[发明专利]光电变换装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电变换装置及其制造方法。

背景技术

为了使薄膜型太阳能电池的输出电量增加，在电压、电流两方面 一直进行着各种研究。特别是为了有效地吸收入射光而转化为电流， 且使开放电压增加，提出了层叠型(串联型)结构。另外，为了使来 自光入射侧(上部)光电变换层的电流增加，例如非专利文献1，提出 了一种在上部的非晶硅光电变换层和下部的多结晶薄膜光电变换层之 间将膜厚最适化的透明导电膜结构(中间反射层省略为中间层)。

专利文献1：(日本)特开2001-308354号公报

专利文献2：(日本)特开2002-118273号公报

非专利文献1：第二届太阳光发电世界会议(2nd world conference and exhibition on photovoltaic solar energy conversion，1998，Vienna，Austria)来自瑞士Neuchatel大学的报告 (pp728-731)

非专利文献2：南内嗣，陶瓷，Vol.42，No.1(2007)，《ZnO系替 代材料的优越性和问题》图4

但是，需要使中间层最适合于向上部光电变换层反射的光波长区 域，进而使上部光电变换层的电流增加，例如专利文献1中公开了设 置多层的中间层而使反射光的选择性提高的技术，但导致了增加的电 流量的不合算的成本上升。

另外，作为其他的问题，例如专利文献2，可知在引入中间层的情 况下，模块化构成串联连接回路时，中间层变为电流漏电路径，模块 特性劣化。在专利文献2中，保持中间层的导电率的最适化而防止该 现象，但在抑制劣化方面存在限度。

发明内容

本发明鉴于上述原因而提出，其目的在于，提供一种能够以低成 本获得更高性能的光电变换装置及其制造方法。

对于上述问题，本发明者进行专心研讨后认为，在上部光电变换 层形成后的中间层形成后，由于等离子体CVD成膜装置形成下部光电 变换层的过程(例如氢等离子体暴露)的影响，从而在中间层与下部 光电变换层相接的表面上形成光吸收增加的表面层。另外认为，该光 吸收增加的表面层是中间层材料即掺杂Ga的ZnO(GZO)等ZnO系 材料经过氢还原后的变质层。由此，在中间层进行的光吸收损失产生， 太阳能电池整体的发电电力降低。

因此，发现通过在中间层表面形成等离子体抗性高且由SiO₂构成 的薄的皮膜作为保护层，能够防止中间层表面的改性。通常SiO₂绝缘 性高，但研究的结果是，通过Ar/O₂气体组成相对于SiC靶的溅射，具 有导电性且光学上透明的SiO_2-xC_y是适用的。(另外，x和y是小值。 以后简单地记作SiO₂。)

另外，也发现ZnO具有在膜厚减少时电阻率增加的特性，通过采 用上述技术，为了中间层的高电阻化能够减少中间层膜厚，由于使面 内方向的电导电性降低，从而具有减少电流漏电路径的效果。

上述技术具有专利文献2上述的防止电流漏电功能，另外，也防 止了在该专利文献2中未采取任何措施的中间层等离子体引起的劣化。

另外，认为要防止具有中间层的薄膜串联型太阳能电池中产生的 介有中间层的电流漏电，中间层的高电阻化是有效的。但是，在专利 文献2中，通过中间层材料即掺杂Ga的ZnO(GZO)的Ga掺杂量的 调整、氧浓度的增加来实现GZO的高电阻化，但在高电阻化方面存在 限度。根据非专利文献2的图4，显示出随着ZnO膜厚的减少，ZnO 的电阻率降低。这是因为膜厚减少的同时构成薄膜的ZnO结晶粒子的 粒径减少。因此，为了防止在中间层中的电流漏电，优选使ZnO膜厚 尽可能薄。但是，为了使特定波长光的选择性反射率增加，以实现中 间层的作用即增加来自光入射侧(上部)光电变换层的电流，就必须 具有确定膜厚的ZnO。

因此，为了在ZnO较薄时仍具有保持希望的光学特性的膜厚，优 选采用ZnO/SiO₂/ZnO这种ZnO薄膜的层叠结构。据此，通过较薄地 保持具有导电性的ZnO的膜厚来满足高电阻率，而由于SiO₂的存在， 也能够实现特定波长光的选择性反射率的增加。