[发明专利]光电转换装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换装置的制造方法，特别是涉及太阳能电池的制造方法。

背景技术

作为接受光而转换为电的光电转换装置，众所周知有例如在发电层(光电转换层)层叠薄膜硅系的膜的薄膜系太阳能电池。一般来说，薄膜系太阳能电池构成为在基板上依次层叠透明电极层(第一透明电极层)、硅系半导体层(光电转换层)、以及背面电极层。

透明电极层以氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO₂)、以及氧化铟锡(ITO)等金属氧化物为主要成分。

背面电极层由Ag、Al等金属膜构成。Ag的光反射特性优于Al。在平滑的玻璃基板层叠Ag膜的情况下，能够得到理想的高反射率(R＝约98％)。

在薄膜系太阳能电池的领域中，为了提高电池性能，已经设法提高开路电压、短路电流。

例如，提出有层叠具有不同吸收波长的光电转换层的串联型太阳能电池的方案。通过将光电转换层设为串联型，从而能够有效地吸收入射光，并且能够增加短路电流以及开路电压。

例如，提出有如下方法的方案：通过在上部光电转换层与下部光电转换层之间设置最优膜厚的透明导电膜结构(中间反射层)等向各层界面插入新的材料层，来提高电池性能。

另外，还提出有对光电转换层的透光侧的结构(背面结构)进行改进的方法的方案。例如，在专利文献1中记载有在光电转换层与背面电极层之间设置透明电极层的光电转换装置。通过夹装透明电极层，能够防止半导体膜与金属膜之间的合金化。由此，由于金属膜能够维持高反射率，因此能够抑制光电转换效率的降低。例如，在专利文献2中记载有在光电转换层与背面电极层之间设置有低折射率的透光性缓冲层的光电转换装置。在专利文献2中，背面电极层(背面电极)为Ag膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭60-41878号公报(权利要求书)

专利文献2：日本专利第3342257号公报(权利要求1、段落[0020])

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献1、专利文献2所提出的光电转换装置那样，着眼于层构成的背面结构的改进方案不能充分地降低金属膜中的光吸收损失。

作为背面结构，在光电转换层的上部依次层叠背面侧的透明电极层和背面电极层(金属膜)的情况下，金属膜的基板侧表面的形状仿效与金属膜接触的背面侧透明电极层的表面的形状。即，当在背面侧透明电极层的表面存在微小的凹凸时，金属膜仿效其微小凹凸而形成。因在金属膜的表面存在微小凹凸而在金属膜表面产生基于表面等离激元共振的光吸收(以后，记载为表面等离激元吸收)。当产生表面等离激元吸收时，由于从基板侧入射并透过光电转换层而到达背面电极层的光被金属膜与背面侧透明电极层的界面吸收，因此能够减少向光电转换层反射的反射光。其结果是，被光电转换层吸收的光量减少，发电电流降低(即，转换效率降低)。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够抑制在背面电极层产生表面等离激元吸收的、转换效率高的光电转换装置的制造方法。

用于解决问题的方法

为了解决上述问题，本发明提供一种光电转换装置的制造方法，其在基板上依次层叠第一透明电极层、光电转换层、第二透明电极层、以及由金属膜构成的背面电极层，其中，在将水蒸气分压控制在0.6％以下的制膜室内形成第二透明电极层。

本申请的发明人进行深入研究的结果，发现：通过优化背面结构的表面形状，从而能够增大发电电流。

在对第二透明电极层进行制膜时，为了通过补充第二透明电极层的氧缺失来确保透明性，向制膜室内导入氧。然而，通过导入氧而产生第二透明电极层的电阻变大、表面平滑性也受损的问题。

根据上述发明，通过将制膜室内的水蒸气分压控制在0.6％以下，能够防止第二透明电极层的串联电阻的增大，并且能够提高表面的平滑性。当防止第二透明电极层的电阻增大时，能够在形成光电转换装置时防止形状因子的减小。并且，当提高第二透明电极层的表面的平滑性时，由于金属膜表面中的基于表面等离激元共振的光吸收减少，因此能够在形成光电转换装置时增加短路电流。因此，在上述光电转换装置中，转换效率提高。

在上述发明的一个实施方式中，优选的是，在降低所述制膜室内的水蒸气分压之后，向所述制膜室内导入水蒸气，以使得所述制膜室内的水蒸气分压在0.6％以下。

对于真空装置而言，一般优选使制膜室内的水分尽可能地少。与此相反，本申请发明人提出以下方案：向制膜室内导入水蒸气，以此作为将制膜室内的水蒸气分压控制在允许范围内的方法之一。