專利名稱：薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板和包括它的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置、以及薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板 ...的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的改善和包括該被改善的基板的薄膜光電 轉(zhuǎn)換裝置、以及薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法。
背景技術(shù)：
光電轉(zhuǎn)換裝置在受光傳感器、太陽能電池等的各種領域中使用。其中，太陽能電池 作為對地球來說較好的能源之一而受到矚目。并且，隨著近年來對于環(huán)境問題的關(guān)心的增 加和各國的太陽能電池的加速引進政策，急速地推進著太陽能電池的普及。
近年來，為了兼顧光電轉(zhuǎn)換裝置的低成本化和高效率化，可以減少原材料的薄膜 光電轉(zhuǎn)換裝置受到矚目，努力地進行著它的開發(fā)。尤其是，在玻璃板等的廉價的基體上使用 低溫工藝而形成良好的半導體層的方法，作為能夠以低成本實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換裝置的方法而受 到期待。
在制造可通過高電壓產(chǎn)生高輸出的大面積的電力用薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的情況下， 一般并不是將在基體上形成的多個薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用布線串聯(lián)連接而使用，而是為了提 高成品率，將在大的基體上形成的薄膜光電轉(zhuǎn)換單元層分割為多個區(qū)(cell)，并將這些區(qū) 通過圖案化(patterning)串聯(lián)連接而集成。例如，在從玻璃基體側(cè)入射光的類型的薄膜光 電轉(zhuǎn)換裝置中，為了降低玻璃基體上的透明電極層的電阻所引起的電性損耗，通過激光劃 線形成用于將該透明電極分割為多個規(guī)定寬度的長方形形狀的分離槽，并將各個區(qū)在與這 些長方形形狀的長度方向垂直的方向串聯(lián)連接而集成。
此外，為了形成薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，在它的一部分設置透明電極層是不可缺少的。 即，薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置在透明電極層和背面電極層之間包括一個以上的光電轉(zhuǎn)換單元。并 且，光從透明電極層側(cè)入射。作為透明電極層，例如使用Sn02、Zn0等的導電性金屬氧化物， 且它們通過CVD、濺射(spatter)、蒸鍍等的方法而形成。優(yōu)選地，透明電極層通過具有微細 的表面凹凸而具有增加入射光的散射的效果。
光電轉(zhuǎn)換單元由包括pn結(jié)或pin結(jié)的半導體層而形成。在光電轉(zhuǎn)換單元包括pin 結(jié)的情況下，P型層、i型層以及η型層按照這個順序或者它的逆序而層疊，占據(jù)該單元的主 要部分的i型的光電轉(zhuǎn)換層中非晶體層被稱為非晶體光電轉(zhuǎn)換單元，i型層為晶體層的單 元被稱為晶體光電轉(zhuǎn)換單元。在半導體層中，作為硅類薄膜，可使用非晶硅層或晶硅層，此 外，作為化合物半導體薄膜，可使用Cdr^e2 (簡稱為CIS)或CdTe等的薄膜。另外，在本申 請的說明書中的“晶體”和“微結(jié)晶”還意味著部分包括非晶體的情況。
包含在硅類薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中的光電轉(zhuǎn)換單元包括由ρ型層、實質(zhì)上為本征半 導體的i型光電轉(zhuǎn)換層、以及η型層所形成的pin結(jié)。該光電轉(zhuǎn)換單元在i型層為非晶硅 的情況下被稱為非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元，在i型層為包括晶體的硅的情況下被稱為晶硅光電 轉(zhuǎn)換單元。另外，作為非晶體或晶體的硅類材料，除了僅包括硅作為主要元素的材料之外， 還可以使用也將碳、氧、氮、鍺等作為主要元素而包括的合金材料。此外，導電層不需要一定由與i型層相同的主要元素構(gòu)成，例如可以在非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元的P型層中使用非晶體 碳化硅，在η型層中使用微晶硅(也被稱為μ C-Si層)。作為在光電轉(zhuǎn)換單元上形成的背面電極層，例如可將Al、Ag等的金屬層通過濺射 法或蒸鍍法而形成。一般，在光電轉(zhuǎn)換單元和金屬電極層之間形成IT0、Sn02或者ZnO等的 導電性氧化物層。
另外，在非晶硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，存在如下的問題與利用了單晶體或多晶體 的硅的光電轉(zhuǎn)換裝置相比，初始光電轉(zhuǎn)換效率低，且在受到了長時間的光照射的情況下，因 光劣化現(xiàn)象而導致轉(zhuǎn)換效率降低。因此，將如多晶硅、微晶硅那樣的晶硅的薄膜作為光電轉(zhuǎn) 換層而使用的晶硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，作為可兼顧生產(chǎn)的低成本化和光電轉(zhuǎn)換的高效率化 的裝置而受到期待并研究著。這是因為，晶硅薄膜光電裝置能夠與非晶硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層 的情況相同地，利用低溫的等離子CVD而形成，且晶硅光電轉(zhuǎn)換層幾乎不會產(chǎn)生光劣化現(xiàn) 象。此外，相對于非晶硅光電轉(zhuǎn)換層在長波長側(cè)可對SOOnm左右的波長為止的光進行光電 轉(zhuǎn)換，晶硅光電轉(zhuǎn)換層能夠?qū)Ρ人L的約1200nm左右的波長為止的光進行光電轉(zhuǎn)換。進而，作為提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率的方法，已知將兩個以上的光電轉(zhuǎn) 換單元層疊而形成層疊型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法。在這個方法中，在薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置 的光入射側(cè)配置包括具有大的能帶隙的光電轉(zhuǎn)換層的前方單元，在其之后依次配置包括具 有小的能帶隙的光電轉(zhuǎn)換層的后方單元，從而可進行在入射光的寬的波長范圍中的光電轉(zhuǎn) 換，實現(xiàn)了作為裝置整體的轉(zhuǎn)換效率的提高。在層疊型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，將由非晶硅光 電轉(zhuǎn)換單元和晶硅光電轉(zhuǎn)換單元層疊而成的裝置稱為混合型薄膜光電轉(zhuǎn)換。在上述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，雖然光電轉(zhuǎn)換層與以往的利用團狀(bulk)的單 晶硅和多晶硅的基板的光電轉(zhuǎn)換裝置相比薄，但存在光吸收因膜厚而受到限制的問題。因 此，為了更有效地利用入射到包括光電轉(zhuǎn)換層的光電轉(zhuǎn)換單元的光，接觸到光電轉(zhuǎn)換單元 的透明電極層或金屬層的表面實現(xiàn)微細凹凸化(紋理(texture)化)。S卩，通過使光在該微 細凹凸界面散射之后入射到光電轉(zhuǎn)換單元內(nèi)，從而試圖延長在光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)的光路而增加 光吸收量。該表面凹凸(表面紋理)技術(shù)也被稱為“鎖光”技術(shù)，是在將具有高的光電轉(zhuǎn)換 效率的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的實際應用中重要的基本技術(shù)。這里，為了求出最適合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的透明電極層的表面凹凸形狀，期望定 量地代表該表面凹凸形狀的指標。作為代表表面凹凸形狀的指標，已知霧度(haze)率、表 面面積比(Sdr)等。霧度率是光學性地評價透明板的表面凹凸的指標，且由(擴散透過率/總光線透 過率)X100[%]表現(xiàn)(JIS K7135)。關(guān)于霧度率的測定，銷售有可自動測定的霧度計(haze meter)，容易測定該霧度。作為該測定用的光源，一般使用C光源。表面面積比是不僅可表征凹凸的高低差，還可以表征凹凸的形狀的指標。若透明 導電膜的表面凹凸的變動激烈，則存在薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的開放電壓和曲線因子下降的 情況，所以表面面積比作為代表薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用的透明導電膜的表面凹凸的指標而 有效。表面面積比也被稱為展開的表面面積比(Developed Surface Area Ratio)，作為 其簡稱而使用Sdr。該Sdr由式1和式2所定義(K. J. Stout, P. J. Sullivan, W. P. Dong, Ε. Manisah, N. Luo, Τ. Mathia :"The development of methods for characterization of roughness on three dimensions，，，Publication no. EUR 15178 EN of the Commission
權(quán)利要求
1.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板，其包括透明基體以及在所述透明基體的一個主面即 襯底面上依次層疊的透明襯底層和透明電極層，還包括在所述透明基體的、與所述襯底層 相反側(cè)的一個主面即反射防止面上設置而成的反射防止層，其特征在于，所述透明襯底層包括透明絕緣微粒和透明粘合劑，所述透明絕緣微粒的平均粒徑為 50nm以上且200nm以下，所述透明絕緣微粒分散為以30 %以上且小于80 %的粒子覆蓋率覆 蓋所述襯底面，所述透明電極層包括通過低壓CVD而沉積的氧化鋅，所述反射防止層包括透明絕緣微粒和透明粘合劑，該透明絕緣微粒分散為覆蓋所述反 射防止面，在反射防止層中的透明絕緣微粒的粒子覆蓋率大于在襯底層中的透明絕緣微粒的粒子覆蓋率。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板，其特征在于，在所述反射防止層中的透明絕緣性微粒的粒子覆蓋率為80%以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板，其特征在于，所述反射防止層中包含的透明絕緣微粒的材料和所述襯底層中包含的透明絕緣微粒 的材料相同。
4.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法，該方法是權(quán)利要求1或2所述的薄膜光 電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法，其特征在于，包括通過浸漬法同時形成所述透明襯底層和 反射防止層的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法，其特征在于，包括清洗 透明基體的步驟以及在清洗所述透明基體的步驟之后通過浸漬法同時形成襯底層和反射 防止層的步驟，在清洗透明基體的步驟中透明基體的襯底面的清洗條件和透明基體的反射 防止面的清洗條件不同。
6.如權(quán)利要求5所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法，其特征在于，僅通過用 純水洗刷而進行透明基體的襯底面的清洗，通過cerico清洗而進行透明基體的反射防止 面的清洗。
7.如權(quán)利要求5所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法，其特征在于，通過 cerico清洗對襯底面和反射防止面均進行清洗，且與在清洗襯底面時對襯底面的按壓相 比，在清洗反射防止面時對反射防止面的按壓更大。
8.如權(quán)利要求6或7所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法，其特征在于，使用將 含浸有氧化鈰粒子的研磨拋光輪進行所述cerico清洗。
9.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法，其是權(quán)利要求1或2所述的薄膜光電轉(zhuǎn) 換裝置用基板的制造方法，其特征在于，包括通過印刷法形成襯底層和反射防止層的步驟， 印刷襯底層時的印刷條件和印刷反射防止層時的印刷條件不同。
10.如權(quán)利要求9所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的制造方法，其特征在于，與印刷襯 底層時涂敷液的透明絕緣微粒的重量百分比相比，印刷反射防止層時涂敷液的透明絕緣微 粒的重量百分比大。
11.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用 基板，還包括在所述透明電極層上形成的一個以上的光電轉(zhuǎn)換單元。
12.如權(quán)利要求11所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述一個以上的光電轉(zhuǎn)換 單元包括非晶體光電轉(zhuǎn)換單元。
13.如權(quán)利要求11或12所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述一個以上的光電 轉(zhuǎn)換單元包括晶體光電轉(zhuǎn)換單元。
14.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，包括權(quán)利要求1或2所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板，還 包括在所述透明電極層之上依次層疊的一個以上的光電轉(zhuǎn)換單元層和背面電極層，所述透 明電極層、所述光電轉(zhuǎn)換單元層以及所述背面電極層通過多個分離槽而分離成多個光電轉(zhuǎn) 換區(qū)，且這多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)經(jīng)由多個連接槽而相互電性串聯(lián)連接。
全文摘要
提供一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板，能夠以低成本且高效率地生產(chǎn)具有被改善的特性的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用基板的特征在于，包括透明基體、以及在其一個主面上依次層疊的透明襯底層和透明電極層，該襯底層包括透明絕緣微粒和透明粘合劑，這些透明絕緣微粒分散為以30％以上且小于80％的覆蓋率覆蓋該透明基體的一個主面，透明基體的另一個主面上具有反射防止層，該反射防止層包括透明絕緣微粒和透明粘合劑，這些透明絕緣微粒分散為以比襯底層高的覆蓋率覆蓋另一個主面，透明電極層包括通過低壓CVD而沉積的氧化鋅。
文檔編號H01L31/04GK102037566SQ20098011884
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者佐佐木敏明, 菊池隆 申請人:株式會社鐘化