专利名称：薄膜光电转换装置用基板和包括它的薄膜光电转换装置、以及薄膜光电转换装置用基板 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜光电转换装置用基板的改善和包括该被改善的基板的薄膜光电 转换装置、以及薄膜光电转换装置用基板的制造方法。
背景技术：
光电转换装置在受光传感器、太阳能电池等的各种领域中使用。其中，太阳能电池 作为对地球来说较好的能源之一而受到瞩目。并且，随着近年来对于环境问题的关心的增 加和各国的太阳能电池的加速引进政策，急速地推进着太阳能电池的普及。
近年来，为了兼顾光电转换装置的低成本化和高效率化，可以减少原材料的薄膜 光电转换装置受到瞩目，努力地进行着它的开发。尤其是，在玻璃板等的廉价的基体上使用 低温工艺而形成良好的半导体层的方法，作为能够以低成本实现光电转换装置的方法而受 到期待。
在制造可通过高电压产生高输出的大面积的电力用薄膜光电转换装置的情况下， 一般并不是将在基体上形成的多个薄膜光电转换装置用布线串联连接而使用，而是为了提 高成品率，将在大的基体上形成的薄膜光电转换单元层分割为多个区(cell)，并将这些区 通过图案化(patterning)串联连接而集成。例如，在从玻璃基体侧入射光的类型的薄膜光 电转换装置中，为了降低玻璃基体上的透明电极层的电阻所引起的电性损耗，通过激光划 线形成用于将该透明电极分割为多个规定宽度的长方形形状的分离槽，并将各个区在与这 些长方形形状的长度方向垂直的方向串联连接而集成。
此外，为了形成薄膜光电转换装置，在它的一部分设置透明电极层是不可缺少的。 即，薄膜光电转换装置在透明电极层和背面电极层之间包括一个以上的光电转换单元。并 且，光从透明电极层侧入射。作为透明电极层，例如使用Sn02、Zn0等的导电性金属氧化物， 且它们通过CVD、溅射(spatter)、蒸镀等的方法而形成。优选地，透明电极层通过具有微细 的表面凹凸而具有增加入射光的散射的效果。
光电转换单元由包括pn结或pin结的半导体层而形成。在光电转换单元包括pin 结的情况下，P型层、i型层以及η型层按照这个顺序或者它的逆序而层叠，占据该单元的主 要部分的i型的光电转换层中非晶体层被称为非晶体光电转换单元，i型层为晶体层的单 元被称为晶体光电转换单元。在半导体层中，作为硅类薄膜，可使用非晶硅层或晶硅层，此 外，作为化合物半导体薄膜，可使用Cdr^e2 (简称为CIS)或CdTe等的薄膜。另外，在本申 请的说明书中的“晶体”和“微结晶”还意味着部分包括非晶体的情况。
包含在硅类薄膜光电转换装置中的光电转换单元包括由ρ型层、实质上为本征半 导体的i型光电转换层、以及η型层所形成的pin结。该光电转换单元在i型层为非晶硅 的情况下被称为非晶硅光电转换单元，在i型层为包括晶体的硅的情况下被称为晶硅光电 转换单元。另外，作为非晶体或晶体的硅类材料，除了仅包括硅作为主要元素的材料之外， 还可以使用也将碳、氧、氮、锗等作为主要元素而包括的合金材料。此外，导电层不需要一定由与i型层相同的主要元素构成，例如可以在非晶硅光电转换单元的P型层中使用非晶体 碳化硅，在η型层中使用微晶硅(也被称为μ C-Si层)。作为在光电转换单元上形成的背面电极层，例如可将Al、Ag等的金属层通过溅射 法或蒸镀法而形成。一般，在光电转换单元和金属电极层之间形成IT0、Sn02或者ZnO等的 导电性氧化物层。
另外，在非晶硅薄膜光电转换装置中，存在如下的问题与利用了单晶体或多晶体 的硅的光电转换装置相比，初始光电转换效率低，且在受到了长时间的光照射的情况下，因 光劣化现象而导致转换效率降低。因此，将如多晶硅、微晶硅那样的晶硅的薄膜作为光电转 换层而使用的晶硅薄膜光电转换装置，作为可兼顾生产的低成本化和光电转换的高效率化 的装置而受到期待并研究着。这是因为，晶硅薄膜光电装置能够与非晶硅薄膜光电转换层 的情况相同地，利用低温的等离子CVD而形成，且晶硅光电转换层几乎不会产生光劣化现 象。此外，相对于非晶硅光电转换层在长波长侧可对SOOnm左右的波长为止的光进行光电 转换，晶硅光电转换层能够对比它长的约1200nm左右的波长为止的光进行光电转换。进而，作为提高薄膜光电转换装置的转换效率的方法，已知将两个以上的光电转 换单元层叠而形成层叠型薄膜光电转换装置的方法。在这个方法中，在薄膜光电转换装置 的光入射侧配置包括具有大的能带隙的光电转换层的前方单元，在其之后依次配置包括具 有小的能带隙的光电转换层的后方单元，从而可进行在入射光的宽的波长范围中的光电转 换，实现了作为装置整体的转换效率的提高。在层叠型薄膜光电转换装置中，将由非晶硅光 电转换单元和晶硅光电转换单元层叠而成的装置称为混合型薄膜光电转换。在上述的薄膜光电转换装置中，虽然光电转换层与以往的利用团状(bulk)的单 晶硅和多晶硅的基板的光电转换装置相比薄，但存在光吸收因膜厚而受到限制的问题。因 此，为了更有效地利用入射到包括光电转换层的光电转换单元的光，接触到光电转换单元 的透明电极层或金属层的表面实现微细凹凸化(纹理(texture)化)。S卩，通过使光在该微 细凹凸界面散射之后入射到光电转换单元内，从而试图延长在光电转换层内的光路而增加 光吸收量。该表面凹凸(表面纹理)技术也被称为“锁光”技术，是在将具有高的光电转换 效率的薄膜光电转换装置的实际应用中重要的基本技术。这里，为了求出最适合薄膜光电转换装置的透明电极层的表面凹凸形状，期望定 量地代表该表面凹凸形状的指标。作为代表表面凹凸形状的指标，已知雾度(haze)率、表 面面积比(Sdr)等。雾度率是光学性地评价透明板的表面凹凸的指标，且由(扩散透过率/总光线透 过率)X100[%]表现(JIS K7135)。关于雾度率的测定，销售有可自动测定的雾度计(haze meter)，容易测定该雾度。作为该测定用的光源，一般使用C光源。表面面积比是不仅可表征凹凸的高低差，还可以表征凹凸的形状的指标。若透明 导电膜的表面凹凸的变动激烈，则存在薄膜光电转换装置的开放电压和曲线因子下降的 情况，所以表面面积比作为代表薄膜光电转换装置用的透明导电膜的表面凹凸的指标而 有效。表面面积比也被称为展开的表面面积比(Developed Surface Area Ratio)，作为 其简称而使用Sdr。该Sdr由式1和式2所定义(K. J. Stout, P. J. Sullivan, W. P. Dong, Ε. Manisah, N. Luo, Τ. Mathia :"The development of methods for characterization of roughness on three dimensions，，，Publication no. EUR 15178 EN of the Commission
权利要求
1.一种薄膜光电转换装置用基板，其包括透明基体以及在所述透明基体的一个主面即 衬底面上依次层叠的透明衬底层和透明电极层，还包括在所述透明基体的、与所述衬底层 相反侧的一个主面即反射防止面上设置而成的反射防止层，其特征在于，所述透明衬底层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂，所述透明绝缘微粒的平均粒径为 50nm以上且200nm以下，所述透明绝缘微粒分散为以30 %以上且小于80 %的粒子覆盖率覆 盖所述衬底面，所述透明电极层包括通过低压CVD而沉积的氧化锌，所述反射防止层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂，该透明绝缘微粒分散为覆盖所述反 射防止面，在反射防止层中的透明绝缘微粒的粒子覆盖率大于在衬底层中的透明绝缘微粒的粒子覆盖率。
2.如权利要求1所述的薄膜光电转换装置用基板，其特征在于，在所述反射防止层中的透明绝缘性微粒的粒子覆盖率为80%以上。
3.如权利要求1或2所述的薄膜光电转换装置用基板，其特征在于，所述反射防止层中包含的透明绝缘微粒的材料和所述衬底层中包含的透明绝缘微粒 的材料相同。
4.一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法，该方法是权利要求1或2所述的薄膜光 电转换装置用基板的制造方法，其特征在于，包括通过浸渍法同时形成所述透明衬底层和 反射防止层的步骤。
5.如权利要求4所述的薄膜光电转换装置用基板的制造方法，其特征在于，包括清洗 透明基体的步骤以及在清洗所述透明基体的步骤之后通过浸渍法同时形成衬底层和反射 防止层的步骤，在清洗透明基体的步骤中透明基体的衬底面的清洗条件和透明基体的反射 防止面的清洗条件不同。
6.如权利要求5所述的薄膜光电转换装置用基板的制造方法，其特征在于，仅通过用 纯水洗刷而进行透明基体的衬底面的清洗，通过cerico清洗而进行透明基体的反射防止 面的清洗。
7.如权利要求5所述的薄膜光电转换装置用基板的制造方法，其特征在于，通过 cerico清洗对衬底面和反射防止面均进行清洗，且与在清洗衬底面时对衬底面的按压相 比，在清洗反射防止面时对反射防止面的按压更大。
8.如权利要求6或7所述的薄膜光电转换装置用基板的制造方法，其特征在于，使用将 含浸有氧化铈粒子的研磨抛光轮进行所述cerico清洗。
9.一种薄膜光电转换装置用基板的制造方法，其是权利要求1或2所述的薄膜光电转 换装置用基板的制造方法，其特征在于，包括通过印刷法形成衬底层和反射防止层的步骤， 印刷衬底层时的印刷条件和印刷反射防止层时的印刷条件不同。
10.如权利要求9所述的薄膜光电转换装置用基板的制造方法，其特征在于，与印刷衬 底层时涂敷液的透明绝缘微粒的重量百分比相比，印刷反射防止层时涂敷液的透明绝缘微 粒的重量百分比大。
11.一种薄膜光电转换装置，其特征在于，包括权利要求1所述的薄膜光电转换装置用 基板，还包括在所述透明电极层上形成的一个以上的光电转换单元。
12.如权利要求11所述的薄膜光电转换装置，其特征在于，所述一个以上的光电转换 单元包括非晶体光电转换单元。
13.如权利要求11或12所述的薄膜光电转换装置，其特征在于，所述一个以上的光电 转换单元包括晶体光电转换单元。
14.一种薄膜光电转换装置，包括权利要求1或2所述的薄膜光电转换装置用基板，还 包括在所述透明电极层之上依次层叠的一个以上的光电转换单元层和背面电极层，所述透 明电极层、所述光电转换单元层以及所述背面电极层通过多个分离槽而分离成多个光电转 换区，且这多个光电转换区经由多个连接槽而相互电性串联连接。
全文摘要
提供一种薄膜光电转换装置用基板，能够以低成本且高效率地生产具有被改善的特性的薄膜光电转换装置。薄膜光电转换装置用基板的特征在于，包括透明基体、以及在其一个主面上依次层叠的透明衬底层和透明电极层，该衬底层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂，这些透明绝缘微粒分散为以30％以上且小于80％的覆盖率覆盖该透明基体的一个主面，透明基体的另一个主面上具有反射防止层，该反射防止层包括透明绝缘微粒和透明粘合剂，这些透明绝缘微粒分散为以比衬底层高的覆盖率覆盖另一个主面，透明电极层包括通过低压CVD而沉积的氧化锌。
文档编号H01L31/04GK102037566SQ20098011884
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月23日
发明者佐佐木敏明, 菊池隆 申请人:株式会社钟化