專利名稱：太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為化合物類太陽能電池的黃銅礦(chalcopyrite )型 太陽能電池，尤其涉及采用可撓性基板且具備對上部電極和下部電極 進(jìn)行連接的電極的太陽能電池。
背景技術(shù)：
接受光并將其轉(zhuǎn)換為電能的太陽能電池，根據(jù)半導(dǎo)體的厚度被分 為塊(bulk)類(系列)和薄膜類(系列)。其中，薄膜類是半導(dǎo)體層 具有數(shù)10Mm 數(shù)nm以下的厚度的太陽能電池，分為硅薄膜類和 化合物薄膜類?；衔锉∧ゎ惥哂蠭I-VI族化合物類、黃銅礦類等種 類，至今有一些已被商品化。其中，屬于黃銅礦類的黃銅礦型太陽能 電池，根據(jù)使用的物質(zhì)，又被稱為CIGS (Cu (InGa) Se)類薄膜太 陽能電池，或者CIGS太陽能電池又被稱為I - III - VI族類。黃銅礦型太陽能電池是將黃銅礦化合物形成為光吸收層的太陽 能電池，具有高效率、無光劣化(老化)、耐放射線特性優(yōu)良、光吸 收波長區(qū)域?qū)?、光吸收系?shù)高等特征，現(xiàn)在，正在對批量生產(chǎn)進(jìn)行研 咒。圖1中示出一般的黃銅礦型太陽能電池的剖面結(jié)構(gòu)。 如圖1所示，黃銅礦型太陽能電池包括在玻璃等基板(substrate: 基層)上形成的下部電極層(Mo電極層)、包含銅、銦、鎵、硒的 光吸收層(CIGS光吸收層)、在光吸收層薄膜上由InS、 ZnS、 CdS 等形成的高電阻緩沖層薄膜、以及由ZnOAl等形成的上部電極薄膜 (TCO)。另外，當(dāng)在基板使用鈉4丐玻璃(soda lime glass)等時，為 了控制來自基板內(nèi)部的堿金屬成分向光吸收層的滲出量，也存在設(shè)置以Si02等為主要成分的堿控制層的情況。當(dāng)對黃銅礦型太陽能電池照射太陽光等光時，產(chǎn)生電子(-)和空穴(+ )對，且在p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體之間的結(jié)面上，電子(_ ) 向n型集中，空穴(+ )向p型集中，其結(jié)果是在n型和p型之間產(chǎn) 生電動勢。通過在這種狀態(tài)下在電極上連接導(dǎo)線，就可以引出電流。在現(xiàn)有的一般黃銅礦型太陽能電池中，在其基板材料使用玻璃基 板。這是因為基板和作為下部電極的Mo電極膜的粘著性較高、表面 平滑、具有耐機(jī)械劃線等機(jī)械切削加工的強(qiáng)度等。相反，玻璃基板具 有以下等缺點(diǎn)熔點(diǎn)低、難以在氣相竭化工序中將熱處理(Anneal) 溫度設(shè)定得較高，因此光能轉(zhuǎn)換效率會被抑制得較低；基板厚、質(zhì)量 也較大，因此制造中使用的設(shè)備也必須大型化；模塊的重量也較大、 產(chǎn)品的處理不方便；基板幾乎不能變形，所以無法使用連續(xù)巻帶(Roll to Roll)工藝等大批量生產(chǎn)工序。為了彌補(bǔ)玻璃基板的這些缺點(diǎn)，公開有如下的太陽能電池采用 高分子薄膜基板的黃銅礦型太陽能電池(參照專利文獻(xiàn)1 );將在不銹 鋼基板的上下形成Si02層或者氟化鐵層的基板用作基板的黃銅礦型 太陽能電池(參照專利文獻(xiàn)2);以及，氧化鋁(alumina)、云母(Mica)、 聚酰亞胺(Polyimide)、鉬、鵠、鎳、石墨、不銹鋼等被列舉用作基 板材料的黃銅礦型太陽能電池(參照專利文獻(xiàn)3 )。圖2示出制造黃銅礦型太陽能電池的工序。首先，利用濺射在鈉鈣玻璃等玻璃基板上使成為下部電極的Mo (鉬)電極成膜。接著如圖2 (a)所示，通過利用激光照射等除去Mo電極來進(jìn)行 分割(第一次劃線(scribe ))。在第一次劃線之后，用水等洗凈削下的碎屑，通過濺射等使銅 (Cu)、銦(In)以及鎵(Ga)附著，形成前體(precursor)。將該 前體投入爐內(nèi)，通過在H2Se氣體的環(huán)境下進(jìn)行熱處理，形成黃銅礦 型光吸收層薄膜。該熱處理工序通常被稱為氣相硒化或簡稱為硒化。接著，在光吸收層上層疊CdS、 ZnO、 InS等n型緩沖層。作為一 般的工藝，緩沖層由濺射、CBD ( chemical bath deposition:化學(xué)浴沉4積)等方法形成。然后，如圖2(b)所示，通過利用激光照射、金屬 針等除去緩沖層和前體，從而進(jìn)行分割(第2次劃線)。圖3示出利 用金屬針的劃線的狀態(tài)。其后，如圖2 (c)所示，作為上部電極利用濺射等形成ZnOAl 等的透明電才及(TCO: Transparent Conducting Oxides )。最后，i口圖2 (d)所示，通過利用激光照射、金屬針等分割上部電極(TCO)、緩 沖層以及前體(第3次劃線)，從而完成CIGS類薄膜太陽能電池。此處得到的太陽能電池被稱為電池單元(cell),但實(shí)際使用時， 封裝(packaging)多個電池單元，加工為模塊(面板)。電池單元通 過各劃線工序，多個單位電池單元串聯(lián)連接而構(gòu)成，在薄膜型太陽能 電池中，通過變更該串聯(lián)級數(shù)(單位電池單元的數(shù)量)，可任意地設(shè) 計變更電池單元的電壓。這成為薄膜太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)之一。作為涉及上述第2次劃線的在先技術(shù)，列舉專利文獻(xiàn)4和專利文 獻(xiàn)5。專利文獻(xiàn)4中公開了如下技術(shù)以預(yù)定的壓力按壓前端為錐形 狀(taper)的金屬針(needle)的同時使其移動，從而割取光吸收層 和緩沖層。另外，專利文獻(xiàn)5中公開了如下技術(shù)通過將用弧光燈(arc lamp )等的連續(xù)放電燈對Nd: YAG結(jié)晶進(jìn)行激勵來振蕩的激光(Nd: YAG激光)照射到光吸收層，來除去并分割光吸收層。專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)2 專利文獻(xiàn)3 專利文獻(xiàn)4 專利文獻(xiàn)5日本特開平5 - 259494號^^才艮 曰本特開2001 - 339081號公報 日本特開2000 - 58893號7>報 日本特開2004 - 115356號公報 日本特開平11 - 312815號公才艮發(fā)明內(nèi)容若假設(shè)在可撓性基板上使用黃銅礦型光吸收層的情況，則為了形 成用于串聯(lián)連接電池單元的下部電極和上部電極的接觸部，由于基板 柔軟而不采用機(jī)械劃線而是利用激光照射來對光吸收層進(jìn)行劃線，并 在進(jìn)行該劃線后產(chǎn)生的溝部，對成為上部電極的TCO進(jìn)行濺射而在溝部壁面上形成TCO膜。圖4是通過仿真再現(xiàn)了以現(xiàn)有方法對光吸收層的一部分進(jìn)行劃線 后，在其上通過濺射形成了成為上部電極的TCO后的狀態(tài)的放大剖 視圖，從該圖中明確可知在通過濺射形成的溝部壁面上，電極膜沒有 充分地附著，存在較薄的部分。該部分的TCO較薄導(dǎo)致電阻值較高。 一般在薄膜類太陽能電池中，為了以一片太陽能電池模塊實(shí)現(xiàn)高電 壓，在一塊基板上將多個電池單元形成為單片式(monolithic),當(dāng)連 接這些太陽能電池單元的部分的電阻值變高時，模塊整體的轉(zhuǎn)換效率 變差。另外，當(dāng)連接單位電池單元的部分變薄時，則會因外力或者老化 而易破損，導(dǎo)致可靠性降低。如果加厚透明上部電極的厚度，雖然可以某種程度地彌補(bǔ)連接單位電池單元的部分的厚度不足，但是因為TCO不是完全的透明，因 此當(dāng)加厚透明上部電極的厚度時，到達(dá)光吸收層的光量就會減少，光 能轉(zhuǎn)換效率(發(fā)電效率)就會下降。并且，除了上述共同的課題外，在利用金屬針或激光僅是除去光 吸收層的劃線中，劃線強(qiáng)弱的調(diào)整比較困難，因此當(dāng)較強(qiáng)時會損傷下 部電極(Mo電極)。另外，當(dāng)較弱時，成為光吸收層沒有被完全除去 而殘留的高電阻層，因此存在上部透明電極(TCO)和下部Mo電^f及 的接觸電阻極端惡化這樣的問題。另外，在采用金屬針的情況下，存在磨損引起的金屬針交換等、 維護(hù)麻煩的問題。其他也采用金屬針的情況下，應(yīng)用于專利文獻(xiàn)1至3中記載的可 撓性基板時存在較大的問題。即，在聚酰亞胺等樹脂類基板、云母等 天然礦物基板、石墨(碳carbon)基板等的情況下，用金屬針"畫線，， 時，在基板材料上會由褶皺而引起破損，所以不能進(jìn)行劃線。另外， 在鵠基板、鎳基板、石墨基板、不銹鋼基板的情況下，因為是導(dǎo)電性 的基板而有必要形成Si02等的絕緣層，但因為在劃線時絕緣層也會被 削除，所以無法形成單片式的串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)。為解決上述問題，本發(fā)明的太陽能電池包括具有可撓性的基板； 分割形成在上述可撓性基板的上部的導(dǎo)電層而形成的多個下部電極； 在上述多個下部電極上形成的被分割為多個的黃銅礦型光吸收層；在 上述光吸收層上形成的作為透明導(dǎo)電層的多個上部電極；為了串聯(lián)連 接由上述下部電極、光吸收層以及上部電極構(gòu)成的單位電池單元，將 上述光吸收層的 一部分改性為使其導(dǎo)電性高于光吸收層的導(dǎo)電性而 形成的4妻觸電極部。本發(fā)明的太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)如上所述，在基板上層疊下部電 極、光吸收層以及上部電極而構(gòu)成，這些各個層是構(gòu)成本發(fā)明的太陽 能電池的必要構(gòu)成要素，根據(jù)需要在各層間夾著緩沖層、堿鈍化膜 (alkali passivation )、防止反射膜等的情況也包含在本發(fā)明中。上述接觸電極部通過改性，其Cu/In比率高于光吸收層的Cu/In 比率，由此性質(zhì)從p型半導(dǎo)體變化，作為電極發(fā)揮作用。另外，在下 部電極由鉬(Mo)構(gòu)成的情況下，被改性為含鉬的合金。另外，作為上述具有撓性的基板，包含云母的集成云母基板是適 宜的，優(yōu)選在該集成云母基板和上述下部電極之間插入包含陶瓷 (ceramic)類材料的中間層和氮化物類粘結(jié)層(binder層)的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的太陽能電池，在使用具有可撓性的基板材料時，通過將 對光吸收層進(jìn)行改性后的電極用于連接透明電極層和下部電極層的 電極，可以防止基板的破損，并且，可以降低串聯(lián)連接的內(nèi)部電阻值， 可以獲得光電轉(zhuǎn)換效率較高、無老化、可靠性高的黃銅礦型太陽能電 池。另外，在將集成云母基板用作可撓性基板時，通過在該集成云母 基板和上述下部電極之間設(shè)置包含陶資類材料的中間層，可以使基板 表面的粗糙度接近于玻璃基板的平滑度。而且，雖然在云母基板中作 為雜質(zhì)存在能使光電轉(zhuǎn)換效率下降的鉀，但是通過采用氮化物類粘結(jié) 層，可以將鉀的擴(kuò)散抑制在現(xiàn)有的玻璃基板之下。


圖1是表示現(xiàn)有的黃銅礦型太陽能電池的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是表示現(xiàn)有的黃銅礦型太陽能電池的制造工序的圖。 圖3是表示采用金屬針的劃線的狀態(tài)的圖。圖4是通過仿真，再現(xiàn)以現(xiàn)有方法對光吸收層的一部分進(jìn)行劃線 之后，在其上通過濺射形成了成為上部電極的TCO后的狀態(tài)的放大 剖視圖。圖5(a)是本發(fā)明的太陽能電池(電池單元)的主要部分剖視圖， (b)是分解說明構(gòu)成本發(fā)明的太陽能電池單元(電池單元)的單位 電池單元的圖。圖6是說明本發(fā)明的黃銅礦型太陽能電池的制造方法的圖。 圖7是對光吸收層、照射激光后的接觸電極部的表面進(jìn)行拍攝的 SEM照片。圖8 (a)是表示未實(shí)施激光接觸(laser contact)形成工序的光吸 收層的成分分析結(jié)果的圖、(b)是表示實(shí)行了激光接觸形成工序后的 激光接觸部的成分分析結(jié)果的圖。圖9(a)是表示基于Cu/In比率的光吸收層載流子濃度差異的圖， (b)是表示基于Cu/In比率的電阻率變化的圖。圖IO是對TCO層疊后的太陽能電池表面進(jìn)行拍攝的SEM照片。圖11是接觸電極部和光吸收層的剖面SEM照片。
具體實(shí)施方式
圖5示出本發(fā)明的黃銅礦型太陽能電池。在此，圖5(a)是太陽 能電池(電池單元)的主要部分剖視圖，(b)是分解說明構(gòu)成太陽能 電池(電池單元)的單位電池單元的圖。太陽能電池形成有電池單元10 (單位電池單元)，該電池單元10 由在可撓性基板1 (substrate:基層)上形成的下部電極層2 ( Mo電 極層)、包含銅、銦、鎵、硒的光吸收層3 (CIGS光吸收層)、在光吸 收層3上由InS、 ZnS、 CdS等形成的高電阻緩沖層薄膜4、由ZnOAl 等形成的上部電極層5 (TCO)組成一個單位，并且，為了串聯(lián)連接多個單位電池單元IO,形成有連接上部電極層5和下部電極層2的接 觸電纟及部6。該接觸電極部6如下所述，Cu/In比率大于光吸收層3的Cu/In比 率，換句話說，構(gòu)成得In較少，相對于作為p型半導(dǎo)體的光吸收層3, 顯示出p十(plus:正)型或者導(dǎo)體的特性。另外，在本實(shí)施例中，采用包含云母的集成云母作為可撓性基板 1的材料來進(jìn)行說明。云母具有電阻值為1012~ 1016Q這樣的高絕緣 性，還具有耐熱溫度高達(dá)800°C ~ IOO(TC、在酸、石威和竭化氫(H2Se) 氣體中耐性也較高、重量輕且富有撓性的特性。在本實(shí)施例中釆用的集成云母基板，是將粉碎后的云母和樹脂混 合，通過滾軋、燒結(jié)而獲得的。集成云母因為混合有樹脂，比起純粹 的云母基板耐熱性較差，但盡管如此耐熱溫度也為60(TC 80(TC左 右，與通常被作為薄膜太陽能電池的基板而使用的鈉鈣玻璃基板的 500°C ~ 550。C的耐熱溫度(溶融溫度)相比，能夠更耐高溫。另外，研究表明通過在600"C以上700。C以下進(jìn)行氣相硒化時的 熱處理，CIGS太陽能電池的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提高。這是因為在 500°C左右的溫度時，Ga以未結(jié)晶的狀態(tài)向光吸收層的下部電極薄膜 的一側(cè)偏析，導(dǎo)致帶隙變小、且電流密度下降，但通過使其在600°C 以上700。C以下的溫度下進(jìn)行氣相硒化處理，Ga均勻的在光吸收層中 擴(kuò)散，而且未結(jié)晶的狀態(tài)被消除，因此帶隙擴(kuò)大，結(jié)果開路電壓(Voc) 升高。在作為可撓性基板的集成云母基板1的上部設(shè)置中間層la。中間 層la是為了使可撓性基板的表面粗糙度接近于玻璃基板的平滑度而 設(shè)置的，在本實(shí)施例中，在集成云母基板上涂敷作為陶瓷類材料的鈦 (Ti)為39重量％、氧(0 )為28.8重量％、硅(Si)為25.7重量％、 碳(C)為2.7重量％、鋁(Al)為1.6重量％的涂料作為中間層。通過涂敷陶瓷類材料，能夠不損失撓性、提高上部電極和下部電 極之間的分流(shunt)電阻值、減少漏電，結(jié)果轉(zhuǎn)換效率提高。在可撓性集成云母基板1和下部電極2(Mo電極)之間還設(shè)置有粘結(jié)層lb。防止來自集成云母基板的雜質(zhì)的擴(kuò)散的同時，改善用于內(nèi)表面電極薄膜的鉬、鴒與基板1或中間層la的粘著性。作為粘結(jié)層 lb的材質(zhì)，優(yōu)選的是TiN、 TaN等氮化物類化合物。粘結(jié)層的形成是通過濺射法或CVD法(化學(xué)氣相沉積法)等進(jìn) 行的。為了將存在于云母基板中的作為雜質(zhì)的釣的擴(kuò)散控制在現(xiàn)有的 玻璃基板之下，作為粘結(jié)層的厚度優(yōu)選為300nm以上。并且，對于TiN厚度的上限已知從轉(zhuǎn)換效率方面考慮并沒有特別 的要求，只要為IOOOA左右即可滿足性能。但是，隨著粘結(jié)層厚度的 增加，可撓性變差的同時，因粘結(jié)層自身的應(yīng)力而會從中間層、下部 電極(Mo電極)發(fā)生剝離。另外、關(guān)于濺射的制造成本也以膜厚為 基準(zhǔn)而增高。根據(jù)發(fā)明人的實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)變成IOOOOA ( 1 um)時， 剝離就會頻繁發(fā)生。因此，根據(jù)經(jīng)驗，作為粘結(jié)層的厚度的上限優(yōu)選 為8000A以下。在本實(shí)施例中，雖然在可撓性基板和下部電極之間設(shè)置有中間層 和粘結(jié)層，但當(dāng)使用基板的表面粗糙度(roughness)較小的可撓性基 板時，可以省略中間層。另外，如果使用與作為電極材料的鉬、鈦或 鎢的粘著性高的可撓性基板、不含會對光吸收層產(chǎn)生不良影響的雜質(zhì) 的可撓性基板，則可以省略粘結(jié)層。接下來，圖6示出本發(fā)明的黃銅礦型太陽能電池的制造方法。首 先，在可撓性基板上通過濺射等使成為下部電極的Mo (鉬)電極成 膜。在本實(shí)施例中，對可撓性基板使用設(shè)置有中間層和粘結(jié)層的集成 云母基板來進(jìn)行說明。接著，通過由激光的照射等除去Mo電極來進(jìn)行分割(第一次劃線)。對于激光優(yōu)選波長為256nm的受激準(zhǔn)分子激光、355nm的YAG 激光的第3高次諧波等。另外，作為激光的加工寬度優(yōu)選確保80 ~ 100nm左右，由此，能夠確保相鄰的Mo電才及之間的絕緣。在第一次劃線后，利用濺射或蒸鍍等使銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga) 附著，形成被稱為前體的層。將該前體投入爐內(nèi)，通過在H2Se氣體的環(huán)境下以40(TC至600。C左右的溫度進(jìn)行熱處理，獲得光吸收層薄 膜。該熱處理工序通常被稱為氣相硒化或者簡稱為硒化。另外，對于形成光吸收的工序開發(fā)了在利用蒸鍍形成Cu、 In、 Ga、 Se之后進(jìn)行熱處理的方法等若干技術(shù)。在本實(shí)施例中，使用氣相硒化 進(jìn)行說明，但在本發(fā)明中，形成光吸收層的工序并未被限定。接著，在光吸收層上層疊CdS、 ZnO和InS等作為n型半導(dǎo)體的 緩沖層。作為一般的工序，緩沖層通過濺射等干法工藝、CBD等濕法 工藝而形成。通過后述的改良透明電極，也能夠省略緩沖層。然后，通過照射激光，進(jìn)行光吸收層的改性，形成接觸電極部。 另外，雖然也對緩沖層照射激光，但緩沖層本身與光吸收層相比形成 得極薄，根據(jù)本發(fā)明人的實(shí)驗也未發(fā)現(xiàn)緩沖層的有無所產(chǎn)生的影響。然后，在緩沖層和接觸電極的上部，通過濺射等形成作為上部電 極的ZnOAl等透明電極(TCO)。最后，利用激光照射或金屬針等， 進(jìn)行TCO、緩沖層以及前體的除去、分割(元件分離的劃線)。圖7示出對光吸收層和激光照射后的接觸電極部的表面進(jìn)行拍攝 的SEM照片。如圖7所示那樣可知，相對于生長為晶粒狀的光吸收 層，接觸電極部因激光的能量而表面溶解。為了進(jìn)行更詳細(xì)的分析，利用圖8對本發(fā)明中形成的接觸電極部 與激光照射前的光吸收層進(jìn)行比較的同時進(jìn)行驗證。圖8 (a)表示未實(shí)施激光接觸形成工序的光吸收層的成分分析結(jié) 果，(b)表示進(jìn)行了激光接觸形成工序后的激光接觸部的成分分析結(jié) 果。在分析中應(yīng)用了 EPMA ( Electron Probe Micro — Analysis )。 EPMA 是對物質(zhì)照射加速后的電子射線，通過分析由激勵電子射線而產(chǎn)生的 特性X射線的光i普，檢測構(gòu)成元素，進(jìn)而分析各構(gòu)成元素的比例(濃 度)。從圖8可知，相對于光吸收層，接觸電極中的銦(In)顯著減少。 當(dāng)用EPMA裝置準(zhǔn)確地進(jìn)行計數(shù)來觀察該減少幅度時為1/3.61。同樣, 著眼于銅(Cu)，當(dāng)計數(shù)并觀察其減少幅度時為1/2.37。由此可知 通過照射激光，In顯著減少，在比例上相對于Cu， In減少得較多。ii光吸收層中幾乎不能被檢測到的鉬(Mo)被 檢測出來。就該變化的理由進(jìn)行研究。根據(jù)發(fā)明人所進(jìn)行的仿真，例如，在以0.1J/cm2照射波長為355nm 的激光時，光吸收層的表面溫度上升至600(TC左右。當(dāng)然，雖然光吸 收層內(nèi)部(下部)側(cè)的溫度較低，但實(shí)施例中使用的光吸收層為1jli m,可以說即使是光吸收層的內(nèi)部也成為相當(dāng)高的溫度。在此，銦的 熔點(diǎn)為156°C、沸點(diǎn)為200CTC,并且，銅的熔點(diǎn)為1084°C、沸點(diǎn)為 2595°C。因此，可以推測與銅相比，銦在光吸收層更深的位置達(dá)到沸 點(diǎn)。另外，鉬的熔點(diǎn)為2610。C，因此可以推測，存在于下部電^l中的 某種程度的鉬溶融而進(jìn)入光吸收層一側(cè)。首先，研究由銅和銦的比率變化引起的特性變化。 圖9示出基于Cu/In比率的特性變化。圖9 (a)表示基于Cu/In 比率的光吸收層載流子濃度的差異，圖9 (b)表示基于Cu/In比率的 電阻率的變化。如圖9(a)所示，為了用作光吸收層，需要將其Cu/In比率控制 在0.95 - 0.98左右。如圖8所示，在經(jīng)由照射激光的4妄觸電^l部形成 工序的接觸電極中，根據(jù)測得的銅與銦的量，Cu/In比率變化為大于1 的值。因此，可以認(rèn)為作為接觸電極部變化為p+ (正)型或金屬。 在此，著眼于圖9(b)發(fā)現(xiàn)，隨著Cu/In比率成為大于1的值，電阻 率急劇下降。具體來說，與在Cu/In比率為0.95 - 0.98時電阻率為 1(^Qcm左右相比，當(dāng)Cu/In比率變化為1.1時，電阻率急劇下降至 O.lQcm左右。接著，研究溶融而進(jìn)入光吸收層一側(cè)的鉬。鉬是屬于元素周期表 的6族的金屬元素，呈現(xiàn)電阻率為5.4 x 10"Qcm的特性。通過光吸收 層溶融并以融入鉬的形態(tài)進(jìn)行再結(jié)晶化，而其電阻率減小。乂人以上兩個理由可以i人定，4妄觸電才及部變性為p+ (正)型或金 屬，使其電阻低于光吸收層。接著，對向接觸電極部層疊透明電極層進(jìn)行說明。圖10表示對TCO層疊后的太陽能電池表面進(jìn)行拍攝的SEM照片。在現(xiàn)有的劃線中，因為會損傷可撓性基板，所以難以進(jìn)行削除光 吸收層的劃線。而在圖IO表示的本發(fā)明中，利用接觸電極制作單片 式的串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，并且，因為不存在與光吸收層膜厚相當(dāng)?shù)呐_階差， 所以不會在透明電極中產(chǎn)生缺陷。為了明確與光吸收層的膜厚相比，接觸電極沒有較大的變化，圖11示出接觸電極和光吸收層的剖面SEM照片。圖11示出的接觸電極 照射5次頻率為20kHz、輸出為467mW、脈沖寬度為35ns的激光。 將次數(shù)取為5次是為了觀察基于激光照射的接觸電極膜厚的減少。如 圖11所示，即使進(jìn)行5次激光照射，接觸電極的膜厚依然殘留相當(dāng) 多。如上所述，當(dāng)使用具有可撓性的基板材料時，通過采用照射激光 這樣的接觸電極部形成工序而得到對光吸收層進(jìn)行了改性的接觸電 極，由此可防止基板的破損，而且，也有可能減小串聯(lián)連接的內(nèi)部電 阻值，從而可以獲得光電變換效率高、無老化、可靠性高的黃銅礦型 太陽能電池。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，其特征在于，包括具有可撓性的基板；對形成在上述可撓性基板的上部的導(dǎo)電層進(jìn)行分割而形成的多個下部電極；形成在上述多個下部電極上且被分割為多個的黃銅礦型光吸收層；形成在上述光吸收層上的作為透明導(dǎo)電層的多個上部電極；以及為了串聯(lián)連接由上述下部電極層、光吸收層和上部電極構(gòu)成的單位電池單元，而將上述光吸收層的一部分改性為使其導(dǎo)電性高于光吸收層的導(dǎo)電性而形成的接觸電極部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于 上述上部電極隔著緩沖層而形成在上述光吸收層上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池，其特征在于 上述接觸電4及部的Cu/In比率大于光吸收層的Cu/In比率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池，其特征在于 上述接觸電極部是包含鉬的合金。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項所述的太陽能電池，其特征在于上述具有可撓性的基板是包含云母的集成云母基板，在該集成云 母基板和上述下部電極之間插入有包含陶瓷類材料的中間層和氮化 物類的粘結(jié)層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能電池，其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率、無老化且具有撓性。形成有由在可撓性集成云母基板(1)上形成的下部電極層(2，Mo電極層)、包含銅、銦、鎵、硒的光吸收層(3，CIGS光吸收層)、在光吸收層(3)上由InS、ZnS、CdS等形成的高電阻緩沖層薄膜(4)、由ZnOAl等形成的上部電極層(5，TCO)組成一個單位的電池單元(10，單位電池單元)，并且，為了串聯(lián)連接多個單位電池單元(10)，形成有連接上部電極層(5)和下部電極層(2)的接觸電極部(6)。該接觸電極部(6)的Cu/In比率大于光吸收層(3)的Cu/In比率，換句話說，構(gòu)成得In較少，相對于作為p型半導(dǎo)體的光吸收層(3)，顯示出p+(正)型或?qū)w的特性。
文檔編號H01L31/072GK101326645SQ20068004607
公開日2008年12月17日 申請日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者米澤諭 申請人:本田技研工業(yè)株式會社