[发明专利]光电转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电转换装置。

背景技术

近年来，作为全球变暖对策，发电时不排出二氧化碳的光电转换装置备受瞩目。作为上述光电转换装置的典型例子，已知使用单晶硅、多晶硅等结晶硅衬底的太阳能电池。

在使用结晶硅衬底的太阳能电池中，广泛地使用具有所谓同质结(homo junction)的结构，其中在结晶硅衬底的一个面一侧通过扩散杂质来形成其导电型与该结晶硅衬底相反的层。

另外，也已知如下结构，其中通过在结晶硅衬底的一个面上形成其光学带隙及导电型与该结晶硅衬底不同的非晶硅，来形成异质结(hetero junction)(参照专利文献1、2)。

[专利文献1]日本专利申请公开平4-130671号公报

[专利文献2]日本专利申请公开平10-135497号公报

在上述具有异质结的太阳能电池中，形成有在一导电型的单晶半导体衬底和具有与该单晶半导体衬底相反的导电型的非晶半导体层之间插入有i型非晶半导体层的p-n结。

上述p-n结区中的i型非晶半导体层的插入发挥在终结单晶半导体衬底的表面缺陷的同时形成陡峭的结合的效果，并有助于减少异质界面中的载流子复合。

另一方面，作为窗口层设置的具有与该单晶硅衬底相反的导电型的非晶半导体层以及上述i型非晶半导体层成为光吸收损失的原因之一。

虽然在窗口层中也产生光载流子，但是在窗口层内少数载流子易复合，因此能够作为电流取出的光载流子的大部分产生在与p-n结相反一侧的结晶硅衬底内的背面电极一侧。因此，在窗口层中被吸收的光实质上不被利用。

此外，上述i型非晶半导体层因为是非晶所以导电率小，这也成为电阻损失的原因。

发明内容

因此，本发明的一个方式的目的之一是提供一种光吸收损失少的光电转换装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种电阻损失少的光电转换装置。

本说明书所公开的本发明的一个方式是一种使用第一硅半导体层及第二硅半导体层的叠层形成窗口层的光电转换装置，第二硅半导体层的载流子浓度高于第一硅半导体层的载流子浓度，且具有开口部。

在本说明书中公开的本发明的一个方式是一种光电转换装置，包括：结晶硅衬底；形成在结晶硅衬底的一个面上的第一硅半导体层；形成在第一硅半导体层上的具有开口部的第二硅半导体层；形成在第一硅半导体层及第二硅半导体层上的透光导电膜；形成在透光导电膜上的重叠于第二硅半导体层的第一电极；形成在结晶硅衬底的另一个面上的第三硅半导体层；形成在第三硅半导体层上的第四硅半导体层；以及形成在第四硅半导体层上的第二电极。

另外，本说明书等中的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混同而附加上的，不是用于限定顺序或数量。

也可以在上述第四硅半导体层中形成有开口部，在第三硅半导体层及第四硅半导体层上形成有透光导电膜。

此外，可以以重叠于第二硅半导体层的一部分的方式形成第一电极。

在本说明书中公开的本发明的其他方式是一种光电转换装置，包括：结晶硅衬底；形成在结晶硅衬底的一个面上的第一硅半导体层；形成在第一硅半导体层上的具有开口部的第一透光导电膜；形成在开口部中的接触于第一硅半导体层的第二硅半导体层；形成在第二硅半导体层上的第一电极；覆盖第一透光导电膜、第二硅半导体层及第一电极的第二透光导电膜；形成在结晶硅衬底的另一个面上的第三硅半导体层；形成在第三硅半导体层上的第四硅半导体层；以及形成在第四硅半导体层上的第二电极。

在本说明书中公开的本发明的其他方式是一种光电转换装置，包括：结晶硅衬底；形成在结晶硅衬底的一个面上的第一硅半导体层；形成在第一硅半导体层上的具有开口部的第二硅半导体层；重叠于第二硅半导体层上的第一电极；覆盖第一硅半导体层、第二硅半导体层及第一电极的透光薄膜；形成在结晶硅衬底的另一个面上的第三硅半导体层；形成在第三硅半导体层上的第四硅半导体层；以及形成在第四硅半导体层上的第二电极。

优选上述结晶硅衬底的导电型为n型，第一硅半导体层及第二硅半导体层的导电型为p型，第三硅半导体层的导电型为i型或n型，第四硅半导体层的导电型为n型。

优选第二硅半导体层的载流子浓度高于第一硅半导体层的载流子浓度，第四硅半导体层的载流子浓度高于第三硅半导体层的载流子浓度。

通过使用本发明的一个方式，可以减少光电转换装置的窗口层中的光吸收损失。此外，可以减少光电转换装置的电阻损失。从而可以提供一种转换效率高的光电转换装置。