光电转换装置制造方法及图纸

提供一种具有高转换效率且量产性优良的大面积光电转换装置。光电转换装置（１００）在基板（１）上形成包括晶体硅层的光电转换层（３），晶体硅层具有晶体硅ｉ层（４２），光电转换装置（１００）具有以下述指标表示的基板面内分布：晶体硅ｉ层（４２）的晶体硅相的拉曼峰值强度相对于非晶硅相的拉曼峰值强度之比即拉曼峰值比的平均值为４以上８以下，拉曼峰值比的标准偏差为１以上３以下，且拉曼峰值比为４以下的区域的比例为０％以上１５％以下。光电转换装置（１００）中，形成基板（１）的光电转换层（３）的面大小为１ｍ见方以上，具有以下述指标表示的基板面内分布：晶体硅ｉ层（４２）的拉曼峰值比的平均值为５以上８以下，拉曼峰值比的标准偏差为１以上３以下，且拉曼峰值比为４以下的区域的比例为０％以上１０％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光电转换装置，特别是涉及一种通过成膜制作发电层的光电转换装置。
技术介绍
作为用于将太阳光的能量转换为电能的太阳能电池的光电转换装置，具备通过等离子体CVD法等制出p型硅系半导体(p层)、i型硅系半导体(i层)及n型硅系半导体(n层)的薄膜而形成的光电转换层的薄膜硅系光电转换装置是众所周知的。 作为薄膜硅系太阳能电池的优点，可以列举出容易实现大面积化、膜厚可以薄至结晶系太阳能电池的1/100左右、材料可以较少等。因此，薄膜硅系太阳能电池能够以比结晶系太阳能电池低的成本制造。然而，作为薄膜硅系太阳能电池的不足，可以列举出转换效率比结晶系低以及成膜速度慢而量产性低。 为了提高薄膜硅系太阳能电池的转换效率，形成层叠包括由非晶硅构成的i层的 光电转换层和包括由晶体硅构成的i层的光电转换层而成的串联型太阳能电池是有效的。 周知的是，晶体硅i层的结晶性和太阳能电池的转换效率有密切的关系，转换效率最高的 是晶体硅i层具有非晶质和结晶质的边界附近的结晶性的部位。 晶体硅i层的结晶性依赖于成膜时的基板温度、氢稀释率等成膜条件。结晶 性例如由拉曼光谱的520cm—1的结晶硅的峰值强度和480cm—1的非晶硅的峰值强度之比 lc/la来表示。专利文献1中公开了下述方法在基板温度Tsub和lc/la满足关系式 700《TsubX lc/la《1600的条件下制出晶体硅i层从而制造高转换效率的太阳能电池单 元。 作为用于提高太阳能电池的量产性的手段之一，可以列举出形成结晶性和膜厚均 匀的晶体硅i层而维持太阳能电池性能并进而提高成膜速度的方法。而作为其他手段，可 以列举出使用大面积基板而制造太阳能电池模块的方法。 一般地，在利用了等离子体CVD 法的大面积模块的制造中，对应于气体的流动、放电分布而在基板面内生成对于晶体硅i 层的结晶性和膜厚的分布。另一方面，在提高太阳能电池的量产性时，为了提高晶体硅i 层的成膜速度，需要向等离子电极供给更大的RF电力。由此，基板面内的等离子放电分布 也变大，因此基板面内的结晶性和膜厚分布也变大。因此，对于大面积基板，难以为了具有 使包括晶体硅i层的太阳能电池单元为高性能的结晶性而在基板面内均匀地制出晶体硅i 层，特别是兼顾高速成膜和高性能是极为困难的。 作为对于大面积模块均匀地制出晶体硅层的结晶性和膜厚的方法，非专利文献l 中报告了基于短脉冲等离子体CVD法的晶体硅层的成膜。在短脉冲等离子体CVD法中，通 过使激发等离子体脉冲化，缓和等离子体为0N(接通)时的外加电场的空间的不均匀性，使 活性种的空间分布均匀，提高结晶性和膜厚的均匀性。由此，实现高转换效率的大面积太阳 能电池。 专利文献1 :(日本)特许第3943080号公报 非专利文献1 :Y. Fujioka et al. ， Largescale， high-efficiencythin_film silicon solar cells fabricated by short_pulsedplasmaCVD method, PVSEC14th(Bangkok,2004 January)
技术实现思路
非专利文献1所记载的短脉冲等离子体CVD法中，能够通过等离子体的脉冲化而 在面内实现均匀的结晶性和膜厚。但是，虽然通过脉冲化而高效地生成活性种以不使成膜 速度降低，但与基于一般的连续脉冲的成膜相比成膜速度较小。这样，以往兼顾高速成膜和 结晶性的均匀性及膜厚均匀性的技术无法确立。 为了制造兼顾太阳能电池的量产性和高性能的包括晶体硅i层的大面积太阳能 电池模块，如果在基板面内均匀地制出晶体硅i层以具有得到高性能的结晶性，则兼顾高 速地成膜这一点是极为困难的。因此，为了确保太阳能电池的量产性和性能的两方面，需要 允许晶体硅i层的结晶性的面内分布的偏差而设定结晶性的面内分布的范围。周知的是， 晶体硅i层的结晶性降低时，相对于长波长(例如波长600nm以上)光的灵敏度也降低，太 阳能电池性能也降低。因此，可认为，晶体硅i层的结晶性的面内分布的范围需要以不存在 低结晶性区域的方式进行设定。此处，所谓低结晶性区域，是指例如晶体硅层中的晶体硅相 的拉曼峰值强度相对于非晶硅相的拉曼峰值强度之比即拉曼峰值比的值为大约3 4以下 的区域。 本专利技术是鉴于上述课题而提出的，提供具有高转换效率且量产性优良的大面积的 光电转换装置。 为了解决上述课题，本专利技术的光电转换装置，在基板上形成包括晶体硅层的光电 转换层，其特征在于，所述晶体硅层具有晶体硅i层，具有以下述指标表示的基板面内分 布该晶体硅i层中的晶体硅相的拉曼峰值强度相对于非晶硅相的拉曼峰值强度之比即拉 曼峰值比的平均值为4以上8以下，所述拉曼峰值比的标准偏差为1以上3以下，且所述拉 曼峰值比为4以下的区域的比例为0%以上15%以下。此外，拉曼峰值比由使用波长532nm 的激光计测的拉曼光谱的520cm—1的晶体硅相的峰值强度lc相对于480cm—1的非晶硅相的 峰值强度la之比lc/la来表示。 为了得到具有高转换效率的光电转换装置，使晶体硅i层的拉曼峰值比在适宜的 范围内，拉曼峰值比较低时，相对于波长700nm以上的长波长光的灵敏度降低，从而转换效 率降低。但是已判明，由于在基板面内存在拉曼峰值比低至4以下的区域，转换效率反而进 一步增大。但是，拉曼峰值比为4以下的区域的比例超过15%时，不仅转换效率降低，而且 由于在基板面内的拉曼峰值比低的区域和拉曼峰值比高的区域之间产生的应力，可能会产 生剥离，在长期稳定性方面存在问题。具有晶体硅i层的拉曼峰值比由上述分布进行表示 的基板面内分布的光电转换装置成为高输出的光电转换装置。 此外，本专利技术的光电转换装置，在基板上形成包括晶体硅层的光电转换层，其特征 在于，所述晶体硅层具有晶体硅i层，所述基板的形成所述光电转换层的面大小为lm见方 以上，具有以下述指标表示的基板面内分布该晶体硅i层中的晶体硅相的拉曼峰值强度 相对于非晶硅相的拉曼峰值强度之比即拉曼峰值比的平均值为5以上8以下，所述拉曼峰 值比的标准偏差为1以上3以下，且所述拉曼峰值比为4以下的区域的比例为0%以上10%以下。 在形成基板的光电转换层的面的大小为lm见方以上的情况下，拉曼峰值比为4以 下的区域的比例超过10%时，局部上拉曼峰值比较低的部位集中产生的概率增加，因此产 生光电转换装置的输出容易降低、可能产生晶体硅层的剥离的情况等问题。在大面积的光 电转换装置中，通过具有晶体硅i层的拉曼峰值比由上述分布进行表示的基板面内分布， 能够形成高输出的光电转换装置。 在上述说明中，优选所述晶体硅i层为以成膜速度1. 5nm/sec以上制出的层。一 般地，高速地制出晶体硅层时，结晶性和膜厚的基板面内分布具有变大的倾向。另一方面， 本专利技术的光电转换装置，即使以1. 5nm/sec以上的高速制出晶体硅层的i层，也形成拉曼峰 值比在基板面内具有上述基板面内分布的晶体硅i层，因此可得到高生产率且高输出的光 电转换装置。为了以低于1. 5nm/sec的成膜速度确保太阳能电池模块的生产率，需要排列 配置多个晶体硅i层成膜室，导致工厂设备费用显著增加，因此不优选。 在上述专利技术中，所述光电转换层可以进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换装置，在基板上形成包括晶体硅层的光电转换层，其特征在于，所述晶体硅层具有晶体硅ｉ层，所述光电转换装置具有以下述指标表示的基板面内分布：该晶体硅ｉ层中的晶体硅相的拉曼峰值强度相对于非晶硅相的拉曼峰值强度之比即拉曼峰值比的平均值为４以上８以下，所述拉曼峰值比的标准偏差为１以上３以下，且所述拉曼峰值比为４以下的区域的比例为０％以上１５％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-3-28 2008-088593一种光电转换装置，在基板上形成包括晶体硅层的光电转换层，其特征在于，所述晶体硅层具有晶体硅i层，所述光电转换装置具有以下述指标表示的基板面内分布该晶体硅i层中的晶体硅相的拉曼峰值强度相对于非晶硅相的拉曼峰值强度之比即拉曼峰值比的平均值为4以上8以下，所述拉曼峰值比的标准偏差为1以上3以下，且所述拉曼峰值比为4以下的区域的比例为0％以上15％以下。2. —种光电转换装置，在基板上形成包括晶体硅层的光电转换层，其特征在于，所述晶体硅层具有晶体硅i层，所述基板的形成所述光电转换层的面大小为lm见方以上，所述光电转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴屋真之，笹川英四郎，真岛浩，坂井智嗣，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]