太阳能电池及其制造方法技术

公开了具有良好电池特性的太阳能电池、以及该太阳能电池的制造方法。具体地，公开了包括至少一层光电转换元件的太阳能电池的制造方法，在这些层中由微晶硅膜构成的i型硅层设置在n型硅层和p型硅层之间，并且基板侧n型硅层或p型硅层由非晶硅膜构成。在该方法中，通过将含硅烷气体和氢气的混合气体引入腔室的等离子体CVD法来形成光电转换元件，并且在基板侧n型硅层或p型硅层与i型硅层之间形成由微晶硅膜构成的籽晶层。籽晶层在与基板侧n型硅层或p型硅层接触的部分中具有比i型硅层低的结晶率，并且继续至结晶率朝着i型硅层阶段性地或逐渐地增大的i型硅层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有至少一层或多层光电转换元件的太阳能电池、以及该太阳能电池的制造方法，在这些层中由微晶硅膜构成的i型硅层设置在η型硅层和P型硅层之间。
技术介绍
太阳能电池是将光能转换成电力的发电设备。存在具有以下结构的太阳能电池在玻璃等的透光绝缘基板上形成透明电极；在透明电极上形成其中P型硅层、i型硅层、以及η型硅层顺序地层叠的光电转换元件；并且此外在光电转换元件上形成金属薄膜后面电极。同样，作为另一类型，存在具有以下结构的太阳能电池在聚酰亚胺膜等的绝缘塑料膜基板上形成后面电极；在后面电极上形成其中η型硅层、i型硅层、以及P型硅层顺序地层叠的光电转换元件；并且此外在光电转换元件上形成透明电极。迄今为止，非晶硅作为构成这些太阳能电池的光电转换元件的材料是最常见的。 近年来，已开始使用微晶硅。与使用非晶硅的光电转换元件(在下文中称为非晶硅系光电转换元件)相比，使用微晶硅的光电转换元件(在下文中称为微晶硅系光电转换元件)对长波长的光更加地高度敏感，并且在发电时可使用无法被非晶硅系光电转换元件吸收的长波长的光。例如，已知通过采用其中非晶硅系光电转换元件和微晶硅系光电转换元件按顺序层置的多结型结构，发电效率进一步提闻。同样，已知通过在使用微晶硅系光电转换元件的太阳能电池中形成具有微晶硅膜的i型硅层、以及形成具有非晶硅膜的η型硅层和/或P型硅层，所生成的载流子的收集能力得以改进，并且电池特性提高。然而，虽然微晶硅膜和非晶硅膜可使用CVD法形成、由此具有优良的生产率，但是难以在非晶硅膜上形成微晶硅膜。为此，在非晶硅膜上形成微晶硅膜的初始阶段，微晶硅膜容易变成非晶硅，而没有获取微晶硅。由此，存在微晶硅膜和非晶硅膜之间的界面处的膜质量恶化、以及电池特性容易丢失的问题。在专利文献I中，公开了在使用含硅烷气体的浓度低于用于在P型硅层上形成i型硅层的原料气体的原料气体来形成籽晶层之后，在籽晶层上形成由微晶硅膜构成的i型硅层，以提高在P型硅层上形成由微晶硅膜构成的i型硅层时的结界面处的膜质量。相关技术文献专利文献专利文献I JP-T-2009-542008 (参见第 0036 段)本专利技术的概要本专利技术要解决的问题然而，在使用专利文献I中所公开的方法获取的太阳能电池的情况下，电池特性的提闻是不够的。因此，本专利技术的目的在于，提供具有优良电池特性的太阳能电池、以及该太阳能电池的制造方法。解决问题的手段为了实现上述目的，本专利技术的太阳能电池是具有至少一层或多层光电转换元件的太阳能电池，在这些层中由微晶硅膜构成的i型硅层设置在η型硅层和P型硅层之间，其特征在于，光电转换兀件使得置于基板侧的η型娃层或P型娃层由非晶娃膜构成，并且在置于基板侧的η型硅层或P型硅层与i型硅层之间设置由微晶硅膜构成的籽晶层，其中与置于基板侧的η型硅层或P型硅层接触的部分的结晶率低于i型硅层的结晶率，并且该结晶率朝着i型硅层侧、继续至i型硅层连续地或分两个或更多个阶段逐渐地增大。优选籽晶层由具有不同结晶率的两层或更多层微晶硅膜构成。优选当i型硅层和籽晶层各自在同一基板上形成时，籽晶层在可形成结晶率高于 i型硅层的微晶硅膜的膜形成条件下形成。同样，本专利技术的太阳能电池制造方法是一种具有至少一层或多层光电转换元件的太阳能电池的制造方法，在这些层中由微晶硅构成的i型硅层设置在η型硅层和P型硅层之间，并且置于基板侧的η型硅层或P型硅层由非晶硅膜构成，该方法的特征在于，使用等离子体CVD法形成光电转换元件，由此将含硅烷气体和氢气的混合物引入腔室，并且在置于基板侧的η型硅层或P型硅层与i型硅层之间形成由微晶硅膜构成的籽晶层，其中与置于基板侧的η型硅层或P型硅层接触的部分的结晶率低于i型硅层的结晶率，并且该结晶率朝着i型硅层侧、继续至i型硅层连续地或分两个或更多个阶段逐渐地增大。优选在混合物中的含硅烷气体的浓度低于形成i型硅层时的浓度的条件下，在腔室内的压力、所施加的功率、以及电极间的距离恒定的条件下开始籽晶层的形成，并且混合物中的含硅烷气体的浓度连续地或分两个或更多个阶段逐渐地增加、最终增加到形成所述i型硅层时的含硅烷气体的浓度。本专利技术的优点根据本专利技术，通过在置于基板侧的η型硅层或P型硅层与由微晶硅膜构成的i型硅层之间设置由微晶硅膜构成的籽晶层，其中与置于基板侧的η型硅层或P型硅层接触的部分的结晶率低于i型硅层的结晶率，并且该结晶率朝着i型硅层侧、继续至i型硅层连续地或分两个或更多个阶段逐渐地增大，微晶硅膜的成型性得以改进，并且有可能形成由质量好的微晶硅膜构成的i型硅层。为此，P型硅层和η型硅层与i型硅层之间的电学结是良好的，并且由此有可能进一步提闻太阳能电池的电池特性。附图简述图I是本专利技术太阳能电池的示意图。图2是制造本专利技术的太阳能电池时所使用的等离子体CVD设备的示意图。用于实现本专利技术的模式将以图I所示的太阳能电池为例给出本专利技术的太阳能电池的描述。在图I所示的太阳能电池中，在基板I上形成后面电极2，并且在后面电极2上形成其中η型娃层3、籽晶层4、i型娃层5、以及P型娃层6按顺序层叠的n_i_p型光电转换元件7。然后，在光电转换元件7的表面上形成透明电极8。对基板I没有具体的限制。例如，有可能使用诸如聚酰亚胺膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚萘二甲酸乙二酯膜、聚醚砜膜、丙烯酸膜、或芳族聚酰胺膜之类的绝缘塑料膜基板、玻璃基板、或者不锈钢基板。当在光入射侧上设置基板I时，并没有说基板I应当由透光材料构成。对构成后面电极2的材料没有具体限制，诸如Ag、Al或Ti之类的金属、或者其合金被包含在内。η型硅层3由非晶硅薄膜构成。通过由非晶硅薄膜构成的η型硅层3，反向扩散电流减小，所生成的载流子的收集能力得以改进，并且电池特性提高。η型娃层3的厚度优选为5至60nm,并且更优选为20至40nm。当该厚度小于5nm 时，可能发生的是内部电场不足。当该厚度超过60nm时，可能发生的是η型硅层中的光的吸收对该特性影响较大。籽晶层4由相层叠的多层(在本实施方式中为三层)微晶硅膜构成。由于下面的η型硅层3具有非晶硅，因此设置成与η型硅层3接触的受η型硅层3影响的微晶硅膜4a的结晶率低于i型硅层5的结晶率。然后，该结晶率按微晶硅膜4a、4b和4c的次序增大。即，构成籽晶层4的微晶硅膜的结晶率从η型硅层3侧向i型硅层5侦U、最终继续至i型硅层5逐渐地增大。在本实施方式中，籽晶层4由具有不同结晶率的三层微晶硅膜构成，但是有两层或更多层是足够的。通过由具有不同结晶率的两层或更多层微晶硅膜构成的籽晶层4，在籽晶层4上形成的i型硅层5的膜质量提高，并且η型硅层3和i型硅层5之间的电学结提高。同样，假设微晶硅膜具有结晶率从η型硅层3侧向i型硅层5侧连续地增大的梯度，即使在只有构成籽晶层4的一层微晶硅膜时也获取相同优点。在本专利技术中，使用拉曼散射光谱法测量在由非晶硅膜构成的η型硅层上的数十纳米的区域中形成样本膜时所获取的微晶硅膜的结晶率是指520CHT1 (h520)的峰值高度和480CHT1 (h480)的峰值高度之间的比率Ch520A480) ο优选籽晶层4由微晶硅比i型硅层5多的微晶硅膜构成，并且更优选微晶硅的粒径从η型硅层3侧向i型硅层5侧逐渐地增大、最终继续至i型硅层5。当i型硅层5和籽晶层4各自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大濑直之，竹中研介，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：