Cis系太阳能电池及其制造方法

专利名称：Cis系太阳能电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及CIS系太阳能电池及其制造方法，具体而言，涉及作为光吸收层使用 CIGS、 CIGSS、 CIS等的CIS系太阳能电池及其制造方法。
背景技术：
在太阳能电池中，具有单晶硅型太阳能电池、多晶硅型太阳能电池、非晶硅型太阳 能电池(以上都为硅系太阳能电池)、GaAs系太阳能电池、CdS/CdTe系太阳能电池、CIS系 太阳能电池(以上都为化合物系太阳能电池)、色素增感型太阳能电池(有机物系)等。
其中，CIS系太阳能电池具有如下特征因是多晶体而面向大面积化及量产化，禁 带宽度随材料变化而自由变化，还具有与硅系太阳能电池的理论转换效率同等的理论转换 效率(31%)、及与硅系太阳能电池同等的使用寿命(约20年)。因而，作为具有前景的太 阳能电池备受关注，在日本也正在开始CIS系太阳能电池的量产。 CIS系太阳能电池为作为光吸收层的材料使用由Cu、 In、Ga、Ag、Se、S等构成的被
称为黄铜矿系(力^-"^ ， <卜系)的i-ni-vi族化合物的薄膜多晶太阳能电池，具有
代表性的是使用Cu(In、Ga)Se2 〔CIGS〕 、 Cu (In、 Ga) (Se、 S) 2 〔CIGSS〕 、 CuInS2 〔CIS〕等。
图1是表示CIS系太阳能电池11的通常结构的立体图。CIS系太阳能电池11在 由玻璃(苏打石灰玻璃)构成的基板12上设有由Mo构成的下部电极13，在下部电极13上 形成有由CIGS等构成的光吸收层14，在其上经由CdS等构成的缓冲层15设有由ZnO等构 成的透明的上部电极16。具体而言，将基板12清洗后，在该基板12的上面通过溅射Mo等 形成下部电极13，另外，在下部电极13上将CIGS等黄铜矿系材料同时蒸镀形成光吸收层 14。接着，将该基板12浸渍于CdS溶液，在光吸收层14的上面使缓冲层15生长，在缓冲层 15上通过溅射ZnO等形成上部电极16。 另一方面，公知在硅系太阳能电池21中，如图2所示，在Ni电铸基板22上形成有 由ZnO构成的下部电极23，在该Ni电铸基板22的上面形成有平均粗糙度为0. 1 10 y m的 凹凸形状27，在下部电极23上形成有由非晶硅构成的光吸收层24，在其上设有由ZnO构成 的透明的上部电极26。作为这种现有技术的例子，被公开于特开2001-345460号公报(专 利文献1)中。 根据这种硅系太阳能电池21，为了在电铸基板22的表面形成凹凸形状27，在下部 电极28的表面也产生了凹凸形状28。因此，通过上部电极26入射到光吸收层24的光29 被凹凸形状28散射，而封锁在光吸收层24内并被吸收，硅系太阳能电池21的转换效率得 以提高。另外，作为基板使用电铸基板22，由此，能够廉价地在基板表面制作凹凸形状。
专利文献1 :(日本)特开2001-345460号公报 如果考虑图2所示的结构的硅系太阳能电池21，则认为，在图1所示的CIS系太阳 能电池11中，也可通过在下部电极13上设有凹凸形状使转换效率提高。
但是，实际上，在CIS系太阳能电池11中，在下部电极13的表面不能形成微小的 凹凸形状。在硅系太阳能电池的情况下，下部电极23的膜厚薄到0. 05iim(50nm)左右，形成于电铸基板22表面的凹凸形状27保持不变在下部电极23的表面呈现成凹凸形状28。与 此相对，在CIS系太阳能电池11的情况下，为了使其与光吸收层14进行欧姆接合，并且使 晶格常数匹配，对于下部电极13，使用Mo，下部电极13的膜厚需要达到l践左右。因此， 如图3所示，即使在具有微小凹凸形状17的基板12上形成由Mo构成的下部电极13，也会 导致基板12的凹凸形状17在下部电极13的上面被平坦化。或者，即使在下部电极13的 上面产生了凹凸形状，该凹凸形状与凹凸形状17相比时，也只是相当平缓的凹凸形状。因 此，存在不能通过下部电极13使光充分散射，由下部电极13散射的光的利用效果较差之类 的问题。

发明内容
本发明是鉴于这种技术课题而提出的，其目的在于，提供一种能够在位于光吸收 层背面侧的下部电极的表面形成光散射效果高的凹凸形状的CIS系太阳能电池及其制造方法。 本发明的CIS系太阳能电池具有在上面具有凹凸形状的基板、和用于吸收光的光 吸收层、和配置于所述光吸收层的上方的上部电极，其特征为所述光吸收层与所述凹凸形 状相接，并形成在所述基板上，所述基板作为下部电极发挥功能。 本发明的CIS系太阳能电池在基板的上面具有凹凸形状，在基板上面相接设有光 吸收层，因此，入射到光吸收层的光中、到达基板上面的光在凹凸形状被散射，并被光吸收 层吸收，由此，提高太阳能电池的转换效率。另外，由于凹凸形状直接形成于基板，因此可以 高精度地形成为轮廓分明的形状。而且，由于基板具有下部电极(欧姆电极)的功能，因此， 也无需顾虑在凹凸形状上另外形成下部电极而使凹凸形状变得平缓或平坦化。
本发明的CIS系太阳能电池的一个实施方式的特征为所述基板在与所述光吸收 层相接的上面附近含有Mo。根据这样的实施方式，能够使含Mo的基板表面与光吸收层进行 欧姆接合，能够使基板作为下部电极(欧姆电极)而发挥功能。另外，由于基板表面上含有 Mo，因此在基板表面上生长光吸收层时，能够使晶格常数匹配，能够形成良好的光吸收层。
本发明的CIS系太阳能电池的其他实施方式的特征为所述基板由合金形成。根 据这样的实施方式，通过调整合金组成，能够控制基板的线性膨胀系数。另外，在粘贴金属 板时，通过双金属效应，会发生随温度变化的挠曲，但通过将基板合金化，能够减小基板随 着温度变化的挠曲。因而，通过使基板的线性膨胀系数与光吸收层的线性膨胀系数大致相 等，能够防止光吸收层的裂纹及剥离。 本发明的CIS系太阳能电池的另外其他实施方式的特征为所述由合金形成的基 板在下面侧和上面侧的合金组成不同。根据这样的实施方式，能够分别控制作为基板整体 的特性、和作为下部电极的特性。例如，在表面能够使适合下部电极(欧姆电极)的金属材 料的浓度增大，作为整体能够使其与光吸收层的线性膨胀系数相等。 另外，本发明的CIS系太阳能电池的另外其他实施方式的特征为所述基板为含 Mo的合金。根据这样的实施方式，由于基板含有Mo，因此可以使基板与光吸收层进行欧姆 接合。 特别是，如果用Ni和Mo的合金制作基板，则Ni比光吸收层线性膨胀系数大，且Mo 比光吸收层线性膨胀系数小，因此，通过调整作为整体的合金比，能够使基板的线性膨胀系数与光吸收层的线性膨胀系数大致相等。同样，如果用Co和Mo的合金制作基板，则由于Co
比光吸收层线性膨胀系数大，且Mo比光吸收层线性膨胀系数小，因此通过调整作为整体的
合金比，能够使基板的线性膨胀系数与光吸收层的线性膨胀系数大致相等。 本发明的CIS系太阳能电池的另外其他实施方式的特征为所述基板以Mo的浓度
随着从下面侧向与所述光吸收层相接的上面而增大的方式形成。根据这样的实施方式，Mo
的浓度在基板表面时最大，因此，能够使基板的表面与光吸收层进行欧姆接合，可以将基板
当作下部电极(欧姆电极)来使用。 本发明的CIS系太阳能电池的另外其他实施方式的特征为所述凹凸形状由呈棱 锥形状的凹部或凸部构成。根据呈棱锥形状的凹凸形状，通过调整其高度、宽度或顶角，能 够容易地控制入射光的散射状况。 本发明的CIS系太阳能电池的另外其他实施方式的特征为所述棱锥形状的顶角 为110° 。根据这样的实施方式，能够使光吸收层内的光的滞留距离变得最长，能够由光吸 收层最好地吸收光，从而使转换效率达到良好。 本发明的CIS系太阳能电池的另外其他实施方式的特征为所述凹凸形状的高度 为所述光吸收层的厚度的一半以下。根据这样的实施方式，凹凸形状不会突破到光吸收层 上，能够防止光吸收层的最薄的部分的厚度变得过薄，从而能够在光吸收层高效地吸收光。
本发明的CIS系太阳能电池的另外其他实施方式的特征为所述基板利用电铸法 制作。根据这样的实施方式，通过利用电铸法制作基板，能够提高凹凸形状制作时的生产 率，能够廉价地制作凹凸形状。另外，通过利用电铸法制作具有下部电极的功能的基板，能 够在下部电极(基板表面)上形成轮廓分明的凹凸形状。 本发明的CIS系太阳能电池的制造方法的特征为具备在形成有所述凹凸形状的 翻转形状的模型上进行电铸而在所述模型的上面堆积基板材料的工序、和通过从形成于所 述模型上面的基板上起出所述模型来制作具有所述凹凸形状的所述基板的工序、和在所述 基板的上面形成所述光吸收层的工序、和在所述光吸收层的上方形成上部电极的工序。
根据本发明的CIS系太阳能电池的制造方法，能够利用电铸法在形成有凹凸形状 的翻转形状的模型的上面堆积基板材料制作具有凹凸形状的基板，因此，能够以高生产率 且廉价地制作基板。另外，由于是利用电铸法制作基板，因此，能够有效地利用电铸的特征 即图案控制的高度，能够形成轮廓分明的形状的凹凸形状。 另外，本发明的用于解决所述课题的方法具有将上述的构成要素适当组合起来的 特征，本发明可以采用这种构成要素的组合实现的多种变更。


图1是表示CIS系太阳能电池的通常结构的立体图； 图2是示意表示硅系太阳能电池的结构的剖面图； 图3是示意表示基板上设有凹凸形状的CIS系太阳能电池的剖面图； 图4是示意表示本发明第一实施方式的CIS系太阳能电池的结构的剖面图； 图5是表示图4的太阳能电池的形成于合金基板表面的凹凸形状的一个的立体 图； 图6是表示对与呈棱锥形状的凹凸形状的相对的两个斜面垂直且穿过顶点的平面内的凹凸形状的顶角a 、和从上面入射到光吸收层的光到由凹凸形状反射从光吸收层的
上面射出的光路长度的关系进行模拟的结果图； 图7(a) (d)是表示利用电铸法制作合金基板的工序图； 图8 (a)是表示使用pH3的Ni_Mo电解液时利用电铸形成的膜的膜中Mo浓度的图， 图8(b)是表示使用pH5的Ni-Mo电解液时利用电铸形成的膜的膜中Mo浓度的图；
图9 (a)是在本发明第二实施方式中表示使用pH3的Co-Mo电解液时利用电铸形 成的膜的膜中Mo浓度的图，图8(b)是表示使用pH5的Co-Mo电解液时利用电铸形成的膜 的膜中Mo浓度的图； 图10是表示本发明第三实施方式的CIS系太阳能电池所使用的合金基板的立体 图； 图11是示意表示本发明第四实施方式的CIS系太阳能电池的结构的剖面图；
附图标记说明31CIS系太阳能电池32合金基板33光吸收层34缓冲层35上部电极36取出电极37凹凸形状39模型40翻转形状
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明最优选的实施方式进行说明。另外，附图都是示意图，与 实际尺寸不同。另外，尺寸比例也与实际比例不同，例如，合金基板的凹凸形状是进行夸张 放大描绘的。(第一实施方式) 下面，参照图4对本发明第一实施方式的CIS系太阳能电池31的结构进行说明。 该CIS系太阳能电池31在利用电铸法制作的合金基板32上形成CIGS、 CIGSS、 CIS等CIS 系(黄铜矿化合物系)的光吸收层33，进而在其上经由缓冲层34设有透明的上部电极35。 另外，在上部电极35的上面具有一对取出电极36。举典型一例，合金基板32为Ni和Mo的 合金，具有50 m左右的厚度。光吸收层33由CIGS形成为2 y m 3 y m的厚度。缓冲层 34由CdS等形成厚度为0. 05 ii m (50nm) 0. 1 y m (lOOnm)。上部电极35由ZnO等形成厚 度为0. 6iim(600nm)。 合金基板32为Ni和Mo的合金，其厚度优选为10iim 500iim的范围。另外，如 果考虑强度及重量，则合金基板32的厚度优选为20 m 100 m的范围内。特别是，从结 构上及操作中的机械强度等方面考虑，优选50 m左右。合金基板32在厚度方向上的合金 组成会发生变化而具有浓度斜度。即，合金基板32的下部由Ni形成，越接近上面侧Mo的 浓度越高，合金基板32的上面附近由Mo层或高Mo合金层构成。例如，在如上述合金基板32的厚度为50iim左右的情况下，表面厚度liim左右的区域为Mo层或高Mo合金层，其下面49iim左右的层为Ni层或高Ni合金层，在两者之间，Mo和Ni相互扩散。
这样，合金基板32为Ni和Mo的合金，但合金基板32的表面由可与光吸收层33进行欧姆接合的Mo形成，因此合金基板32或其表面具有下部电极的功能，反言之，合金基板32的表面需要变为尽量能与光吸收层33进行欧姆接合的Mo的浓度。另外，由于合金基板32的表面为Mo或高浓度Mo，因此，在使CIS系光吸收层33生长时，能够在合金基板32的表面和光吸收1层33之间使晶格常数匹配，能够使优质的光吸收层33(多晶薄膜)生成。
另外，在合金基板32的上面大致整个面上密密麻麻地形成有许多微小的凹凸形状37(即凹形状或凸形状)。 一个凹凸形状37为例如图5所示的棱锥形的凸形状。该凹凸形状37的与棱锥形状的相对的两个斜面垂直且穿过顶点的平面内的顶角a为约11(T 。另外，凹凸形状37的高度H为光吸收层33的厚度的一半以下。例如，凹凸形状37优选形成为高度H为O. 01iim(10nm) 1. 5 y m，底面的一个边的长度L为0. 6 y m 3 y m。凹凸形状37的表面为镜面。另外，凹凸形状37的尺寸及配置即使无规则也无妨。
图6是表示对与呈棱锥形状的凹凸形状37的相对的两个斜面垂直且穿过顶点的平面内的凹凸形状37的顶角a (参照图5)、和从上面入射到光吸收层33的光38到由凹凸形状37反射从光吸收层33的上面射出的光路长度(参照图4)的关系进行模拟的结果图。由该图可知，在顶角a为约110°时，光吸收层33的光路长度最长。因而，通过将凹凸形状37的顶角a设定为约IIO。，则光吸收层33内的光的滞留距离变得最长，能够在光吸收层33最好地吸收光使转换效率达到良好。 合金基板32随着Ni和Mo被合金化，组成会逐渐变化，因此，与在Ni层上只层叠有Mo层的情况(粘贴结构)相比，难以发生因热膨胀系数不同而随着温度变化的挠曲。因此，即使利用在合金基板32上成膜光吸收层33时的成膜温度(400°C 550°C )，也难以在光吸收层33和合金基板32之间发生剥离。 另外，作为合金基板32的整体的线性膨胀系数与光吸收层33的线性膨胀系数相等，不会产生如下的情况，即不会因合金基板32和光吸收层33的热膨胀系数不同，而由于温度变化在光吸收层33上产生裂纹、或使光吸收层33剥离。例如，在光吸收层33为CIGS的情况下，其线性膨胀系数为9X10—7°C 10X10—7°C。由于Ni的线性膨胀系数为13X 10—7°C， Mo的线性膨胀系数5. 2X 10—7°C，因此，如果将作为Ni和Mo的基板整体的合金比(质量比)设定为Ni : Mo = l : 1.08，则合金基板32的线性膨胀系数成为约9X10—7°C。另外，如果将作为Ni和Mo的基板整体的合金比设定为Ni : Mo = 1 : 0.64，则合金基板32的线性膨胀系数成为约10X10—6/°C。因而，为了使合金基板32的线性膨胀系数与光吸收层33的线性膨胀系数相等，只要作为合金基板22整体的Ni和Mo的合金比设定为Mo/Ni = o. 64 1. 08即可。特别是，如果考虑光吸收层33的线性膨胀系数的差别，则优选设定为Ni : Mo = 1 : 1。 如上所述，带浓度斜度的合金基板32能够利用电铸法制作。电铸法通常是指，将滚筒浸渍于电解液，使金属较厚地电析于滚筒，然后使其电析物从滚筒上剥离，将该剥离物制成制品、或复制物的方法。例如，在用电铸法制作Ni箔的情况下，将由钛、不锈钢等制作的滚筒的一部分浸入使用氨基磺酸镍的电解液中，使Ni向其滚筒表面上电析，将该电析物连续剥离，制造带状铜箔。对于阳极，使用不溶性阳极(铅、锑)，电解液中的铜离子的减少通过使铜化学溶解进行补充。 图7(a) (d)表示利用电铸法制作合金基板32的工序。首先，如图7(a)所示， 利用光刻法、EB、激光加工等技术，制作与凹凸形状37嵌合的具有微小的翻转形状40的模 型39。其次，将该模型39浸渍于含有Ni离子和Mo离子的电解液中，通过在阳极和阴极之 间流通电流，使Ni及Mo电析于翻转形状40的表面，如图7(b)所示，利用电铸法制作合金 基板32。这时，在靠近当初即翻转形状40的层中，Mo层或高Mo合金层进行堆积，随着堆积 于模型39上的合金基板32的厚度变厚，Mo的浓度越来越小，最后，Ni进行堆积。因此，如 图7(c)及(d)所示，将模型39剥离得到的合金基板32在凹凸形状37侧的表面层中为Mo 或高Mo层，在下面侧为Ni层。 如上所述，为了在使Ni和Mo的组成比变化的同时，使合金基板32堆积于模型39， 只要在电铸时控制流通于阳极和阴极之间的电流密度即可。图8(a)表示使用pH3的Ni-Mo 电解液时利用电铸形成的膜中的Mo浓度(at% )。另夕卜，图8 (b)表示使用pH5的Ni-Mo电 解液时利用电铸形成的膜中的Mo浓度(at%)。图8(a)、图8(b)的横轴表示电解液的液 中Mo浓度(mo1/升)，纵轴表示膜中Mo浓度(at% )。另外，白圆圈、三角标记及黑圆圈分 别表示阳极和阴极间的电流密度为400A/m2、600A/m2、800A/m2时膜中Mo浓度。由图8 (a)、 图8(b)可知，当溶液中Mo浓度增高时，膜中Mo浓度就增大，另外，通过电流密度，也可改变 膜中Mo浓度。因此，在制作具有斜度组成的合金基板32时，只要利用电铸法制作合金基板 32、且通过改变电流密度来使Mo和Ni的浓度(组成比)逐渐变化即可。另外，在仅通过电 流得不到所希望的组成的区域(Mo的组成比非常大的部分及Ni的组成比非常大的部分)， 只要使电流密度随着时间变化，同时控制电解液的Mo离子浓度即可。对于控制电解液的Mo 浓度的方法，具有例如使电解液的Mo离子浓度随时间变化而变化的方法、和将模型39依次 浸入Mo离子浓度不同的多种电解液中的方法。 这样，如果利用电铸法制作合金基板32，则不需要真空工序(真空室内的工序)， 因此生产率良好，能够降低合金基板32的制作成本。另外，该合金基板32的凹凸形状37 侧具有作为与光吸收层33接触的面、即下部电极的功能，能够将其凹凸形状37通过来自模 型39的转印形成为轮廓分明的形状。因而，能够通过凹凸形状37使入射到光吸收层33的 光高效地散射，能够使CIS系太阳能电池31的转换效率达到良好。 光吸收层33为由CIGS、CIGSS、CIS等CIS系黄铜矿化合物构成的多晶薄膜，从凹 凸形状37的底面或最下点测出的厚度为2 i！ m 3 i！ m。光吸收层33如图7 (e)所示，利用三 阶段法(3段階法)、硒化法(* ^ ^化法)、多元蒸镀法、MBE法等常规方法，在合金基板32 的上面进行成膜。例如，在三阶段法中，在第一层上形成(In、Ga)^eJ莫，接下来，只供给Cu 和Se，直到膜整体的组成为Cu过剩组成，才进行膜形成。另外，再次向该膜照射In、Ga、Se 的各助熔剂，最终组成为(In、Ga)过剩组成。另外，在采用硒化法的情况下，将In/Cu(Ga)/ Mo金属层叠膜通过溅射形成在合金基板32的上面，将其层叠膜在400°C以上的温度下，与 H2Se气体发生反应，得到Cu(In、Ga)Se2 〔CIGS〕膜。 在形成光吸收层时，通常使用由苏打石灰玻璃构成的基板，从基板向光吸收层供 给Na，但在本实施方式中，对于基板，使用的是合金基板，因此在光吸收层33的成膜中，直 接向光吸收层33加入Na。 缓冲层34由CdS以厚度成为2 y m的方式形成。但如果考虑全球环境，则优选使用材料，因此，作为缓冲层34，优选使用Zn(O、 S、 0H)X。缓冲层34如图7(f)所示， 利用例如CBD (Chemical Bath D印osition)法，按照变为0. 05 ii m(50nm) 0. liim(100nm) 的厚度的方式，在光吸收层33的上面进行溶液生长。 上部电极35如图7 (g)所示，利用溅射法，按照厚度变为600 y m的方式进行成膜。 上部电极35的材料从成本方面考虑，优选使用ZnO，但也可以使用In203、Sn02、CdO、Cd2S04、 Ti02、Ta205、Bi203、MO03、NaxW03等导电性氧化物。另外，也可以为将这些化合物混合的材料， 也可以为在这些化合物中添加有使导电率变化的元素(掺杂剂)的材料(例如，在ITO、 IZO、FTO、AZO、BZO、ZnO中添加有微量A1的材料等)。另外，如果将上述的化合物的膜设定 为高电阻层和低电阻层双层结构，则具有降低上部电极35的分流通路的效果。
取出电极36由铝材料形成为liim 3iim的厚度。例如，将用于形成取出电极36 的开口开在掩膜上，将该掩膜对位重叠在上面电极35上，通过蒸镀及网板印刷，将电极材 料从掩膜的开口供应到上面电极35，从而形成取出电极36。 在本发明第一实施方式的CIS系太阳能电池中，利用电铸法制作合金基板32，因 此能够容易且廉价地制作具有凹凸形状37的合金基板32。而且，凹凸形状高精度地形成 为轮廓分明的形状。合金基板32的上面由Mo构成并具有下部电极的功能，因此不需要在 该合金基板32的上面设置下部电极，能够将光吸收层33直接形成在合金基板32的凹凸形 状37上。因而，入射到光吸收层33的光通过凹凸形状37被散射，广泛吸收在光吸收层33 内，其结果是，提高CIS系太阳能电池31的转换效率。 另外，在第一实施方式的CIS系太阳能电池中，合金基板32为Ni和Mo的合金，在 厚度方向上，其组成发生变化，在合金基板32的表面Mo的浓度变大，因此能够在合金基板 32的表面上形成下部电极(欧姆电极)。另外，由于在合金基板32的表面Mo的浓度变大， 因此，在光吸收层33成膜时，在合金基板32的表面和光吸收层33上，晶格常数易匹配。另 外，由于合金基板32为合金，因此，能够按照合金基板32的热膨胀系数与光吸收层33的热 膨胀系数大致相等的方式调整合金比，能够防止光吸收层33的裂纹及剥离。 [ooes](第二实施方式) 接着，对本发明的第二实施方式进行说明。CIS系太阳能电池的结构与第一实施方 式相同，因此省略图示及说明。 在第一实施方式中，合金基板32是Mo和Ni的合金，但在第二实施方式中，使用Mo 和Co和合金制作合金基板32。在这种情况下，下面侧由Co构成，形成有凹凸形状37的上 面侧为Mo层或高Mo合金层。在这种Mo-Co合金的情况下，如图9 (a)及(b)所示，膜中Mo 浓度也因溶液中Mo浓度及电流密度而变化，因此，在电铸工序中，通过使电流密度及溶液 中Mo浓度变化，能够改变合金基板32的Mo浓度。 为了使Mo-Co合金的合金基板32的线性膨胀系数与光吸收层33的线性膨胀系 数相等，防止温度变化引起的光吸收层33的裂纹及光吸收层33的剥离，只要使Co和Mo 的合金比成为如下那样即可。例如，在光吸收层33为CIGS的情况下，其线性膨胀系数为 9X 10—7°C 10X 10—7°C。由于Co的线性膨胀系数为12. 4X 10—7°C， Mo的线性膨胀系数 为5. 2X 10—7°C，因此如果将作为Co和Mo的基板整体的合金比(质量比)设定为Co : Mo =1 : 0.92，则合金基板32的线性膨胀系数成为约9X10—6/°C。另外，如果将作为Co和 Mo的基板整体的合金比设定为Co : Mo = l : 0.52，则合金基板32的线性膨胀系数成为
9约10X10—7°C。因而，为了使合金基板32的线性膨胀系数与CIGS光吸收层33的线性膨 胀系数相等，只要作为合金基板32整体的Co和Mo的合金比设定为Mo/Co = 0. 52 0. 92 即可。 另外，合金基板32除Ni-Mo及Co-Mo的合金组成以外，也可以将Ni、Cu、Ti、Fe、W、
Cr、 Al、 Au、Nb、 Ta、 V、 Pt、 Pb等中的一种或二种以上的材料设定为下面侧的组成，将Mo设定
为上面侧的组成，按照线性膨胀系数与光吸收层33的线性膨胀系数大致相等的方式，调整
整体的组成比。(第三实施方式) 图10是本发明第三实施方式的CIS系太阳能电池中所使用的合金基板32的立体 图。在该合金基板32中，如图10所示，在合金基板32的上面设有微小的三角形槽状凹凸 形状37。在这种三角形槽状凹凸形状37中，也能够使光散射，从而提高CIS系太阳能电池 的转换效率。(第四实施方式) 图11是表示本发明第四实施方式的CIS系太阳能电池的结构剖面图。在本实施 方式中，凹凸形状37由矩形的凸部或凹部构成。或者，也可以为矩形槽状凹凸形状37。在 这种情况下，凹凸形状37可以将相同形状的凸部或凹部以一定节距排列，也可以将相同形 状的凸部或凹部无规则地排列，也可以将不同形状的凸部或凹部无规则地排列。在这种凹 凸形状37中，虽然使光散射的效果低，但具有防止光吸收层33和合金基板32的剥离的效 果。 另外，作为凹凸形状37，也可以制成用于控制形成于其上的光吸收层33的晶体生 长的形状。
权利要求
一种CIS系太阳能电池，其具有在上面具有凹凸形状的基板、用于吸收光的光吸收层、配置于所述光吸收层的上方的上部电极，其特征在于，所述光吸收层与所述凹凸形状相接，并形成在所述基板上，所述基板作为下部电极发挥功能。
2. 如权利要求1所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述基板在与所述光吸收层相 接的上面附近含有Mo。
3. 如权利要求1所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述基板由合金形成。
4. 如权利要求3所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述基板在下面侧和上面侧的 合金组成不同。
5. 如权利要求3所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述基板由含Mo的合金形成。
6. 如权利要求5所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述基板由Ni和Mo的合金构成。
7. 如权利要求5所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述基板由Co和Mo的合金构成。
8. 如权利要求6或7所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述基板以Mo的浓度随 着从下面侧向与所述光吸收层相接的上面而增大的方式形成。
9. 如权利要求1所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述凹凸形状由呈棱锥形状的 凹部或凸部构成。
10. 如权利要求9所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述棱锥形状的顶角为 110° 。
11. 如权利要求1所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述凹凸形状的高度为所述光吸收层的厚度的一半以下。
12. 如权利要求1所述的CIS系太阳能电池，其特征在于，所述基板利用电铸法制作。
13. —种CIS系太阳能电池的制造方法，其为权利要求1所述的CIS系太阳能电池的制 造方法，包括在形成有所述凹凸形状的翻转形状的模型上进行电铸，在所述模型的上面堆积基板材 料的工序；通过从形成于所述模型上面的基板上起出所述模型，制作具有所述凹凸形状的所述基 板的工序；在所述基板的上面形成所述光吸收层的工序； 在所述光吸收层的上方形成上部电极的工序。
全文摘要
利用电铸法形成由Ni和Mo的合金构成的合金基板(32)。合金基板(32)在厚度方向上的合金组成为变化的斜度组成，下面侧为以Ni为主的组成，上面侧为以Mo为主的组成。另外，在合金基板(32)的上面形成有光散射效果高的呈棱锥状的许多微小的凹凸形状(37)。在合金基板(32)的上面形成有CIS系光吸收层(33)，在其上方设有上部电极(35)。
文档编号C25D1/00GK101743641SQ20088002449
公开日2010年6月16日 申请日期2008年7月14日 优先权日2007年7月13日
发明者大田盛久, 小林大造, 船本昭宏, 青山茂 申请人:欧姆龙株式会社