集成型薄膜光电转换装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术以高生产性和低成本提供高转换特性的层叠型薄膜光电转换装置。本发明专利技术的集成型薄膜光电转换装置包括在透光性基板上依次层叠的透明导电层、激光吸收层、背面电极层、半导体光电转换层和透明电极层。激光吸收层被第１种分割线沟分割成多个区域，光电转换层被贯穿激光吸收层、背面电极层和光电转换层的第３种分割线沟分割成多个光电转换区域，透明电极层被贯穿激光吸收层、背面电极层、光电转换层和透明电极层的第４种分割线沟分割成多个透明电极区域，在彼此相邻的光电转换单元之间，一个单元的背面电极区域通过第１种分割线沟、透明导电层和第３种分割线沟，与另一个单元的背面电极区域电连接。在实施方式１中，背面电极层被贯穿透明导电层、激光吸收层和背面电极层的第２种分割线沟分割成多个背面电极区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基板上的薄膜光电转换层被分割成多个单元、且这些单元电串联连 接的的改进。
技术介绍
近年来，作为薄膜光电转换装置的代表性实例的薄膜太阳能电池也在逐渐多样 化，除了传统的非晶质薄膜太阳能电池之外，还开发出了晶质薄膜太阳能电池，而且将它们 层叠起来而得到的杂合型(层叠型的一种)薄膜太阳能电池也已经实用化。一般地，薄膜太阳能电池至少包含依次层叠在表面绝缘性基板上的透明导电膜和 1个以上的半导体薄膜光电转换元件(- 二 ？卜，unit)，以及背面电极。而且，1个光电转 换元件包含由P型层和η型层夹持的i型层。光电转换元件的大部分厚度被基本上为本征(真性)半导体层的i型层所占据， 光电转换作用主要产生自该i型层内。因此，从光吸收的角度来看，优选作为光电转换层的 i型层的膜厚度较厚，但如果厚度达到必要以上，则用于其堆积的成本和时间就会增加。另一方面，就ρ型或η型的导电型层而言，其在光电转换元件内实现产生扩散电位 的作用，作为薄膜太阳能电池的重要特性之一的开路电压(开放端電压)的值受该扩散电 位的大小所左右。但是，这些导电型层是对光电转换没有贡献的非活性层，导电型层中掺杂 的杂质所吸收的光对发电没有贡献而白白损失。因此，P型和η型导电型层的膜厚优选在 能够产生充分的扩散电位的范围内，尽可能地薄。就诸如上述的光电转换元件而言，i型光电转换层为非晶质的称为非晶质光电转 换元件，i型层是晶质的，称为晶质光电转换元件，无论其中所含的P型和η型导电型层是 非晶质还是晶质。作为包含非晶质光电转换元件的薄膜太阳能电池的一个例子，可以列举 出在i型光电转换层方面使用非晶质硅的非晶质薄膜硅太阳能电池。此外，作为包含晶质 光电转换元件的薄膜太阳能电池的一个例子，可以列举出在i型光电转换层方面使用微晶 硅或多晶硅的晶质薄膜硅太阳能电池。一般而言，在用于光电转换层的半导体中，随着光的波长增加，光吸收系数变小。 特别是，在光电转换材料为薄膜的情况下，在吸收系数小的波长区域不能产生充分的光吸 收，因而光电转换量受到光电转换层的膜厚的限制。因此，进行了下述钻研通过形成入射 至光电转换装置内的光难以逃到外部的光散射结构，可以增长实质性光路的长度，产生充 分的吸收，由此形成大的光电流。例如，为了形成光散射透过，使用了包含表面凹凸形状的 纹理(〒々；^ f Y )透明导电膜。大面积薄膜光电转换装置通常形成为集成型薄膜光电转换模块的形式。S卩，集成 型薄膜光电转换模块具有被分割成小面积的多个光电转换单元在支持基板上电串联连接 的结构。各个光电转换单元一般是这样形成的依次进行第1电极层、1个以上的半导体薄 膜光电转换元件和第2的电极层的形成以及基于激光束的图案化。S卩，在集成型薄膜光电转换装置方面，由于激光束的加工技术对该光电转换装置的生产性、光电转换性能具有重要影响。一般而言，在该激光束加工技术中，将易于吸收激光的半导体光电转换层分割加工成多个区域是容易的。而另一方面，在反射激光的金属层 或容易透过激光的透明导电层中，将它们单独地分割加工则并非易事。图6以示意性截面图的方式对专利文献1公开的集成型薄膜光电转换装置的制作 方法进行了图解。而且，在本申请的附图中，相同的参照符号代表相同部分或相应部分。此 夕卜，在本申请的附图中，为了使附图简单明了，对长度、宽度、厚度等尺寸关系进行了适当改 变，并不代表实际尺寸关系。特别是厚度关系是在进行适宜变更后加以描绘的。在图6(a)中，首先，在透明玻璃基板1上依次层叠有透明的氧化锡层2、激光吸收 层3、背面电极层4。透明氧化锡层2是采用热CVD法进行堆积而得到的。这样的透明氧化 锡层2具有包含细微凹凸的表面纹理结构，设置该透明氧化锡层2的目的在于，将其表面构 造结构传给背面电极层4的表面，通过该表面上的光的漫反射来提高半导体光电转换层内 的光吸收效率。作为激光吸收层3由非晶质硅(a-Si)层通过等离子体CVD法堆积而成。作 为背面电极层4是使用磁控溅射装置堆积Ag层而得到的。在图6(b)中，从溅射反应室取出的基板被设置在X-Y台上，通过使用从透明玻璃 基板1侧入射的激光束LBl来形成多个分割线沟D1，从而将透明氧化锡层2、激光吸收层3 以及金属背面电极层4的层叠体分割成多个区域。激光束LBl透过透明玻璃基板1和透明 氧化锡层2而被激光吸收层3有效率地吸收，从而产生热，因而，能够比较容易地同时对透 明氧化锡层2和背面电极层4进行分割加工。这样形成的多个分割线沟Dl彼此平行，且在 与附图的纸面垂直相交的方向延伸。在图6 (c)中，使用等离子体CVD装置来堆积形成半导体光电转换层5，使得其覆盖 分割出的背面电极层4和分割线沟D1。在图6(d)中，从等离子体CVD反应室取出的基板被设置在X-Y台上，通过使用从 半导体光电转换层5侧入射的YAG激光束LB2来形成多个分割线沟D2，从而将该半导体光 电转换层5分割成多个光电转换区域。这些分割线沟D2中的每一个均与分割线沟Dl接近， 且与之平行。在图6 (e)中，堆积形成受光面透明电极层6，使得其覆盖分割了的半导体光电转 换层5和分割线沟D2。该受光面透明电极层6可以通过在电子束蒸镀装置内堆积ITO (铟 锡氧化物)层来形成。最后，在图6 (f)中，从电子束蒸镀装置取出的基板被设置在X-Y台上，通过使用从 受光面透明电极层6侧入射的YAG激光束LB3来形成多个分割线沟D3，从而将该受光面透 明电极层6分割成多个区域。这种情况下，虽然受光面电极层6是透明的，但因为下层存在 容易吸收激光的半导体光电转换层5，所以一并利用由该半导体光电转换层5发出的热量， 能够比较容易地对该受光面透明电极层6进行分割加工。这样，就完成了集成型薄膜光电 转换装置。专利文献1 日本特开平10-79522号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题根据上述的专利文献1，如图6(b)中那样，激光束LBl透过透明玻璃基板1和透明氧化锡层2而被激光吸收层3有效率地吸收，从而产生热，因而，能够比较容易地同时对透 明氧化锡层2和金属的背面电极层4进行分割，来形成分割线沟D1。此外，如图6 (d)中那样，激光束LB2从半导体光电转换层5侧入射，因此能够比较 容易地对半导体光电转换层5进行分割，来形成分割线沟D2。但是，在分割线沟D2内，由于 来自半导体光电转换层5的发热或到达背面电极层4的激光束LB2，背面电极层4有时会受 到损伤。这种情况下，在完成后的薄膜光电转换装置中，有时会出现并联电阻降低、串联电 阻增大，从而导致光电转换性能降低。而且，如在图6(f)中那样，激 光束LB3透过受光面透明电极层6并照射在半导体 光电转换层5上，因而一并利用该半导体光电转换层5发出的热量，能够比较容易地对受光 面透明电极层6进行分割，来形成分割线沟D3。但是，使分割线沟D3的深度止于半导体光 电转换层5中是困难的。因此，与分割线沟D2的情况相类似，在分割线沟D3内，由于来自 半导体光电转换层5的发热或到达背面电极层4的激光束LB3，背面电极层4有时也会受到 损伤。于是，在完成后的薄膜光电转换装置中，有时也会出现并联电阻降低、串联电阻增大， 从而导致光电转换性能降低。为了避免诸如上述的专利文献1中的问题，需要激光功率的稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成型薄膜光电转换装置，该集成型薄膜光电转换装置包含依次层叠在透光性基板（１）上的透明导电层（２）、激光吸收层（３）、背面电极层（４）、半导体光电转换层（５）和受光面透明电极层（６），所述各个层被分割成多个长方形光电转换单元区域，且所述多个光电转换单元电串联连接；其中，所述激光吸收层（３）被多个第１种分割线沟（Ｄ０）分割成多个长方形区域，所述背面电极层（４）被多个第２种分割线沟（Ｄ１）分割成多个长方形背面电极区域，所述第２种分割线沟（Ｄ１）贯穿所述透明导电层（２）、所述激光吸收层（３）和所述背面电极层（４），且与所述第１种分割线沟（Ｄ０）平行，所述半导体光电转换层（５）被多个第３种分割线沟（Ｄ２）分割成多个长方形光电转换区域，所述第３种分割线沟（Ｄ２）贯穿所述激光吸收层（３）、所述背面电极层（４）和所述半导体光电转换层（５），且与所述第１种分割线沟（Ｄ０）平行，所述受光面透明电极层（６）被多个第４种分割线沟（Ｄ３）分割成多个长方形受光面透明电极区域，所述第４种分割线沟（Ｄ３）贯穿所述激光吸收层（３）、所述背面电极层（４）、所述半导体光电转换层（５）和所述受光面透明电极层（６），且与所述第１种分割线沟（Ｄ０）平行，在彼此相邻的所述光电转换单元之间，一个单元的所述背面电极区域通过所述第１种分割线沟（Ｄ０）、所述透明导电层（２）和所述第３种分割线沟（Ｄ２）与另一个单元的所述受光面透明电极区域电连接，由此，这些光电转换单元被电串联连接起来。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-12-5 314802/07一种集成型薄膜光电转换装置，该集成型薄膜光电转换装置包含依次层叠在透光性基板(1)上的透明导电层(2)、激光吸收层(3)、背面电极层(4)、半导体光电转换层(5)和受光面透明电极层(6)，所述各个层被分割成多个长方形光电转换单元区域，且所述多个光电转换单元电串联连接；其中，所述激光吸收层(3)被多个第1种分割线沟(D0)分割成多个长方形区域，所述背面电极层(4)被多个第2种分割线沟(D1)分割成多个长方形背面电极区域，所述第2种分割线沟(D1)贯穿所述透明导电层(2)、所述激光吸收层(3)和所述背面电极层(4)，且与所述第1种分割线沟(D0)平行，所述半导体光电转换层(5)被多个第3种分割线沟(D2)分割成多个长方形光电转换区域，所述第3种分割线沟(D2)贯穿所述激光吸收层(3)、所述背面电极层(4)和所述半导体光电转换层(5)，且与所述第1种分割线沟(D0)平行，所述受光面透明电极层(6)被多个第4种分割线沟(D3)分割成多个长方形受光面透明电极区域，所述第4种分割线沟(D3)贯穿所述激光吸收层(3)、所述背面电极层(4)、所述半导体光电转换层(5)和所述受光面透明电极层(6)，且与所述第1种分割线沟(D0)平行，在彼此相邻的所述光电转换单元之间，一个单元的所述背面电极区域通过所述第1种分割线沟(D0)、所述透明导电层(2)和所述第3种分割线沟(D2)与另一个单元的所述受光面透明电极区域电连接，由此，这些光电转换单元被电串联连接起来。2.一种集成型薄膜光电转换装置，该集成型薄膜光电转换装置包含依次层叠在透光性 基板(1)上的透明导电层(2)、激光吸收层(3)、背面电极层(4)、半导体光电转换层(5)和 受光面透明电极层(6)，所述各个层被分割成多个长方形光电转换单元区域，且所述多个光 电转换单元电串联连接；其中，所述透明导电层(2)被多个第5种分割线沟(D4)分割成多个长方形受光面透明导电 区域，所述第5种分割线沟(D4)贯穿透明导电层(2)，所述激光吸收层(3)被多个第1种分割线沟(DO)分割成多个长方形激光吸收区域，所 述第1种分割线沟(DO)贯穿激光吸收层(3)，且与所述第5种分割线沟(D4)平行，所述背面电极层(4)被多个第6种分割线沟(D5)分割成多个长方形背面电极区域，所 述第6种分割线沟(D5)贯穿所述激光吸收层(3)和所述背面电极层(4)，且与所述第1种 分割线沟(DO)平行，所述半导体光电转换层(5)被多个第3种分割线沟(D2)分割成多个长方形光电转换 区域，所述第3种分割线沟(D2)贯穿所述激光吸收层(3)、所述背面电极层(4)和所述半导 体光电转换层(5)，且与所述第1种分割线沟(DO)平行，所述受光面透明电极层(6)被多个第4种分割线沟(D3)分割成多个长方形受光面透 明电极区域，所述第4种分割线沟(D3)贯穿所述激光吸收层(3)、所述背面电极层(4)、所 述半导体光电转换层(5)和所述受光面透明电极层(6)，且与所述第1种分割线沟(DO)平 行，在彼此相邻的所述光电转换单元之间，一个单元的所述背面电极区域通过所述第1种 分割线沟(DO)、所述透明导电层(2)和所述第3种分割线沟(D2)与另一个单元的所述受光 面透明电极区域电连接，由此这些光电转换单元被电串联连接起来。3.根据权利要求2所述的集成型薄膜光电转换装置，其中，所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤雅博，吉田航，佐佐木敏明，
申请(专利权)人：株式会社钟化，
类型：发明
国别省市：JP[日本]