專利名稱：疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，特別涉及包括多個(gè)發(fā)電單元的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置。
背景技術(shù)：
目前已知第一發(fā)電單元、中間層和第二發(fā)電單元依次形成的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置。例如日本專利特開(kāi)2002-222972號(hào)公報(bào)公開(kāi)了這樣的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置。在上述日本專利特開(kāi)2002-222972號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置是在包括多個(gè)結(jié)晶Si層的第一發(fā)電單元、包括多個(gè)非晶Si層的第二發(fā)電單元之間形成由ZnO層構(gòu)成的中間層。
在上述日本專利特開(kāi)2002-222972號(hào)公報(bào)公開(kāi)的現(xiàn)有的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，設(shè)置有由ZnO層構(gòu)成的中間層，用于使從第二發(fā)電單元側(cè)入射、通過(guò)第二發(fā)電單元的光，在第二發(fā)電單元(非晶Si層)和中間層的界面反射到第二發(fā)電單元一側(cè)。即，設(shè)置上述日本專利特開(kāi)2002-222972號(hào)公報(bào)的由ZnO層構(gòu)成的中間層，用于使入射到第二發(fā)電單元的光增大，使在第二發(fā)電單元中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光量增加。
但是，在上述日本專利特開(kāi)2002-222972號(hào)公報(bào)公開(kāi)的現(xiàn)有的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，由于構(gòu)成中間層的ZnO層的折射率(2.0)與構(gòu)成第二發(fā)電單元的非晶Si層的折射率(3.5)的折射率差(1.5)小，因此，存在下述不合適的狀況即使設(shè)置由ZnO層構(gòu)成的中間層，在中間層和第二發(fā)電單元的界面反射的光也少。因此在上述日本專利特開(kāi)2002-222972號(hào)公報(bào)中，即使設(shè)置由ZnO層構(gòu)成的中間層，由于在第二發(fā)電單元中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光量的增加率小，存在難以使短路電流變大的不適宜的情況。其結(jié)果，存在有難以提高疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的輸出特性的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即是為了解決上述課題，本發(fā)明的目的之一是提供可以提高輸出特性的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置。
為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置具有第一發(fā)電單元，第二發(fā)電單元、中間層和促進(jìn)反射層，其中，第一發(fā)電單元包括用作光電轉(zhuǎn)換層的第一半導(dǎo)體層；第二發(fā)電單元包括在第一發(fā)電單元上形成的，具有第一折射率的第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層；在第二半導(dǎo)體上形成的、由用作光電轉(zhuǎn)換層的實(shí)質(zhì)上的本征非晶半導(dǎo)體層構(gòu)成的第三半導(dǎo)體層；在第三半導(dǎo)體上形成的第二導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體層；中間層在第一發(fā)電單元和第二發(fā)電單元之間形成，具有第二折射率；促進(jìn)反射層在中間層和第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層之間形成，具有第三折射率，其與第二半導(dǎo)體層的第一折射率的折射率差，大于中間層的第二折射率與第二半導(dǎo)體層的第一折射率的折射率差。
如上所述，在采用此方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，在中間層和第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層之間形成具有第三折射率的促進(jìn)反射層，其與第二半導(dǎo)體層的第一折射率的折射率差大于中間層的第二折射率與第二半導(dǎo)體層的第一折射率的折射率差，由此，對(duì)于從第二發(fā)電單元側(cè)入射的光，促進(jìn)反射層和第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層界面的反射率，高于在中間層和第二半導(dǎo)體層之間沒(méi)有形成促進(jìn)反射層的情況下中間層和第二半導(dǎo)體層界面的反射率，所以與在中間層和第二半導(dǎo)體層之間沒(méi)有形成促進(jìn)反射層的情況相比，可以使反射到第二發(fā)電單元側(cè)的光量增加。由此，在光從第二發(fā)電單元側(cè)入射時(shí)，可以增加入射到第二發(fā)電單元的用作光電轉(zhuǎn)換層的第三半導(dǎo)體層的光量，所以可以增加第二發(fā)電單元的第三半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)中被光電轉(zhuǎn)換的光量。其結(jié)果，由于可以使短路電流變大，所以可以提高疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的輸出特性。此外，通過(guò)在中間層和第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層之間形成促進(jìn)反射層，可以使入射到第二發(fā)電單元的第三半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)的光量增加，所以即使減小第三半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)的厚度，也可以抑制因在第三半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)中的光路長(zhǎng)度縮短而造成在第三半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)中被光電轉(zhuǎn)換的光量減少的不適宜的情況發(fā)生。由此，作為第二發(fā)電單元的第三半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)，在使用比微晶Si層更容易光劣化的非晶Si層的情況下，由于可以使用作光電轉(zhuǎn)換層的非晶Si層的厚度減小，所以可以抑制因作為光電轉(zhuǎn)換層的非晶Si層的厚度大而造成非晶Si層光劣化的不適宜的情況發(fā)生。因此，可以抑制含有使用非晶Si層作為光電轉(zhuǎn)換層的第二發(fā)電單元的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的輸出特性的光劣化率增大。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選中間層的第二折射率小于第二半導(dǎo)體層的第一折射率，并且促進(jìn)反射層的第三折射率小于中間層的第二折射率。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以容易地使促進(jìn)反射層的第三折射率與第二半導(dǎo)體層的第一折射率的折射率差，大于中間層的第二折射率與第二半導(dǎo)體層的第一折射率的折射率差。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選中間層由導(dǎo)電層構(gòu)成，促進(jìn)反射層由絕緣物層構(gòu)成，同時(shí)具有比中間層小的厚度。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在中間層和第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層之間形成絕緣物層(促進(jìn)反射層)的情況下，利用厚度小的絕緣物層，也可以抑制中間層和第二半導(dǎo)體層之間的電阻變大的不適宜的情況發(fā)生。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選中間層含有金屬氧化物層，構(gòu)成中間層的金屬氧化物層包括具有第一氧濃度的第一部分，和位于促進(jìn)反射層一側(cè)，具有低于第一部分的第一氧濃度的第二氧濃度的第二部分。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于可以提高中間層的具有低第二氧濃度的第二部分的電導(dǎo)率，所以這部分可以提高中間層的整體電導(dǎo)率。由此，疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置通過(guò)中間層串聯(lián)連接第一發(fā)電單元和第二發(fā)電單元，可以抑制在其中串聯(lián)電阻變高。其結(jié)果由于可以抑制疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的曲線因子降低，所以可以提高轉(zhuǎn)換效率。
此時(shí)，優(yōu)選促進(jìn)反射層包括含氧層，同時(shí)形成于構(gòu)成中間層的金屬氧化物層的第二部分上。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，例如在用等離子體CVD法，在中間層(金屬氧化物層)上形成作為促進(jìn)反射層的含氧層的情況下，由于中間層(金屬氧化物層)的促進(jìn)反射層側(cè)的表面附近(第二部分)的氧脫出，向促進(jìn)反射層側(cè)移動(dòng)，可以容易地降低構(gòu)成中間層的金屬氧化物層的第二部分的第二氧濃度。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選促進(jìn)反射層由構(gòu)成第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層的元素的氧化物構(gòu)成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，作為第二半導(dǎo)體層的構(gòu)成材料，在使用具有3.5的折射率的Si的情況下，促進(jìn)反射層的構(gòu)成材料為SiO2，同時(shí)由于此SiO2具有1.5的折射率，可以容易地增大第二半導(dǎo)體層和促進(jìn)反射層的折射率差。
這種情況下，優(yōu)選構(gòu)成第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層的元素是Si。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，第二半導(dǎo)體層的構(gòu)成材料是Si(折射率3.5)，促進(jìn)反射層的構(gòu)成材料是SiO2(折射率1.5)，所以可以更容易地增大第二半導(dǎo)體層和促進(jìn)反射層的折射率差。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選第二半導(dǎo)體層含Si層，中間層含ZnO層，促進(jìn)反射層含SiO2層。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，Si層(第二半導(dǎo)體層)、ZnO層(中間層)和SiO2層(促進(jìn)反射層)的折射率分別為3.5、2.0和1.5，所以可以容易地使第二半導(dǎo)體層的第一折射率(3.5)與促進(jìn)反射層的第三折射率(1.5)的折射率差(3.5-1.5＝2)大于第二半導(dǎo)體層的第一折射率(3.5)與中間層的第二折射率(2.0)的折射率差(3.5-2.0＝1.5)。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選第一發(fā)電單元的用作光電轉(zhuǎn)換層的第一半導(dǎo)體層包括微晶半導(dǎo)體層，包括由用作光電轉(zhuǎn)換層的非晶半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二半導(dǎo)體層的第二發(fā)電單元配置在光入射側(cè)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在疊層包括作為光電轉(zhuǎn)換層的微晶半導(dǎo)體層的第一發(fā)電單元、和包括作為光電轉(zhuǎn)換層的非晶半導(dǎo)體層的第二發(fā)電單元，同時(shí)將第二發(fā)電單元配置在光入射側(cè)的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，可以容易地提高輸出特性。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選在第二發(fā)電單元的用作光電轉(zhuǎn)換層的第三半導(dǎo)體層中，從第二發(fā)電單元側(cè)入射的光，和在第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層和促進(jìn)反射層的界面反射到第三半導(dǎo)體層側(cè)的光被光電轉(zhuǎn)換。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以容易地增大第二發(fā)電單元的第三半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)中被光電轉(zhuǎn)換的光量。
這種情況下，優(yōu)選在第一發(fā)電單元的光電轉(zhuǎn)換層中，從第二發(fā)電單元入射透過(guò)促進(jìn)反射層的光被光電轉(zhuǎn)換。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以容易地在第一發(fā)電單元的光電轉(zhuǎn)換層中，對(duì)從第二發(fā)電單元側(cè)入射的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選促進(jìn)反射層具有凹凸形狀的表面。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層和促進(jìn)反射層的界面上反射面積增加，可以在第二發(fā)電單元的光電轉(zhuǎn)換層(第三半導(dǎo)體層)側(cè)進(jìn)一步增大反射的光量。
這種情況下，優(yōu)選第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層形成于促進(jìn)反射層的凹凸形狀的表面上。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于可以使第二半導(dǎo)體層的表面形成反映促進(jìn)反射層表面的凹凸形狀的凹凸形狀，所以可以通過(guò)該第二半導(dǎo)體層的凹凸形狀的表面使光散射。由此，可以提供在第二發(fā)電單元中的封閉光的效果。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選第一發(fā)電單元和第二發(fā)電單元中至少一個(gè)的光電轉(zhuǎn)換層具有凹凸形狀的表面。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一發(fā)電單元和第二發(fā)電單元中至少一個(gè)的光電轉(zhuǎn)換層的凹凸形狀的表面，可以使光散射，所以可以提高第一發(fā)電單元和第二發(fā)電單元中至少一個(gè)中的封閉光的效果。
在上述方面的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，優(yōu)選還具有不透過(guò)光的基板，在基板上依次疊層第一發(fā)電單元、中間層、促進(jìn)反射層和第二發(fā)電單元。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于在第二發(fā)電單元中被光電轉(zhuǎn)換的光從第二發(fā)電單元側(cè)入射，所以在第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層和促進(jìn)反射層的界面上，可以容易地使入射光反射到第二發(fā)電單元的第三半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層)側(cè)。


圖1是表示按照本發(fā)明制作的實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2和圖3是表示用X射線光電子光譜分析法對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果的曲線圖。
圖4是表示比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖5是表示按照本發(fā)明制作的實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明。
(實(shí)施例1)首先參照?qǐng)D1，對(duì)按照本發(fā)明制作的實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示，在實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，在具有厚度0.15mm的平坦的不銹鋼板(SUS430)1a上，形成具有20μm的厚度的聚酰亞胺樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層1b。由此不銹鋼板1a和樹(shù)脂層1b構(gòu)成具有平坦表面的基板1。在基板1(樹(shù)脂層1b)上形成平坦的背面電極2，其具有200nm的厚度，由Ag構(gòu)成。
實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置具有將微晶Si系發(fā)電單元3、非晶Si系發(fā)電單元6疊層的結(jié)構(gòu)，同時(shí)非晶Si系發(fā)電單元6被配置在光入射側(cè)。其中，微晶Si系發(fā)電單元3是本發(fā)明的“第一發(fā)電單元”的一個(gè)例子，非晶Si系發(fā)電單元6是本發(fā)明的“第二發(fā)電單元”的一個(gè)例子。
具體來(lái)說(shuō)，在背面電極2上依次形成由n型微晶Si層構(gòu)成的n型層31、由非摻雜微晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層32和由p型微晶Si層構(gòu)成的p型層33。此外，n型層31、光電轉(zhuǎn)換層32和p型層33分別具有80nm、2μm和30nm的厚度。其中，光電轉(zhuǎn)換層32是本發(fā)明的“第一半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。由n型層31、光電轉(zhuǎn)換層32和p型層33構(gòu)成微晶Si系發(fā)電單元3。
此外，在實(shí)施例1中，在微晶Si系發(fā)電單元3(p型層33)上形成具有20nm的厚度、同時(shí)作為摻雜有2％的Al的中間層的ZnO層4。此外，ZnO層4具有與微晶Si系發(fā)電單元3側(cè)的區(qū)域4a和區(qū)域4a以外的表面附近的區(qū)域(非晶Si系發(fā)電單元6側(cè)的區(qū)域)4b不同的氧濃度。即，ZnO層4的表面附近的區(qū)域4b的氧濃度低于ZnO層4的區(qū)域4b以外的區(qū)域4a。此外，ZnO層4具有2.0的折射率，小于后述的非晶Si系發(fā)電單元6的n型層61的折射率(3.5)。其中，ZnO層4是本發(fā)明的“中間層”、“導(dǎo)電層”和“金屬氧化物層”的一個(gè)例子。此外，區(qū)域4a和4b分別是本發(fā)明的“第一部分”和“第二部分”的一個(gè)例子。
此外，在實(shí)施例1中，在ZnO層4上形成有厚度為10nm的SiO2膜5，厚度小于ZnO層4的厚度(20nm)。該SiO2膜5具有1.5的折射率，小于ZnO層4的折射率(2.0)。即，SiO2膜5的折射率(1.5)與非晶Si系發(fā)電單元6的n型層61的折射率(3.5)的折射率差(2.0)，大于ZnO層4的折射率(2.0)與非晶Si系發(fā)電單元6的n型層61的折射率(3.5)的折射率差(1.5)。其中，SiO2膜5是本發(fā)明的“促進(jìn)反射層”和“絕緣物層”的一個(gè)例子。
此外，在SiO2膜5上依次形成由n型非晶Si層構(gòu)成的n型層61、由非摻雜非晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層62和由p型非晶Si層構(gòu)成的p型層63。此外，n型層61、光電轉(zhuǎn)換層62和p型層63分別具有20nm、350nm和15nm的厚度。此外，分別構(gòu)成n型層61、光電轉(zhuǎn)換層62和p型層63的Si層具有3.5的折射率。其中，n型層61、光電轉(zhuǎn)換層62和p型層63分別是本發(fā)明的“第二半導(dǎo)體層”、“第三半導(dǎo)體層”和“第四半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。由n型層61、光電轉(zhuǎn)換層62和p型層63構(gòu)成非晶Si系發(fā)電單元6。
此外，在非晶Si系發(fā)電單元6(p型層63)上形成有表面透明電極7，其具有80nm的厚度，同時(shí)由ITO(Indium Tin Oxide氧化銦錫)構(gòu)成。在表面透明電極7上的規(guī)定區(qū)域上形成有厚度為2μm、由Ag構(gòu)成的集電極8。
下面對(duì)實(shí)際制作實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置時(shí)的制作工藝進(jìn)行說(shuō)明。
首先如圖1所示，在具有0.15mm的厚度的平坦的不銹鋼板1a上，蒸鍍聚合由厚度為20μm的聚酰亞胺樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層1b，制作由不銹鋼板1a和樹(shù)脂層1b構(gòu)成的基板1。其后，使用RF磁控管濺射法，在基板1(樹(shù)脂層1b)上形成平坦的背面電極2，其具有200m的厚度，由Ag構(gòu)成。
接著，使用等離子體CVD(化學(xué)氣相沉積法Chemical VaporDeposition)法，在背面電極2上依次形成構(gòu)成微晶Si系發(fā)電單元3的3個(gè)Si層。具體來(lái)說(shuō)，依次形成由n型微晶Si層構(gòu)成的n型層31、由非摻雜微晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層32和由p型微晶Si層構(gòu)成的p型層33。此時(shí)，n型層31、光電轉(zhuǎn)換層32和p型層33分別形成具有80nm、2μm和20nm的厚度。將n型層31、光電轉(zhuǎn)換層32和p型層33的形成條件示于表1。
表1

參照上述表1，在形成由n型微晶Si層構(gòu)成的n型層31時(shí)，基板溫度、反應(yīng)壓力和高頻功率分別設(shè)定為160℃、26Pa和100W。此外，形成n型層31時(shí)的氣體流量設(shè)定為SiH4氣體3sccm、H2氣體200sccm和PH3氣體3sccm。其中，作為PH3氣體使用含有2％PH3的以H2為基底的PH3氣體。
此外，在形成由非摻雜微晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層32時(shí)，基板溫度、反應(yīng)壓力和高頻功率分別設(shè)定為200℃、133Pa和30W。此外，形成光電轉(zhuǎn)換層32時(shí)的氣體流量設(shè)定為SiH4氣體20sccm、H2氣體400sccm。
此外，在形成由p型微晶Si層構(gòu)成的p型層33時(shí)，基板溫度、反應(yīng)壓力和高頻功率分別設(shè)定為120℃、133Pa和50W。此外，形成p型層33時(shí)的氣體流量設(shè)定為SiH4氣體1sccm、H2氣體400sccm和B2H6氣體1sccm。其中，作為B2H6氣體使用含有1％的B2H6的以H2為基底的B2H6氣體。
接著，采用RF磁控濺射法在微晶Si系發(fā)電單元3(p型層33)上，形成具有2.0折射率ZnO層4的作為中間層。此時(shí)，以具有20nm厚度的方式形成ZnO層4。ZnO層4的形成條件示于下表2。
表2

參照上述表2，在形成ZnO層4時(shí)，基板溫度、反應(yīng)壓力和高頻功率分別設(shè)定為100℃、50Pa和280W。此外，形成ZnO層4時(shí)的氣體流量設(shè)定為Ar氣體10sccm。
接著，采用等離子體CVD法，在ZnO層4上形成具有1.5的折射率的SiO2膜5作為促進(jìn)反射層。此時(shí)，以具有10nm厚度的方式形成SiO2膜5。SiO2膜5的形成條件示于下面的表3。
表3

參照上述表3，在形成SiO2膜5時(shí)，基板溫度、反應(yīng)壓力和高頻功率分別設(shè)定為180℃、50Pa和30W。此外，形成SiO2膜5時(shí)的氣體流量設(shè)定為SiH4氣體80sccm、H2氣體160sccm和CO2氣體0.8sccm。
接著，采用等離子體CVD法在SiO2膜5上構(gòu)成非晶Si系發(fā)電單元6，同時(shí)依次形成具有3.5的折射率的3個(gè)Si層。具體來(lái)說(shuō)，依次形成由n型非晶Si層構(gòu)成的n型層61、由非摻雜非晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層62和由p型非晶Si層構(gòu)成的p型層63。此外，n型層61、光電轉(zhuǎn)換層62和p型層63分別具有20nm、350nm和15nm的厚度。n型層61、光電轉(zhuǎn)換層62和p型層63的形成條件示于表4。
表4

參照上述表4，在形成由n型非晶Si層構(gòu)成的n型層61時(shí)，基板溫度、反應(yīng)壓力和高頻功率分別設(shè)定為180℃、50Pa和30W。此外，形成n型層61時(shí)的氣體流量設(shè)定為SiH4氣體80sccm、H2氣體160sccm和PH3氣體80sccm。其中，作為PH3氣體使用含有2％PH3的以H2為基底的PH3氣體。
此外，在形成由非摻雜非晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層62時(shí)，基板溫度、反應(yīng)壓力和高頻功率分別設(shè)定為180℃、130Pa和30W。此外，形成光電轉(zhuǎn)換層62時(shí)的氣體流量設(shè)定為SiH4氣體300sccm、H2氣體1000sccm。
此外，在形成由p型非晶Si層構(gòu)成的p型層63時(shí)，基板溫度、反應(yīng)壓力和高頻功率分別設(shè)定為90℃、80Pa和30W。此外，形成p型層63時(shí)的氣體流量設(shè)定為SiH4氣體40sccm、H2氣體800sccm和B2H6氣體12sccm。其中，作為B2H6氣體使用含有1％B2H6的以H2為基底的B2H6氣體。
接著，采用RF磁控濺射法，在非晶Si系發(fā)電單元6(p型層63)上，形成具有80nm厚度的ITO構(gòu)成的表面透明電極7。此后，采用真空蒸鍍法，在表面透明電極7上的規(guī)定區(qū)域形成具有2μm的厚度、由Ag構(gòu)成的集電極8，制作實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置。
下面參照?qǐng)D2，對(duì)于如上所述制作的實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，對(duì)確認(rèn)SiO2膜5的存在進(jìn)行的測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。其中，在用于確認(rèn)SiO2膜5的存在進(jìn)行的測(cè)定中，使用ESCA(ElectronSpectroscopy for Chemical AnalysisX射線光電子光譜分析)。其中，所謂的ESCA法是將X射線照射到測(cè)定對(duì)象的物質(zhì)表面，同時(shí)通過(guò)利用光電效應(yīng)測(cè)定飛出的電子能量，得到有關(guān)測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的信息的方法。此外，利用ESCA法的測(cè)定條件設(shè)定為照射X射線MgKa、濺射離子種Ar+、加速電壓4kV、入射角45°、分析區(qū)域直徑400μm和檢測(cè)角45°。此外，在圖2中，如強(qiáng)度(縱軸)達(dá)到峰值時(shí)的能量(橫軸)為103.5eV，可以說(shuō)有SiO2存在。
如圖2所示，在實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，對(duì)應(yīng)于SiO2膜5的區(qū)域的強(qiáng)度達(dá)到峰值(圖2中的P1)時(shí)的能量為103.5eV，所以可以確認(rèn)在微晶Si系發(fā)電單元3和非晶Si系發(fā)電單元6之間，存在有SiO2膜5。
下面參照?qǐng)D3，在如上所述制作的實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，說(shuō)明測(cè)定與ZnO層4的區(qū)域4a和4b相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的O(氧)量、與SiO2膜5相對(duì)應(yīng)區(qū)域的O(氧)量的結(jié)果。在測(cè)定其O(氧)量中使用ESCA法。此外，在圖3中，強(qiáng)度(縱軸)達(dá)到峰值時(shí)的能量(橫軸)越小，O(氧)量越多。
如圖3所示，在實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，與ZnO層4的表面附近區(qū)域4b以外的區(qū)域4a的強(qiáng)度達(dá)到峰值(圖3中的P3)時(shí)的能量相比，ZnO層4表面附近的區(qū)域4b的強(qiáng)度達(dá)到峰值(圖3中的P2)時(shí)的能量小，所以判定與ZnO層4的區(qū)域4b以外的區(qū)域4a的氧濃度相比，ZnO層4表面附近的區(qū)域4b的氧濃度變低。本發(fā)明人認(rèn)為這是由于在使用等離子體CVD法在ZnO層4上形成SiO2膜5時(shí)，存在于ZnO層4表面附近區(qū)域4b的O(氧)被奪走，移動(dòng)到SiO2膜5一側(cè)。
(比較例)下面，說(shuō)明作為上述實(shí)施例1的比較例，制作的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的制作工藝。
首先，如圖4所示，與上述實(shí)施例1相同，通過(guò)在具有0.15mm的厚度的不銹鋼板1a上，蒸鍍聚合厚度20μm的聚酰亞胺樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層1b，制作基板1。然后，采用RF磁控濺射法，在基板1上形成背面電極2，其具有200nm的厚度，由Ag構(gòu)成。
然后，與上述實(shí)施例1相同，采用等離子體CVD法，在背面電極2上形成3個(gè)Si層構(gòu)成的微晶Si系發(fā)電單元3。即，在背面電極2上，依次形成由n型微晶Si層構(gòu)成的n型層31、由非摻雜微晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層32和由p型微晶Si層構(gòu)成的p型層33。此時(shí)，n型層31、光電轉(zhuǎn)換層32和p型層33分別形成具有80nm、2μm和20nm的厚度。此外，在形成n型層31、光電轉(zhuǎn)換層32和p型層33時(shí)，使用與上述表1相同的形成條件。
接著，使用RF磁控濺射法，在微晶Si系發(fā)電單元3(p型層33)上，形成具有2.0折射率的ZnO層14作為中間層。此時(shí)，以具有20nm厚度的方式形成ZnO層14。此外，形成ZnO層14時(shí)，使用與上述表2相同的形成條件。其中，在比較例中，與上述實(shí)施例1不同，在ZnO層14上不形成SiO2膜。因此，比較例的ZnO層14由于ZnO層14中的O(氧)沒(méi)有被奪走，與上述實(shí)施例1的ZnO層4相比，氧濃度高。
然后，與上述實(shí)施例1相同，采用等離子體CVD法，在ZnO層14上形成非晶Si系發(fā)電單元6，其具有3.5的折射率，由3個(gè)Si層構(gòu)成。即，在ZnO層14上依次形成由n型非晶Si層構(gòu)成的n型層61、由非摻雜非晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層62和由p型非晶Si層構(gòu)成的p型層63。此時(shí)，n型層61、光電轉(zhuǎn)換層62和p型層63分別具有20nm、350nm和15nm的厚度。此外，在形成n型層61、光電轉(zhuǎn)換層62和p型層63時(shí)，使用與上述表4相同的形成條件。
然后，與上述實(shí)施例1相同，采用RF磁控濺射法，在非晶Si系發(fā)電單元6(p型層63)上，形成具有80nm的厚度的由ITO構(gòu)成的表面透明電極7。此外，采用真空蒸鍍法，在表面透明電極7上的規(guī)定區(qū)域形成具有2μm厚度的由Ag構(gòu)成的集電極8。由此，制作比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置。其中，在比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，與上述實(shí)施例1相同，光從非晶Si系發(fā)電單元6側(cè)入射。
(實(shí)施例1和比較例的公共部分)[輸出特性實(shí)驗(yàn)]下面對(duì)如上所述制作的實(shí)施例1和比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，在光譜AM1.5、光強(qiáng)度100mW/cm2、測(cè)定溫度25℃的模擬太陽(yáng)光照射條件下，測(cè)定輸出特性。其中所謂AM(氣團(tuán)Air Mass)是入射到地球大氣中的直接到達(dá)的太陽(yáng)光通過(guò)的路程相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的大氣(標(biāo)準(zhǔn)氣壓1013hPa)垂直入射情況下的路程的比。該測(cè)定的結(jié)果示于下面的表5。其中，表5中標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換效率、標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)路電壓、標(biāo)準(zhǔn)化短路電流和標(biāo)準(zhǔn)化曲線因子的值分別是將比較例的轉(zhuǎn)換效率、開(kāi)路電壓、短路電流和曲線因子作為基準(zhǔn)(“1”)標(biāo)準(zhǔn)化的值。
表5

參照上述表5，疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置在微晶Si系發(fā)電單元3上，通過(guò)中間層形成非晶Si系發(fā)電單元6，在疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，實(shí)施例1是在作為中間層的ZnO層4(折射率2.0)和非晶Si系發(fā)電單元6的n型層61(折射率3.5)之間形成SiO2膜5(折射率1.5)，比較例是在作為中間層的ZnO層14(折射率2.0)和n型層61(折射率3.5)之間不形成SiO2膜，可以看出實(shí)施例1和比較例相比，短路電流變大。具體來(lái)說(shuō)，實(shí)施例1的標(biāo)準(zhǔn)化短路電流為1.03。
從此結(jié)果可以認(rèn)為，在實(shí)施例1中n型層61與SiO2膜5的折射率差為2.0，比較例的n型層61與ZnO層14的折射率差為1.5，與比較例相比，可以認(rèn)為實(shí)施例1中反射到非晶Si系發(fā)電單元6側(cè)的光量增加。因此，在實(shí)施例1中，與比較例相比，可以認(rèn)為通過(guò)增加入射到非晶Si系發(fā)電單元6中的光量，增加在光電轉(zhuǎn)換層62中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光量。
此外，參照上述表5，疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置是在微晶Si系發(fā)電單元3上，通過(guò)中間層形成非晶Si系發(fā)電單元6，在疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，實(shí)施例1是使用具有氧濃度低的表面附近的區(qū)域4b的ZnO層4作為中間層，比較例是使用整體氧濃度比實(shí)施例1的ZnO層4的區(qū)域4b的氧濃度高的ZnO層14作為中間層，可以看出實(shí)施例與比較例相比，曲線因子和轉(zhuǎn)換效率提高。具體來(lái)說(shuō)，實(shí)施例1的標(biāo)準(zhǔn)化曲線因子和標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換效率分別為1.02和1.04。
從此結(jié)果可以認(rèn)為，在實(shí)施例1中因?yàn)樽鳛橹虚g層的ZnO層4具有氧濃度低的表面附近區(qū)域4b，ZnO層4整體的電導(dǎo)率高于比較例的作為中間層的ZnO層14的電導(dǎo)率。由此，可以抑制微晶Si系發(fā)電單元3和非晶Si系發(fā)電單元6通過(guò)ZnO層4形成的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的串聯(lián)電阻變大。
其中，參照上述表5可以看出，實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的開(kāi)路電壓略小于比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的開(kāi)路電壓。具體來(lái)說(shuō)，實(shí)施例1的標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)路電壓為0.99。
如上所述，在實(shí)施例1中，在作為中間層的ZnO層4和非晶Si系發(fā)電單元6的n型層61之間，形成具有折射率(1.5)的SiO2膜5，使其與n型層61的折射率(3.5)的折射率差大于ZnO層4的折射率(2.0)與n型層61的折射率(3.5)的折射率差，由于對(duì)于從非晶Si系發(fā)電單元6側(cè)入射的光，與在ZnO層4和n型層61之間沒(méi)有形成SiO2膜5的情況下的ZnO層4和n型層61的界面的反射率相比，在SiO2膜5和非晶Si系發(fā)電單元6的n型層61的界面的反射率提高，所以與在ZnO層4和n型層61之間沒(méi)有形成SiO2膜5的情況相比，可以使反射到非晶Si系發(fā)電單元6側(cè)的光量增加。由此，由于可以使入射到非晶Si系發(fā)電單元6的光電轉(zhuǎn)換層62的光量增加，所以在非晶Si系發(fā)電單元6的光電轉(zhuǎn)換層62中被光電轉(zhuǎn)換的光量增加。其結(jié)果可以使短路電流增加，所以可以提高疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的輸出特性。
此外，在實(shí)施例1中通過(guò)使絕緣物層的SiO2膜5的厚度小于ZnO層5的厚度，在ZnO層4和非晶Si系發(fā)電單元6的n型層61之間形成SiO2膜5的情況下，也可以通過(guò)厚度小的SiO2膜5，抑制在ZnO層4和n型層61之間的電阻變大的不適宜的情況發(fā)生。
此外，在實(shí)施例1中作為中間層使用ZnO層4，同時(shí)以ZnO層4表面附近區(qū)域4b的氧濃度低于ZnO層4的區(qū)域4b以外的區(qū)域4a的氧濃度的方式構(gòu)成，由此，可以提高ZnO層4的具有低氧濃度的表面附近區(qū)域4b的電導(dǎo)率，所以此部分使ZnO層4整體的電導(dǎo)率提高。由此，在微晶Si系發(fā)電單元3和非晶Si系發(fā)電單元6通過(guò)ZnO層4串聯(lián)連接的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，可以抑制串聯(lián)電阻增加。其結(jié)果可以抑制疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的曲線因子降低，可以提高轉(zhuǎn)換效率。
(實(shí)施例2)參照?qǐng)D5，在此實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置中，在上述實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的結(jié)構(gòu)中，非晶Si系發(fā)電單元16的光電轉(zhuǎn)換層162具有300nm的厚度，小于圖1所示的實(shí)施例1的非晶Si系發(fā)電單元6的光電轉(zhuǎn)換層62的厚度(350nm)。其中，非晶Si系發(fā)電單元16是本發(fā)明的“第二發(fā)電單元”的一個(gè)例子，光電轉(zhuǎn)換層162是本發(fā)明的“第三半導(dǎo)體層”的一個(gè)例子。其中，實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的其他結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置相同。即，在實(shí)施例2中與上述實(shí)施例1相同，在具有2.0的折射率的ZnO層4和具有3.5的折射率的非晶Si系發(fā)電單元16的n型層61之間，形成具有1.5的折射率的SiO2膜5。此外，ZnO層4的表面附近的區(qū)域4b具有低于ZnO層4的區(qū)域4b以外的區(qū)域4a的氧濃度。

然后，在制作實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置時(shí)，使用與上述實(shí)施例1的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的制作工藝相同的制作工藝。但是，在該實(shí)施例2中，在形成由非晶Si層構(gòu)成的非晶Si系發(fā)電單元16的光電轉(zhuǎn)換層162時(shí)，使成膜時(shí)間小于形成圖1所示的實(shí)施例1的非晶Si系發(fā)電單元6的光電轉(zhuǎn)換層62時(shí)的成膜時(shí)間。由此，形成具有小于圖1所示的實(shí)施例1的非晶Si系發(fā)電單元6的光電轉(zhuǎn)換層62的厚度(350nm)的厚度(300nm)的非晶Si系發(fā)電單元16的光電轉(zhuǎn)換層162。
(實(shí)施例2和比較例的公共部分)[輸出特性實(shí)驗(yàn)]然后，測(cè)定如上所述制作的實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的輸出特性的劣化率。其中，作為實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的比較例，使用與上述實(shí)施例1的比較例相同的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置。此外在此輸出特性的實(shí)驗(yàn)中，首先對(duì)于實(shí)施例2和比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，在光譜AM1.5、光強(qiáng)度100mW/cm2、測(cè)定溫度25℃的模擬太陽(yáng)光照射條件下，測(cè)定初始特性(轉(zhuǎn)換效率、開(kāi)路電壓、短路電流和曲線因子)。此外，對(duì)實(shí)施例2和比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，在端子之間呈開(kāi)路的狀態(tài)，通過(guò)在光譜AM1.5、光強(qiáng)度500mW/cm2、測(cè)定溫度25℃的條件下，照射160分鐘光，使實(shí)施例2和比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置產(chǎn)生光劣化。然后，在與測(cè)定上述初始特性條件相同的條件下，再對(duì)光劣化后的實(shí)施例2和比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置測(cè)定光劣化后的特性(轉(zhuǎn)換效率、開(kāi)路電壓、短路電流和曲線因子)。此測(cè)定結(jié)果示于下面的表6。其中，作為表6中的光劣化后的特性的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換效率、標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)路電壓、標(biāo)準(zhǔn)化短路電流和標(biāo)準(zhǔn)化曲線因子的值分別是將初始特性的轉(zhuǎn)換效率、開(kāi)路電壓、短路電流和曲線因子作為基準(zhǔn)(“1”)標(biāo)準(zhǔn)化的值。
表6

參照上述表6，實(shí)施例2將由非晶Si層構(gòu)成的非晶Si系發(fā)電單元16的光電轉(zhuǎn)換層162的厚度設(shè)定為300nm，比較例將由非晶Si層構(gòu)成的非晶Si系發(fā)電單元6的光電轉(zhuǎn)換層62的厚度設(shè)定為350nm，可以看出實(shí)施例2與比較例相比，曲線因子和轉(zhuǎn)換效率的降低率變小。即，實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置與比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置相比，光劣化率變小。具體來(lái)說(shuō)，實(shí)施例2的光劣化后的標(biāo)準(zhǔn)化曲線因子和標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換效率分別為0.92和0.88。另一方面，比較例的光劣化后的標(biāo)準(zhǔn)化曲線因子和標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換效率分別為0.85和0.81。
從此結(jié)果可以認(rèn)為，在實(shí)施例2中，由于使由比微晶Si層更容易光劣化的非晶Si層構(gòu)成的非晶Si系發(fā)電單元16的光電轉(zhuǎn)換層162的厚度(300nm)小于比較例的非晶Si系發(fā)電單元6的光電轉(zhuǎn)換層62的厚度(350nm)，所以可以抑制由非晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層162光劣化。
參照上述表6可以看出，實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的短路電流的降低率與比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的短路電流的降低率相同。具體來(lái)說(shuō)，實(shí)施例2和比較例的光劣化后的標(biāo)準(zhǔn)化短路電流為0.98。此外，可以看出，實(shí)施例2的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的開(kāi)路電壓的降低率略小于比較例的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的開(kāi)路電壓的降低率。具體來(lái)說(shuō)，實(shí)施例2和比較例的光劣化后的標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)路電壓分別為0.98和0.97。
如上所述，在實(shí)施例2中，通過(guò)在作為中間層的ZnO層4和非晶Si系發(fā)電單元16的n型層61之間，形成具有折射率(1.5)的SiO2膜5，其與n型層61的折射率(3.5)的折射率差大于ZnO層4的折射率(2.0)與n型層61的折射率(3.5)的折射率差，與上述實(shí)施例1相同，與在ZnO層4和n型層61之間不形成SiO2膜5的情況相比，可以使向非晶Si系發(fā)電單元16側(cè)反射的光量增加，所以可以使入射到非晶Si系發(fā)電單元16的光電轉(zhuǎn)換層162中的光量增加。因此，即使減小非晶Si系發(fā)電單元16的光電轉(zhuǎn)換層162的厚度，也可以抑制因在光電轉(zhuǎn)換層162中的光路長(zhǎng)度縮短，而造成在光電轉(zhuǎn)換層162中被光電轉(zhuǎn)換的光量減少的不適宜的情況發(fā)生。由于可以使非晶Si系發(fā)電單元16的非晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層162的厚度減小，所以可以抑制因由非晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層162的厚度大，而造成光電轉(zhuǎn)換層162光劣化的不適宜的情況發(fā)生。其結(jié)果，可以抑制包括使用由非晶Si層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層162的非晶Si系發(fā)電單元16的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置的光劣化率變大。
此外，實(shí)施例2的其他效果與上述實(shí)施例1相同。
此外，此次公開(kāi)的實(shí)施例均是舉例，不應(yīng)該認(rèn)為是限制的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍不是所述的實(shí)施例的說(shuō)明，由專利要求的范圍表示，此外還包括與專利要求的范圍具有均等意義的內(nèi)容和在范圍內(nèi)的全部變更。
例如，在上述實(shí)施例1和2中，在作為中間層的ZnO層(折射率2.0)和非晶Si系發(fā)電單元的n型層(折射率3.5)之間形成的促進(jìn)反射層，使用具有1.5的折射率的SiO2膜，但本發(fā)明不限于此，只要具有與n型層的折射率(3.5)的折射率大于ZnO層的折射率(2.0)與n型層的折射率(3.5)的折射率差的折射率，也可以使用SiO2膜以外的絕緣物層，也可以用導(dǎo)電層。
此外，在上述實(shí)施例1和2中，作為在微晶Si系發(fā)電單元和非晶Si系發(fā)電單元之間形成的中間層，使用摻雜有Al的ZnO層，但本發(fā)明不限于此，也可以使用摻雜有Al的ZnO層以外的導(dǎo)電層作為中間層。作為摻雜有Al的ZnO層以外的導(dǎo)電層，例如可以考慮摻雜有Ga的ZnO層和摻雜有B的ZnO層。此外，作為ZnO層以外的導(dǎo)電層，例如可以考慮ITO層(折射率2.1～2.2)IZO(Indium Zinc Oxide)層(折射率2.0)和CTO(Cd2SnO4)層等的透明導(dǎo)電層。其中，作為中間層，在使用金屬氧化物層的情況下，優(yōu)選以金屬氧化物層的規(guī)定區(qū)域的氧濃度低于其他區(qū)域的氧濃度的方式構(gòu)成。
此外，在上述實(shí)施例1和2中，在中間層和非晶Si系發(fā)電單元之間形成的SiO2膜的厚度被設(shè)定為10nm，但本發(fā)明不限于此，SiO2膜的厚度在100nm以下即可。
此外，在上述實(shí)施例1和2中，以在基板上依次疊層微晶Si系發(fā)電單元和非晶Si系發(fā)電單元的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置為本發(fā)明適用的例子，但本發(fā)明不限于此，基板側(cè)的發(fā)電單元是非晶Si系發(fā)電單元即可。此外，如果光入射側(cè)的發(fā)電單元是非晶Si系發(fā)電單元，也可以在基板上疊層3個(gè)以上的發(fā)電單元。
此外，在上述實(shí)施例1和2中，作為配置在光電轉(zhuǎn)換層的疊層方向兩側(cè)的半導(dǎo)體層，使用微晶Si層，但本發(fā)明不限于此，在光電轉(zhuǎn)換層的疊層方向兩側(cè)也可以配置非晶Si層。此外，也可以在光電轉(zhuǎn)換層的疊層方向一側(cè)配置非晶Si層，在另一側(cè)配置微晶Si層。
此外，在上述實(shí)施例1和2中，使用在不銹鋼板上形成有由聚酰亞胺樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層的基板，但本發(fā)明不限于此。也可以用鐵、鉬和鋁等的金屬和它們的合金材料替代不銹鋼板。此外，也可以用聚醚砜(PES)樹(shù)脂和SiO2等的絕緣性材料替代聚酰亞胺樹(shù)脂。其中，上述的金屬和絕緣性材料的組合可以任意組合。
此外，在上述實(shí)施例1和2中，使用在平坦的不銹鋼板上形成有樹(shù)脂層的具有平坦表面的基板，但本發(fā)明不限于此，也可以在不銹鋼板上的樹(shù)脂層中混入由SiO2和TiO2等構(gòu)成的直徑數(shù)百μm的顆粒，使基板表面形成凹凸形狀。在這種情況下，在基板上形成的背面電極表面成為反映基板表面的凹凸形狀的凹凸形狀，所以可以利用背面電極的凹凸形狀的表面使入射光散射。由此，可以得到良好的光封閉效果。
此外，在上述實(shí)施例1和2中，作成在不透光的基板上依次疊層微晶Si系發(fā)電單元和非晶Si系發(fā)電單元，但本發(fā)明不限于此，也可以構(gòu)成為在由透光的玻璃等構(gòu)成的基板上，依次疊層非晶Si系發(fā)電單元和微晶Si系發(fā)電單元，同時(shí)光從基板側(cè)入射。
權(quán)利要求
1.一種疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，包括第一發(fā)電單元，包括用作光電轉(zhuǎn)換層的第一半導(dǎo)體層；第二發(fā)電單元，包括在所述第一發(fā)電單元上形成的、具有第一折射率的第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體上形成的、由用作光電轉(zhuǎn)換層的實(shí)質(zhì)上的本征非晶半導(dǎo)體層構(gòu)成的第三半導(dǎo)體層；在所述第三半導(dǎo)體層上形成的第二導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體層；中間層，在所述第一發(fā)電單元和所述第二發(fā)電單元之間形成，具有第二折射率；促進(jìn)反射層，在所述中間層和所述第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層之間形成，具有第三折射率，其與所述第二半導(dǎo)體層的第一折射率的折射率差，大于所述中間層的第二折射率與所述第二半導(dǎo)體層的第一折射率的折射率差。
2.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述中間層的第二折射率小于所述第二半導(dǎo)體層的第一折射率，并且所述促進(jìn)反射層的第三折射率小于所述中間層的第二折射率。
3.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述中間層由導(dǎo)電層構(gòu)成，所述促進(jìn)反射層由絕緣物層構(gòu)成，同時(shí)具有比所述中間層小的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述中間層包括金屬氧化物層，構(gòu)成所述中間層的金屬氧化物層包括具有第一氧濃度的第一部分；和位于所述促進(jìn)反射層側(cè)，具有低于所述第一部分的第一氧濃度的第二氧濃度的第二部分。
5.如權(quán)利要求4所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述促進(jìn)反射層包括含氧層，同時(shí)形成于構(gòu)成所述中間層的金屬氧化物層的第二部分上。
6.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述促進(jìn)反射層由構(gòu)成所述第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層的元素的氧化物構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，構(gòu)成所述第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層的元素是Si。
8.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體層包括Si層，所述中間層包括ZnO層，所述促進(jìn)反射層包括SiO2層。
9.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述第一發(fā)電單元的用作光電轉(zhuǎn)換層的第一半導(dǎo)體層包括微晶半導(dǎo)體層，包括由用作所述光電轉(zhuǎn)換層的非晶半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二半導(dǎo)體層的第二發(fā)電單元配置在光入射側(cè)。
10.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，在所述第二發(fā)電單元的用作光電轉(zhuǎn)換層的第三半導(dǎo)體層，從所述第二發(fā)電單元側(cè)入射的光，和在所述第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層和所述促進(jìn)反射層的界面反射到所述第三半導(dǎo)體層側(cè)的光被光電轉(zhuǎn)換。
11.如權(quán)利要求10所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，在所述第一發(fā)電單元的光電轉(zhuǎn)換層，從所述第二發(fā)電單元側(cè)入射、透過(guò)所述促進(jìn)反射層的光被光電轉(zhuǎn)換。
12.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述促進(jìn)反射層具有凹凸形狀的表面。
13.如權(quán)利要求12所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層形成于所述促進(jìn)反射層的凹凸形狀的表面上。
14.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，所述第一發(fā)電單元和所述第二發(fā)電單元中至少一個(gè)的光電轉(zhuǎn)換層具有凹凸形狀的表面。
15.如權(quán)利要求1所述的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置，其特征在于，還包括不透光的基板，在所述基板上依次疊層有所述第一發(fā)電單元、所述中間層、所述促進(jìn)反射層和所述第二發(fā)電單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以提高輸出特性的疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置。該疊層型光電動(dòng)勢(shì)裝置包括第二發(fā)電單元，包括具有第一折射率的第二半導(dǎo)體層、由用作光電轉(zhuǎn)換層的非晶半導(dǎo)體層構(gòu)成第三半導(dǎo)體層；中間層，在第一發(fā)電單元和第二發(fā)電單元之間形成，具有第二折射率；促進(jìn)反射層，在中間層和第二發(fā)電單元的第二半導(dǎo)體層之間形成，具有第三折射率，其與第一折射率的折射率差，大于第二折射率與第一折射率的折射率差。
文檔編號(hào)H01L31/04GK1855553SQ20061007616
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者島正樹(shù), 齋藤真知繪 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社