光电转换装置用基板及使用该基板的光电转换装置、以及它们的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光电转换装置用基板及使用该基板的光电转换装置、以及它们的制造方法。光电转换装置（1）具有：基板（2）、以及覆盖基板（2）主表面的至少一部分且在接近于半导体层一侧的表面具有凹凸形状的透明导电膜（3），而且光电转换装置（1）具有：覆盖透明导电膜（3）凹凸形状的至少一部分的第一导电型半导体层（5）、以及覆盖第一导电型半导体层（5）的光吸收层（6）。凹凸形状具有最大高度为50nm以上、1200nm以下的凸部（10）。凸部（10）在表面上具有局部波峰（15A，15B）间隔为2nm以上、25nm以下的微小凹部（11）。在第一导电型半导体层（5）上，优选形成于微小凹部（11）的底部（26）上的层厚大于形成于该底部（26）以外其他位置上的层厚。优选第一导电型半导体层（5）与光吸收层（6）的界面的最大深度（Bmax）小于所述微小凹部的最大深度（Dmax）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
在所谓的超直型薄膜太阳能电池中，为覆盖基板主表面的至少一部分而形成由透光性导电材料形成的透明导电膜。为了覆盖该透明导电膜，至少层叠有第一导电型半导体层和光吸收层。在超直型薄膜硅太阳能电池中，例如层叠有作为第一导电型半导体层的、由硅薄膜形成的P层(或η层)；作为光吸收层的、由硅薄膜形成的i层；作为具有与第一导电型半 导体层相反的导电型的第二导电型半导体层的、由硅薄膜形成的η层(或P层)。在使用化合物半导体的薄膜太阳能电池中，例如层叠有作为第一导电型半导体层的、以CdS为主成分的η层；作为光吸收层的、以CdTe为主成分的ρ层。另一方面，在所谓的亚直型薄膜太阳能电池中，为覆盖基板主表面的至少一部分而形成背面电极层、必要时存在的第一导电型半导体层、光吸收层、第二导电型半导体层、以及由透光性导电材料形成的透明导电膜。在亚直型薄膜娃太阳能电池中，例如层叠有覆盖基板一主表面的至少一部分的背面电极层；必要时存在的背面透明导电层；作为第一导电型半导体层的、由硅薄膜形成的η层(或ρ层)；作为光吸收层的、由硅薄膜形成的i层；作为具有与第一导电型半导体层相反的导电型的第二导电型半导体层的、由硅薄膜形成的P层(或η层)。在黄铜矿薄膜太阳能电池中，例如层叠有覆盖基板一主表面的至少一部分的背面电极层；作为光吸收层的、以黄铜矿类化合物(Cu (In,Ga) Se2^Cu (In，Ga) (Se，S) 2或CuInS2)为主成分的ρ层；必要时存在的、以CdS、CdZnS或In2S3为主成分的缓冲层；作为第一导电型半导体层的、以锌化合物(ZnO、ZnS (O, 0H),Zn (0，S，0H)或 Zn (OS))为主成分的 η 层；以及由 ZnO :B、ZnO :Al或ITO (Indium Tin Oxide :氧化铟锡)形成的透明导电膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过形成微小凹部，提供能够提高光电转换效率和稳定性的。在本专利技术的光电转换装置用基板中，具有基板、以及覆盖基板主表面的至少一部分且在与基板侧相反一侧的表面上具有凹凸形状的透明导电膜。上述凹凸形状具有最大高度为50nm以上、1200nm以下的凸部。凸部在表面上具有局部波峰间隔为2nm以上、25nm以下的微小凹部。优选微小凹部的线密度为O. ΟδηπΓ1以上。优选微小凹部的最大深度为2nm以上、IOnm以下。在本专利技术的光电转换装置中，具有上述光电转换装置用基板、以及覆盖光电转换装置用基板所包括的透明导电膜的至少一部分的半导体层。在本专利技术的光电转换装置的一实施方式中，具有覆盖半导体层的其他半导体层。在本专利技术的光电转换装置的一实施方式中，具有覆盖透明导电膜的上述凹凸形状的至少一部分且具有第一导电型的第一导电型半导体层、以及覆盖第一导电型半导体层的光吸收层。优选第一导电型半导体层位于微小凹部的底部上的层厚大于位于该底部以外其他位置上的层厚。在本专利技术的光电转换装置的一方式中，具有覆盖透明导电膜的凹凸形状的至少一部分且具有第一导电型的第一导电型半导体层、以及覆盖第一导电型半导体层的光吸收层。优选第一导电型半导体层与光吸收层的界面的最大深度小于微小凹部的最大深度。 优选第一导电型半导体层的层厚为5nm以上、15nm以下。优选半导体层由从硅系薄膜及以CdTe为主成分的薄膜形成的群中所选择的一种以上的薄膜构成。在本专利技术的光电转换装置的一实施方式中，具有基板、覆盖基板主表面的至少一部分的背面电极层、以及覆盖背面电极层主表面的至少一部分的光吸收层。而且，光电转换装置具有覆盖光吸收层主表面的至少一部分且具有第一导电型的第一导电型层、以及覆盖第一导电型层主表面的至少一部分且在与第一导电型层相对的一侧具有凹凸形状的透明导电膜。凹凸形状具有最大高度为50nm以上、1200nm以下的凸部，在凸部的表面上具有局部波峰间隔为2nm以上、25nm以下的微小凹部。优选半导体层由硅薄膜及以黄铜矿类化合物为主成分的薄膜中所选择的一种以上的薄膜构成。在本专利技术的光电转换装置的一实施方式中，具有基板、覆盖基板主表面的至少一部分的背面电极层、覆盖背面电极层主表面的至少一部分的光吸收层、以及覆盖光吸收层主表面的至少一部分且具有第一导电型的第一导电型层。第一导电型层在与光吸收层相对的一侧具有凹凸形状。凹凸形状具有最大高度为50nm以上、1200nm以下的凸部。在凸部的表面上具有局部波峰间隔为2nm以上、25nm以下的微小凹部。在本专利技术的光电转换装置用基板的制造方法中，具有为了覆盖基板主表面的至少一部分，形成具有凸部的最大高度为50nm以上、1200以下的凹凸形状的透明导电膜的工序；将透明导电膜暴露于含氢等离子体中的工序。优选上述含氢等离子体使用实际上只由氢气构成的气体。在本专利技术的光电转换装置的制造方法中，优选具有在凸部的表面形成局部波峰间隔为2nm以上、25nm以下的微小凹部的工序。本专利技术的光电转换装置用基板的制造方法优选在形成透明导电膜的工序与形成微小凹部的工序之间，具有向透明导电膜的表面导入缺陷的工序。在本专利技术的光电转换装置用基板的制造方法的一实施方式中，在形成微小凹部的工序中，使用含有碳的氢等离子体。在本专利技术的光电转换装置的制造方法中，具有为覆盖上述光电转换装置用基板所包括的透明导电膜的至少一部分而层叠半导体层的工序。在本专利技术的光电转换装置的制造方法的一实施方式中，具有为覆盖透明导电膜的至少一部分而形成第一导电型半导体层的工序、以及为覆盖第一导电型半导体层而形成光吸收层的工序。优选在形成第一导电型半导体层的工序中，形成第一导电型半导体层，使形成于微小凹部的底部上的层厚大于形成于该底部以外其他位置上的层厚。在本专利技术的光电转换装置的制造方法中，优选形成微小凹部的最大深度为2nm以上、IOnm以下的微小凹部。在本专利技术的光电转换装置的制造方法中，优选形成微小凹部的线密度为O. ΟδηπΓ1以上的微小凹部。通过形成微小凹部，使光电转换装置的光电转换效率及稳定性提高。附图说明图I是表示本专利技术一实施方式的光电转换装置的结构的剖面示意图； 图2是表示同一实施方式第一变形例的、具有两个光电转换层的光电转换装置的结构的剖面示意图；图3是表示同一实施方式第二变形例的、具有三个光电转换层的光电转换装置的结构的剖面示意图；图4是由TEM拍摄的同一实施方式的光电转换装置部分剖面的图像；图5是以阈值为50%、将图4的图像的各像素的亮度值二值化后的图像；图6是图5的图像的示意图；图7是由TEM拍摄的同一实施方式的透明导电膜凸部与ρ层和i层的分界部附近的图像；图8是以阈值为50%、将图7的图像的各像素的亮度值二值化后的图像；图9是图8的图像的示意图；图10是表示以滚动圆波纹度测量(転# >9円)Λ >9測定)为基准解析图8的图像的状态的示意图；图11是表示微小凹部与滚动圆的示意图；图12是说明微小凹部的最大深度的示意图；图13是说明ρ层与i层的界面的最大深度的示意图；图14是说明ρ层I旲厚的不意图；图15是表不本实施方式的光电转换装置用基板、未设有微小凹部的光电转换装置用基板及进行了强氢等离子体处理的光电转换装置用基板的光谱透射率和光谱反射率的曲线图；图16A是表不未设有微小凹部的光电转换装置内光的传播状态的本文档来自技高网...

【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：奈须野善之，西村和仁，谷村泰树，梶原庆，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：