專利名稱：太陽(yáng)能電池的制造方法及太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠謀求光電轉(zhuǎn)換效率提高的太陽(yáng)能電池及太陽(yáng)能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，作為關(guān)于此領(lǐng)域的技術(shù)文獻(xiàn)公知有日本特公平7-105166號(hào)公報(bào)等。該公報(bào)中記載的薄膜硅太陽(yáng)能電池由形成于玻璃基板上的堿性阻擋涂布層和形成于其上的 TCO(Transparency Conductive Oxide，透明導(dǎo)電氧化物)膜構(gòu)成，在此由基于氟摻雜的氧化錫膜的表面電極、形成于其上的氫氧化非晶硅構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層及形成于其上的第2導(dǎo)電膜(也稱為光反射膜、背面電極)構(gòu)成。并且，作為氧化錫膜的形成方法公知有利用四氯化錫與水的反應(yīng)，通過(guò)常壓CVD法形成氧化錫膜的方法。在該薄膜硅太陽(yáng)能電池中，重要的是，如何通過(guò)氧化錫膜將從玻璃基板側(cè)入射的光的大部分光吸進(jìn)光電轉(zhuǎn)換層，并且由于氧化錫膜作為電極發(fā)揮作用，所以具有小的方塊電阻也重要。為了吸進(jìn)光而將氧化錫膜表面設(shè)為具有凹凸的形狀(紋理結(jié)構(gòu))來(lái)使光散射， 由此使光傾斜行進(jìn)從而加長(zhǎng)光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)的光的路徑。就氧化錫膜而言，期待方塊電阻小、 透射率高、且將表面設(shè)為紋理結(jié)構(gòu)、霧度高且均勻的膜。其中，霧度是散射光通量除以總光通量的值(參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1 日本特公平7-105166號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2001-59175號(hào)公報(bào)為了改善作為上述太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換效率，正在開(kāi)發(fā)設(shè)為非晶硅和微晶硅的2層的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。在非晶硅和微晶硅中，因能帶間隙的差異所吸收的光的波長(zhǎng)區(qū)域也不同，與只有非晶硅的光電轉(zhuǎn)換層的情況相比，還能吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)(900 1200nm)的光并改善轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于該串聯(lián)式太陽(yáng)能電池用TCO膜，逐漸要求350 1200nm波長(zhǎng)區(qū)域中的透射率高，方塊電阻更小，霧度高至30 70%的膜，以基于以往CVD法的TCO膜(氧化錫膜)已無(wú)法應(yīng)對(duì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種太陽(yáng)能電池及太陽(yáng)能電池的制造方法，該太陽(yáng)能電池能夠提供該串聯(lián)式太陽(yáng)能電池中所要求的TCO膜。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的制造方法，所述太陽(yáng)能電池具備透明基板、表面電極層、光吸收層及背面電極層，其特征在于，在于透明基板的一個(gè)主面?zhèn)刃纬杀砻骐姌O層的表面電極形成工序中，包括IM)層形成工序，在主面?zhèn)刃纬蓪诫s元素X摻雜于銦氧化物中而成的D(0層；ZnO層形成工序，在D(0層上形成ZnO層；及紋理結(jié)構(gòu)形成工序，在ZnO層的光吸收層側(cè)形成紋理結(jié)構(gòu)。另外，MO層是由將摻雜元素X摻雜于銦氧化物中的化合物構(gòu)成的層。作為摻雜元素X，使用Sn(錫)、W(鎢)、Mo(鉬)、Si (硅)等各種成分。作為這種IXO 層，例如有 ITOdndium TinOxide)層。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的太陽(yáng)能電池的制造方法，通過(guò)紋理結(jié)構(gòu)使從透明基板側(cè)入射的光散射，由此能夠使光傾斜行進(jìn)從而加長(zhǎng)光吸收層內(nèi)的光的路徑。另外，傾斜行進(jìn)的光由光吸收層與背面電極層的邊界反射，其反射光由紋理結(jié)構(gòu)，即光吸收層與表面電極層的邊界再次反射而禁閉于光吸收層內(nèi)，所以能夠有效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。而且，通過(guò)采用電阻低于氧化錫(SnO2)層的DCO層作為表面電極層，能夠提供更為薄且低電阻的膜，因此由成膜裝置成膜的部分較少即可，從而能夠降低成膜裝置的價(jià)格。并且，也能夠縮小成膜裝置的裝置空間。另外，在MO層上形成ZnO層，并通過(guò)在該ZnO層上進(jìn)行蝕刻形成紋理結(jié)構(gòu)，由此與由以往CVD法形成時(shí)相比，也容易調(diào)整霧度，且也能夠形成高霧度的紋理結(jié)構(gòu)。因此，根據(jù)該太陽(yáng)能電池的制造方法，能夠提供將光吸收層設(shè)為由非晶硅和微晶硅構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的串聯(lián)式太陽(yáng)能電池中所要求的TCOCTransparent ConductiveOxide)膜。在本發(fā)明所涉及的太陽(yáng)能電池的制造方法中，優(yōu)選在紋理結(jié)構(gòu)形成工序中，通過(guò)蝕刻處理在ZnO層形成紋理結(jié)構(gòu)。通過(guò)基于蝕刻處理來(lái)形成紋理結(jié)構(gòu)，與通過(guò)紋理化顆粒(texturingparticles) 或噴射處理形成時(shí)相比，容易實(shí)現(xiàn)紋理結(jié)構(gòu)形成工序的簡(jiǎn)化及短時(shí)間化。并且，在本發(fā)明所涉及的太陽(yáng)能電池的制造方法中，優(yōu)選蝕刻處理通過(guò)酸性蝕刻液進(jìn)行濕式蝕刻。此時(shí)，通過(guò)調(diào)整蝕刻液的濃度或蝕刻時(shí)間，能夠容易地實(shí)現(xiàn)紋理結(jié)構(gòu)中的霧度調(diào)整，所以能夠得到符合光吸收層的特性等的所希望的霧度。這有助于提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。另外，在本發(fā)明所涉及的太陽(yáng)能電池的制造方法中，優(yōu)選在蝕刻處理中，通過(guò)使蝕刻液的濃度、蝕刻時(shí)間及ZnO層中的摻雜元素量中的至少一個(gè)發(fā)生變化來(lái)調(diào)整ZnO層的紋理結(jié)構(gòu)中的霧度。另外，作為ZnO層中的摻雜成分有( (鎵)等。并且，由摻雜元素向太陽(yáng)能電池組件側(cè)的擴(kuò)散引起的污染成問(wèn)題時(shí)，也有為無(wú)摻雜的SiO層的情況。本發(fā)明所涉及的太陽(yáng)能電池，其特征在于，具有透明基板；表面電極層，形成于透明基板的一個(gè)主面?zhèn)?；ITO層，在形成于表面電極層上的光吸收層中，將摻雜元素X摻雜于銦氧化物中而成；及ZnO層，形成于ITO層上，其中，在SiO層的光吸收層側(cè)形成有紋理結(jié)構(gòu)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種上述串聯(lián)式太陽(yáng)能電池中所要求的TCO膜。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的太陽(yáng)能電池的一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示非晶硅層及微晶硅層的光譜靈敏度特性的圖表。圖3是用于說(shuō)明紋理結(jié)構(gòu)形成工序的圖。圖4(a)是表示基于濃度0. 的鹽酸的蝕刻時(shí)間與紋理結(jié)構(gòu)的凹凸粗糙度的關(guān)系的圖，圖4(b)是表示基于濃度0. 5%的鹽酸的蝕刻時(shí)間與紋理結(jié)構(gòu)的凹凸粗糙度的關(guān)系的圖。圖5是表示對(duì)應(yīng)于圖4(a)的蝕刻時(shí)間、霧度及ZnO層厚度的關(guān)系的圖表。圖中1-太陽(yáng)能電池，2-白板玻璃基板(透明基板)，3_表面電極層，4-IT0層，5-ZnO層，6-光吸收層，7-非晶硅層，8-微晶硅層，9-背面電極層，IO-ZnO層，Il-Ag層， 12-堿性阻擋層(SW2層)，τ-紋理結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的太陽(yáng)能電池的制造方法及太陽(yáng)能電池的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)施方式所涉及的太陽(yáng)能電池1在白板玻璃基板(透明基板)2上按堿性阻擋層12、表面電極層3、光吸收層6及背面電極層9的順序?qū)盈B這些層而構(gòu)成。在該太陽(yáng)能電池1中，若從白板玻璃基板2側(cè)入射的光透射表面電極層3而進(jìn)入光吸收層6 內(nèi)，則通過(guò)光生伏打效應(yīng)而在光吸收層6內(nèi)轉(zhuǎn)換成電力，該電力經(jīng)過(guò)表面電極層3及背面電極層9輸出到外部。表面電極層3由ITOandium Tin Oxide)層4及ZnO層5構(gòu)成。ITO層4形成于白板玻璃基板2上。ITO層4由在M2O3 (氧化銦)中添加有SnA (氧化錫)的化合物構(gòu)成， 具有與SnA等其他透明導(dǎo)電性材料相比較低的電阻和作為表面電極層3的足夠的透射率。 并且，ITO層4與用于向外部輸出電力的外部電極連接。雖然該ITO層4的厚度越薄，在透射率及成本方面越有利，但要兼顧作為表面電極層3所需的方塊電阻來(lái)決定該ITO層4 的厚度。具體而言，作為表面電極層3需要10Ω/口 (ohm/square)的方塊電阻時(shí)，形成為 150nm左右的厚度。ZnO層5由添加有Ga (鎵)或Al (鋁)的SiO (氧化鋅)及無(wú)摻雜元素的ZnO形成。ZnO層5以與光吸收層6相接觸的方式配置，在ZnO層5的光吸收層6側(cè)的表面形成有紋理結(jié)構(gòu)T。紋理結(jié)構(gòu)T是為了將從白板玻璃基板2側(cè)入射的光禁閉于光吸收層6而形成的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)，按照太陽(yáng)能電池1的規(guī)格具有10% 90%的霧度。另外，本實(shí)施方式中的霧度作為由紋理機(jī)構(gòu)T散射的光相對(duì)于透過(guò)紋理機(jī)構(gòu)T的所有的光的比例來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 ZnO層5按照所需要的霧度形成為例如200 400nm范圍的厚度。光吸收層6由形成于ZnO層5上的非晶硅層7和形成于非晶硅層7上的微晶硅層 8構(gòu)成。如圖2所示，非晶硅層7和微晶硅層8的光譜靈敏度特性不同。非晶硅層7有效地吸收包含太陽(yáng)光中可見(jiàn)光區(qū)域的低波長(zhǎng)成分，而微晶硅層8有效地吸收到達(dá)紅外線區(qū)域的長(zhǎng)波長(zhǎng)成分。如圖1所示，背面電極層9由形成于微晶硅層8上的ZnO層10和形成于ZnO層10 上的Ag層11構(gòu)成。ZnO層10為了防止表面電極層3的微晶硅層8與Ag層11之間的干涉而設(shè)置。Ag層11形成太陽(yáng)能電池1的背面，并與用于向外部輸出電力的外部電極連接。接著，對(duì)以上說(shuō)明的太陽(yáng)能電池1的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。(表面電極層形成工序)首先，在白板玻璃基板2的一個(gè)主面上形成作為堿性阻擋層12的SiO2層。在其上形成表面電極層3。該表面電極層形成工序由ITO層形成工序、表面電極側(cè)ZnO層形成工序及紋理結(jié)構(gòu)形成工序構(gòu)成。另外，堿性阻擋層12的形成不是必須的，也有不需要的情況。在ITO層形成工序中，在堿性阻擋層12上形成ITO層4。該ITO層4通過(guò)利用反應(yīng)氣體的等離子體與蒸發(fā)顆粒結(jié)合而合成化合物層的RPD(Reactive Plasma Deposition, 反應(yīng)性等離子體蒸鍍)法形成。之后，在表面電極側(cè)ZnO層形成工序中，在ITO層4上形成添加有( 或Al的ZnO層5。ZnO層5與ITO層4相同也通過(guò)RPD法形成。此時(shí)，通過(guò)調(diào)整 ZnO層5形成時(shí)的溫度，能夠調(diào)整SiO的晶粒尺寸。ZnO晶粒的尺寸或fe、Al的摻雜量按照紋理結(jié)構(gòu)T中所需的霧度及摻雜元素對(duì)太陽(yáng)能電池組件的污染問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整。另外，形成 ITO層4及ZnO層5的方法并不限于RPD法，例如也可以利用濺射法。圖3是用于說(shuō)明紋理結(jié)構(gòu)形成工序的概要圖。如圖3所示，紋理結(jié)構(gòu)形成工序在沿箭頭F方向通過(guò)傳送輥13傳送白板玻璃基板2的狀態(tài)下進(jìn)行，該白板玻璃基板的堿性阻擋層12上形成有ITO層4及ZnO層5。另外，白板玻璃基板2以ZnO層5作為上面而配置于傳送輥13上。首先，進(jìn)行基板表面的粗洗處理。在粗洗處理中，利用從清洗噴嘴14噴射的清洗水來(lái)沖掉附著于白板玻璃基板2的塵土等。之后，利用從除水用空氣噴嘴15噴射的高壓空氣來(lái)進(jìn)行白板玻璃基板2的除水處理。接著，進(jìn)行對(duì)基板的ZnO層5的蝕刻處理。在蝕刻處理中，使用調(diào)整成預(yù)定濃度的鹽酸作為蝕刻液，通過(guò)從蝕刻用噴射噴嘴16朝向ZnO層5噴射鹽酸而進(jìn)行濕式蝕刻。在被噴吹到鹽酸的ZnO層5的表面(光吸收層6側(cè))上，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成微細(xì)的凹凸即紋理結(jié)構(gòu)T。另外，蝕刻液并不限于鹽酸，也可以使用其他酸性液體，并且只要是能夠適當(dāng)?shù)匦纬杉y理結(jié)構(gòu)T的液體，則也可以是堿性液體。在此，圖4(a)是表示基于濃度0. 1 %的鹽酸的蝕刻時(shí)間與紋理結(jié)構(gòu)T的凹凸粗糙度的關(guān)系的圖，圖4(b)是表示基于濃度0. 5%的鹽酸的蝕刻時(shí)間與紋理結(jié)構(gòu)T的凹凸粗糙度的關(guān)系的圖。并且，圖5是表示與圖4(a)相對(duì)應(yīng)的蝕刻時(shí)間、霧度及ZnO層厚度的關(guān)系的圖表。如圖4及圖5所示，形成于ZnO層5上的紋理結(jié)構(gòu)T具有隨著蝕刻時(shí)間變長(zhǎng)，凹凸粗糙度變大(凹凸差變大)，霧度變高的傾向。并且，作為蝕刻液的鹽酸的濃度越高，紋理結(jié)構(gòu)T的凹凸在短時(shí)間內(nèi)變得越大。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定鹽酸濃度及蝕刻處理的時(shí)間，能夠調(diào)整紋理結(jié)構(gòu)τ的霧度。另外，通過(guò)使成膜時(shí)的溫度或SiO中摻雜( 等的量發(fā)生變化， 也能夠使霧度發(fā)生變化。表1表示使( 相對(duì)于ZnO的摻雜量或成膜溫度等發(fā)生變化時(shí)的紋理結(jié)構(gòu)T的霧度。如表1所示，通過(guò)使鹽酸濃度、蝕刻時(shí)間、( 摻雜量及成膜溫度發(fā)生變化，能夠?qū)⒓y理結(jié)構(gòu)T的霧度調(diào)整在10 70%的范圍內(nèi)。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池的制造方法，所述太陽(yáng)能電池具備透明基板、表面電極層、光吸收層及背面電極層，其特征在于，在于所述透明基板的一個(gè)主面?zhèn)刃纬伤霰砻骐姌O層的表面電極形成工序中，包括 DCO層形成工序，在所述主面?zhèn)刃纬蓪诫s元素X摻雜于銦氧化物中而成的MO層；ZnO層形成工序，在所述MO層上形成ZnO層；及紋理結(jié)構(gòu)形成工序，在所述ZnO層的所述光吸收層側(cè)形成紋理結(jié)構(gòu)。
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，在所述紋理結(jié)構(gòu)形成工序中，通過(guò)蝕刻處理在所述ZnO層形成所述紋理結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述蝕刻處理通過(guò)酸性蝕刻液進(jìn)行濕式蝕刻。
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，在所述蝕刻處理中，通過(guò)使所述蝕刻液的濃度、蝕刻時(shí)間及所述ZnO層中的摻雜元素量中的至少一個(gè)發(fā)生變化來(lái)調(diào)整所述ZnO層的所述紋理結(jié)構(gòu)中的霧度。
5.一種太陽(yáng)能電池，其特征在于，具有透明基板；MO層，在形成于所述透明基板的一個(gè)主面?zhèn)鹊谋砻骐姌O層中，將摻雜元素 X摻雜于銦氧化物中而成；及ZnO層，形成于所述MO層上，在所述ZnO層的所述光吸收層側(cè)形成有紋理結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽(yáng)能電池的制造方法及太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池能夠謀求光電轉(zhuǎn)換效率的提高。作為本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的制造方法，所述太陽(yáng)能電池具備透明基板、表面電極層、光吸收層及背面電極層，所述方法在于透明基板的一個(gè)主面?zhèn)刃纬杀砻骐姌O層的表面電極形成工序中，包括IXO層形成工序，在主面?zhèn)刃纬蓪诫s元素X摻雜于銦氧化物中而成的IXO層；ZnO層形成工序，在IXO層上形成ZnO層；及紋理結(jié)構(gòu)形成工序，在ZnO層的光吸收層側(cè)形成紋理結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L31/0392GK102163648SQ201110035299
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者伊丹哲, 窪田薰 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社