光生伏打元件和光生伏打器件制造技术

作为透明导电膜的ＩＴＯ膜形成在半导体层上，该半导体层包括非晶半导体或微晶半导体，在ＩＴＯ膜上形成梳状集电极，并且在ＩＴＯ膜和集电极上放置含有碱离子的护罩玻璃，其中由ＥＶＡ构成的树脂膜置于其间。ＩＴＯ膜（透明导电膜）的（２２２）晶面取向度不小于１．０，优选不小于１．２且不大于２．６，更优选不小于１．４且不大于２．５。或者，透明导电膜具有在相对于半导体层的边界一侧上的（３２１）晶面取向和在其余部分中的主要的（２２２）晶面取向。当ＩＴＯ膜的总厚度为１００ｎｍ时，在半导体层一侧上的１０ｎｍ厚的部分中的（３２１）／（２２２）衍射强度比不小于０．５且不大于２．５。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光生伏打元件，如太阳能电池和光学传感器，该光生伏打元件具有包括淀积在类似于pin结的半导体层上的透明导电膜的结构，本专利技术还涉及采用这种光生伏打元件的一种光生伏打器件(或称光伏器件)。
技术介绍
近年来，已经迅速促进了安装在屋顶的太阳能产生系统的采用。用在太阳能产生系统中的太阳能电池利用了例如HIT(具有本征薄层的异质结)型光生伏打元件，该光生伏打元件是通过依次在n型晶体硅晶片上叠置i型和p型非晶半导体层以及由掺杂Sn的氧化铟膜构成的透明导电膜并在透明导电膜上形成集电极制造的；或通过以下步骤获得的光生伏打元件在具有绝缘表面的基片如玻璃板、塑料板或具有形成在其表面上的绝缘膜的金属板上依次形成后电极、n型、i型和p型非晶半导体层、由ITO(氧化铟锡)膜构成的透明导电膜以及集电极。由于采用这种光生伏打元件的太阳能电池组件一般安装在户外，因此需要具有高度耐环境的可靠性。因此，通常，当光生伏打元件作为产品安装到组件中时，经常采用护罩玻璃保护光生伏打元件，并且由此保证组件的耐环境性。作为护罩玻璃，一般采用便宜的钠玻璃。但是，在例如高湿度条件下，包含在钠玻璃中的碱离子(或称碱金属离子)如Na(钠)、Li(锂)和K(钾)可能扩散到透明导电膜和非晶半导体层中，并且可能对透明导电膜和非晶半导体层有不利影响。如果碱离子扩散到透明导电膜中，则导电性降低，并且将发生折射率等反常现象。如果碱离子扩散到非晶半导体层中，则将产生扩散电位变化，并且出现光生伏打元件的特性退化的问题。因此希望光生伏打元件本身应该具有优异的耐环境性、特别是优异的抗碱离子特性，并且需要一种改进的透明导电膜。而且，光生伏打元件的透明导电膜必须具有高透光率和低电阻，用于高效率。一般情况下，为了实现高透光率和低电阻，需要改进透明导电膜的结晶性。然而，在这种情况下，在作为多晶硅物质的ITO中，晶粒变大，因而晶界的影响增加。这样，就可能促进碱离子通过晶界作为路径而扩散并降低了耐环境可靠性。作为防止碱离子扩散的方法，已经考虑在护罩玻璃和透明导电膜之间提供抗碱离子的扩散防止层(例如SiO2层)。但是，这种方法的问题是需要形成扩散防止层的附加步骤和额外的成本。本专利技术的简要说明本专利技术的目的是提供一种光生伏打元件，其中通过控制由掺杂杂质的氧化铟膜构成的透明导电膜的(222)晶面定向度在预定范围内，该光生伏打元件可以防止碱离子扩散而不降低能量转换效率，并由此增强耐环境可靠性，本专利技术还提供采用这种光生伏打元件的一种光生伏打器件。本专利技术的另一目的是提供一种光生伏打元件以及采用这种光生伏打元件的光生伏打器件，其中通过控制在透明导电膜(由掺杂杂质的氧化铟膜构成)的表面中包括小倾斜角晶界的区域的比例在预定范围内，该光生伏打元件可以防止碱离子扩散而不降低能量转换效率，并由此增强耐环境可靠性。本专利技术的另一目的是提供一种光生伏打元件以及采用这种光生伏打元件的光生伏打器件，其中通过控制透明导电膜的表面粗糙度在预定范围内、或控制透明导电膜的氧化铟晶粒的粒径在预定范围内，该光生伏打元件可以增加透明导电膜和集电极之间的粘接强度。本专利技术的再一目的是提供一种光生伏打元件以及采用这种光生伏打元件的光生伏打器件，其中通过在透明导电膜相对于半导体层的边界一侧上具有(321)晶面的取向，该光生伏打元件可以防止碱离子扩散而不降低能量转换效率，并由此增强耐环境可靠性。本专利技术的又一目的是提供一种光生伏打元件以及采用这种光生伏打元件的光生伏打器件，其中通过控制透明导电膜相对于半导体层的边界一侧上的(321)衍射强度与(222)衍射强度的比在预定范围内，可以获得对碱离子扩散的高防止率。第一方案的光生伏打元件是具有设置在半导体层的光入射侧上的透明导电膜的光生伏打元件，所述半导体层包括非晶半导体或微晶半导体，其中透明导电膜是掺杂杂质的氧化铟膜，并且透明导电膜的(222)晶面取向度(plane orientation degree)不小于1.0。在第一方案中，由于由ITO薄膜构成的透明导电膜，例如具有不小于1.0的(222)晶面取向度，该导电膜被设置在如pin结的半导体层上，该透明导电膜本身具有防止碱离子(如Na、Li和K)扩散的功能。因此不需要提供特殊扩散防止层，并且可以以廉价的方式防止碱离子扩散。第二方案的光生伏打元件是以第一方案为基础的，其中(222)晶面取向度不小于1.2且不大于2.6。因此光生伏打元件具有关于输出特性的90％或更高的高抗碱性。第三方案的光生伏打元件是以第一方案为基础的，，其中(222)晶面取向度不小于1.2且不大于2.6。因此光生伏打元件具有关于输出特性的90％或更高的高抗碱性。第三方案的光生伏打元件是以第一方案为基础的，，其中(222)晶面取向度不小于1.4且不大于2.5。因此光生伏打元件具有关于输出特性的95％或更高的极高抗碱性。第四方案的光生伏打元件是具有设置在半导体层的光入射侧上的透明导电膜的光生伏打元件，所述半导体层包括非晶半导体或微晶半导体，其中透明导电膜是掺杂杂质的氧化铟膜，并且透明导电膜的40％或以上的表面被包括小倾斜角晶界的区域占据。透明导电膜(例如ITO膜)的40％或更多的表面被包括小倾斜角晶界的区域占据，并且透明导电膜本身具有防止碱离子(如Na、Li和K)扩散的功能，从而防止碱离子扩散。第五方案的光生伏打元件是以第一至第四方案中的任何一个为基础的，并且还包括在透明导电膜表面上的集电极，其中透明导电膜的表面粗糙度不小于1.1且不大于3.0。由于透明导电膜的表面粗糙度不小于1.1且不大于3.0，因此集电极相对于透明导电膜的粘接强度增强了，并由此保证了长期可靠性。第六方案的光生伏打元件是以第五方案为基础的，其中包含在透明导电膜中的晶粒的粒径不小于6nm且不大于100nm。由于包含在透明导电膜(例如ITO膜)中的晶粒的粒径在6nm和100nm之间，因此集电极对于透明导电膜的粘接强度增强了，并由此保证了长期可靠性。第七方案的光生伏打元件是具有设置在半导体层的光入射侧上的透明导电膜的光生伏打元件，所述半导体层包括非晶半导体或微晶半导体，其中透明导电膜是掺杂杂质的氧化铟膜，并具有相对于半导体层的边界一侧上的(321)晶面取向和在与半导体层相反的一侧上的(222)晶面取向。该透明导电膜具有在相对于半导体层的边界一侧上的(321)晶面取向，并且(222)晶面的取向在透明导电膜的其它部分中占优势。因此透明导电膜本身可用作抵抗碱离子(如Na、Li和K)的扩散防止层。第八方案的光生伏打元件是以第七方案为基础的，其中，在透明导电膜的半导体层一侧上的10nm厚的部分中，利用X射线衍射测量的(321)衍射强度与(222)衍射强度的比不小于0.5并且不大于2.5。由于在透明导电膜(例如ITO膜)的半导体层一侧上的10nm厚部分中(321)衍射强度与(222)衍射强度的比不小于0.5并且不大于2.5，因此可以具有关于输出特性的98％或更高的抗碱性。第九方案的光生伏打器件包括第一至第八方案的任何一个的光生伏打元件；和设置在透明导电膜的光入射侧上、含有碱离子的透明部件(护罩玻璃)。因此，按照便宜方式提供了一种碱离子扩散防止层，并确保长期可靠性。第十方案的光生伏打器件是以第九方案为基础的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光生伏打元件，包括： 包含非晶半导体或微晶半导体的半导体层；和 由掺杂杂质的氧化铟膜构成的透明导电膜，所述透明导电膜设置在所述半导体层的光入射侧上， 其中，所述透明导电膜的（２２２）晶面取向度不小于１．０。

【技术特征摘要】
JP 2001-9-28 2001-300462;JP 2002-3-19 2002-076978;1.一种光生伏打元件，包括包含非晶半导体或微晶半导体的半导体层；和由掺杂杂质的氧化铟膜构成的透明导电膜，所述透明导电膜设置在所述半导体层的光入射侧上，其中，所述透明导电膜的(222)晶面取向度不小于1.0。2.根据权利要求1的光生伏打元件，其中，该(222)晶面取向度不小于1.2且不大于2.6。3.根据权利要求1的光生伏打元件，其中，该(222)晶面取向度不小于1.4且不大于2.5。4.根据权利要求1的光生伏打元件，其中，所述杂质选自由Sn、Zn、As、Ca、Cu、F、Ge、Mg、S、Si和Te构成的组。5.根据权利要求1的光生伏打元件，还包括设置在所述透明导电膜表面上的集电极，其中，所述透明导电膜的表面粗糙度不小于1.1且不大于3.0。6.根据权利要求5的光生伏打元件，其中，包含在所述透明导电膜中的晶粒的尺寸不小于6nm且不大于100nm。7.一种光生伏打元件，包括包含非晶半导体或微晶半导体的半导体层；和由掺杂杂质的氧化铟膜构成的透明导电膜，所述透明导电膜设置在所述半导体层的光入射侧上，其中所述透明导电膜的40％或以上的表面被包括小倾斜角晶界的区域占据。8.根据权利要求7的光生伏打元件，还包括设置在所述透明导电膜表面上的集电极，其中，所述透明导电膜的表面粗糙度不小于1.1且不大于3.0。9.根据权利要求8的光生伏打元件，其中包含在所述透明导电膜中的晶粒的尺寸不小于6nm且不大于100nm。10.一种光生伏打元件，包括包含非晶半导体或微晶半导体的半导体层；和由掺杂杂质的氧化铟膜构成的透明导电膜，所述透明导电膜设置在所述半导体层的光入射侧上，其中，所述透明导电膜具有在相对于所述半导体层的边界一侧上的(321)晶面取向和在与所述半导体层相反的一侧上的(222)晶面取向。11.根据权利要求10的光生伏打元件，其中在所述透明导电膜的半导体层一侧上的10nm厚的部分中，通过X射线衍射测量的(321)衍射强度与(222)衍射强度的比不小于0.5且...

【专利技术属性】
技术研发人员：丸山荣治，马场俊明，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]