绝缘层可以以氧化硅为主要成分。根据上述结构，可以防止基体与导电层剥离。此外，可以容易地形成绝缘层。

在上述第一太阳能电池中，所述第1和第2绝缘层可以以氟化铁为主要成分。根据上述结构，可以容易地形成均匀的绝缘层。