[发明专利]太阳能电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有在基板的一个表面依次层叠有第一电极、光电转换层、第二电极的构造的太阳能电池的制造方法。

背景技术

太阳能电池中有Si（硅）类的薄膜太阳能电池、不使用Si的化合物形太阳能电池等。在这种太阳能电池中，一般而言，第一电极、光电转换层、第二电极依次层叠于透射性或非透射性的基板上。在基板为透射性的情况下，太阳光可能从第一电极和第二电极两方入射，能够将太阳能电池的第一电极侧和第二电极侧的两方设为受光面侧。另一方面，在基板为非透射性的情况下，将太阳能电池的第二电极侧设为受光面侧。这种受光面侧的电极使用透明电极。另一方面，受光面侧的相反侧的电极使用电阻值低的电极，也有该电极使用透明电极的情况。另外，为了使入射的光在光电转换层内长时间滞留并且提高光吸收量，大多将各电极的表面形成为纹理（texture）形状。作为形成这种电极的方法，一般而言采用使用真空装置实施溅射、蒸镀等处理的方法。

作为使光电转换层成膜的方法，多数情况下采用等离子体CVD法、溅射法、蒸镀法等。光电转换层使用将p型半导体和n型半导体接合的pn型的光电转换单元、或者在p型半导体与n型半导体间配置有实质性的本征的i型半导体的pin型光电转换单元等，另外，有由1层光电转换单元构成的单一结型的光电转换层、或者由2层以上的光电转换单元构成的多结型的光电转换层等。

此处，对光电转换层的构造进行说明时，在pin型的光电转换单元的情况下，由于在光电转换层中实质上将光转换为电的i层的光电转换性能与某程度i层的膜厚成比例，因此将i层的膜厚设定得比p层、n层厚。i层的最适的膜厚例如在a-Si类太阳能电池的情况下设为50nm～500nm程度，在微结晶Si类太阳能电池的情况下设为1μm～3μm程度。另一方面，p层和n层实质上无助于光电转换功能，被这些层吸收的光成为吸收损耗。因此，p层和n层的膜厚设定为i层的膜厚薄的数分之一～数十分之一的程度。另外，在i层与p层或者n层之间也有根据需要配置有界面层的情况。pin型的光电转换单元由这样的i层、p层和n层构成。

作为具有上述那样的i层的Si类薄膜太阳能电池的一例，有将a-Si（非晶硅）和a-SiGe（非晶硅锗）作为i层的材料、且层叠有2个光电转换单元的串联型（tandem）的太阳能电池。在该串联型的太阳能电池中，可根据a-SiGe膜含有的Ge量变更膜中的光学带隙（Eg），因此使a-SiGe膜的光学带隙比a-Si膜狭小，通过层叠将a-Si膜和a-SiGe膜分别作为i层的光电转换单元，能够效率良好地吸收太阳光，能够使太阳能电池高效。另外，作为多结型的太阳能电池，有具有2层光电转换单元的串联型、具有3层的光电转换单元的三层型、具有4层以上的光电转换单元的多结型等，但是通过使用控制为适当的光学带隙的i层并且增加层叠数，能够效率良好地吸收太阳光。

另外，在硅类的薄膜太阳能电池中，使用被称为SCAF（Series Connection through Apertures formed on Film）的串联连接构造。在该串联连接构造中，通过激光构图处理形成分割为多个区域的薄膜太阳能电池，串联连接被贯通基板的多个贯通孔分割的多个薄膜太阳能电池。

另一方面，作为化合物类的太阳能电池的一例，列举有在光电转换层通过p型的CIGS层和n型的CdS层形成有pn结的CIGS类太阳能电池、在光电转换层通过p型的CdTe层和n型的CdS层形成有pn结的CdTe类太阳能电池等。特别是，CIGS层通过改变Ga（镓）和S（硫）的添加量，可变更光学带隙，因此在CIGS类的太阳能电池中，通过使用层叠有多个光电转换单元的多结型的光电转换层，能够高效地吸收太阳光。

另外，在pn型的光电转换单元的情况下，将一个导电型层（p层或n层）的膜厚设定得比另一个导电型层的膜厚厚，大多在膜厚厚的一方的导电型层上具有实质的光电转换功能。例如，CIGS类的太阳能电池的光电转换单元通过约1μm～3μm的p型CIGS层和约50nm～100nm的n型CdS层的接合而形成，在该情况下，实质上将光转换为电的层成为p型CIGS层。CdTe类太阳能电池的光电转换单元通过约50nm～100nm的n型CdS层和约3μm～7μm的p型CdTe层的接合而形成，在该情况下，实质上将光转换为电的层为p型CdTe层。