[发明专利]光电转换装置的制造方法和光电转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换装置，特别是涉及通过成膜制成发电层的薄膜硅系太阳电池的制造方法和用该制造方法制作的光电转换装置。

背景技术

作为用于将太阳光的能量转换为电能的光电转换装置，已知有具备光电转换层的薄膜硅系太阳电池，所述光电转换层利用等离子体CVD法等制成p型硅系半导体(p层)、i型硅系半导体(i层)和n型硅系半导体(n层)的薄膜而形成。作为薄膜硅系太阳电池的优点，能够列举出容易大面积化，膜厚薄至结晶类太阳电池的1/100左右，材料可以很少等。因此，薄膜硅系太阳电池与结晶类太阳电池相比较，能够实现低成本的制造。

为了使具有高转换效率的薄膜硅系太阳电池的量产性提高，重要的是使成膜速度提高，并且在基板面内均质地制成光电转换层，使模块输出提高。例如，在使用结晶质硅的太阳电池的情况下，已知结晶质硅i层的结晶性与太阳电池的转换效率之间存在关系。

例如，在专利文献1和专利文献2中公开了适合用于以高速制成高品质的光电转换层的成膜条件。

但是，在利用等离子体CVD法的薄膜硅的制造中，在基板面内，产生原料气体流量、投入电力密度、基板温度、基板-电极间距离等的成膜条件的分布。此外，产生批量间的成膜条件的变动。因此，在基板面内或者批量间产生薄膜特性的不均。特别是，在使用基板面积为1m²以上的大面积基板的情况下，容易产生基板面内的成膜条件的变动。由于在基板面内存在薄膜特性差的区域而产生太阳电池模块输出降低、或者批量间的太阳电池模块输出的不均变大的问题。根据这种观点，需要对薄膜特性相对于成膜条件的变动的稳定性进行评价，改善制造工艺。

在专利文献3中，公开了在利用大气压等离子体CVD法的透明导电膜的成膜方法中，对改变反应气体种类的情况下的透明导电膜的电阻率值的稳定性进行评价的情况。

专利文献1：日本特开2005-259853号公报

专利文献2：日本特开2006-216921号公报

专利文献3：日本特开2005-200737号公报

发明内容

在以专利文献1和专利文献2中记载的成膜条件范围制成光电转换层时，即使以相同条件制成光电转换层，也会发生在各模块产生发电输出不均的问题。如专利文献1和专利文献2这样，对以提高太阳电池的性能为目的的成膜条件进行了各种研讨，但是关于电池性能相对于成膜条件的变动的稳定性，现状是基本上没有进行评价。

本发明的目的是提供能够抑制大面积基板面内的光电转换效率的不均、批量间的太阳电池模块输出的变动且能够使生产性提高的光电转换装置的制造方法。此外，本发明的目的是提供利用上述制造方法制造控制了结晶质硅i层的基板面内的薄膜特性、特别是结晶性的不均而具有高输出的光电转换装置。

本发明的光电转换装置的制造方法的特征在于，包括以下工序：利用以包含硅烷系气体和氢气的气体作为原料气体的等离子体CVD法，在上述基板的每单位面积的上述氢气流量为80slm/m²以上的条件下，在基板上形成硅系光电转换层。

本发明的发明人对硅系光电转换层的成膜条件与硅膜的结晶性和光电转换装置的性能之间的关系进行调查后的结果，发现结晶性、光电转换效率的不均依赖于成膜气体的流量、特别是基板每单位面积的氢气流量。而且，还发现如果以上述的氢气流量条件成膜，则关于气体总流量、向等离子体放电电极的投入电力密度、基板温度、基板-电极间距离中的任一个条件，用于获得一定水准的转换效率的变动允许宽度变大。

气体量、基板温度随着基板面积的扩大而容易产生基板面内的分布。此外，由于产生基板的翘曲，在基板面内基板-电极间距离存在差异。利用本发明的制造方法制造光电转换装置，则由于在基板面内相对于气体总流量、基板温度、基板-电极间距离的变动的稳定性较高，即使在上述成膜条件下产生基板面内分布，也能够抑制膜质和性能(光电转换效率)的不均。其结果，能够提高每一个光电转换装置的发电输出。

再者，气体流量、有效投入电力在批次间或者批量间容易变动。利用本发明的制造方法，则由于相对于气体总流量和投入电力的稳定性较高，即使在批次间或者批量间气体流量、投入电力变动的情况下，也能够减小对膜质和光电转换效率的变化的影响。因此，能够抑制在批次间或者批量间的发电输出的不均。

像这样，根据本发明的制造方法，能够稳定地生产高品质的制品。

在上述发明中，在上述基板的面积为1m²以上的大面积基板的情况下，稳定性提高效果较大。