光电转换元件、太阳能电池以及光电转换元件的制造方法技术

实施方式的目的在于提高光电转换元件的剥离耐性。实施方式涉及光电转换元件、太阳能电池以及光电转换元件的制造方法。所述光电转换元件至少具有基板、在基板上具有电极层和界面中间层的下部电极、以及在界面中间层上形成的光吸收层；界面中间层是由电极层中含有的Mo或者W、和选自S、Se以及Te之中的至少1种元素X构成的化合物薄膜；在界面中间层中，具有结晶相和覆盖结晶相的非晶相。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的引用 本申请以日本专利申请2014-192968(申请日：2014年9月22日）为基础，并从 该申请享受优先权。本申请通过参照该申请而包括该申请的全部内容。
实施方式涉及一种。
技术介绍
将半导体薄膜用作光吸收层的化合物光电转换元件的开发正在进行，其中将具有 黄铜矿结构的P型半导体层作为光吸收层的光电转换元件显示出较高的转换效率，可以有 应用上的期待。具体地说，在将由Cu-In-Ga-Se(CIGS)构成的Cu(In，Ga)Se2作为光吸收层 的光电转换元件中，可以得到较高的转换效率。 -般地说，将由Cu-In-Ga-Se构成的p型半导体层作为光吸收层的光电转换元件 具有在成为基板的蓝板玻璃上层叠Mo电极层、p型半导体层、η型半导体层、绝缘层、透明 电极、上部电极以及防反射膜而成的结构。对于高效率的CIGS光电转换元件，人们提出了 在ρ型半导体层的上部透明电极附近进行η型掺杂的同质结结构。η型掺杂是在采用蒸镀 法等成膜Ρ型半导体层之后，通过溶液中的处理而进行的，因而在溶液处理中，层叠膜容易 在Ρ型半导体层和Mo电极层界面发生剥离。为人所知的是如果在Mo电极层上沉积CIGS 光吸收层，则在其界面形成沿c轴取向的MoSeJl。MoSe2层的层间键为基于范德瓦尔斯力 (vanderWaalsforce)的弱键合，因而容易发生剥离。为了提高附着力，为人所知的有使 MoSe2层随机取向的方法。
技术实现思路
实施方式涉及一种光电转换元件，其至少具有基板、在基板上具有电极层和界面 中间层的下部电极、以及在界面中间层上形成的光吸收层；其中，界面中间层是由电极层中 含有的Mo或者W、和选自S、Se以及Te之中的至少1种元素X构成的化合物薄膜；在界面 中间层中，具有结晶相和覆盖结晶相的非晶相。 实施方式涉及一种太阳能电池，其是使用光电转换元件形成的太阳能电池，其中， 光电转换元件至少具有基板、在基板上具有电极层和界面中间层的下部电极、以及在界面 中间层上形成的光吸收层；界面中间层是由电极层中含有的Mo或者W、和选自S、Se以及Te 之中的至少1种元素X构成的化合物薄膜；在界面中间层中，具有结晶相和覆盖结晶相的非 晶相。 实施方式涉及一种光电转换元件的制造方法，其具有以下工序：在基板上形成电 极层的工序，在含有选自S、Se以及Te之中的至少1种元素X的气氛中于500°C~600°C对 电极层进行加热处理的工序，以及在加热处理过的基板上形成化合物半导体层的工序。 实施方式涉及一种太阳能电池的制造方法，其中，太阳能电池中使用的光电转换 元件的制造方法具有以下工序：在基板上形成电极层的工序，在含有选自S、Se以及Te之中 的至少1种元素X的气氛中于500°C~600°C对电极层进行加热处理的工序，以及在加热处 理过的基板上形成化合物半导体层的工序。【附图说明】 图1是实施方式的光电转换元件的断面示意图。 图2是实施方式的多结型光电转换元件的断面示意图。 图3是实施方式的光电转换元件的局部放大断面示意图。 图4是实施例的光电转换元件的界面中间层附近的断面TEM图像。 图5是比较例的光电转换元件的界面中间层附近的断面TEM图像。 符号说明： 1 基板 2 下部电极 2a 电极层 2b 界面中间层 3 光吸收层 3ap型半导体层 3bη型半导体层4 透明电极5 上部电极 6 防反射膜 100光电转换元件【具体实施方式】 下面参照附图，就本专利技术优选的一实施方式进行详细的说明。(光电转换元件）图1的光电转换元件的断面示意图所示的本实施方式的光电转换元件100是具有 基板1、由在基板1上形成的电极层2a和界面中间层2b构成的下部电极2、由在下部电极 2上形成的p型半导体层3a和η型半导体层3b结合而成的光吸收层3、在光吸收层3上形 成的透明电极4、在透明电极4上形成的上部电极5、以及在上部电极5上形成的防反射膜 6的光电转换元件100。光吸收层3的p型半导体层3a在光吸收层3的下部电极2侧，η 型半导体层3b在光吸收层3的上部电极4侧。光电转换元件100具体地说，可以列举出太 阳能电池。实施方式的光电转换元件100正如图2的多结型光电转换元件的断面示意图那 样，可以通过与其它光电转换元件200结合而成为多结型。光电转换元件100的光吸收层 优选具有比光电转换元件200的光吸收层更宽的带隙。光电转换元件200的光吸收层例如 使用Si。实施方式的光电转换元件的制造方法优选具有以下工序：在基板1上形成电极层 2a的工序，在含有选自S、Se以及Te之中的至少1种元素X的气氛中于500°C~600°C对 电极层2a进行加热处理的工序，以及在加热处理过的基板上形成化合物半导体层（3a)的 工序。另外，实施方式的太阳能电池优选采用上述制造方法来制造光电转换元件。(基板） 作为实施方式的基板1，优选使用蓝板玻璃等包含Na的玻璃，也可以使用白板玻 璃、不锈钢、Ti或者Cr等金属板或者聚酰亚胺等树脂。可以根据形成界面中间层2b时的 加热处理温度，选择适当优选的基板。(下部电极） 实施方式的下部电极2是光电转换元件100的电极，由在基板1上形成的具有导 电性的电极层2a和界面中间层2b构成。作为电极层2a，可以使用包含Mo、W等的导电性 金属膜、或者包含氧化铟锡（IT0:IndiumuTinOxide)的透明导电膜。在电极层2a为金属 膜的情况下，优选的是Mo膜或者W膜。在电极层2a为透明电极膜的情况下，在透明电极膜 和界面中间层2b之间，电极层2a中进一步具有5nm~20nm的包含Mo或者W的金属膜、或 者Mo膜或W膜。 作为透明电极，也可以是在ΙΤ0的光吸收层3侧沉积SnOjPTiO2薄膜中的任一 者或两者而成的层叠膜。另外，为了抑制来自基板1的杂质扩散，在ΙΤ0和基板1之间优选 插入Si02的极薄薄膜。具体地说，层叠结构的电极层2a可以列举出Sn02/IT0/Si02、Sn02/ Ti02/IT0/Si02、Ti02/Sn02/IT0/Si02、Ti02/IT0/Si02。 在电极层2a为Mo或W等金属膜时，电极层2a的膜厚例如优选为lOOnm~lOOOnm。 另外，在电极层2a为层叠结构时，所有层的合计膜厚优选为100nm~lOOOnrn。关于各层 的膜厚，例如SnCy%选为10nm~100nm，TiO2优选为10nm~100nm，ΙΤ0优选为100nm~ 500nm，SiCy%选为 5nm~20nm。 另外，作为界面中间层2b，为由Mo或者W等过渡金属、和选自S、Se以及Te之中 的至少1种元素X构成的化合物薄膜。其中，界面中间层2b优选使用由Mo和Se构成的化 合物薄膜。元素X从耐剥离性的角度考虑，优选至少含有P型光吸收层3a中含有的VIb元 素。界面中间层2b的膜厚优选为5nm~100nm，为了下部电极2的导电性，进一步优选为 5nm~20nm〇 界面中间层2b正如图3的光电转换元件100的局部放大断面示意图所示的那样， 优选具有结晶相和覆盖结晶相的非晶相。如果结晶相用非晶相覆盖，则从附着强度的角度 考虑是优选的。关于结晶相和非晶相的比率，如果结晶相过多，则非晶相的覆盖不充分，因 而是不优选的。于是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其特征在于，其至少具有：基板、在所述基板上具有电极层和界面中间层的下部电极、以及在所述界面中间层上形成的光吸收层；所述界面中间层是由所述电极层中含有的Mo或者W、和选自S、Se以及Te之中的至少1种元素X构成的化合物薄膜；在所述界面中间层中，具有结晶相和覆盖所述结晶相的非晶相。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中川直之，芝崎聪一郎，平贺广贵，齐藤仁美，山崎六月，山本和重，樱田新哉，稻叶道彦，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP