本发明专利技术涉及一种叠层型光电器件，该光电器件叠置多层具有ｐｉｎ结构的单位元件、在该层叠的单位元件的光入射侧的面上具有透明电极，设置于上述光入射侧的透明电极是由氧化铟锡（ＩＴＯ）构成的，在上述多个单位元件之中，通过光收集效率测定的电流最小的单位元件中该透明电极的最大吸收波长的光的透射率大于等于９０％、小于等于９９．８％，并且电阻大于等于５０Ω／□小于等于３００Ω／□。利用这种结构，可以实现光电转换效率良好、成本低廉并且可靠性高的叠层型光电元件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在层叠起来的光电元件的光入射侧的面上具有透明电极的叠层型光电元件。
技术介绍
历来，对叠置在光电元件上的透明导电膜重视的是高透射率和低电阻。如果叠置在入射光侧的透明电极透射率高，则在半导体层中可以利用的光增加而短路电流(Jsc)提高，而如果电阻低，则电流损失减小而有助于提高光电转换效率。广泛应用于这种透明电极的材料有ITO(氧化铟锡)。比如，在日本专利特开2001-152323号公报(在日本以外无同族申请)中记述有使用借助溅射法形成的Sn浓度为2、5、10wt％的ITO靶，并有通过用一直到对叠层型光电元件最合适的长波长光都可得到高透射率的ITO靶在使He流量改变的同时成膜而能够得到高透射率、低电阻的薄膜的记载。另外，在日本专利第2999280号公报(USP5279679、EP509215B1)中，记述有把具有pin结构的单位元件3个层叠的三层结构的叠层型光电元件的透明电极的方块电阻值小于等于100Ω/□的事实。在ITO单一薄膜中，如果将成膜温度设定为400℃左右的高温，可得到高透射率、低电阻的膜质和电阻随氧气流量而改变这两点是公知的。一般要求太阳能电池的透明电极的特性是高透射率和低电阻。另一方面，ITO的透射率和电阻处于相反的关系，历来作为ITO单一薄膜的特性是以尽量高的水平兼顾透射率和电阻的条件组合成为光电元件使用，但在考虑整个元件的平衡时，这不一定是最佳的。所以，实际情况是在考虑与叠层型光电元件的组合时，不是最佳的，未经过充分的研讨。适于作太阳能电池用的透明电极的ITO，如前所述，一般希望其透射率高以求在半导体层中光的吸收多，并且电阻低以便收集由于发电而产生的载流子。特别是，由氢化非晶硅、氢化非晶锗化硅、氢化非晶碳化硅、微晶硅或多晶硅组成的叠层型光电元件，希望的是透明电极具有一直到长波长透射率都很高和电阻最合适的特性。另外，由于必须考虑太阳能电池等制品是长期使用的，从ITO的耐久性方面出发，必须形成与下层的粘合性优异的ITO。此外，为了普及太阳能电池，必须降低制造成本，应力求ITO的制造装置便宜而简单。然而，现状是得不到完全满足这些特性的理想的ITO。
技术实现思路
于是，本专利技术的目的在于解决上述问题，特别是在与叠层型光电元件的组合中制作最佳ITO作为透明电极而实现光电转换效率良好的、成本低而可靠性高的叠层型光电元件。本专利技术人不是着眼于将光电元件和透明电极在各个单体中的最佳化，而是着眼于包含光电元件和透明电极的整体元件结构的最佳平衡。于是，应该着眼于在高水平上使高特性高稳定性得到兼顾，特别是着眼于在叠层型光电元件的结构和ITO靶中包含的SnO2的量、成膜时导入气体的氧含量等与膜质的关系，并进行了认真的研究。其结果，由于显示出在增加叠层型光电元件的叠层数时，随着叠层数的增加单位元件的电流减小，特别是长波长侧的单位元件的电流减小，短路电流(Jsc)减小的特征，发现应该通过提高一直到长波长的入射光的利用效率而优先提高电流、作为ITO的膜质，特别要优先透光性，而对于电阻则是在限制范围内尽可能低的电阻的ITO为最佳，从而使本专利技术得以完成。就是说，本专利技术是一种把具有pin结构的单位元件多层叠置、在该叠层的单位元件的光入射侧的面上具有透明电极的叠层型光电元件，其特征在于设置于上述光入射侧的透明电极是由氧化铟锡构成的，该透明电极在上述多个单位元件之中，通过光收集效率测定的电流最小的单位元件的最大吸收波长的光的透射率大于等于90％小于等于99.8％，并且电阻大于等于50Ω/□、小于等于300Ω/□。本专利技术的叠层型光电元件的其特征在于还包括通过上述光收集效率测定的电流最小的单位元件的电流值小于等于12mA/cm2；上述透明电极的膜厚大于等于60nm、小于等于70nm；上述叠层型光电元件具有由3个具有pin结构的单位元件形成的叠层结构(三层结构)，上述透明电极的方块电阻大于等于80Ω/□、小于等于250Ω/□；上述叠层型光电元件具有由2个具有pin结构的单位元件形成的叠层结构(双层结构)，上述透明电极的方块电阻大于等于80Ω/□、小于等于250Ω/□；以及上述透明电极是利用SnO2的含量大于等于0.5wt％、小于等于4wt％的ITO靶淀积而成的。另外，本专利技术提供了一种叠层型光电元件的制造方法，所述方法包括将具有pin结构的单位元件多层叠置的工序和在该层叠的单位元件的光入射侧的面上利用溅射法形成透明电极的工序的，其特征在于在形成上述透明电极的工序中，通过对该透明电极的透射率及方块电阻进行控制，使得在上述多个单位元件之中，通过光收集效率测定的电流最小的单位元件的最大吸收波长的光的透射率大于等于90％、小于等于99.8％，并且电阻大于等于50Ω/□、小于等于300Ω/□。另外，本专利技术的叠层型光电元件的制造方法的特征还包括利用SnO2的含量大于等于0.5wt％、小于等于4wt％的ITO靶淀积而形成上述透明电极的工序；以及上述控制是通过控制溅射时的氛围气体中的水蒸气量进行的。附图说明图1为示意地示出本专利技术的叠层型光电元件的一例的剖面图。图2为作为本专利技术的透明电极(ITO)的制造装置的优选溅射装置的示意图。图3为示意地示出在实施例1中使用的三层结构的试样衬底的剖面图。图4为示意地示出在实施例2中使用的三层结构的试样衬底的剖面图。图5为将示出在实施例1中生成的叠层型光电元件的评价结果的表1曲线化的曲线图。图6为将示出在实施例1中生成的叠层型光电元件的评价结果的表2曲线化的曲线图。图7为示出在实施例1中生成的叠层型光电元件的光收集效率测定的结果和光电转换效率的曲线图。图8为示出在实施例1中生成的透明电极的透射率的测定结果的曲线图。图9为示出在实施例2中生成的叠层型光电元件的评价结果的曲线图。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例予以说明，但本专利技术并不限定于本实施例。本专利技术的叠层型光电元件是一种将具有pin结构的单位元件叠置多层、在此层叠的单位元件的光入射侧的面上具有透明电极的叠层型光电元件。图1为示意地示出本专利技术的叠层型光电元件的一例的剖面图，在底层衬底101上顺序淀积后面反射层102(反射膜102a、透明导电膜102b)、半导体层103(底部单元103a、中部单元103b、上部单元103c)、透明电极104以及集电电极105。作为衬底101的材料，既可以是导电性材料，也可以是电绝缘性材料，此外也可以是在电绝缘性的衬底表面上实施导电处理的材料。也可以是半导体结晶体材料。另外，也可以是玻璃等透光性的材料，但最好是变形小、畸变少、具有所要求的强度的材料，最好是Fe、Ni、Cr、Al等金属或其合金、不锈钢等的薄板及其复合体，以及聚酯、聚乙烯等耐热性合成树脂的薄膜等。后面反射层102(反射膜102a、透明导电膜102b)具有使在半导体层103未吸收完的光通过在半导体层中再次反射而使光电元件的短路电流(Jsc)增大的作用。另外，通过将透明导电膜102b和/或反射膜102a的表面作成为凹凸形状使光发生漫反射，使半导体层内的光路延长，还可以使光电元件的短路电流(Jsc)增大。因此，后面反射层的反射膜102a最好是Al、Ag等反射率高的金属，后面反射层的透明导电膜102b最好是ZnO等廉价而且是易于得到凹凸形状的材料。另外，后面反本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种叠层型光电元件，该光电元件叠置多层具有ｐｉｎ结构的单位元件、在该层叠的单位元件的光入射侧的面上具有透明电极，其特征在于：设置于上述光入射侧的透明电极由氧化铟锡（ＩＴＯ）构成，在上述多个单位元件之中，通过光收集效率测定的电流最小的 单位元件中该透明电极的最大吸收波长的光的透射率大于等于９０％、小于等于９９．８％，并且电阻大于等于５０Ω／□、小于等于３００Ω／□。
【技术特征摘要】
JP 2003-5-8 130168/2003;JP 2004-4-13 117671/20041.一种叠层型光电元件，该光电元件叠置多层具有pin结构的单位元件、在该层叠的单位元件的光入射侧的面上具有透明电极，其特征在于设置于上述光入射侧的透明电极由氧化铟锡(ITO)构成，在上述多个单位元件之中，通过光收集效率测定的电流最小的单位元件中该透明电极的最大吸收波长的光的透射率大于等于90％、小于等于99.8％，并且电阻大于等于50Ω/□、小于等于300Ω/□。2.如权利要求1所述的叠层型光电元件，其特征在于上述光收集效率测定的电流最小的单位元件的该电流值小于等于12mA/cm2。3.如权利要求1所述的叠层型光电元件，其特征在于上述透明电极的膜厚大于等于60nm、小于等于70nm。4.如权利要求1所述的叠层型光电元件，其特征在于上述叠层型光电元件具有由3个具有pin结构的单位元件形成的叠层结构，上述透明电极的方块电阻大于等于80Ω/□、小于等于250Ω/□。5.如权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：中山明哉，田村秀男，高井康好，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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