薄膜太阳电池制造技术

具有高光电变换效率的薄膜太阳电池具备：基板（1）、基板（1）上形成的背面电极层（2）、背面电极层（2）上形成的p型光吸收层（3）和p型光吸收层（3）上形成的n型透明导电膜（5），在背面电极层（2）与p型光吸收层（3）的界面形成有空隙（6）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及薄膜太阳电池，特别是涉及能实现高光电变换效率的薄膜太阳电池。
技术介绍
近年来，作为p型光吸收层使用了包含Cu、In、Ga、Se、S的黄铜构造的I-III-VI2族化合物半导体的CIS类薄膜太阳电池受到了世人的瞩目。该类型的太阳电池，制造成本较低，而且在从可视到近红外的波长范围内具有大的吸收系数，所以人们期待高光电变换效率，并将其视为下一代太阳电池的有利候补者。作为有代表性的材料，有Cu(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)(Se,S)2、CuInS2等。CIS类薄膜太阳电池构成为：顺序地形成在基板上形成金属的背面电极层、在其上形成作为I-III-VI2族化合物的p型光吸收层、还有由n型高电阻缓冲层、n型透明导电膜形成的窗口层。在背面电极上通过溅射法等形成金属前驱膜，将其通过硒化/硫化法进行热处理而形成p型光吸收层。在使用CuGa/In的积层膜作为金属前驱膜的情况下，p型光吸收层变为Cu(InGa)(SeS)2层。周知：在该硒化工序中，在CuGa/In积层膜上Se发生反应的过程（Cu＋Se→Cu2Se、In＋Se→In2Se3、Ga＋Se→Ga2Se3）中产生体积膨胀，在内部发生应变，而在层内产生数μm的空隙（void）（例如，专利文献1的段落（0005）、（0006））。普遍认为这样的空隙是对太阳电池特性产生恶劣影响，使光电变换效率降低的主要原因。因此，以往都采用尽量防止这样的空隙的产生的制造方法。另一方面，在以Si晶圆为材料的结晶Si太阳电池中，为了进一步提高其的光电变换效率，有人提出了将电极设置为点接触构造的方案并进行了实用化。半导体层与电极的接触界面是悬空键以及其它结晶缺陷密度高、且载流子的再结合速度最快的部分。因此，在现有技术中，使半导体层与电极以点接触而减小表面再结合的比例并提高光电变换效率。通过在半导体层与电极之间的大部分上形成作为钝化膜而实现功能的表面再结合速度小的优质氧化膜，从而实现点接触构造，降低了载流子的再结合比例（参照例如专利文献2）。由此，周知太阳电池特性之一的开环电压得到提高。但是，在CIS类薄膜太阳电池中不能实现上述的点接触构造。在将对于上述的结晶Si太阳电池的技术应用于CIS类薄膜太阳电池的情况下，需要在半导体层与电极之间形成绝缘膜，但尚未实现形成该绝缘膜的技术。虽然有通过今后的技术革新来实现的可能性，但在这种情况下，普遍认为制造工序会变复杂，制造成本会增加。进而，在以往的Si类太阳电池、特别是薄膜Si太阳电池中，由于Si的光吸收系数低，所以一般采用BSR（Back Surface Reflection）构造。在该构造中，入射到太阳电池表面并通过半导体层的光在其背面再次向半导体层中反射，所以能使入射光有效率地吸收。背面内部反射率由半导体和背面电极这双方的折射率（N）以及光向背面的入射角度决定。但是，在CIS类薄膜太阳电池中，作为背面电极的材料使用以耐硒腐蚀性见长的Mo、Ti、Cr等，但这些金属，在p型光吸收层形成时与Se、S反应，在使用例如Mo的情况下，在背面电极层的表面形成具有与CIS层同等程度的折射率的MoSe2、Mo(SSe)2等的反应层。所以，在两者之间反射率低，不能实现有效的BSR构造。如以上所述，在以往的CIS类薄膜太阳电池中，为了使光电变换效率提高而采取了各种手段，但尚无法实现在以Si材料的太阳电池中一般采用的并在提高光电变换效率上有效果的、点接触构造以及BSR构造不能实现。现有技术文献专利文献1：日本特开2000-87234专利文献2：日本特开平9-283779
技术实现思路
本专利技术是为了解决以往的CIS类薄膜太阳电池中的上述的问题点而开发的，具体而言，其课题是在CIS类薄膜太阳电池中实现点接触构造和BSR构造，得到具有高光电变换效率的CIS类薄膜太阳电池。本专利技术的一个实施方式中，为了解决上述课题，提供一种薄膜太阳电池，具备：基板、形成于上述基板上的背面电极层、形成于上述背面电极层上的p型光吸收层、和形成于上述p型光吸收层上的n型透明导电膜，在上述背面电极层和上述p型光吸收层界面形成空隙。上述的p型光吸收层可以是由I-III-VI2族化合物构成的半导体层。此外，在上述薄膜太阳电池中，上述空隙的形成规模可以是上述界面中的上述背面电极层与上述p型光吸收层的接触比例为80%以下的样子。在这种情况下，也可以将上述空隙的形成规模设为上述界面中的上述背面电极层与上述p型光吸收层的接触比例为70%以下的样子。在上述薄膜太阳电池中，也可以对与上述空隙接触的p型光吸收层的表面由硫来钝化。在上述薄膜太阳电池中，可以设在上述空隙中含有以氮为主要成分的气体。在上述薄膜太阳电池中，在上述背面电极层的受光面侧的表面，可以形成由构成上述p型光吸收层的VI族元素和构成上述背面电极层的元素的化合物组成的中间层。在这种情况下，上述空隙可以形成于上述中间层和上述p型光吸收层之间。根据本专利技术，在背面电极层和p型光吸收层的界面形成空隙，利用该空隙降低背面电极层与p型光吸收层的接触面积。其结果，不在背面电极层和p型光吸收层之间设置绝缘膜等，就能轻易地实现点接触构造。此外，由于空隙内的气体的折射率与p型光吸收层的折射率的差大，所以两者的界面中的内部反射率变高，该部分作为BSR（Back Surface Reflector）构造而实现功能。由于这些结果，能够得到具有高光电变换效率的薄膜太阳电池。另外，如果每次在由I-III-VI2族化合物形成p型光吸收层时实施硫化，则与空隙相对的p型光吸收层表面由硫来钝化，并降低这部分中的载流子的再结合速度。由此，进一步提高光电变换效率。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施方式中的CIS类薄膜太阳电池的概略结构的截面图。图2是用于说明p型光吸收层的形成过程的图。图3是本专利技术的一个实施方式中的CIS类薄膜太阳电池的任意截面的SEM影像。图4（a）是图3所示的截面中的HAADF-STEM像。图4（b）是图4（a）所示的HAADF-STEM像的S地图。图5（a）示出本专利技术的一个实施方式的CIS类薄膜太阳电池的任意截面中的SEM影像。图5（b）示出本专利技术的另一个实施方式的CIS类薄膜太阳电池的任意截面中的SEM影像。图5（c）示出本专利技术的另一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.11 JP 2010-1337381.一种薄膜太阳电池，其特征在于，具备：
基板、
形成于所述基板上的背面电极层、
形成于所述背面电极层上的p型光吸收层、和
形成于所述p型光吸收层上的n型透明导电膜，
在所述背面电极层与所述p型光吸收层界面形成空隙。
2.根据权利要求1所记载的薄膜太阳电池，其特征在于，
所述p型光吸收层是由I-III-VI2族化合物构成的半导体层。
3.根据权利要求2所记载的薄膜太阳电池，其特征在于，
所述空隙的形成规模为所述界面上的所述背面电极层与所述p
型光吸收层的接触比例为80%以下。
4.根据权利要求3所记载的薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：白间英树，杉本广纪，田中良明，
申请(专利权)人：昭和砚壳石油株式会社，
类型：
国别省市：