專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
已知使用多晶、微晶或非晶硅的太陽(yáng)能電池。特別是，基于資源消耗的觀點(diǎn)、降低 成本的觀點(diǎn)和效率化的觀點(diǎn)，具有疊層有微晶或非晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池正受到關(guān)注。一般來(lái)說(shuō)，薄膜太陽(yáng)能電池是，通過(guò)在表面為絕緣性的基板上依次疊層表面電極、 一個(gè)以上的半導(dǎo)體薄膜光電變換單元和背面電極而形成。各個(gè)太陽(yáng)能電池單元通過(guò)從光入 射側(cè)疊層P型層、i型層和η型層而構(gòu)成。此外，采用了通過(guò)使背面電極為透明導(dǎo)電膜和金 屬膜的疊層結(jié)構(gòu)而反射入射光，使半導(dǎo)體薄膜光電變換單元的光電變換效率提高的技術(shù)。例如，公開(kāi)有下述方法通過(guò)在透明導(dǎo)電性金屬化合物和金屬的相鄰設(shè)置的等離 子體區(qū)域中，使基板從透明導(dǎo)電性金屬化合物側(cè)向金屬側(cè)移動(dòng)，而在半導(dǎo)體薄膜光電變換 單元上疊層由透明導(dǎo)電性金屬化合物層和金屬層構(gòu)成的背面電極層(專(zhuān)利文獻(xiàn)1等)。但是，在采用透明導(dǎo)電膜和金屬膜的疊層結(jié)構(gòu)作為背面電極的情況下，在透明電 極膜上形成金屬膜。此時(shí)，如果從透明電極膜的成膜結(jié)束到金屬膜的成膜開(kāi)始的等待時(shí)間 變長(zhǎng)，則在曝露于用于濺射透明電極膜的等離子體中的期間，在基板放出帶電的電荷，而在 曝露于用于濺射金屬膜的等離子體中時(shí)，由于等離子體電位和基板電位的關(guān)系，可能會(huì)使 透明導(dǎo)電膜、金屬膜的膜質(zhì)降低。此外，如果在通過(guò)用于濺射透明電極膜的等離子體之后，直到到達(dá)用于濺射金屬 膜的等離子體的等待時(shí)間變長(zhǎng)，則不會(huì)產(chǎn)生由形成透明電極膜時(shí)的濺射的等離子體引起的 對(duì)基板的加熱，在形成金屬膜之前基板的溫度下降。特別是，在使基板移動(dòng)，并且通過(guò)用于濺射透明電極膜的等離子體內(nèi)、進(jìn)而通過(guò)用 于濺射金屬膜的等離子體內(nèi)的串列(inline)型制造裝置中，在一個(gè)基板中，在先通過(guò)用于 濺射透明電極膜的等離子體的區(qū)域和之后通過(guò)用于濺射透明電極膜的等離子體的區(qū)域中， 會(huì)產(chǎn)生基板溫度的面內(nèi)分布。這樣的面內(nèi)分布對(duì)形成的透明電極膜和金屬膜的特性產(chǎn)生影 響，可能會(huì)增加膜的面內(nèi)不均勻性，導(dǎo)致膜質(zhì)的下降。專(zhuān)利文獻(xiàn)1專(zhuān)利第3419108號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠解決上述問(wèn)題的太陽(yáng)能電池的制造方法。本發(fā)明的一種實(shí)施方式是在基板上形成薄膜太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池的制造方 法，其中，在薄膜太陽(yáng)能電池的與光入射側(cè)相反的一側(cè)的面上形成透明電極層和金屬層的 疊層結(jié)構(gòu)作為背面電極層時(shí)，對(duì)于一個(gè)基板，使透明電極層的成膜結(jié)束的定時(shí)和金屬層的 成膜開(kāi)始的定時(shí)一致。根據(jù)本發(fā)明，能夠提高太陽(yáng)能電池的背面電極的膜質(zhì)，并且能夠提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。


圖1是表示太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的背面電極的制造方法的圖。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的背面電極的制造方法的圖。
符號(hào)說(shuō)明
10基板
12表面電極膜
14中間層
16第一背面電極層
18第二背面電極層
20填充材料
22 背板(back sheet)
30透明電極膜的靶
32金屬膜的靶
40用于形成透明電極膜的等離子體
42用于形成金屬膜的等離子體
100串聯(lián)(tandem)型太陽(yáng)能電池
200,202反應(yīng)室
具體實(shí)施例方式圖1是表示串聯(lián)型太陽(yáng)能電池100的結(jié)構(gòu)例的截面圖。串聯(lián)型太陽(yáng)能電池100，將 基板10作為光入射側(cè)，具有從光入射側(cè)開(kāi)始疊層有表面電極膜12、作為頂單元(top cell) 的具有寬帶隙的非晶硅(a-Si)單元(光電變換單元)102、中間層14、作為底單元(bottom cell)的比a-Si單元102的帶隙窄的微晶硅(yc_Si)單元(光電變換單元)104、第一背 面電極層16、第二背面電極層18、填充材料20和背板22的結(jié)構(gòu)?；?0例如采用玻璃基板、塑料基板等至少在可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)域中具有透過(guò)性的 材料。在基板10上形成表面電極膜12。表面電極膜12優(yōu)選組合使用使在氧化錫(SnO2)、 氧化鋅(ZnO)、銦錫氧化物(ITO)等中含有錫(Sn)、銻(Sb)、氟(F)、鋁(Al)等的透明導(dǎo)電 性氧化物(TCO)中的至少一種或多種。特別地是，氧化鋅(ZnO)的透光性高、電阻率低、耐 等離子體特性也優(yōu)異，因此優(yōu)選。表面電極膜12例如能夠通過(guò)濺射等形成。表面電極膜12 的膜厚優(yōu)選在500nm以上5000nm以下的范圍內(nèi)。此外，在表面電極膜12的表面上優(yōu)選設(shè) 置具有閉光效果的凹凸。在表面電極膜12上，依次疊層ρ型層、i型層、η型層的硅類(lèi)薄膜，而形成a-Si單 元102。ρ型層和η型層包含單層或多層的添加有ρ型摻雜劑或η型摻雜劑的非晶硅薄膜、 非晶碳化硅薄膜、微晶硅薄膜、微晶碳化硅膜等半導(dǎo)體薄膜。成為a-Si單元102的發(fā)電層 的i型層為非晶硅薄膜。a-Si單元102能夠通過(guò)對(duì)原料氣體進(jìn)行等離子體化而進(jìn)行成膜的 等離子體CVD法形成，該原料氣體是混合硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、二氯甲硅烷(SiH2Cl2)
4等含硅氣體、甲烷(CH4)等含碳?xì)怏w、乙硼烷(B2H6)等含ρ型摻雜劑的氣體、磷化氫(PH3)等 含η型摻雜劑的氣體、和氫(H2)等稀釋氣體而得的。例如，通過(guò)疊層膜厚為5nm以上50nm以下的添加有硼的ρ型微晶硅層(P型 μ c-Si :Η)、膜厚為IOOnm以上500nm以下的沒(méi)有添加摻雜劑的i型非晶硅層(i型a-Si H)、和膜厚為5nm以上50nm以下的添加有磷的η型微晶硅層(η型μ c-Si :H)而構(gòu)成。在a-Si單元102上，形成中間層14。中間層14優(yōu)選采用氧化鋅(ZnO)、氧化硅 (SiOx)等透明導(dǎo)電性氧化物(TCO)。特別優(yōu)選采用含有鎂(Mg)的氧化鋅(ZnO)、氧化硅 (SiOx)。中間層14例如能夠通過(guò)濺射等形成。中間層14的膜厚優(yōu)選在IOnm以上200nm以 下的范圍內(nèi)。另外，也可以不設(shè)置中間層14。在中間層14上，依次疊層ρ型層、i型層、η型層的硅類(lèi)薄膜，而形成μ c-Si單元 104。ρ型層和η型層包含單層或多層添加有ρ型摻雜劑或η型摻雜劑的非晶硅薄膜、非晶 碳化硅薄膜、微晶硅薄膜、微晶碳化硅膜等半導(dǎo)體薄膜。成為μ c-Si單元104的發(fā)電層的 i型層為微晶硅薄膜。μ c-Si單元104能夠通過(guò)對(duì)原料氣體進(jìn)行等離子體化而進(jìn)行成膜的 等離子體CVD法形成，該原料氣體是混合硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、二氯甲硅烷(SiH2Cl2) 等含硅氣體、甲烷(CH4)等含碳?xì)怏w、乙硼烷(B2H6)等含ρ型摻雜劑的氣體、磷化氫(PH3)等 含η型摻雜劑的氣體、和氫(H2)等稀釋氣體得到的。例如，通過(guò)疊層膜厚為5nm以上50nm以下的添加有硼的ρ型微晶硅層(P型 μ c-Si :Η)、膜厚為500nm以上5000nm以下的沒(méi)有添加摻雜劑的i型微晶硅層(i型 μ c-Si :Η)、和膜厚為5nm以上50nm以下的添加有磷的η型微晶硅層(η型μ c-Si :H)而構(gòu) 成。在μ c-Si單元104上，形成第一背面電極層16和第二背面電極層18的疊層結(jié) 構(gòu)。作為第一背面電極層16，采用氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、銦錫氧化物(ITO)等透明 導(dǎo)電性氧化物(TCO)。此外，作為第二背面電極層18，采用銀(Ag)、鋁(Al)等反射性金屬。 第一背面電極層16和第二背面電極層18優(yōu)選膜厚為合計(jì)500nm左右。在第一背面電極層 16和第二背面電極層18中的至少一個(gè)上，優(yōu)選設(shè)置用于提高閉光效果的凹凸。在下面描述 第一背面電極層16和第二背面電極層18的制造方法。進(jìn)一步，利用填充材料20由背板22覆蓋第二背面電極層18的表面。填充材料20 和背板22能夠?yàn)镋VA、聚酰亞胺等樹(shù)脂材料。由此，能夠防止串聯(lián)型太陽(yáng)能電池100的向發(fā) 電層的水分浸入等。下面參考圖2和圖3，說(shuō)明本實(shí)施方式中的第一背面電極層16和第二背面電極層 18的制造方法。在本實(shí)施方式的第一背面電極層16和第二背面電極層18的制造方法中，采用串 列型濺射裝置。在串列型濺射裝置中，使基板10依次移動(dòng)到第一背面電極層16的反應(yīng)室 200、第二背面電極層18的反應(yīng)室202，并且利用等離子體對(duì)作為成膜對(duì)象的第一背面電極 層16的透明電極膜的靶30、和第二背面電極層18的金屬膜的靶32進(jìn)行濺射而進(jìn)行成膜。在串列型濺射裝置中，還可以設(shè)置用于形成兩層以上的背面電極層的反應(yīng)室。例 如，可以將構(gòu)成第一背面電極層16的透明電極膜，構(gòu)成為使氧化鋅(ZnO)中含有鎂(Mg)的 氧化鋅(Mg=ZnO)的疊層結(jié)構(gòu)。此外，可以將構(gòu)成第二背面電極層18的金屬膜，構(gòu)成為銀 (Ag)和鈦(Ti)的疊層結(jié)構(gòu)。通過(guò)構(gòu)成這樣的多層疊層結(jié)構(gòu)，能夠提高太陽(yáng)能電池的背面的反射率，能夠提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。在此，對(duì)下述情況進(jìn)行說(shuō)明反應(yīng)室200是形成作為第一背面電極層16最后成膜 的透明電極膜的反應(yīng)室，反應(yīng)室202是形成作為第二背面電極層18最初成膜的金屬膜的反應(yīng)室。反應(yīng)室200、202包括濺射裝置。濺射裝置能夠采用直流(DC)濺射、高頻濺射、磁 控管濺射等。反應(yīng)室200、202分別由真空泵排氣之后，從氣體供給系統(tǒng)導(dǎo)入氬氣或氬氣和 氧氣的混合氣體等氣體。之后，導(dǎo)入電力，產(chǎn)生反應(yīng)用氣體的等離子體40、42，對(duì)靶30、32進(jìn) 行濺射，在搬送的基板10上形成透明電極膜和金屬膜。在表1中表示形成氧化鋅(ZnO)或含有鎂(Mg)的氧化鋅(Mg =ZnO)作為第一背面 電極層16時(shí)的成膜條件的例子。此外，在表2中表示形成銀(Ag)作為第二背面電極層18 時(shí)的成膜條件的例子。進(jìn)一步，在表2中還一并表示了在銀(Ag)上形成鈦(Ti)作為第二 背面電極層18時(shí)的成膜條件的例子。[表 1]
層基板溫度 CC )氣體流量 (sccm)反應(yīng)壓力 (Pa)DC功率 (kff)ZnO60 120Ar 80 200 02 :0 30. 4 0. 75 20Mg =ZnO60 120Ar 80 200 02 :0 30. 4 0. 75 20[表 2]
層基板溫度 CC )氣體流量 (sccm)反應(yīng)壓力 (Pa)DC功率 (kff)Ag60 120Ar 80 200 02 00. 4 0. 75 20Ti60 120Ar 80 200 02 00. 4 0. 75 20
在本實(shí)施方式中，如圖3所示，對(duì)于一個(gè)基板10，使作為第一背面電極層16最后成 膜的透明電極膜的成膜結(jié)束的定時(shí)、和作為第二背面電極層18最初成膜的金屬膜的成膜 開(kāi)始的定時(shí)一致。即，將濺射裝置構(gòu)成為，使基板10穿過(guò)用于形成作為第一背面電極層16 最后成膜的透明電極膜的濺射等離子體的定時(shí)、與進(jìn)入用于形成作為第二背面電極層18 最初成膜的金屬膜的濺射等離子體的定時(shí)一致。此時(shí)，優(yōu)選定時(shí)為完全一致，但從作為第一背面電極層16最后成膜的透明電極膜 的成膜結(jié)束的定時(shí)到作為第二背面電極層18最初成膜的金屬膜的成膜開(kāi)始的定時(shí)的待機(jī) 時(shí)間至少在10秒以?xún)?nèi)也是合適的。由此，幾乎沒(méi)有從透明電極膜的成膜結(jié)束到金屬膜的成膜開(kāi)始的待機(jī)時(shí)間，在曝 露于透明電極膜的等離子體的期間不在基板放出帶電的電荷，而接著曝露于金屬膜的等離 子體中，因此，相比于現(xiàn)有方法，能夠抑制在基板帶電的電荷的放出，能夠抑制由于等離子 體電位和基板電位的關(guān)系導(dǎo)致的透明導(dǎo)電膜、金屬膜的膜質(zhì)的降低。此外，沒(méi)有從作為第一背面電極層16的透明電極膜的成膜結(jié)束到作為第二背面 電極層18的金屬膜的成膜開(kāi)始的等待時(shí)間，能夠維持形成透明電極膜時(shí)的利用等離子體 40加熱基板10的狀態(tài)，并且立即開(kāi)始形成金屬膜時(shí)的利用等離子體42的基板10的加熱。 由此，能夠使得從透明電極膜的成膜結(jié)束時(shí)到金屬膜的成膜開(kāi)始時(shí)的基板10的溫度下降 變小。對(duì)于一個(gè)基板10，能夠使先通過(guò)透明電極膜的原料的等離子體的區(qū)域和后通過(guò)透明 電極膜的原料的等離子體的區(qū)域中的溫度的面內(nèi)分布比現(xiàn)有方法的小，能夠抑制膜的面內(nèi) 不均勻性，能夠?qū)崿F(xiàn)膜質(zhì)的提高。特別地，在形成含有鎂(Mg)的氧化鋅(Mg =ZnO)作為第一背面電極層16時(shí)，在基 板10的面內(nèi)溫度分布變大時(shí)，存在實(shí)際上曝露于等離子體而進(jìn)行成膜的區(qū)域的溫度下降， 在成膜區(qū)域中難以產(chǎn)生鎂(Mg)對(duì)鋅(Zn)的位置置換，不能夠得到期望的特性的情況。在 本實(shí)施方式中，能夠使成膜時(shí)的基板10的面內(nèi)溫度分布變小，因此能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行向氧化 鋅(ZnO)的鎂(Mg)的添加。另外，雖然在本實(shí)施方式中以疊層有a-Si單元102和μ C-Si單元104的串聯(lián)型太 陽(yáng)能電池100的背面電極的制造方法為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是并不限定于此，只要是薄膜型 太陽(yáng)能電池的背面電極都能夠適用。例如，也可以適用于單獨(dú)具有a-Si單元102或μ C-Si 單元104的太陽(yáng)能電池的背面電極。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能電池的制造方法，其在基板上形成薄膜太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池的制造方法的特征在于在所述薄膜太陽(yáng)能電池的與光入射側(cè)相反的一側(cè)的面上形成透明電極層和金屬層的疊層結(jié)構(gòu)作為背面電極層時(shí)，對(duì)于一個(gè)所述基板，使所述透明電極層的成膜結(jié)束的定時(shí)和所述金屬層的成膜開(kāi)始的定時(shí)一致。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于在形成所述透明電極層和所述金屬層的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于一個(gè)所述基板，在從所述透 明電極層的成膜結(jié)束起的10秒以?xún)?nèi)，開(kāi)始所述金屬層的成膜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于 所述透明電極層是氧化鋅。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于 在所述氧化鋅中添加有鎂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能電池的制造方法，其能夠提高薄膜太陽(yáng)能電池的背面電極的特性。在該太陽(yáng)能電池的制造方法中，在薄膜太陽(yáng)能電池的與光入射側(cè)相反的一側(cè)的面上形成透明電極層和金屬層的疊層結(jié)構(gòu)作為背面電極層時(shí)，對(duì)于一個(gè)基板10，使透明電極層的成膜結(jié)束的定時(shí)和金屬層的成膜開(kāi)始的定時(shí)一致。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101931026SQ20101014939
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者兼子一重 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社