[发明专利]光电转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，特别是涉及使用硅作为发电层的薄膜型太阳能电池。

背景技术

作为接收光并将其转换为电力的光电转换装置，公知的有在发电层(光电转换层)层叠薄膜硅系层的薄膜型太阳能电池。薄膜型太阳能电池通常在基板上依次层叠透明电极层、硅系半导体层(光电转换层)、及背面电极层而构成。

透明电极层通常由主成分为氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、氧化铟锡(ITO)等金属氧化物的透明导电膜构成。

光电转换层由非晶质硅或结晶质硅构成，具有由p型硅系半导体(p层)、i型硅系半导体(i层)及n型硅系半导体(n层)形成的pin结，其作为能量转换部，将太阳光的光能转换为电能。

在专利文献1中公开有具备使用等离子体CVD法的低温工序形成的结晶质硅系光电转换层的光电转换装置。

专利文献1：日本特开平11-87742号公报(权利要求项1、段落[0008]、[0009])

通常，在使用了微晶硅的太阳能电池中，在透明电极层上层叠微晶硅p层作为光电转换层。因此，包含于透明电极层的氧发生扩散，从而混入到微晶硅p层。可以说当在微晶硅层中混入氧时，就会形成与氧关联的施主能级。例如，在本征微晶硅的情况下，就成为n型化的原因。该施主能级的形成对于微晶硅p层形成弱化p型的作用，因此目前，通过过量地增厚掺杂质来维持p型。但是，在该方法中，由于微晶硅p层的能带隙变窄，会产生光的吸收损失，所以使短路电流降低。另一方面，当为了不使短路电流降低而减少掺杂剂的含量时，因微晶硅p层的掺杂质不足，从而导致开放电压及形状因子的降低。由此，使光电转换装置的发电效率降低。

在专利文献1的硅系薄膜光电转换装置中，公开了通过在结晶质硅光电转换层的p层和i层之间实际地导入i型极薄的非晶质硅系薄膜，从而适当地抑制成为结晶质硅系光电转换层的结晶核产生要因的小粒径结晶硅的密度，得到结晶粒界及粒内缺陷少且沿一个方向较强地结晶定向的优质光电转换层。专利文献1中记载的发明是以使包含低温工序的结晶质的硅系薄膜光电转换层的结晶性提高为目的，从而以非晶质硅系薄膜光电转换层作为基底层插入。然而，这种构成依旧不能解决如上所述的透明导电膜中所含的氧在微晶硅p层扩散造成的短路电流降低、或发电效率及形状因子降低这样的课题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而开发的，其目的在于提供一种维持结晶质硅p层的p型且具有较高发电效率的光电转换装置。

为了解决上述课题，本发明提供一种光电转换装置，其中，在基板上具备透明电极层和至少一个的光电转换层，至少一个的所述光电转换层包含：p型结晶质硅层、i型结晶质硅层、以及n型硅层，在所述透明电极层与所述p型结晶质硅层之间邻接配置有非晶质硅层。

在本发明中，通过在透明电极层与p型结晶质硅层之间邻接配置非晶质(非结晶)硅层，可以防止透明电极层所含的氧在p型结晶质硅层扩散。由此，抑制了p型结晶质硅层的n型化，能够抑制作为光电转换装置时的发电效率降低。另外，在透明电极层中包含由以金属氧化物为主成分的透明导电膜构成的层，例如，中间接触层。

与在透明电极层上制膜结晶质硅p层相比，在非晶质硅层上制膜结晶质硅p层能够抑制透明电极层还原造成的光损失，提高成为发电层的结晶质硅层的光吸收量，提高发电效率。因此，只要是同样的效率就可以使结晶质硅层薄膜化，能够提高生产性。

本发明一方面中，也可以是，具备两个以上的所述光电转换层，所述透明电极层为配置于两个以上的所述光电转换层之间的中间接触层，所述光电转换层中，相对于所述中间接触层位于和基板相反侧的光电转换层包含以结晶质硅为主的p型结晶质硅层、i型结晶质硅层、以及n型硅层，在所述中间接触层和所述p型结晶质硅层之间邻接配置有非晶质硅层。

通过在中间接触层与p型结晶质硅层之间邻接配置非晶质(非结晶)硅层，能够防止中间接触层所含的氧在p型结晶质硅层扩散。由此，可抑制p型结晶质硅层的n型化，能够抑制作为光电转换装置时的发电效率的降低。

本发明的一方面中，优选所述非晶质硅层为p型非晶质硅层或i型非晶质硅层。非晶质硅层具有防止氧从透明电极层向p型结晶质硅层扩散的效果。由于非晶质硅层与p型结晶质硅层接触配置，所以特别优选电特性与p型结晶质硅层类似的p型非晶质硅层。另外，以非晶质硅层为i型的情况下，作为光电转换装置时，会发生杂质(掺杂剂等)从层叠于i型非晶质硅层上的p型结晶质硅层产生扩散，难以识别i型和p型的情况。