[发明专利]太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有至少一层或多层光电转换元件的太阳能电池、以及该太阳能电池的制造方法，在这些层中由微晶硅膜构成的i型硅层设置在n型硅层和p型硅层之间。

背景技术

太阳能电池是将光能转换成电力的发电设备。存在具有以下结构的太阳能电池：在玻璃等的透光绝缘基板上形成透明电极；在透明电极上形成其中p型硅层、i型硅层、以及n型硅层顺序地层叠的光电转换元件；并且此外在光电转换元件上形成金属薄膜后面电极。同样，作为另一类型，存在具有以下结构的太阳能电池：在聚酰亚胺膜等的绝缘塑料膜基板上形成后面电极；在后面电极上形成其中n型硅层、i型硅层、以及p型硅层顺序地层叠的光电转换元件；并且此外在光电转换元件上形成透明电极。

迄今为止，非晶硅作为构成这些太阳能电池的光电转换元件的材料是最常见的。近年来，已开始使用微晶硅。与使用非晶硅的光电转换元件（在下文中称为非晶硅系光电转换元件）相比，使用微晶硅的光电转换元件（在下文中称为微晶硅系光电转换元件）对长波长的光更加地高度敏感，并且在发电时可使用无法被非晶硅系光电转换元件吸收的长波长的光。例如，已知通过采用其中非晶硅系光电转换元件和微晶硅系光电转换元件按顺序层叠的多结型结构，发电效率进一步提高。

同样，已知通过在使用微晶硅系光电转换元件的太阳能电池中形成具有微晶硅膜的i型硅层、以及形成具有非晶硅膜的n型硅层和/或p型硅层，所生成的载流子的收集能力得以改进，并且电池特性提高。

然而，虽然微晶硅膜和非晶硅膜可使用CVD法形成、由此具有优良的生产率，但是难以在非晶硅膜上形成微晶硅膜。为此，在非晶硅膜上形成微晶硅膜的初始阶段，微晶硅膜容易变成非晶硅，而没有获取微晶硅。由此，存在微晶硅膜和非晶硅膜之间的界面处的膜质量恶化、以及电池特性容易丢失的问题。

在专利文献1中，公开了在使用含硅烷气体的浓度低于用于在p型硅层上形成i型硅层的原料气体的原料气体来形成籽晶层之后，在籽晶层上形成由微晶硅膜构成的i型硅层，以提高在p型硅层上形成由微晶硅膜构成的i型硅层时的结界面处的膜质量。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：JP-T-2009-542008（参见第0036段）

本发明的概要

本发明要解决的问题

然而，在使用专利文献1中所公开的方法获取的太阳能电池的情况下，电池特性的提高是不够的。

因此，本发明的目的在于，提供具有优良电池特性的太阳能电池、以及该太阳能电池的制造方法。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的太阳能电池是具有至少一层或多层光电转换元件的太阳能电池，在这些层中由微晶硅膜构成的i型硅层设置在n型硅层和p型硅层之间，

其特征在于，光电转换元件使得置于基板侧的n型硅层或p型硅层由非晶硅膜构成，

并且在置于基板侧的n型硅层或p型硅层与i型硅层之间设置由微晶硅膜构成的籽晶层，其中与置于基板侧的n型硅层或p型硅层接触的部分的结晶率低于i型硅层的结晶率，并且该结晶率朝着i型硅层侧、继续至i型硅层连续地或分两个或更多个阶段逐渐地增大。

优选籽晶层由具有不同结晶率的两层或更多层微晶硅膜构成。

优选当i型硅层和籽晶层各自在同一基板上形成时，籽晶层在可形成结晶率高于i型硅层的微晶硅膜的膜形成条件下形成。

同样，本发明的太阳能电池制造方法是一种具有至少一层或多层光电转换元件的太阳能电池的制造方法，在这些层中由微晶硅构成的i型硅层设置在n型硅层和p型硅层之间，并且置于基板侧的n型硅层或p型硅层由非晶硅膜构成，

该方法的特征在于，使用等离子体CVD法形成光电转换元件，由此将含硅烷气体和氢气的混合物引入腔室，

并且在置于基板侧的n型硅层或p型硅层与i型硅层之间形成由微晶硅膜构成的籽晶层，其中与置于基板侧的n型硅层或p型硅层接触的部分的结晶率低于i型硅层的结晶率，并且该结晶率朝着i型硅层侧、继续至i型硅层连续地或分两个或更多个阶段逐渐地增大。

优选在混合物中的含硅烷气体的浓度低于形成i型硅层时的浓度的条件下，在腔室内的压力、所施加的功率、以及电极间的距离恒定的条件下开始籽晶层的形成，并且混合物中的含硅烷气体的浓度连续地或分两个或更多个阶段逐渐地增加、最终增加到形成所述i型硅层时的含硅烷气体的浓度。

本发明的优点