专利名称：太阳能电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具备对入射的光的一部分进行反射的反射层的太阳能电池。
背景技术：
太阳能电池能够将无污染且取之不尽的能源即来自太阳的光直接转换成电，因此，期待将其作为新的能源。—般地,太阳能电池在设于光入射侧的透明电极层和设于光入射侧的相反侧的背面电极层之间，具备吸收入射到太阳能电池的光而生成光生载流子的光电转换部。目前，公知作为有助于光电转换的层叠体设置多个光电转换部，使入射的光的大部分用于光电转换的技术。这种多个光电转换部，能够将在设于光入射侧的光电转换部没有用于光电转换而透过的光的一部分，通过其它光电转换部用于光电转换，因此，在光电转 换部所吸收的光的量增加。其结果是，在光电转换部所生成的光生载流子增加，因此，提高了太阳能电池的发电效率。专利文献I :特开平4 - 16747
发明内容
发明要解决的课题但是，近年来，要求太阳能电池的发电效率进一步提高。在此，为了进一步提高发电效率，有效的是增加在光电转换部所生成的光生载流子。因此，对在多个光电转换部之间设置反射层的技术进行了研究。由此，对入射的光的一部分进行反射使其向光入射侧的光电转换部入射，并且，在背面电极层侧的其它光电转换部，能够使入射的光中由背面电极层等反射的光再次进行反射而关在其中。作为如上述那样的成为反射材料的主体的透光性导电材料，使用氧化硅(SiO)进行了研究开发。但是，为了使更多的光反射并使其向光入射侧的光电转换部入射，并且为了将更多的光关在背面电极侧的另一光电转换部中，而使用低折射率的反射层的情况下，与相邻的光电转换部的接触电阻增大，产生损失掉所生成的光生载流子的问题。因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供一种提高发电效率的太阳能电池。本发明主要提供一种太阳能电池，其具有受光面电极层；层叠在受光面电极层上的第一光电转换部；层叠在第一光电转换部上的包含SiO的反射层；层叠在反射层上的第二光电转换部；和层叠在第二光电转换部上的背面电极层，反射层的氧浓度以从第一光电转换部一侧向第二光电转换部一侧变高的方式形成。另外，本发明旨在提供一种太阳能电池的制造方法，其具有形成受光面电极层的工序A ;在受光面电极层上形成第一光电转换部的工序B ;在第一光电转换部上形成的包含SiO的反射层的工序C ;在反射层上形成第二光电转换部的工序D ;和在第二光电转换部上形成背面电极层的工序E,在工序C中，以反射层的氧浓度从第一光电转换部一侧向第二光电转换部一侧变高的方式形成。根据本发明，能够提供一种抑制产生的光生载流子的损失，使发电效率提高的太阳能电池。
具体实施例方式使用附图
，对本发明的实施方式进行说明。在下面的附图的记载中，在相同或者相似的部分标注相同或者相似的符号。但是，应注意附图是示意性的图，各尺寸的比例与实际尺寸不同。因此，具体的尺寸等应参考下面的说明进行判断。另外，当然，也包含在附图间彼此的尺寸关系及比例不同的部分。[第一实施方式] 〈太阳能电池的构成〉下面，关于本发明的第一实施方式的太阳能电池的构成参照图I进行说明。图I是本发明第一实施方式的太阳能电池10的剖面图。太阳能电池10具备基板I、受光面电极层2、层叠体3和背面电极层4。基板I具有透光性，由玻璃、塑料等透光性材料构成。受光面电极层2层叠在基板I上，具有导电性和透光性。作为受光面电极层2，可使用氧化锡(Sn02)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)或氧化钛(TiO2)等金属氧化物。另外,也可以向这些金属氧化物中掺杂氟(F)、锡(Sn)、铝(Al)、铁(Fe)、钙(Ga)、铌(Nb)等。层叠体3设于受光面电极层2和背面电极层4之间。层叠体3包含第一光电转换部31、反射层32、第二光电转换部33。从受光面电极层2侧起依次层叠有第一光电转换部31、反射层32和第二光电转换部33。第一光电转换部31利用从受光面电极层2侧入射的光或从反射层32反射的光生成光生载流子。第一光电转换部31具有将p型非晶硅半导体、i型非晶硅半导体、n型非晶娃半导体从基板I侧层叠而成的pin结(未图不)。反射层32将透过第一光电转换部31的光的一部分反射到第一光电转换部31侦U。反射层32从第一光电转换部31侧起依次以接触的方式来层叠。反射层32使用氧化硅(SiO)作为成为主体的透光性导电材料。在此使用的SiO，为层中的氧浓度从第一光电转换部31侧向后述的第二光电转换部33侧变高的SiO。另外，在本实施方式中，使SiO层的氧浓度的变化，从第一光电转换部31侧向第二光电转换部33侧以一定的比例升高，但不限于此，也可以使其阶段性地升高。总之，SiO层的氧浓度为第二光电转换部33侧比第一光电转换部31侧升高即可。另外，在本实施方式中，关于中间层32b，将其膜厚设定为50nm，优选设定为30 150nm。第二光电转换部33利用透过第一光电转换部31从受光面电极层2侧入射的光、或从背面电极层4反射的光,生成光生载流子。第二光电转换部33具有将p型微晶娃半导体、i型微晶硅半导体、n型微晶硅半导体从基板I侧层叠而成的pin结(未图示)。背面电极层4由具有导电性的一层或多层构成。作为背面电极层4，可以使用ZnO、银(Ag)等，在本实施方式中，背面电极层的结构为，从层叠体3侧起层叠有包含ZnO的层和包含Ag的层。但是，不限于此，背面电极层4也可以仅具有包含Ag的层。
〈作用及效果〉下面，对本发明的第一实施方式的太阳能电池10的效果详细地进行说明。(I)在太阳能电池10中，使反射层32的氧浓度从第一光电转换部31侧向第二光电转换部33侧变高。由此，获得如下的效果。(a)以氧浓度从第一光电转换部31侧向第二光电转换部33侧变高的方式形成反射层32，由此在反射层32的第一光电转换部31侧，形成高折射率的膜，并且其氧浓度比反射层32的平均氧浓度降低。另一方面，在反射层32的第二光电转换部33侧，形成低折射率的膜，并且其氧浓度比反射层32的平均氧浓度高。其结果是，作为反射层32整体的折射率相互抵消，反射层32整体的光学特性与均匀地具有反射层32的平均氧浓度的膜相同。即，通过降低反射层32的第一光电转换部31侧的氧浓度，抑制在具有较高的氧浓度的反射层32和第一光电转换部31的接触界面产生的接触电阻，同时，通过提高反射层32中的第二光电转换部33侧的氧浓度，使反射层32整体的折射率提高，使得在反射层32和第一光电转换部31、或者反射层32和第二光电转换部33的界面的反射率提高。其结果是，提高了在反 射层32和第一光电转换部31、或者反射层32和第二光电转换部33的界面的反射效果，同时，能够抑制在氧浓度高的反射层32和由硅形成的第一光电转换部31间产生的高的接触电阻引起的太阳能电池10的串联电阻(串联电阻)值的增大。因此，在太阳能电池10中，通过抑制串联电阻值增大引起的太阳能电池10的填充因子(曲线因子)(F. F.)的减少，并且提高在反射层32和第一光电转换部31或者和第二光电转换部33的界面的反射率，由此能够增加短路电流，实现太阳能电池10的发电效率的提闻。(b)在本实施方式中，按照使成膜结束时的CCV流量比成膜开始时多的方式成膜反射层32，由此成膜结束时比成膜开始时更难结晶化，能够抑制反射层32的结晶化率变高的情况。由此，与结晶成分相比，易于取入大量的氧的非晶成分多，能够更好地提高氧浓度，能够减小在反射层32的光吸收损失。另外，通过将作为对550nm波长的光的反射层32整体的折射率设定为小于2. 4，能够将与具有4. 3程度的折射率的硅的界面的反射率设定为8%以上。由此，能够增多向包含非晶硅的第一光电转换部31入射的光，能够获得实际上与增厚第一光电转换部31的厚度时相同的效果。其结果是，能够抑制厚度越厚越成问题的第一光电转换部31的光劣化，并且能够抑制在第一光电转换部31生成的光生载流子的减少。(2)在本发明的第一实施方式的太阳能电池10中，使作为反射层32使用的SiO为微晶。由此，获得以下的效果。(a)通过使反射层32为微晶，形成在非晶SiO中含有结晶成分的层，与仅由非晶SiO构成的层相比，能够提高导电性。(b)在使第二光电转换部33形成为微晶硅的情况下，通过使用微晶硅作为反射层32，能够将反射层32作为基底层使第二光电转换部33结晶成长，能够更好地进行结晶化。其结果是，提高了第二光电转换部33的膜质，也能够提高太阳能电池10的发电效率。〈另一实施方式〉本发明虽然由上述实施方式记载，但应理解为，构成该公开的一部分的论述和附图不是对本发明进行限定的内容。本领域的技术人员根据该公开可知各种各样的替代实施方式、实施例及应用技术。例如，在上述的第一实施方式中，层叠体3中包含的光电转换部为两个(第一光电转换部31和第二光电转换部33)，但不限定于此。具体而言，层叠体3中也可以包含三个以上的光电转换部。在这种情况下，反射层32能够设置于任意相邻的两个光电转换部之间。另外，在上述的第一实施方式中，第一光电转换部31具有将p型非晶硅半导体、i型非晶硅半导体、n型非晶硅半导体从基板I侧起依次层叠而成的pin结，但不限定于此。具体而言，第一光电转换部31也可以具有将p型结晶质硅半导体、i型结晶质硅半导体、n型结晶质硅半导体从基板I侧起层叠而成的pin结。另外，可以形成在结晶质硅中包含微晶硅、多晶硅的结构。 进而，在上述的第一实施方式中，第二光电转换部33具有将p型微晶娃半导体、i型微晶硅半导体、n型微晶硅半导体从基板I侧起层叠而成的pin结，但不限定于此。具体而言，第一光电转换部31也可以具有将p型非晶硅半导体、i型非晶硅半导体、n型非晶硅半导体从基板I侧起层叠而成的pin结。另外，在上述的第一实施方式中，第一光电转换部31和第二光电转换部33具有pin结，但不限定于此。具体而言，第一光电转换部31和第二光电转换部33中的至少一方也可以具有将P型娃半导体、n型娃半导体从基板I侧起层叠而成的pn结。另外，在上述的第一实施方式中，太阳能电池10具有在基板I上依次层叠有受光面电极层2、层叠体3和背面电极层4的结构，但不限定于此。具体而言，太阳能电池10也可以具有在基板I上依次层叠有背面电极层4、层叠体3和受光面电极层2的结构。这样一来，当然，本发明包含在此未记载的各种实施方式等。因此，从上述的说明可知，本发明的技术范围仅由适当的权利要求范围的发明特定事项来决定。实施例下面，关于本发明的太阳能电池举出实施例具体地进行说明。但是，本发明不限定于下述的实施例所示的内容，在不改变其主旨的范围内，可适当进行变更而实施。〈实施例〉如下所述，制作实施例I的太阳能电池10。首先，在厚度4mm的玻璃基板(基板I)上，利用热CVD形成表面具有凹凸形状的600nm厚的SnO2层(受光面电极层2 )。然后，在SnO2层(受光面电极层2)上，使用等离子体CVD法，依次层叠p型非晶硅半导体、i型非晶硅半导体、n型非晶硅半导体，形成第一单元(第一光电转换部31)。作为等离子体CVD法，例如，优选适用13. 56MHz的RF等离子体CVD。等离子体的投入功率密度优选设定为5mW/cm2以上100mW/cm2以下。接着，在第一光电转换部31上，使用等离子体CVD法形成包含SiO的反射层32。在形成反射层32时，从成膜开始时至成膜结束时，使CCV流量从120SCCm以一定的比例增加至180SCCm。S卩，将CO2流量相对成膜开始时的SiH4流量的流量比设定为I. 0进行标准化时(以后，记载将CO2流量相对成膜开始时的SiH4流量的流量比设定为I. 0而进行标准化的情况)，在成膜时不改变SiH4流量，以一定比例仅改变CO2流量，并使C02/SiH4流量比为I. 0至I. 5，使反射层32整体的C02/SiH4流量比的平均为I. 25。另外，由于相接触的面的折射率差越大反射率就越增大，因此,将以硅为主体的材料对550nm波长的光的折射率为4. 3左右，因此，优选以在包含SiO的反射层32整体的折射率小于2. 4的方式，调节反射层32成膜时的平均CO2 / SiH4流量比。另外，也可以使用例如CO、O2代替CO2,并且也可以使用例如Si2H6代替SiH4。接着，在反射层32上使用等离子体CVD法层叠p型微晶硅半导体、i型微晶硅半导体、n型微晶娃半导体,形成第二光电转换部33。作为等离子体CVD法，与第一光电转换部31同样地，优选适用例如13. 56MHz的RF等离子体CVD。等离子体的投入功率密度优选设定为5mW/cm2以上100mW/cm2以下。。接着，在第二光电转换部33上，使用溅射法形成有ZnO层和Ag层(背面电极层4)。
权利要求
1.一种太阳能电池，其特征在于，具有 受光面电极层； 层叠在所述受光面电极层上的第一光电转换部； 层叠在所述第一光电转换部上的包含SiO的反射层； 层叠在所述反射层上的第二光电转换部；和 层叠在所述第二光电转换部上的背面电极层， 所述反射层的氧浓度形成为，所述第二光电转换部一侧比所述第一光电转换部一侧闻。
2.如权利要求I所述的太阳能电池，其特征在于 所述反射层的氧浓度形成为，从所述第一光电转换部一侧向所述第二光电转换部一侧逐渐地或阶段性地升高。
3.如权利要求I所述的太阳能电池，其特征在于 所述反射层包含微晶。
4.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，具有 形成受光面电极层的工序A ; 在所述受光面电极层上形成第一光电转换部的工序B ; 在所述第一光电转换部上形成的包含SiO的反射层的工序C ； 在所述反射层上形成第二光电转换部的工序D ;和 在所述第二光电转换部上形成背面电极层的工序E， 在所述工序C中，以使得所述反射层的氧浓度在所述第二光电转换部一侧比所述第一光电转换部一侧高的方式形成。
5.如权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于 所述工序C是通过使用含硅的气体和含氧的气体的等离子体CVD法形成所述反射层的工序，以含氧气体的流量在成膜结束时比成膜开始时增多的方式形成。
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池，其能够提高发电效率，并且能够更多地取出产生的光生载流子。其具有受光面电极层(2)、层叠在受光面电极层(2)上的第一光电转换部(31)、层叠在第一光电转换部(31)上的包含SiO的反射层(32)、层叠在反射层(32)上的第二光电转换部(33)、和层叠在第二光电转换部(33)上的背面电极层(4)，反射层(32)的氧浓度在所述第二光电转换部(33)侧比第一光电转换部(31)侧变高。
文档编号H01L31/076GK102782878SQ201180011129
公开日2012年11月14日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年2月26日
发明者关本健之, 松本光弘, 矢田茂郎 申请人:三洋电机株式会社