[发明专利]薄膜太阳能电池

说明书

本发明涉及在基板上叠层薄膜半导体层、电极层的薄膜太阳能电池，特别是涉及将如银等的具有高反射率，但与半导体材料的粘结强度低，不能作为薄膜太阳能电池的内面电极层使用的电极材料，以高粘结强度叠层在薄膜半导体层上，兼顾实现了实用水平的粘结强度和优良的内面反射效果的薄膜太阳能电池。

以往，以非晶质硅为主导的薄膜太阳能电池是将透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层依次叠层在绝缘性透明基板上而形成的，是通过从绝缘性透明基板侧入射的光，使用pn结的内部电场，将发生在薄膜半导体层内的电子空穴对从透明电极层侧和内面电极层侧分别取出，从而得到发电功率。

为了尽量增加射入薄膜半导体层的光量，在此之前已对这样的薄膜太阳能电池进行了各种试验。例如在绝缘性透明基板上，依次叠层透明电极层、作为薄膜半导体层的含有p-i-n结的非晶质硅层、内面电极层，在内面电极层上，使用有效波长区域中反射率高的银电极，在内面电极层和透明电极层中间反射入射光，力图增加到达薄膜半导体层的光量。这样可以提高内面电极层的反射率，有效地利用通过薄膜半导体层内部的长波长的光，增加更多的光电流。

如上所述，作为反射率高的内面电极材料，银是最常用的。

但是，银对于薄膜半导体及陶瓷的粘结强度差，作为薄膜太阳能电池的内面电极，为了得到实用水平的粘结强度，可采用通过电热处理烧结或搀杂的方法。但是，通过热处理的高温暴露，从金属成分的扩散速度上看，不适合于薄膜半导体；进而，若采用搀杂方法时，银的反射率显著降低，不能有效利用上述的长波长光。所以，以银单质作为薄膜太阳能电池的内面电极，尚存着实际上不能使用的问题。

另一方面，也有人提出在氧化铟锡、氧化锡、氧化锌、硫化镉等的透明导电性金属化合物上，叠层银或铝等的高反射率金属的高反射率内面电极构造的方案。可是，对于铝，与将其单质直接叠层到薄膜半导体上时相比，此时的粘结强度低，另外，对于银，虽然比若干单质粘结强度提高，但还不能达到可利用水平。而且，对于这些内面电极构造，只是作为学会发表用的最佳数据而使用。

本发明者们解决了这些问题，开发了具有兼顾薄膜半导体层的粘结强度及高反射率内面电极之结构的薄膜太阳能电池。这样的薄膜太阳能电池具有在薄膜半导体层和内面电极层之间，不相互粘结不同材料的结构。具体地说，本发明的第1种薄膜太阳能电池是在绝缘性透明基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层的薄膜太阳能电池，内面电极层是通过具有比构成薄膜半导体层的半导体折射率低的第1透明导电性金属化合物层、第2透明导电性金属化合物层和金属层构成的，同时第2透明导电性金属化合物层至少含有第1透明导电性金属化合物层的构成成分和金属层的构成成分中的一种。而且第1透明导电性金属化合物层优选的是金属氧化物，进而具体地说，只要是氧化铟锡(以下简称ITO)、氧化锡(以下简称SnO₂)、氧化锌(以下简称ZnO)其中的一种即可。另外，特别是作为薄膜半导体层使用硒化铜铟(以下简称CuInSe₂)系半导体及其复合膜时，第1透明导电性金属化合物层优选的是硫化镉(以下简称CdS)。

另外，本发明的第2种薄膜太阳能电池是在绝缘性透明基板上依次叠层透明电极层、薄膜半导体层、内面电极层的薄膜太阳能电池，是内面电极层含有银、氧以及构成透明导电性金属氧化物的金属元素的中间薄层和银薄膜的叠层体的薄膜太阳能电池。而且，作为含在中间薄层中的透明导电性金属氧化物的构成金属元素，特别优选的是锌(以下简称Zn)。