專利名稱：太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池。本申請(qǐng)基于2008年4月25日申請(qǐng)的特愿2008-115981號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此引用 其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，從有效利用能源的觀點(diǎn)出發(fā)，太陽(yáng)能電池正越來(lái)越被廣泛普遍利用。作為這種太陽(yáng)能電池，已知有利用單晶硅的硅太陽(yáng)能電池、利用多晶硅層的多晶 硅太陽(yáng)能電池、利用非晶硅的非晶硅太陽(yáng)能電池等硅系太陽(yáng)能電池。硅系太陽(yáng)能電池例如由光電轉(zhuǎn)換體構(gòu)成，該光電轉(zhuǎn)換體層壓有在玻璃基板的受 光面?zhèn)茸鳛楸砻骐姌O形成的由透明導(dǎo)電氧化物(TCO，transparent conducting oxide)等 構(gòu)成的透明電極；在表面電極上形成的由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)；以及作為背面 電極形成的Ag薄膜。半導(dǎo)體層具有被稱為pin結(jié)的層結(jié)構(gòu)，該層結(jié)構(gòu)是通過(guò)P型和η型硅膜將接收光 時(shí)產(chǎn)生電子和空穴的硅膜(i型)夾住的層結(jié)構(gòu)。而且，入射到玻璃基板的太陽(yáng)光首先通過(guò)表面電極被提供給半導(dǎo)體層。此時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)光中包含的光子這種能量粒子照射i型時(shí)，因光伏效應(yīng)而產(chǎn)生電子 和空穴，電子向著η型移動(dòng)，空穴向著ρ型移動(dòng)。通過(guò)表面電極和背面電極分別取出這些電子和空穴，從而能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換為電 能。另一方面，透過(guò)半導(dǎo)體層的光由背面電極的表面反射并再次被提供給半導(dǎo)體層， 從而在半導(dǎo)體層中再次產(chǎn)生電子和空穴，將光能轉(zhuǎn)換為電能。但是，在上述太陽(yáng)能電池中，透過(guò)半導(dǎo)體層并入射到背面電極的光之中的大部分 光在半導(dǎo)體層與背面電極的界面反射，盡管很少，但還是有一部分光侵入背面電極。其結(jié)果是存在如下問題，即因侵入背面電極的光導(dǎo)致在半導(dǎo)體層與背面電極的界 面產(chǎn)生吸收損耗，太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率降低。另外，在半導(dǎo)體層上層壓背面電極時(shí)，背面電極的構(gòu)成材料(例如Ag)可能會(huì)向半 導(dǎo)體層擴(kuò)散。因此，為了提高反射率，或者為了防止背面電極的構(gòu)成材料向半導(dǎo)體層擴(kuò)散等，有 時(shí)會(huì)在背面電極與半導(dǎo)體層之間形成鎵摻雜氧化鋅(GZ0，Ga K — ZnO)等透明電極。在這種情況下，透過(guò)半導(dǎo)體層的太陽(yáng)光被分為在半導(dǎo)體層與透明電極的界面全反 射并再次被提供給半導(dǎo)體層的光，以及，透過(guò)透明電極并在透明電極與背面電極的界面反 射而再次被提供給半導(dǎo)體層的光。據(jù)此，由于在射入太陽(yáng)能電池的光的路徑中，能夠在入射到背面電極的前段使太 陽(yáng)光反射，因此被認(rèn)為能夠在半導(dǎo)體層與背面電極的界面降低吸收損耗從而提高太陽(yáng)能電 池的發(fā)電效率。
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但是，透明電極的折射率(例如，GZO的折射率為η = 2. 05以上)與半導(dǎo)體膜的 折射率(例如，Si膜的折射率為η = 3. 8 4.0左右)之差較小，在半導(dǎo)體層與透明電極 的界面上發(fā)生全反射的比例較低。具體而言，相對(duì)于透明電極以小入射角入射的太陽(yáng)光在半導(dǎo)體層與透明電極的界 面上不滿足全反射條件而僅發(fā)生折射。因此，折射的太陽(yáng)光透過(guò)透明電極并入射到背面電 極。也就是，存在透明電極的反射率較低的問題。例如，如專利文獻(xiàn)1公開所示，已知有如下結(jié)構(gòu)，即在背面電極與由GZO等構(gòu)成的 透明電極之間，插入由折射率比透明電極低的SiO2構(gòu)成且厚度為5納米(nm)以上25nm以 下的折射率調(diào)整層。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-266095號(hào)公報(bào)但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，由于折射率調(diào)整層的膜厚比較薄，在制造時(shí)難以將折射 率調(diào)整層的膜厚調(diào)整為考慮了從半導(dǎo)體層到背面電極之間的光學(xué)距離等的膜厚。此外，通過(guò)折射率調(diào)整層能夠防止背面電極的構(gòu)成材料向半導(dǎo)體層擴(kuò)散，但是基 于上述折射率調(diào)整層的膜厚，無(wú)法獲得諸如反射率提高那樣的光學(xué)效果。另外，在光電轉(zhuǎn)換層與背面電極層之間，除了由GZO等構(gòu)成的透明電極以外，還插 入有折射率調(diào)整層，從而導(dǎo)致出現(xiàn)太陽(yáng)能電池的制造工序增加、制造效率下降這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決上述課題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高低折射導(dǎo)電層與 光電轉(zhuǎn)換層的界面上的反射率，并且能夠抑制制造工序增加的太陽(yáng)能電池。為了解決上述課題，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池包括基板，具有光透射性；光電轉(zhuǎn)換 體，設(shè)置在所述基板上，包括具有光透射性的表面電極、光電轉(zhuǎn)換層以及具有光反射性的背 面電極；以及低折射導(dǎo)電層，與所述光電轉(zhuǎn)換層相鄰，配置在所述光電轉(zhuǎn)換層上與所述基板 相反的面上，由具有光透射性的導(dǎo)電材料構(gòu)成，折射率為2. 0以下。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于低折射導(dǎo)電層的折射率為2. 0以下，因此與設(shè)置普通的透明 電極(折射率為η = 2. 05以上)時(shí)相比，能夠擴(kuò)大光電轉(zhuǎn)換層的折射率與低折射導(dǎo)電層的 折射率之差。據(jù)此，能夠提高在光電轉(zhuǎn)換層與低折射導(dǎo)電層的界面上發(fā)生全反射的比例。因此，相對(duì)于低折射導(dǎo)電層入射角小的光也會(huì)滿足全反射條件，能夠提高光電轉(zhuǎn) 換層與低折射導(dǎo)電層的界面上的反射率。所以，能夠提高光的反射率，因此能夠提高發(fā)電效率。另外，優(yōu)選地，在本發(fā)明的太陽(yáng)能電池中，所述低折射導(dǎo)電層設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換 層與所述背面電極之間，在所述光電轉(zhuǎn)換層與所述背面電極之間僅設(shè)置有所述低折射導(dǎo)電層。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在射入太陽(yáng)能電池的光的路徑中，透過(guò)光電轉(zhuǎn)換層的光在背面電 極的前段被反射，從而能夠抑制透過(guò)低折射導(dǎo)電層并入射到背面電極的光的入射量。因此， 能夠降低背面電極中的光的吸收損耗。在這種結(jié)構(gòu)中，通過(guò)在光電轉(zhuǎn)換層與背面電極之間僅設(shè)置一層低折射導(dǎo)電層，從
4而與在光電轉(zhuǎn)換層與背面電極之間除透明電極以外還設(shè)置有折射率調(diào)整層的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相 比，能夠抑制制造工序的增加，并能夠維持制造效率。另外，由于以與光電轉(zhuǎn)換層相鄰的方式設(shè)置低折射導(dǎo)電層，因此能夠防止背面電 極的構(gòu)成材料向光電轉(zhuǎn)換層擴(kuò)散。另外，優(yōu)選地，在本發(fā)明的太陽(yáng)能電池中，所述低折射導(dǎo)電層具有在SiO2中混入有 摻雜物的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于采用SiO2作為低折射導(dǎo)電層的材料，因此能夠使低折射導(dǎo)電 層的折射率下降到1.5左右。而且，通過(guò)在SiO2中混入摻雜物，從而能夠使SiO2自身具有導(dǎo)電性。據(jù)此，無(wú)需為了確保經(jīng)由低折射導(dǎo)電層而與光電轉(zhuǎn)換層相鄰的層(例如，背面電 極)與光電轉(zhuǎn)換層之間的導(dǎo)通，而較薄地形成低折射導(dǎo)電層，或者為了獲得兩層之間的接 觸，而在低折射導(dǎo)電層形成接觸孔等。因此，能夠維持低折射導(dǎo)電層與光電轉(zhuǎn)換層的界面上的反射率的提高，并在考慮 了光學(xué)距離等的狀態(tài)下，容易地形成低折射導(dǎo)電層。根據(jù)本發(fā)明，由于低折射導(dǎo)電層的折射率設(shè)定為2. 0以下，因此與設(shè)置普通的透 明電極(折射率為η = 2. 05以上)時(shí)相比，能夠擴(kuò)大光電轉(zhuǎn)換層的折射率與低折射導(dǎo)電層 的折射率之差。 據(jù)此，能夠提高在光電轉(zhuǎn)換層與低折射導(dǎo)電層的界面上發(fā)生全反射的比例。因此，相對(duì)于低折射導(dǎo)電層以小入射角入射的光也會(huì)滿足全反射條件，能夠提高 光電轉(zhuǎn)換層與低折射導(dǎo)電層的界面上的反射率。所以，能夠提高光的反射率，因此能夠提高發(fā)電效率。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的非晶硅型太陽(yáng)能電池的剖視圖；圖2是示出仿真試驗(yàn)條件1的測(cè)量結(jié)果，并示出相對(duì)于波長(zhǎng)(nm)的反射率(％ ) 的圖；圖3是示出仿真試驗(yàn)條件2的測(cè)定結(jié)果，并示出相對(duì)于波長(zhǎng)(nm)的反射率(％ ) 的圖；圖4是示出仿真試驗(yàn)條件3的測(cè)定結(jié)果，并示出相對(duì)于波長(zhǎng)(nm)的反射率(％ ) 的圖。符號(hào)說(shuō)明
10...太陽(yáng)能電池
11...基板
12...光電轉(zhuǎn)換體
13.. 表面電極
14.. 半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)
15...背面電極
16.. 低折射導(dǎo)電層
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所述的太陽(yáng)能電池進(jìn)行說(shuō)明。(太陽(yáng)能電池)圖1是示出非晶硅型太陽(yáng)能電池的剖視圖。如圖1所示，太陽(yáng)能電池10是所謂的單一型太陽(yáng)能電池，具有形成在透明的絕緣 性基板11的一個(gè)面lla(以下稱為背面Ila)上的光電轉(zhuǎn)換體12。基板11例如由玻璃或透明樹脂等太陽(yáng)光的透射性優(yōu)異、且具有耐久性的絕緣材 料形成，一個(gè)邊的長(zhǎng)度例如為3500mm左右。在該太陽(yáng)能電池10中，太陽(yáng)光入射到光電轉(zhuǎn)換體12所面對(duì)的基板面的相反側(cè)，也 就是基板11的另一個(gè)面llb(以下稱為表面lib)。光電轉(zhuǎn)換體12以在表面電極13與背面電極15之間夾持半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換 層)14的方式構(gòu)成，在除了基板11的背面Ila的外周以外的全部區(qū)域形成。表面電極13由具有光透射性的金屬氧化物，例如GZ0、銦錫氧化物(ΙΤ0，Indium Tin Oxide)等所謂的透明導(dǎo)電氧化物(TCO, transparent conducting oxide)構(gòu)成，形成 在基板11的背面Ila上。在表面電極13上形成有半導(dǎo)體層14。該半導(dǎo)體層14例如具有在ρ型非晶硅膜(未圖示)與η型非晶硅膜(未圖示) 之間夾有i型非晶硅膜(未圖示)的Pin結(jié)結(jié)構(gòu)。在該pin結(jié)結(jié)構(gòu)中，從表面電極1 3側(cè)開始依次層壓有ρ型非晶硅膜、i型非晶硅 膜、η型非晶硅膜。太陽(yáng)光射入該半導(dǎo)體層14，太陽(yáng)光中包含的能量粒子射入i型非晶硅膜時(shí)，因光 伏效應(yīng)而產(chǎn)生電子和空穴。這樣一來(lái)，電子向著η型非晶硅膜移動(dòng)，空穴向著P型非晶硅膜移動(dòng)。通過(guò)表面電極13和背面電極15分別取出這些電子和空穴，從而能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換 為電能(光電轉(zhuǎn)換)。背面電極15相對(duì)于半導(dǎo)體層14層壓在與表面電極13相反的一側(cè)。背面電極15由Ag、Cu等導(dǎo)電性金屬膜構(gòu)成，例如適于使用低溫?zé)尚图{米金屬墨 料(Ag)來(lái)形成。背面電極15還具有作為反射層的功能，該反射層用于使透過(guò)半導(dǎo)體層14的太陽(yáng) 光反射并再次被提供給半導(dǎo)體層14。另外，雖未圖示，但優(yōu)選地，上述光電轉(zhuǎn)換體12具有在各層的表面和背面上形成 有微小凹凸的紋理結(jié)構(gòu)。這種情況下，由于能夠取得延長(zhǎng)射入各層的太陽(yáng)光的光路的棱鏡效應(yīng)以及光約束 效應(yīng)，因此能夠提高太陽(yáng)能電池10的光能轉(zhuǎn)換效率。這里，在半導(dǎo)體層14與背面電極15之間設(shè)置有低折射導(dǎo)電層16。換言之，低折射導(dǎo)電層16與光電轉(zhuǎn)換層12相鄰，配置在光電轉(zhuǎn)換層12上與基板 11相反的面上。該低折射導(dǎo)電層16形成在半導(dǎo)體層14的η型非晶硅膜上的整個(gè)面上。在半導(dǎo)體膜14與背面電極15之間僅形成有低折射導(dǎo)電層16。
作為低折射導(dǎo)電層16所采用的材料，優(yōu)選使用低電阻且具有防止背面電極15的 構(gòu)成材料向半導(dǎo)體層14擴(kuò)散的擴(kuò)散阻擋特性，以及用于保持背面電極15與半導(dǎo)體層14的 導(dǎo)通的導(dǎo)電性的材料。另外，為了提高在半導(dǎo)體層14與低折射導(dǎo)電層16的界面上發(fā)生全反射的比例，低 折射導(dǎo)電層16的折射率η優(yōu)選設(shè)定為2. 0以下。具體而言，優(yōu)選地，將折射率η設(shè)定為1. 4以上1. 9以下，且將膜厚d(參照?qǐng)D1) 設(shè)定為40nm以上80nm以下。進(jìn)而，更優(yōu)選地，將折射率η設(shè)定為1. 44以上1. 50以下，且將膜厚d設(shè)定為50nm 以上75nm以下。如此，通過(guò)使低折射導(dǎo)電層16的折射率η形成為2. 0以下，能夠擴(kuò)大半導(dǎo)體層14 的折射率(η = 3. 8 4. 0)與低折射導(dǎo)電層16的折射率之差。因此，能夠提高在半導(dǎo)體層14與低折射導(dǎo)電層16的界面上發(fā)生全反射的比例。所以，相對(duì)于低折射導(dǎo)電層16入射角小的光也會(huì)滿足全反射條件，能夠使入射到 低折射導(dǎo)電層16的太陽(yáng)光在半導(dǎo)體層14與低折射導(dǎo)電層16的界面上效率良好地反射。另外，通過(guò)使低折射導(dǎo)電層16的膜厚d形成為40nm以上，從而在制造時(shí)，能夠易 于將低折射導(dǎo)電層16的膜厚調(diào)整為考慮了從半導(dǎo)體層14到背面電極15之間的光學(xué)距離 等的膜厚。另外，能夠防止從背面電極15向半導(dǎo)體層14的擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)低折射導(dǎo)電層16帶來(lái) 的反射率的提高。另一方面，通過(guò)使低折射導(dǎo)電層的膜厚形成為SOnm以下，能夠維持低折射導(dǎo)電層 16中的太陽(yáng)光的透射率。因此，能夠防止在低折射導(dǎo)電層16中太陽(yáng)光被吸收。作為這種本實(shí)施方式的低折射導(dǎo)電層16的構(gòu)成材料，適于使用SiO2,通過(guò)在SiO2 中混入摻雜物，能夠獲得導(dǎo)電性。由于低折射導(dǎo)電層16形成在半導(dǎo)體層14的η型非晶硅膜上，因此作為混入到低 折射導(dǎo)電層16的SiO2中的摻雜物，優(yōu)選η型摻雜物，據(jù)此能夠防止向半導(dǎo)體層14擴(kuò)散。作為η型摻雜物，例如可以舉出磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋰(Li)、鎂(Mg)寸。此外，由于在形成低折射導(dǎo)電層16或背面電極15時(shí)未以高溫進(jìn)行燒成的情況下， 摻雜物向半導(dǎo)體層1 4擴(kuò)散的可能性較小，因此也可以混入ρ型摻雜物來(lái)代替η型摻雜物。作為ρ型摻雜物，例如可以舉出硼(B)、鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、鉈(Tl)、鈹(Be)寸。如此，通過(guò)使用SiO2作為低折射導(dǎo)電層16的構(gòu)成材料，能夠具有防止擴(kuò)散的擴(kuò)散 阻擋特性和導(dǎo)電性，并能夠?qū)⒌驼凵鋵?dǎo)電層16的折射率η設(shè)定為1. 46左右。此外，作為上述低折射導(dǎo)電層1 6的成膜方法，可以舉出在直到半導(dǎo)體層14被形 成的基板11上進(jìn)行濺射法、化學(xué)氣相沉積法(CVD，Chemical Vapor D印osition)、蒸鍍法寸。另外，除此以外，還可以應(yīng)用涂布漿狀材料后進(jìn)行燒成的方法。通過(guò)濺射法進(jìn)行成膜時(shí)，優(yōu)選使用預(yù)先混入有摻雜物的靶。
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另外，使用CVD法時(shí)，優(yōu)選邊向室內(nèi)導(dǎo)入摻雜物的材料氣體邊進(jìn)行成膜。另外，使用漿狀材料時(shí)，可以在涂布低折射導(dǎo)電層16的構(gòu)成材料與上述背面電極 15的構(gòu)成材料之后，一并對(duì)兩者進(jìn)行燒成。另外，作為滿足上述低折射導(dǎo)電層16的條件的材料，除了 SiO2以外，還可以舉出 在SiO、MgF2 (η = 1. 37)、Al2O3 (η = 1. 65)等中混入上述摻雜物的材料。(仿真試驗(yàn))在此，發(fā)明人設(shè)定多種形成半導(dǎo)體層與背面電極之間的層的條件，進(jìn)行對(duì)通過(guò)這 些條件而形成的太陽(yáng)能電池的反射率進(jìn)行測(cè)定的仿真試驗(yàn)，并對(duì)各仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。本試驗(yàn)的太陽(yáng)能電池為在半導(dǎo)體層與背面電極之間設(shè)置有由ZnO構(gòu)成的透明電 極的結(jié)構(gòu)，或者代替透明電極而設(shè)置有在SiO2中混入η型摻雜物的低折射導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)。此外，反射率表示相對(duì)于透射過(guò)半導(dǎo)體層的光，在半導(dǎo)體層與透明電極或低折射 導(dǎo)電層的界面反射的光和在透明電極或低折射導(dǎo)電層與背面電極的界面反射的光的比例。本試驗(yàn)的試驗(yàn)條件如下所示。此外，條件1的太陽(yáng)能電池表示現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)，條件3的太陽(yáng)能電池表 示本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)。與此相對(duì)，條件2的太陽(yáng)能電池表示對(duì)條件3的太陽(yáng)能電池改變膜厚后的結(jié)構(gòu)。條件1 層結(jié)構(gòu)(基板/表面電極/半導(dǎo)體層/透明電極(ZnO)/背面電極)透明電極的折射率η = 2. 05透明電極的膜厚d = 80. Onm條件2 層結(jié)構(gòu)(基板/表面電極/半導(dǎo)體層/低折射導(dǎo)電層(在SiO2中混入η 型摻雜物)/背面電極)低折射導(dǎo)電層的折射率η = 1.46低折射導(dǎo)電層的膜厚d = 8. Onm條件3 層結(jié)構(gòu)(基板/表面電極/半導(dǎo)體層/低折射導(dǎo)電層(在SiO2中混入η 型摻雜物)/背面電極)低折射導(dǎo)電層的折射率η = 1.46低折射導(dǎo)電層的膜厚d = 54. 5nm圖2(a) 圖4(b)是示出相對(duì)于波長(zhǎng)(nm)的反射率(％ )的圖。圖2 (a)、圖3 (a) 以及圖4(a)示出入射角為0°時(shí)的反射率，圖2(b)、圖3(b)以及圖4(b)示出入射角為45° 時(shí)的反射率。圖2 (a)、(b)示出條件1時(shí)的反射率，圖3 (a)、(b)示出條件2時(shí)的反射率，圖4 (a)、 (b)示出條件3時(shí)的反射率。首先，條件1的仿真結(jié)果如圖2(a)所示，在低波長(zhǎng)區(qū)域(例如，波長(zhǎng)300 500nm) 中反射率低至95%以下，隨著向高波長(zhǎng)區(qū)域接近(例如，波長(zhǎng)600nm以上)，反射率增高。在低波長(zhǎng)區(qū)域中反射率降低的理由，被認(rèn)為是由于在透明電極與半導(dǎo)體層的界面 反射的光和在背面電極與透明電極的界面反射的光之間的相位差，使得兩者互相干擾而抵 消，沒有被提供給半導(dǎo)體層。另外，反射率不為100%的理由，被認(rèn)為是由于透過(guò)透明電極并入射到背面電極的 光之中的大部分光在透明電極與背面電極的界面反射，盡管很少，但還是有一部分光侵入背面電極，存在被背面電極吸收的吸收損耗。另一方面，入射角為45°時(shí)的反射率如圖2(b)所示，在波長(zhǎng)500nm附近急劇減少。其理由如上所述，被認(rèn)為是以在透明電極與半導(dǎo)體層的界面反射的光和在透明電 極與背面電極的界面反射的光之間的相位差所導(dǎo)致的干擾、或者背面電極中的吸收損耗等 為原因。下面，條件2的仿真結(jié)果如圖3(a)所示，在低波長(zhǎng)區(qū)域中，從低波長(zhǎng)區(qū)域直到高波 長(zhǎng)區(qū)域，能夠獲得大致一定的反射率，但是與條件1相比反射率低。另一方面，入射角為45°時(shí)的反射率如圖3(b)所示，從低波長(zhǎng)區(qū)域直到高波長(zhǎng)區(qū) 域，反射率整體降低，還具有波動(dòng)。這被認(rèn)為是由于除了背面電極中的吸收損耗以外，在膜厚比較薄時(shí)，易于產(chǎn)生如 上所述的在透明電極與半導(dǎo)體層的界面反射的光和在透明電極與背面電極的界面反射的 光之間的相位差所導(dǎo)致的干擾。也就是，膜厚為8nm左右時(shí)，難以如上所述地將低折射導(dǎo)電層的膜厚調(diào)整為考慮 了從半導(dǎo)體層到背面電極之間的光學(xué)距離等的膜厚，無(wú)法獲得諸如反射率提高那樣的光學(xué) 效果。下面，條件3的仿真結(jié)果如圖4(a)所示，入射角為0°時(shí)，從低波長(zhǎng)區(qū)域直到高波 長(zhǎng)區(qū)域，能夠獲得整體均勻的反射率，具體而言，反射率約為99%左右。另一方面，入射角為45°時(shí)的反射率如圖4(b)所示，從低波長(zhǎng)區(qū)域直到高波長(zhǎng)區(qū) 域，整體能夠獲得大致100%的反射率。此外，關(guān)于將低折射導(dǎo)電層設(shè)定為與條件1的膜厚(SOnm)相同時(shí)(未圖示)的仿 真結(jié)果，與條件1相比，反射率提高并獲得良好的結(jié)果。如此，本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池10具有如下結(jié)構(gòu)，即在半導(dǎo)體層14與背面電極15 之間，設(shè)置有折射率η為2.0以下的低折射導(dǎo)電層16。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)在半導(dǎo)體層14與背面電極15之間設(shè)置低折射導(dǎo)電層16，能夠 防止背面電極15的構(gòu)成材料向半導(dǎo)體層14擴(kuò)散。特別是通過(guò)將低折射導(dǎo)電層16的折射率設(shè)定為2. 0以下，與設(shè)置普通的透明電極 (折射率為η = 2. 05以上)時(shí)相比，能夠擴(kuò)大半導(dǎo)體層14的折射率與低折射導(dǎo)電層16的
折射率之差。據(jù)此，能夠提高在半導(dǎo)體層14與低折射導(dǎo)電層16的界面上發(fā)生全反射的比例。因此，相對(duì)于低折射導(dǎo)電層16入射角小的光也會(huì)滿足全反射條件，據(jù)此能夠提高 半導(dǎo)體層14與低折射導(dǎo)電層16的界面上的反射率。另外，在射入太陽(yáng)能電池的光的路徑中，通過(guò)使透過(guò)半導(dǎo)體層14的光在背面電極 15的前段被反射，能夠抑制透過(guò)低折射導(dǎo)電層16并入射到背面電極15的光的入射量。因此，能夠降低背面電極15中的光的吸收損耗。所以，能夠提高太陽(yáng)能電池10的反射率，因此能夠提高發(fā)電效率。另外，通過(guò)在半導(dǎo)體層14與背面電極15之間僅設(shè)置一層低折射導(dǎo)電層16，從而與 如現(xiàn)有技術(shù)那樣在半導(dǎo)體層14與背面電極15之間除了透明電極以外還設(shè)置折射率調(diào)整層 時(shí)相比，能夠抑制制造工序的增加，并能夠維持制造效率。進(jìn)而，如本實(shí)施方式的低折射導(dǎo)電層16那樣，通過(guò)在SiO2中混入摻雜物，能夠使
9SiO2自身具有導(dǎo)電性。據(jù)此，無(wú)需為了確保背面電極15與半導(dǎo)體層14的導(dǎo)通而較薄地形成低折射導(dǎo)電 層，或者為了獲得半導(dǎo)體層14與背面電極15的接觸而在低折射導(dǎo)電層上形成接觸孔等。因此，在維持低折射導(dǎo)電層16與半導(dǎo)體層14的界面上的反射率的提高的基礎(chǔ)上， 能夠在考慮了光學(xué)距離等的狀態(tài)下，容易地形成低折射導(dǎo)電層16。此外，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范 圍內(nèi)，包括對(duì)上述實(shí)施方式施加各種變更后的內(nèi)容。即，上述實(shí)施方式中舉出的結(jié)構(gòu)等為一例，可以適當(dāng)變更。例如，在上述實(shí)施方式中，對(duì)于非晶硅型太陽(yáng)能電池進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以采用微 晶硅型太陽(yáng)能電池或晶硅(單晶硅、多晶硅)型太陽(yáng)能電池。另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)單一型太陽(yáng)能電池進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以采用在一對(duì) 電極間夾持有非晶硅和微晶硅的疊層(夕)型太陽(yáng)能電池。在疊層型太陽(yáng)能電池中，第一半導(dǎo)體層(例如，非晶硅)吸收短波長(zhǎng)光，第二半導(dǎo) 體層(例如，微晶硅)吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)光，從而能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電效率的提高。另外，通過(guò)在各半導(dǎo)體層之間設(shè)置中間電極，使得通過(guò)第一半導(dǎo)體層到達(dá)第二半 導(dǎo)體層的光的一部分由中間電極反射并再次入射到第一半導(dǎo)體層，因此光電轉(zhuǎn)換體的靈敏 度特性提高，有助于發(fā)電效率的提高。這種情況下，可以采用在背面電極與半導(dǎo)體層之間設(shè)置有低折射導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)。另外，代替在非晶硅與微晶硅之間設(shè)置的中間電極，還可以采用設(shè)置有本發(fā)明的 低折射導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)。如以上詳述所示，本發(fā)明對(duì)于能夠提高低折射導(dǎo)電層與光電轉(zhuǎn)換層的界面上的反 射率，并且能夠抑制制造工序的增加的太陽(yáng)能電池是有用的。
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權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括基板，具有光透射性；光電轉(zhuǎn)換體，設(shè)置在所述基板上，包括具有光透射性的表面電極、光電轉(zhuǎn)換層和具有光反射性的背面電極；以及低折射導(dǎo)電層，與所述光電轉(zhuǎn)換層相鄰，配置在所述光電轉(zhuǎn)換層上與所述基板相反的面上，由具有光透射性的導(dǎo)電材料構(gòu)成，折射率為2.0以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述低折射導(dǎo)電層設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換層與所述背面電極之間， 在所述光電轉(zhuǎn)換層與所述背面電極之間僅設(shè)置有所述低折射導(dǎo)電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于， 所述低折射導(dǎo)電層具有在SiO2中混入有摻雜物的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
該太陽(yáng)能電池(10)包括基板(11)，具有光透射性；光電轉(zhuǎn)換體(12)，設(shè)置在所述基板(11)上，包括具有光透射性的表面電極(13)、光電轉(zhuǎn)換層(14)和具有光反射性的背面電極(15)；以及低折射導(dǎo)電層(16)，與所述光電轉(zhuǎn)換層(14)相鄰，配置在所述光電轉(zhuǎn)換層(14)上與所述基板(11)相反的面上，和與所述基板(11)所面對(duì)的所述光電轉(zhuǎn)換層(14)的面相反的面相鄰，由具有光透射性的導(dǎo)電材料構(gòu)成，折射率為2.0以下。
文檔編號(hào)H01L31/04GK101971356SQ200980108730
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者井出由夫, 小松孝, 水野雄介, 淺利伸, 清水美穗, 渡井美和, 齊藤一也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛發(fā)科