專利名稱：太陽電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽電池將光能轉(zhuǎn)換為電能，根據(jù)所使用的半導體而提出各種類型的構(gòu)成。近年 來，制造工序簡單而能夠期待高的轉(zhuǎn)換效率的CIGS型太陽電池備受矚目。CIGS型太陽電 池例如包括形成于基板之上的第1電極膜、包括形成于第1電極膜之上的化合物半導體 (銅-銦-鎵-硒化合物)層的薄膜、和形成于該薄膜之上的第2電極膜。而且，在去除了 薄膜的一部分的槽內(nèi)形成第2電極膜，電連接第1電極膜與第2電極膜。(例如，參照專利 文獻1)。專利文獻1特開2002-319686號公報可是，上述薄膜(化合物半導體層)槽通過采用激光照射和/或金屬探針等去除 薄膜的一部分所形成。此時，若薄膜的殘渣附著于上述槽內(nèi)，則因為薄膜殘渣自身電阻高， 所以在槽內(nèi)形成第2電極膜、連接第1電極膜與第2電極膜時，存在第1電極膜與相連接的 第2電極膜之間的電阻升高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述問題的至少一部分所作出，可以作為以下的方式或應用例而 實現(xiàn)。(應用例1)本應用例中的太陽電池特征為具有基板、形成于前述基板之上的第 1電極層、形成于前述第1電極層之上的半導體層、和形成于前述半導體層之上的第2電極 層；在前述半導體層的一部分，設(shè)置從前述第1電極層到達前述第2電極層的槽部，在前述 槽部，形成具有導電性的接觸層。依照于該構(gòu)成，則第1電極層與第2電極層通過形成于半導體層的槽部的接觸層 而電連接。從而，能夠容易地確保第1電極層與第2電極層的電連接性。(應用例2)上述應用例中的太陽電池特征為前述接觸層以電阻率比前述第1電 極層及前述第2電極層低的材料所形成。依照于該構(gòu)成，則接觸層因為電阻率比第1電極層及第2電極層低，所以能夠降低 第1電極層與第2電極層之間的電阻。(應用例3)上述應用例中的太陽電池特征為前述接觸層由以銅為主成分的材料 所形成。依照于該構(gòu)成，則因為接觸層以電阻率小的材料所形成。所以能夠使第1電極層 與第2電極層之間低電阻化。(應用例4)上述應用例中的太陽電池特征為前述半導體層具有包含銅、銦、鎵、 硒的化合物半導體層，前述接觸層通過加熱處理所形成。依照于該構(gòu)成，則半導體層具有包含銅、銦、鎵、硒的化合物半導體(CIGS)層，接觸層是以銅為主成分的材料。在此，例如，若采用激光照射和/或金屬探針等，去除化合物 半導體層的一部分而形成槽部，則可認為化合物半導體層的殘渣會附著于槽部內(nèi)。在此，通 過在槽部內(nèi)采用以銅為主成分的材料通過加熱處理而形成接觸層，在加熱處理中，能夠使 殘渣物擴散到銅的接觸層。由此，能夠降低第1電極層與第2電極層之間的電阻。尤其能 夠降低第1電極層與接觸層的界面電阻。(應用例5)上述應用例中的太陽電池特征為前述接觸層以下述方式形成于前述 槽部，該方式為成為與前述半導體層的前述第2電極層方向的面相同的高度。依照于該構(gòu)成，則接觸層與半導體層的面變成一個均勻的面。即，在半導體層與接 觸層的面，變成不存在臺階等的狀態(tài)。從而，接觸層與第2電極層因為以一平坦面所連接， 所以能夠使連接性提高。(應用例6)本應用例中的太陽電池的制造方法特征為包括在基板之上形成第1 電極層的第1電極層形成工序、在前述第1電極層之上形成半導體層的半導體層形成工序、 在厚度方向上去除前述半導體層的一部分而形成到達前述第1電極層的槽部的槽部形成 工序、在前述槽部形成具有導電性的接觸層的接觸層形成工序、和在前述半導體層及前述 接觸層之上形成第2電極層的第2電極層形成工序。依照于該構(gòu)成，則第1電極層與第2電極層通過形成于半導體層的槽部內(nèi)的接觸 層而電連接。從而，能夠容易地確保第1電極層與第2電極層的電連接性。


圖1是表示太陽電池的構(gòu)成的剖面圖。圖2是表示太陽電池的制造方法的工序圖。圖3是表示太陽電池的制造方法的工序圖。圖4是表示變形例中的太陽電池的構(gòu)成的剖面圖。符號的說明1...太陽電池，10...基板，11...基底層，12...第1電極層，13...半導體層，
13a...第1半導體層，13b...第2半導體層，14...第2電極層，17...接觸層，31...第1 分割槽，32...作為槽部的第2分割槽，33...第3分割槽，40...單體電池。
具體實施例方式以下，關(guān)于將本發(fā)明具體化的實施方式按照附圖進行說明。還有，為了使得各附圖 中的各構(gòu)件在各附圖中成為可以辨認程度的大小，按各構(gòu)件使縮小比例不同而圖示。(太陽電池的構(gòu)成)首先，關(guān)于太陽電池的構(gòu)成進行說明。還有，在本實施方式中，關(guān)于CIGS型太陽電 池的構(gòu)成進行說明。圖1是表示本實施方式中的太陽電池的構(gòu)成的剖面圖。如示于圖1地，太陽電池1以包括基板10、形成于基板10之上的基底層11、形成 于基底層11之上的第1電極層12、形成于第1電極層12之上的半導體層13、形成于半導 體層13之上的第2電極層14、和電連接第1電極層12與第2電極層14的接觸層17的單 體電池40的集合體所構(gòu)成。相鄰的單體電池40間通過第3分割槽33所分割。并且，第1電極層12通過第1分割槽31以單體電池40為單位所分割，形成為跨相鄰的單體電池40間。而且，在作為設(shè) 置于半導體層13的一部分的槽部的第2分割槽32內(nèi)形成接觸層17，第1電極層12與第2 電極層14通過接觸層17相連接。而且，通過使得各單體電池40的第2電極層14與相鄰 的其他單體電池40的第1電極層12相連接，串聯(lián)地連接各單體電池40。如此一來，通過適 當設(shè)定串聯(lián)連接的單體電池40的個數(shù)，可以任意地設(shè)計改變太陽電池1中的預期電壓?；?0為至少第1電極層12側(cè)的表面具有絕緣性的基板。具體地，例如能夠采 用玻璃(青板玻璃等)基板、不銹鋼基板、聚酰亞胺基板、云母基板等。基底層11為形成于基板10之上的絕緣性層，例如能夠設(shè)置以Si02(氧化硅)為主 成分的絕緣層和/或氟化鐵層。該基底層11具有絕緣性，并兼具確保基板10與形成于基 板10之上的第1電極層12的緊密附著性的功能及在基板為青板玻璃的情況下防止Na從 玻璃基板10向第1電極層12擴散的功能。還有，在基板10本身具有上述特性的情況下， 也能夠?qū)⒒讓?1進行省略。第1電極層12為形成于基底層11之上的導電性層，例如，能夠采用鉬(Mo)。半導體層13以第1半導體層13a與第2半導體層13b所構(gòu)成。第1半導體層13a 形成于第1電極層12之上，為包含銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)、硒(Se)的ρ型半導體層(CIGS 半導體層)。第2半導體層13b形成于第1半導體層13a之上，為硫化鎘(CdS)、氧化鋅(ZnO)、 硫化銦(InS)等的η型半導體層。第2電極層14為形成于第2半導體層13b之上的透明性電極層，例如為AZO(摻 雜鋁的氧化鋅)等的透明電極體(TCO transparent ConductingOxides，透明導電氧化物)寸。接觸層17為導電性層，以電阻率比第1電極層12及第2電極層14低的材料所形 成。具體地，可用銅(Cu)和/或以銅為主成分的材料。還有，此外，也能夠采用金(Au)、銀 (Ag)、銅-錳化合物等。如此一來，通過采用電阻率低的材料，能夠降低第1電極層12與第 2電極層14的電阻。并且，在本實施方式中，在半導體層13形成第2分割槽32，在該第2 分割槽32內(nèi)形成接觸層17。而且，更優(yōu)選使得接觸層17形成為，成為與半導體層13的 面相同的高度。如果換言之，則優(yōu)選半導體層13的頂面與接觸層17的頂面形成一個平坦 面，并在該平坦面之上形成第2電極層14。若太陽光等的光入射于如上述地所構(gòu)成的CIGS型太陽電池1，則在半導體層13內(nèi) 產(chǎn)生成對的電子㈠與空穴(+)，并且電子㈠與空穴⑴在P型半導體(第1半導體層 13a)與η型半導體(第2半導體層13b)的接合面處，電子(-)聚集于η型半導體，空穴(+) 聚集于P型半導體。其結(jié)果是，在η型半導體與ρ型半導體之間產(chǎn)生電動勢。在該狀態(tài)下， 通過將外部導線連接于第1電極層12與第2電極層14，能夠?qū)㈦娏魈崛〉酵獠俊?太陽電池的制造方法)接下來，關(guān)于太陽電池的制造方法進行說明。還有，在本實施方式中，關(guān)于CIGS型 太陽電池的制造方法進行說明。圖2及圖3是表示本實施方式中的太陽電池的制造方法的 工序圖。在圖2(a)的基底層形成工序中，在不銹鋼基板10的一方表面形成基底層11。包 含氟化鐵的基底層11能夠通過熱處理使不銹鋼基板10與含氟氣體起反應而形成。本基底層11確保絕緣性，并兼?zhèn)涮岣叩?電極層12與基板10間的緊密附著力的效果。還有，在 基板10本身具有上述基底層效果的情況下，能夠?qū)⒒讓有纬晒ば蜻M行省略。在圖2(b)的第1電極層形成工序中，在基底層11之上形成第1電極層12。具體 地，通過濺射法形成將要成為第1電極層12的鉬(Mo)層。在圖2(c)的第1分割工序中，通過激光照射等去除第1電極層12的一部分，在厚 度方向上對第1電極層12進行分割。在通過激光照射等去除了第1電極層12的部分，形 成第1分割槽31。在圖2(d)的第1半導體層形成工序中，首先，以濺射法等使銅(Cu)、銦(In)及鎵 (Ga)附著于第1電極層12之上及第1分割槽31內(nèi)，形成前驅(qū)體。然后，在硒化氫氣氛中對 該前驅(qū)體進行加熱(硒化)，形成將要成為第1半導體層13a的ρ型半導體層(CIGS)。在圖2(e)的第2半導體層形成工序中，在第1半導體層13a之上通過CdS、ZnO和 /或InS等形成將要成為第2半導體層13b的η型半導體層。第2半導體層13b能夠通過 濺射法等而形成。在圖3(f)的槽部形成工序(第2分割工序)中，通過激光照射和/或金屬探針等， 去除半導體層13的一部分，在厚度方向上對半導體層13進行分割。在通過激光照射等去 除了半導體層13的部分，形成作為槽部的第2分割槽32。在圖3(g)的接觸層形成工序中，在第2分割槽32內(nèi)形成接觸層17。當形成接觸 層17時，采用電阻率比第1電極層12及第2電極層14低的材料。具體地，采用以銅為主 成分的材料。而且，通過印刷法和/或噴墨法等，在第2分割槽32內(nèi)涂敷以銅為主成分的 材料，并通過在氮或氬等惰性氣體氣氛下、或在使氫、蟻酸等具有還原性的成分與前述惰性 氣體相混合的還原性氣體氣氛下的熱處理等進行燒制。由此，能夠形成接觸層17。并且， 優(yōu)選接觸層17形成為，成為與半導體層13的第2電極層14方向的底面相同的高度的面。 在成為與半導體層13的第2電極層14方向的底面相同高度的情況下，在半導體層13與接 觸層17的面，成為沒有臺階等的平坦面。在圖3(h)的第2電極層形成工序中，在半導體層13及接觸層17之上形成第2電 極層14。例如，以濺射法等形成將要成為第2電極層的AZO(摻雜Al的氧化鋅)等透明電 極(TCO)。在圖3(i)的第3分割工序中，通過激光照射和/或金屬探針等，去除第2電極層 14、半導體層13的一部分，在厚度方向上對第2電極層14及半導體層13進行分割。在通 過激光照射等去除了第2電極層14及半導體層13的部分，形成第3分割槽33，從而形成一 個單體電池40。通過經(jīng)由上述的工序，形成串聯(lián)連接多個單體電池40的CIGS型太陽電池1。從而，依照于上述的實施方式，則存在示于以下的效果。(1)在作為槽部的第2分割槽32形成接觸層17，并通過該接觸層17連接第1電 極層12與第2電極層14。接觸層采用了以電效率低的銅為主成分的材料。由此，能夠降低 第1電極層12與第2電極層14之間的電阻。(2)接觸層17形成得與半導體層13成為同一面。由此，因為在接觸層17與第2 電極層14的連接面不存在臺階等，所以能夠使連接性提高。(3)在槽部形成(第2分割形成)工序之后，對第2分割槽32涂敷將會成為接觸層17的銅，并通過熱處理而形成接觸層17。由此，在槽部形成(第2分割形成)工序中，即 使第1半導體層13a (CIGS)的殘渣附著于第2分割槽32，也因為通過熱處理使得殘渣成分 擴散到銅中，所以能夠使第1電極層12與接觸層17的連接界面處的界面電阻降低。還有，并非限定于上述的實施方式，可舉出如以下的變形例。(變形例1)雖然在上述實施方式中，使得半導體層13的面變得均勻地，且在第2 分割槽32的內(nèi)部整體形成有接觸層17，但是并非限定于此。例如，既可以如示于圖4(a)地 形成為，接觸層17的面比半導體層13的面低，也可以如示于圖4(b)地形成為，接觸層17 的面比半導體層13的面高。進而，也可以如示于同圖(c)地，在第2分割槽32的內(nèi)部的一 部分設(shè)置接觸層17。即使如此，也能夠降低第1電極層12與第2電極層14之間的電阻。(變形例2)雖然在上述實施方式中，關(guān)于從第2電極層14側(cè)受光的單面受光CIGS 型太陽電池1的構(gòu)成等進行了說明，但是也可以為除了從第2電極層14側(cè)之外也可以從基 板10側(cè)受光的雙面受光CIGS型太陽電池1。還有，該情況下，基板10采用具有透明性的 基板。例如，可以是玻璃基板、PET、有機類透明基板等。并且，第1電極層12作為具有透 明性的電極層，例如為AZO(摻雜Al的氧化鋅)等透明電極(TCO =TransparentConducting Oxides，透明導電氧化物)層。通過采用具有透明性的基板10、且在第1電極層12采用透 明電極，使得從基板10側(cè)入射進來的光可以對第1電極層12進行透射而到達半導體層13， 并用于光電轉(zhuǎn)換。即使在上述雙面受光的CIGS型太陽電池1中，由于通過接觸層17而對 第1電極層12與第2電極層14進行電連接，也能夠降低電極間的串聯(lián)電阻。(變形例3)雖然在上述實施方式中，將接觸層17應用于CIGS型太陽電池而進行 了說明，但是并非限定于此。例如，也可以應用于薄膜硅型太陽電池中的電極連接結(jié)構(gòu)。即 使如此，也能夠使電極間的串聯(lián)電阻降低。
權(quán)利要求
一種太陽電池，其特征在于，具有基板，形成于前述基板上的第1電極層，形成于前述第1電極層上的半導體層，和形成于前述半導體層上的第2電極層；在前述半導體層的一部分，設(shè)置有從前述第1電極層至前述第2電極層的槽部，在前述槽部形成有具有導電性的接觸層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池，其特征在于前述接觸層以電阻率比前述第1電極層及前述第2電極層低的材料所形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽電池，其特征在于 前述接觸層由以銅為主成分的材料所形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽電池，其特征在于前述半導體層具有包含銅、銦、鎵、硒的化合物半導體層，前述接觸層通過加熱處理所 形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任何一項所述的太陽電池，其特征在于前述接觸層以與前述半導體層的前述第2電極層方向的面成為相同高度的方式形成 于前述槽部。
6.一種太陽電池的制造方法，其特征在于包括以下工序 在基板上形成第1電極層的第1電極層形成工序，在前述第1電極層上形成半導體層的半導體層形成工序，沿厚度方向去除前述半導體層的一部分，形成到達前述第1電極層的槽部的槽部形成工序，在前述槽部形成具有導電性的接觸層的接觸層形成工序，和 在前述半導體層及前述接觸層上形成第2電極層的第2電極層形成工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽電池及其制造方法。提供轉(zhuǎn)換效率高的太陽電池。具有基板、形成于前述基板之上的第1電極層、形成于前述第1電極層之上的半導體層、和形成于前述半導體層之上的第2電極層；在前述半導體層的一部分，設(shè)置有從前述第1電極層到達前述第2電極層的槽部，在前述槽部，形成有具有導電性的接觸層。
文檔編號H01L31/18GK101908566SQ201010196489
公開日2010年12月8日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者傅田敦, 齋藤廣美 申請人:精工愛普生株式會社