层叠型光电转换装置和其制造方法制造方法及图纸

层叠型光电转换装置(100)在晶体硅系光电转换单元(4)上具有中间透明导电层(3)和薄膜光电转换单元(2)，所述晶体硅系光电转换单元(4)具备晶体硅基板(42)且在受光面设置有纹理。优选在晶体硅光电转换单元的受光面设置平均凹凸高度为0.5μm以上的纹理。中间透明导电层以埋设于晶体硅系光电转换单元的受光面的纹理的凹部内且覆盖纹理凸部的顶点的方式设置。

Cascaded Photoelectric Converter and Its Manufacturing Method

The laminated photoelectric conversion device (100) has an intermediate transparent conductive layer (3) and a thin film photoelectric conversion unit (2) on the crystal silicon photoelectric conversion unit (4), which has a crystal silicon substrate (42) and textures on the receiving surface. The texture with an average concave-convex height of more than 0.5 um is preferably set on the light receiving surface of the crystal silicon photoelectric conversion unit. The middle transparent conductive layer is arranged in a way that is embedded in the recess of the texture of the photoelectric conversion unit of the crystal silicon system and covers the vertex of the texture convex part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层叠型光电转换装置和其制造方法
本专利技术涉及将具备晶体硅基板的晶体硅系光电转换单元和薄膜光电转换单元层叠而成的层叠型光电转换装置和其制造方法。
技术介绍
晶体硅系太阳能电池在晶体硅基板的一侧的面具备p型半导体层，在另一侧的面具备n型半导体层。提出了一种层叠型太阳能电池，该层叠型太阳能电池通过在晶体硅系太阳能电池上配置具备带隙与晶体硅不同的光吸收层的光电转换单元进行多结化，从而提高了光利用效率。例如，在非专利文献1中公开了一种层叠型光电转换装置，该层叠型光电转换装置在扩散型晶体硅底部电池单元上设置作为隧道接合层的n型硅薄膜，在其上介由作为电子输送层的氧化钛层形成作为顶部电池单元的钙钛矿光电转换单元，所述扩散型晶体硅底部电池单元是在晶体硅基板的表面设置p型的扩散层而成的。在非专利文献2中公开了一种层叠型光电转换装置，该层叠型光电转换装置在异质结型晶体硅底部电池单元上设置80nm的ITO层和15nm的氧化锡层，在其上形成作为顶部电池单元的、由钙钛矿型晶体材料层和作为空穴输送层的spiro-OMETAD层构成的钙钛矿光电转换单元，所述异质结型晶体硅底部电池单元在晶体硅基板的表面具备本征非晶硅薄膜和p型非晶硅薄膜。非专利文献1和非专利文献2的层叠型光电转换装置的顶部电池单元所使用的钙钛矿电池单元包含钙钛矿型晶体材料层作为光吸收层，能够实现高转换效率。另一方面，钙钛矿型晶体材料在比波长800nm短的波长侧具有光谱灵敏度特性，几乎不吸收比800nm长的波长侧的红外光。通过将能够吸收长波长光的晶体硅电池单元和钙钛矿电池单元组合，能够获得顶部电池单元与底部电池单元的电流匹配，因此，可期待得到高效率的层叠型光电转换装置。现有技术文献非专利文献非专利文献1:SteveAlbrechtet.al.,EnergyEnviron.Sci.9,81-88(2016)非专利文献2:JonathanP.Mailoaet.al.,Appl.Phys.Lett.106,121105(2015)
技术实现思路
使用了晶体硅基板的一般的单电池单元为了减少光反射、增大硅基板所取入的光量，在晶体硅基板的表面设置有凹凸高度为0.5～10μm左右的纹理。钙钛矿电池单元一般通过湿式法形成作为光吸收层的钙钛矿型晶体材料层、设置于其上下的电荷输送层。钙钛矿电池单元等薄膜电池单元的形成需要成为薄膜形成的基础的基板。为了将使用了晶体硅基板的晶体硅电池单元与薄膜电池单元进行多结化，需要以晶体硅电池单元作为基础，在其上形成薄膜，从而形成薄膜电池单元(薄膜光电转换单元)。薄膜光电转换单元的厚度一般为50～1000nm左右，因此，如果在硅基板的表面设置纹理，则纹理的凸部未被薄膜覆盖而产生制膜不良。在非专利文献1和非专利文献2中，通过湿式法在使用了受光面侧平滑且不具有纹理结构的晶体硅基板的晶体硅电池单元上形成钙钛矿型晶体材料层、电荷输送层。因此，由于晶体硅基板的受光面的光反射而向硅基板的光取入不充分，晶体硅电池单元的光电流小，因此，无法充分地有效利用多结化的优点。鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供即使在使用了受光面形成有纹理的硅基板的晶体硅系光电转换单元上通过湿式法形成薄膜光电转换单元的情况下，薄膜的覆盖度也良好的层叠型光电转换装置。本专利技术涉及在包含晶体硅基板的晶体硅系光电转换单元上具备薄膜光电转换单元的层叠型光电转换装置和其制造方法。在晶体硅系光电转换单元的受光面上形成中间透明导电层，在其上形成薄膜光电转换单元。薄膜光电转换单元的至少一部分通过湿式法进行制膜。作为通过湿式法形成的薄膜光电转换单元，例如可举出含有钙钛矿型晶体材料的钙钛矿光电转换单元。在晶体硅系光电转换单元的受光面设置有平均凹凸高度为0.5μm以上的纹理，中间透明导电层以埋设于晶体硅系光电转换单元的受光面的纹理的凹部内且覆盖纹理凸部的顶点的方式设置。晶体硅系光电转换单元的受光面的平均凹凸高度优选2μm以下。中间透明导电层优选以薄膜光电转换单元侧界面的平均凹凸高度为500nm以下的方式设置。例如，通过利用有机金属化学气相沉积法(MOCVD法)形成氧化锌等导电性氧化物层，能够形成埋设晶体硅系光电转换单元的受光面的纹理的凹部且覆盖纹理凸部的顶点的中间透明导电层。中间透明导电层也可以通过湿式法形成。作为中间透明导电层，优选通过MOCVD法形成第一导电性氧化物层，在其表面形成异质层。例如，通过在第一导电性氧化物层上利用溅射法等形成第二导电性氧化物层，从而能够形成异质层。另外，也可以通过将第一导电性氧化物层的表面暴露于等离子体的处理使表面变质而设置异质层。作为将表面暴露于等离子体的处理，例如可举出反应性离子蚀刻。由于中间透明导电层被埋设于晶体硅系光电转换单元的受光面的纹理的凹部内，因此，即使在通过湿式法形成薄膜光电转换单元的情况下，薄膜的覆盖度也良好。因此，能够提供兼具晶体硅系光电转换单元的受光面的纹理所带来的防反射效果和薄膜光电转换单元的高品质形成、转换特性优异的层叠型光电转换装置。附图说明图1是一实施方式的层叠型光电转换装置的截面图。图2是光学模拟中使用的层叠型光电转换装置的构成的简略图。图3是表示光学模拟结果的图。图4是表示设置在具有纹理的硅基板上的氧化锌膜的截面SEM图像。图5是参考例4的制膜面和截面的SEM观察图像。图6是实施例1的制膜面和截面的SEM观察图像。图7是参考例4和实施例1的表面的涂布层的X射线衍射图。图8是实施例2的制膜面的SEM观察图像。图9是RIE前后的氧化锌膜表面的SEM观察图像。图10是实施例3的制膜面的SEM观察图像。图11是实施例4的制膜面和截面的SEM观察图像。具体实施方式图1是本专利技术的一实施方式的层叠型光电转换装置的示意性截面图，图的上侧为受光面侧，图的下侧为背面侧。光电转换装置100具备作为底部电池单元的晶体硅系光电转换单元4。在底部电池单元的第一主面上(受光面侧)设置有中间透明导电层3，在其上设置有作为顶部电池单元的薄膜光电转换单元2。作为底部电池单元的晶体硅系光电转换单元4具备晶体硅基板42，在晶体硅基板42的受光面侧和背面侧分别具有导电型硅系半导体层41、43。晶体硅基板42的导电型可以为n型，也可以为p型。受光面侧的第一导电型硅系半导体层41具有第一导电型，背面侧的第二导电型硅系半导体层43具有第二导电型。第一导电型和第二导电型为不同的导电型，一个为p型，另一个为n型。作为在硅基板的表面具有p型半导体层和n型半导体层的晶体硅系光电转换单元，可举出扩散型晶体硅光电转换单元、异质结型晶体硅光电转换单元。对于扩散型晶体硅光电转换单元，通过使硼、磷等掺杂杂质在晶体硅基板的表面扩散，形成导电型硅系半导体层。对于异质结型晶体硅光电转换单元，设置非晶硅、微晶硅等非单晶硅系薄膜作为导电型硅系半导体层41、43，在单晶硅基板42与非单晶硅系薄膜41、43之间形成异质结。异质结硅光电转换单元优选在单晶硅基板42与导电型硅系薄膜41、43之间具有膜厚2～15nm左右的本征硅系薄膜45、46。通过在单晶硅基板的表面设置本征硅系薄膜，能够在抑制杂质向单晶硅基板扩散的同时有效地进行表面钝化。作为导电型硅系薄膜41、43，使用非晶硅、微晶硅(包含非晶硅和晶体硅的材料)、非晶硅合金、微晶硅合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层叠型光电转换装置的制造方法，是在包含晶体硅基板的晶体硅系光电转换单元上具备薄膜光电转换单元的层叠型光电转换装置的制造方法，具有如下工序：在晶体硅系光电转换单元的受光面上形成中间透明导电层的工序，以及在所述中间透明导电层上形成薄膜光电转换单元的工序；在所述晶体硅系光电转换单元的受光面设置有平均凹凸高度为0.5μm以上的纹理，所述中间透明导电层以埋设在所述晶体硅系光电转换单元的受光面的纹理的凹部内且覆盖纹理凸部的顶点的方式进行设置，所述薄膜光电转换单元的至少一部分通过湿式法进行制膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.09 JP 2016-0941061.一种层叠型光电转换装置的制造方法，是在包含晶体硅基板的晶体硅系光电转换单元上具备薄膜光电转换单元的层叠型光电转换装置的制造方法，具有如下工序：在晶体硅系光电转换单元的受光面上形成中间透明导电层的工序，以及在所述中间透明导电层上形成薄膜光电转换单元的工序；在所述晶体硅系光电转换单元的受光面设置有平均凹凸高度为0.5μm以上的纹理，所述中间透明导电层以埋设在所述晶体硅系光电转换单元的受光面的纹理的凹部内且覆盖纹理凸部的顶点的方式进行设置，所述薄膜光电转换单元的至少一部分通过湿式法进行制膜。2.根据权利要求1所述的层叠型光电转换装置的制造方法，其中，所述中间透明导电层以薄膜光电转换单元侧界面的平均凹凸高度为500nm以下的方式形成。3.根据权利要求1或2所述的层叠型光电转换装置的制造方法，其中，在所述形成中间透明导电层的工序中，通过MOCVD法以埋设所述晶体硅系光电转换单元的受光面的纹理的凹部且覆盖纹理凸部的顶点的方式形成第一导电性氧化物层，在所述第一导电性氧化物层的表面形成异质层。4.根据权利要求3所述的层叠型光电转换装置的制造方法，其中，通过利用溅射法在所述第一导电性氧化物层上形成第二导电性氧化物层，从而形成所述异质层。5.根据权利要求4所述的层叠型光电转换装置的制造方法，其中，通过将所述第一导电性氧化物层的表面暴露于等离子体的处理而形成所述异质层。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：三岛良太，日野将志，目黑智巳，
申请(专利权)人：株式会社钟化，
类型：发明
国别省市：日本,JP