專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體層的光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能發(fā)電等所使用的光電轉(zhuǎn)換裝置具有多種，但代表CIS系(銅銦硒系)光電轉(zhuǎn)換裝置的黃銅礦系光電轉(zhuǎn)換裝置，由于其成本較低且容易使太陽(yáng)能電池組件大面積化， 因此，這種光電轉(zhuǎn)換裝置研究開發(fā)正在進(jìn)行中。在該黃銅礦系光電轉(zhuǎn)換裝置中，作為光吸收層而具有二硒化銅銦鎵(CIGQ等的硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體層(黃銅礦系化合物半導(dǎo)體層)，且作為緩沖層而具有硫化鎘等的混晶化合物半導(dǎo)體。而且，這種光電轉(zhuǎn)換裝置在緩沖層上具有作為上部電極的透明導(dǎo)電膜。并且，這種光電轉(zhuǎn)換裝置在透明導(dǎo)電膜上具有銀柵電極。另外，在這種光電轉(zhuǎn)換裝置中，在槽部?jī)?nèi)也形成透明導(dǎo)電膜及銀柵電極并將其作為連接導(dǎo)體。該連接導(dǎo)體將一方的光電轉(zhuǎn)換單元的上部電極與另一方的光電轉(zhuǎn)換單元的下部電極電連接(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-373995號(hào)公報(bào)然而，構(gòu)成光吸收層的硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體層較脆，在加工槽部時(shí)，光吸收層產(chǎn)生剝離，因上述原因而導(dǎo)致容易產(chǎn)生連接導(dǎo)體和下部電極的連接不良。這種連接不良有時(shí)會(huì)引起光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率降低。因此，要求減少上述連接不良的發(fā)生并提高光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于如上所述的問題而作出的，其目的在于提供一種光電轉(zhuǎn)換效率高的光電轉(zhuǎn)換裝置。本發(fā)明一實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置具有基板；設(shè)置于所述基板上且包含金屬元素的多個(gè)下部電極；分別設(shè)置于所述多個(gè)下部電極上且包含硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層。并且，在本實(shí)施方式中，具有分別設(shè)置于所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層上的多個(gè)上部電極； 以及在相鄰的所述光電轉(zhuǎn)換層之間，將一方的所述上部電極與另一方的所述下部電極電連接的連接導(dǎo)體。并且，在本實(shí)施方式中，所述連接導(dǎo)體具有經(jīng)由第一金屬硫?qū)倩衔飳优c所述下部電極連接的第一連接部和未經(jīng)由所述第一金屬硫?qū)倩衔飳佣c所述下部電極連接的第二連接部，所述第一金屬硫?qū)倩衔飳影鼋饘僭丶八隽驅(qū)倩衔锇雽?dǎo)體所含有的硫?qū)僭?。本發(fā)明一實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法具有如下步驟在設(shè)置有包含金屬元素的多個(gè)下部電極的基板上，形成硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體的前體的步驟；通過對(duì)所述前體進(jìn)行加熱，在所述下部電極上形成包含所述金屬元素和所述硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體所含有的硫?qū)僭氐牡谝唤饘倭驅(qū)倩衔飳?，并且在所述第一金屬硫?qū)倩衔飳由闲纬砂隽驅(qū)倩衔锇雽?dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換層的步驟。并且，在本實(shí)施方式中，具有如下步驟在所述光電轉(zhuǎn)換層上形成上部電極的步驟；在所述下部電極上，將所述第一金屬硫?qū)倩衔飳拥囊徊糠?、所述上部電極及所述光電轉(zhuǎn)換層除去的步驟；以及以將所述上部電極與所述下部電極相連接的方式形成連接導(dǎo)體的步驟。進(jìn)而在本實(shí)施方式中，在形成所述連接導(dǎo)體的步驟中，形成經(jīng)由所述第一金屬硫?qū)倩衔飳优c所述下部電極連接的第一連接部及未經(jīng)由所述第一金屬硫?qū)倩衔飳佣c所述下部電極連接的第二連接部。根據(jù)上述光電轉(zhuǎn)換裝置及光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，能夠提供一種使連接導(dǎo)體和下部電極之間的連接良好且具有高光電轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置。


圖1是表示本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方式的一例的立體圖。圖2是圖1的光電轉(zhuǎn)換裝置的剖面圖。圖3是表示第一金屬硫?qū)倩衔飳拥囊焕氖疽鈭D。圖4是表示本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實(shí)施方式之一例的各個(gè)步驟的剖面圖。圖5是表示本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實(shí)施方式的其他例的各個(gè)步驟的剖面圖。圖6是表示本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方式的其他例的剖面圖。圖7是表示本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方式的其他例的局部放大剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造的立體圖，圖2是其剖面圖。 光電轉(zhuǎn)換裝置21包含基板1、下部電極2、光電轉(zhuǎn)換層33、上部電極5、連接電極7、第一金屬硫?qū)倩衔飳?a、第二金屬硫?qū)倩衔飳覵b。在本實(shí)施方式中，雖然示出光電轉(zhuǎn)換層33 具有光吸收層3和與其構(gòu)成異質(zhì)結(jié)(hetero-junction)的緩沖層4的例子，但并不限于此。 光電轉(zhuǎn)換層33只要至少下部電極2側(cè)的部位包含硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體即可。因此，光電轉(zhuǎn)換層33既可以是自下部電極2側(cè)層疊包含硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體的緩沖層4及光吸收層3的結(jié)構(gòu)，也可以是不同導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層構(gòu)成同質(zhì)結(jié)(homo junction)的結(jié)構(gòu)。另外，上部電極 5既可以是半導(dǎo)體層，也可以是被稱為所謂的窗層的部件。在圖1、圖2中，光電轉(zhuǎn)換裝置21具有多個(gè)并排配置的光電轉(zhuǎn)換單元20。而且，光電轉(zhuǎn)換單元20的上部電極利用跨光吸收層3及緩沖層4而設(shè)置的連接導(dǎo)體7，與鄰接的光電轉(zhuǎn)換單元20的下部電極2延伸出的部位電連接。換言之，連接導(dǎo)體7在相鄰的光電轉(zhuǎn)換層33之間將一方的光電轉(zhuǎn)換單元20的上部電極5和另一方的光電轉(zhuǎn)換單元20的下部電極2電連接。由此，鄰接的光電轉(zhuǎn)換單元20彼此沿圖1中的X方向串聯(lián)連接。需要說明的是，在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元20內(nèi)，連接導(dǎo)體7以跨光吸收層3及緩沖層4的方式設(shè)置，利用由上部電極5和下部電極2夾持的光吸收層3及緩沖層4進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換?；?用于支承光吸收層3等。作為基板1所使用的材料，例如例舉玻璃、陶瓷、 樹脂及金屬等。作為如上所述的基板1，例如可以使用厚度1 3mm左右的青板玻璃(堿石灰玻璃)。下部電極2使用鉬(Mo)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉭(Ta)或金(Au)等金屬或這些金屬的層疊構(gòu)造體。下部電極2在基板1上利用濺射法或蒸鍍法等形成0. 2 1 μ m左右的厚度。
光吸收層3包含硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體。硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體指的是包含作為硫?qū)僭氐牧?S)、硒(Se)或碲(Te)的化合物半導(dǎo)體。例如，作為硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體，有I-III-VI化合物半導(dǎo)體和II-VI化合物半導(dǎo)體。I-III-VI化合物半導(dǎo)體指的是I-B族元素(也稱為11 族元素)、III-B族元素(也稱為13族元素)和VI-B族元素(也稱為16族元素)的化合物半導(dǎo)體，其具有黃銅礦構(gòu)造，故被稱為黃銅礦系化合物半導(dǎo)體(也稱為CIS系化合物半導(dǎo)體)。II-VI化合物半導(dǎo)體指的是II-B族(也稱為12族元素)和VI-B族元素的化合物半導(dǎo)體。從提高光電轉(zhuǎn)換效率的觀點(diǎn)來看，可以使用作為黃銅礦系化合物半導(dǎo)體的I-III-VI 化合物半導(dǎo)體。作為I-III-VI化合物半導(dǎo)體，例如例舉二硒化銅銦(OJr^e2)、二硒化銅銦/鎵 (Cu (In，Ga) Se2)、二硒 / 硫化銅銦 / 鎵(Cu (In，Ga) (Se，S)2)、二硫化銅銦 / 鎵(Cu (In，Ga) S2)。而且，黃銅礦系化合物半導(dǎo)體可以是作為表面層而具有二硒/硫化銅銦/鎵層薄膜的二硒化銅銦/鎵等的多元化合物半導(dǎo)體薄膜。光吸收層3例如是具有ρ型導(dǎo)電型的厚度為1 3μπι左右的薄膜。當(dāng)光吸收層 3由I-III-VI化合物半導(dǎo)體構(gòu)成時(shí)，也可以在其表面具有用于形成異質(zhì)結(jié)的緩沖層4。作為緩沖層4，例如是硫化鎘(CcK)或硫化銦(InS)、硫化鋅( 等的混晶化合物半導(dǎo)體。在下部電極2和光吸收層3之間，設(shè)置有第二金屬硫?qū)倩衔飳?b，該第二金屬硫?qū)倩衔飳?b含有下部電極2所包含的金屬元素和光吸收層3所包含的硫?qū)僭亍Ｔ摰诙饘倭驅(qū)倩衔飳?b的厚度為Inm 1 μ m左右。另外，從提高光吸收層3和下部電極2之間的密接性以使光吸收層3和下部電極2之間的電連接良好的觀點(diǎn)來看，第二金屬硫?qū)倩衔飳?b的厚度可以設(shè)為5nm 200nm。例如在下部電極2為鉬、光吸收層為包含義的化合物半導(dǎo)體的情況下，第二金屬硫?qū)倩衔飳?b為硒化鉬(Mok2)。在本實(shí)施方式中，利用如上所述的第二金屬硫?qū)倩衔飳?b，可以提高光吸收層3和下部電極2之間的密接強(qiáng)度。第二金屬硫?qū)倩衔飳?可以通過使包含氣體狀或固體狀硫?qū)僭氐脑虾拖虏侩姌O2接觸并進(jìn)行加熱而形成。從簡(jiǎn)化步驟的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選為，在形成光吸收層3時(shí)， 使用構(gòu)成光吸收層3的原料的硫?qū)僭?，在形成光吸收?的同時(shí)形成第二金屬硫?qū)倩衔飳?b。上部電極5包含被稱為所謂的窗層，且只要是具有例如η型導(dǎo)電型的禁帶寬度寬且透明的低阻抗的材質(zhì)即可。作為如上所述的材質(zhì)，例舉氧化鋅(aio)或包含鋁或硼、鎵、 銦、氟等的氧化鋅的化合物；包含錫的氧化銦(ITO)或氧化錫(SnO2)等的金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜。另外，上部電極5的厚度為1 2μπι左右即可。由于窗層可以被看作是光電轉(zhuǎn)換裝置21中的一方的電極，因此，在本實(shí)施方式中將其看作上部電極5。上部電極5除形成如上所述的窗層之外，也可以進(jìn)一步形成透明導(dǎo)電膜。連接導(dǎo)體7是貫通光吸收層3及緩沖層4的導(dǎo)體，該導(dǎo)體在相鄰的光電轉(zhuǎn)換單元彼此之間，將一方的光電轉(zhuǎn)換單元20的上部電極5與另一方的光電轉(zhuǎn)換單元20的下部電極2電連接。在此，如圖1及圖2所示，連接導(dǎo)體7具有經(jīng)由第一金屬硫?qū)倩衔飳?a與下部電極2連接的第一連接部A、未經(jīng)由第一金屬硫?qū)倩衔飳?a而直接與下部電極2連接的第二連接部B。即，在本實(shí)施方式中，設(shè)置于下部電極2的局部上的第一金屬硫?qū)倩衔飳?8a被設(shè)置成，從下部電極2的表面朝向連接導(dǎo)體7的高度方向(圖1中的Z方向)進(jìn)入連接導(dǎo)體7內(nèi)。因此，在本實(shí)施方式中，利用第一金屬硫?qū)倩衔飳?a的錨固效應(yīng)，可以提高下部電極2和連接導(dǎo)體7之間的密接性，從而可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。第一金屬硫?qū)倩衔飳?a可以是與上述第二金屬硫?qū)倩衔飳?b相同的厚度及材質(zhì)。圖3是用于說明第一金屬硫?qū)倩衔飳?a的形狀的示意圖。該第一金屬硫?qū)倩衔飳?a設(shè)置在與相當(dāng)于后述的分離槽P2的間隙部C相對(duì)的下部電極2上。另外，在圖3中， 為了說明第一金屬硫?qū)倩衔飳?a的形狀而未示出緩沖層4、上部電極5、集電電極6及連接導(dǎo)體7。例如如自下部電極2側(cè)俯視間隙部C時(shí)的圖3所示，第一金屬硫?qū)倩衔飳?a 的形狀可以是長(zhǎng)方形、橢圓形或圓形等。該間隙部C通過將光電轉(zhuǎn)換層33分離成兩部分而形成，例如，如圖3所示，構(gòu)成沿著Y方向的細(xì)長(zhǎng)形狀。另外，第一金屬硫?qū)倩衔飳?a可以設(shè)置成沿著間隙部C的長(zhǎng)度方向。由此，第一金屬硫?qū)倩衔飳?a可以形成為比間隙部 C的寬度(與間隙部C的長(zhǎng)度方向正交的方向上的長(zhǎng)度)大，因此，可以進(jìn)一步提高錨固效應(yīng)。并且，當(dāng)?shù)谝唤饘倭驅(qū)倩衔飳?a形成細(xì)長(zhǎng)形狀時(shí)，如圖3所示，可以設(shè)置于沿著間隙部C的長(zhǎng)度方向的端部。由此，該端部附近的光電轉(zhuǎn)換層33難以自下部電極2剝離。另外，在本實(shí)施方式中，在俯視基板1時(shí)，優(yōu)選第一連接部A的面積比第二連接部 B的面積小。換言之，在本實(shí)施方式中，俯視基板1時(shí)，在間隙部C，第一金屬硫?qū)倩衔飳?8a的面積比下部電極2的整體面積小。此時(shí)，在間隙部C中，第一金屬硫?qū)倩衔?a相對(duì)于下部電極2的整體面積的面積比率可以為25% 45%。由此，在本實(shí)施方式中，通過在維持上述錨固效應(yīng)的同時(shí)使下部電極2和連接導(dǎo)體7直接連接，可以實(shí)現(xiàn)低阻抗化，從而能夠提高轉(zhuǎn)換效率。如上所述的面積比率，可以在形成間隙部C后，例如使用俄歇電子能譜法進(jìn)行測(cè)定。另外，例如在沿圖1的Z方向除去連接導(dǎo)體7以使第一金屬硫?qū)倩衔飳?a露出時(shí)，可以使用上述俄歇電子能譜法測(cè)定上述面積比率。連接導(dǎo)體7既可以是與上部電極5相同的材料，也可以是將金屬膏固化而形成。另外，在此所述的固化，既包含金屬膏所使用的粘結(jié)劑為熱塑性樹脂時(shí)其熔融后的固化狀態(tài)， 也包含粘結(jié)劑為熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂等硬化性樹脂時(shí)其硬化后的狀態(tài)。從提高連接可靠性的觀點(diǎn)來看，可以使用將^Vg等金屬粉分散到樹脂粘結(jié)劑等中而形成的金屬膏?？梢栽谏喜侩姌O5上設(shè)置集電電極6。集電電極6例如如圖1、圖2所示，自光電轉(zhuǎn)換單元20的一端至連接導(dǎo)體7形成為線狀。由此，光吸收層3的因光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電荷可以經(jīng)由上部電極5利用集電電極6集電，并經(jīng)由連接導(dǎo)體7向鄰接的光電轉(zhuǎn)換單元20 良好地導(dǎo)電。因此，通過設(shè)置集電電極6，即便減薄上部電極5，也可以將在光吸收層3產(chǎn)生的電荷高效導(dǎo)出。其結(jié)果是，可以提高發(fā)電效率。從減輕對(duì)向光吸收層3照射的光的遮擋并使其具有良好的導(dǎo)電性的觀點(diǎn)來看，集電電極6可以具有50 400 μ m的寬度。另外，集電電極6可以具有被分支的多個(gè)分支部。集電電極6可以如下形成例如，將Ag等金屬粉分散到樹脂粘結(jié)劑等中而形成金屬膏，將以此形成的金屬膏印刷成圖案狀并對(duì)其進(jìn)行干燥以使其固化而形成。接著，使用圖4及圖5說明本發(fā)明一實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法。首先， 說明圖4所示的光電轉(zhuǎn)換裝置21的制造方法。首先，如圖4(a)所示，在洗凈的基板1的大致整個(gè)面上，使用濺射法等成膜下部電極2。接著，對(duì)于成膜的下部電極2，使用YAG激光器等形成分割槽Pl以便對(duì)下部電極2進(jìn)行構(gòu)圖。之后，如圖4(b)所示，在被構(gòu)圖的下部電極2上，使用濺射法或蒸鍍法、印刷法等成膜光吸收層3。此時(shí)，使作為光吸收層3的原料的硫?qū)僭睾拖虏侩姌O2進(jìn)行反應(yīng)，從而在下部電極2和光吸收層3之間的界面形成金屬硫?qū)倩衔飳? (第一 第三金屬硫?qū)倩衔飳?。之后，如圖4(c)所示，在光吸收層3上，使用化學(xué)溶液沉積法(CBD法)等成膜緩沖層4。接著，在緩沖層4上，使用濺射法或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(1 )00)法)等成膜上部電極5。之后，如圖4 (d)所示，利用機(jī)械刻劃?rùn)C(jī)，在光吸收層3、緩沖層4及上部電極5形成分離槽P2 (間隙部C)。分離槽P2例如與設(shè)置于下部電極2的分割槽Pl相距0. 1 1. Omm 左右。該分離槽P2的寬度例如為100 1000 μ m左右。具有這種寬度的分離槽P2例如可以使用刻劃寬度為40 50 μ m左右的刻劃針一邊錯(cuò)開間距一邊連續(xù)數(shù)次進(jìn)行刻劃而形成。 另外，分離槽P2也可以通過使刻劃針的前端形狀擴(kuò)展到規(guī)定寬度并進(jìn)行刻劃而形成。另外，分離槽P2也可以在使兩根以上的刻劃針抵接或靠近的狀態(tài)下將其固定并進(jìn)行一次 數(shù)次刻劃而形成。在形成該分離槽P2時(shí)，調(diào)節(jié)機(jī)械刻劃?rùn)C(jī)的強(qiáng)度，將分離槽P2中的一部分金屬硫?qū)倩衔飳?除去。在此，殘留于下部電極2上的金屬硫?qū)倩衔飳?為第一金屬硫?qū)倩衔飳?a。這樣，使金屬硫?qū)倩衔飳?部分殘留而得到的第一金屬硫?qū)倩衔飳?a能夠利用以下方法形成。例如，在刻劃加工過程中，將刻劃針的按壓力設(shè)為0. 1 0. 5MPa、速度設(shè)為200 2000mm/秒即可。在如上所述的條件下，由于將金屬硫?qū)倩衔飳?除去的力變?nèi)?，因此，可以在下部電極2上殘留金屬硫?qū)倩衔飳?。另一方面，位于下部電極2和光電轉(zhuǎn)換層33之間的金屬硫?qū)倩衔飳?為第二金屬硫?qū)倩衔飳覵b。在除去金屬硫?qū)倩衔飳?的過程中，也可以切削下部電極2的表面部分。由此，可以穩(wěn)定地除去金屬硫?qū)倩衔飳?，從而可以提高上述第二連接部的連接可靠性。另外，作為金屬硫?qū)倩衔飳?的除去方法，不限于機(jī)械刻劃?rùn)C(jī)，也可以通過蝕刻等進(jìn)行除去。之后，如圖4(e)所示，在上部電極5上及分離槽P2內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)低阻抗化而通過印刷銀膏等來形成集電電極6及連接導(dǎo)體7。由此，在分離槽P2中，連接導(dǎo)體7可以形成經(jīng)由第一金屬硫?qū)倩衔飳?a與下部電極2電連接的第一連接部A和未經(jīng)由第一金屬硫?qū)倩衔飳?a而與下部電極2直接連接的第二連接部B。最后，如圖4(f)所示，利用機(jī)械刻劃?rùn)C(jī)對(duì)光吸收層3、緩沖層4及上部電極5進(jìn)行構(gòu)圖以形成分離槽P3，從而形成具有串聯(lián)連接的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元20的光電轉(zhuǎn)換裝置21。 在該分離槽P3的形成過程中，既可以除去金屬硫?qū)倩衔飳?，也可以使該金屬硫?qū)倩衔飳?殘留。此時(shí)，在該分離槽P3的形成過程中，若形成使金屬硫?qū)倩衔飳?殘留以設(shè)置第三金屬硫?qū)倩衔飳?c的形態(tài)，則可以利用第三金屬硫?qū)倩衔飳?c保護(hù)分離槽P3 處的下部電極2。其結(jié)果是，在本實(shí)施方式中，由于可以減輕因水分自外部侵入而導(dǎo)致下部電極2產(chǎn)生腐蝕的不良情況，故可以提高可靠性。該第三金屬硫?qū)倩衔飳?c若設(shè)置成將在分離槽P3露出的下部電極2全部覆蓋，則可以進(jìn)一步提高耐濕性。在通過上述機(jī)械刻劃來形成分離槽P3的情況下，為了設(shè)置第三金屬硫?qū)倩衔飳?c，例如將刻劃針的按壓力設(shè)為0. 02 0. 05MPa、速度設(shè)為100 1500mm/秒即可。在如上所述的條件下，可以在下部電極2上殘留第三金屬硫?qū)倩衔飳?c，同時(shí)將光吸收層3、緩沖層4及上部電極5除去。另外，從將光吸收層3、緩沖層4及上部電極5從分離槽P3更可靠地除去的觀點(diǎn)來看，刻劃針的速度為100 500mm/秒即可。另外，在圖4(c)中，也可以在形成上部電極5之前且利用機(jī)械刻劃?rùn)C(jī)僅形成分離槽P2后，形成上部電極5。此時(shí)，也可以在分離槽P2內(nèi)形成上部電極5并將其作為連接導(dǎo)體7。另外，如圖4(c)所示，也可以在形成分離槽P2之前形成緩沖層4及上部電極5。由此，以緩沖層4良好的狀態(tài)形成上部電極5，從而可以使緩沖層4和上部電極5之間的電連接良好。由此，可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。另外，在圖4(c)所示的方法中，可以減輕因在形成分離槽P2時(shí)產(chǎn)生的切屑等而導(dǎo)致緩沖層4表面劣化的不良情況。如上所述，形成具有自背面?zhèn)纫来螌盈B有基板1、下部電極2、光吸收層3、緩沖層 4、上部電極5這種構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換單元20。而且，光電轉(zhuǎn)換裝置21具有將多個(gè)上述光電轉(zhuǎn)換單元20電連接而集成化的構(gòu)造。圖5表示光電轉(zhuǎn)換裝置21的制造方法的其他實(shí)施方式。圖5(a) (c)與圖 4(a) (c)相同。在圖5所示的形態(tài)中，在圖5(d)中形成分離槽P2時(shí)也形成分離槽P3， 這一點(diǎn)與圖4的制造方法不同。在該情況下，可以通過一個(gè)步驟來形成分離槽P2、P3，從而可以簡(jiǎn)化步驟。之后，如圖5(e)所示，在上部電極5上及分離槽P2內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)低阻抗化而印刷銀膏等金屬膏，由此形成集電電極6及連接導(dǎo)體7。此時(shí)，分離槽P2和分離槽P3之間的光吸收層3及緩沖層4可以作為用于防止上述金屬膏浸潤(rùn)擴(kuò)展而與鄰接的光電轉(zhuǎn)換單元20接觸的防護(hù)壁起作用。在如上所述的光電轉(zhuǎn)換裝置21的制造方法中，通過一個(gè)步驟來形成用于形成連接導(dǎo)體7的分離槽P2和用于使光電轉(zhuǎn)換單元20彼此分離的分離槽P3，之后，在分離槽P2 中，利用金屬膏來形成連接導(dǎo)體7。因此，根據(jù)如上所述的制造方法，可以簡(jiǎn)化步驟。下面，對(duì)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造的其他實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6所示的光電轉(zhuǎn)換裝置31相對(duì)于圖1、圖2的光電轉(zhuǎn)換裝置21，不同之處在于將光吸收層3、緩沖層4 分離的分離槽僅為一個(gè)分離槽P2’。對(duì)于與光電轉(zhuǎn)換裝置21相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。在光電轉(zhuǎn)換裝置31中，在分離槽P2’內(nèi)連接導(dǎo)體7形成為不與鄰接的光電轉(zhuǎn)換單元 30接觸。由此，可以省略分離槽P3的形成步驟，從而可以簡(jiǎn)化步驟。如上所述的連接導(dǎo)體7在分離槽P2’內(nèi)形成為使金屬膏覆蓋分離槽P2’的大致一半。金屬膏使用具有適當(dāng)粘度的金屬膏即可，以防止其被涂覆到分離槽P2’內(nèi)后因流動(dòng)而與鄰接的光電轉(zhuǎn)換單元30接觸。另外，圖7所示的光電轉(zhuǎn)換裝置41相對(duì)于圖1、圖2的光電轉(zhuǎn)換裝置21，不同之處在于在相當(dāng)于間隙部C的分離槽P2’露出的下部電極2的表面形成有凹部。對(duì)于與光電轉(zhuǎn)換裝置21相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同附圖標(biāo)記。在光電轉(zhuǎn)換裝置41中，第一連接部A’及第二連接部B’位于凹部?jī)?nèi)。這樣，在第一連接部A’及第二連接部B’位于凹部?jī)?nèi)的光電轉(zhuǎn)換裝置41中，由于可以進(jìn)一步提高連接導(dǎo)體7的錨固效應(yīng)，因此可以提高下部電極2和連接導(dǎo)體7之間的密接性。并且，在光電轉(zhuǎn)換裝置41中，由于連接導(dǎo)體7也與凹部的內(nèi)側(cè)面連接，因此可以減小接觸電阻。其結(jié)果是，在本實(shí)施方式中，可以增大導(dǎo)出的電流，從而可以提高轉(zhuǎn)換效率。
需要說明的是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更。附圖標(biāo)記說明1 基板2:下部電極3 光吸收層33:光電轉(zhuǎn)換層4 緩沖層5:上部電極6:集電電極7 連接導(dǎo)體8:金屬硫?qū)倩衔飳?a 第一金屬硫?qū)倩衔飳?b 第二金屬硫?qū)倩衔飳?c 第三金屬硫?qū)倩衔飳?0、30、40 光電轉(zhuǎn)換單元21、31、41 光電轉(zhuǎn)換裝置
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具有基板；設(shè)置于所述基板上且包含金屬元素的多個(gè)下部電極；分別設(shè)置于所述多個(gè)下部電極上且包含硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層；分別設(shè)置于所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層上的多個(gè)上部電極；以及在相鄰的所述光電轉(zhuǎn)換層之間，將一方的所述上部電極與另一方的所述下部電極電連接的連接導(dǎo)體；其中，所述連接導(dǎo)體具有經(jīng)由第一金屬硫?qū)倩衔飳优c所述下部電極連接的第一連接部和未經(jīng)由所述第一金屬硫?qū)倩衔飳佣c所述下部電極連接的第二連接部，所述第一金屬硫?qū)倩衔飳影鼋饘僭丶八隽驅(qū)倩衔锇雽?dǎo)體所含有的硫?qū)僭亍?br> 2.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述連接導(dǎo)體是金屬膏的固化物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在所述上部電極上設(shè)置有與所述連接導(dǎo)體連接的集電電極。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在俯視所述基板時(shí)， 所述第一連接部的面積比所述第二連接部的面積小。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在所述下部電極和所述光電轉(zhuǎn)換層之間，還具有包含所述金屬元素及所述硫?qū)僭氐牡诙饘倭驅(qū)倩衔飳印?br> 6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述下部電極在所述連接導(dǎo)體側(cè)的表面具有凹部，所述第一連接部及所述第二連接部中的至少一方位于所述凹部?jī)?nèi)。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在位于相鄰的所述光電轉(zhuǎn)換層之間的所述下部電極的、與所述基板相反的一側(cè)的表面上，還設(shè)置有包含所述金屬元素及所述硫?qū)僭氐牡谌饘倭驅(qū)倩衔飳印?br> 8.如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述連接導(dǎo)體在設(shè)置于所述光電轉(zhuǎn)換層內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)形狀的間隙部中配置，所述第一金屬硫?qū)倩衔飳友刂鲩g隙部的長(zhǎng)度方向而設(shè)置。
9.如權(quán)利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第一金屬硫?qū)倩衔飳釉O(shè)置于沿著所述間隙部的長(zhǎng)度方向的端部。
10.一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于，具有如下步驟在設(shè)置有包含金屬元素的多個(gè)下部電極的基板上，形成硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體的前體的步驟；通過對(duì)所述前體進(jìn)行加熱，在所述下部電極上形成包含所述金屬元素和所述硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體所含有的硫?qū)僭氐牡谝唤饘倭驅(qū)倩衔飳樱⑶以谒龅谝唤饘倭驅(qū)倩衔飳由闲纬砂隽驅(qū)倩衔锇雽?dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換層的步驟；在所述光電轉(zhuǎn)換層上形成上部電極的步驟；在所述下部電極上，將所述第一金屬硫?qū)倩衔飳拥囊徊糠帧⑺錾喜侩姌O及所述光電轉(zhuǎn)換層除去的步驟；以及以將所述上部電極與所述下部電極相連接的方式形成連接導(dǎo)體的步驟；其中，在形成所述連接導(dǎo)體的步驟中，形成經(jīng)由所述第一金屬硫?qū)倩衔飳优c所述下部電極連接的第一連接部及未經(jīng)由所述第一金屬硫?qū)倩衔飳佣c所述下部電極連接的第二連接部。
11.如權(quán)利要求10所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于， 通過機(jī)械刻劃加工來進(jìn)行在所述下部電極上除去所述第一金屬硫?qū)倩衔飳拥囊徊糠?、所述光電轉(zhuǎn)換層及所述上部電極的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光電轉(zhuǎn)換效率高的光電轉(zhuǎn)換裝置。光電轉(zhuǎn)換裝置(21)具備基板(1)；設(shè)置于基板(1)上且包含金屬元素的多個(gè)下部電極(2)；設(shè)置于多個(gè)下部電極(2)上且在下部電極(2)上彼此分離的包含硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層(33)；設(shè)置于下部電極(2)和光電轉(zhuǎn)換層(33)之間、且包含上述金屬元素和上述硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體所含有的硫?qū)僭氐慕饘倭驅(qū)倩衔飳?8)；設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換層(33)上的上部電極(5)；在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換層(33)之間，未經(jīng)由金屬硫?qū)倩衔飳?8)而將上部電極(5)和下部電極(2)電連接的連接導(dǎo)體(7)。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102246316SQ201080003522
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者上杉剛志, 有宗久雄, 松島德彥, 豬股洋介, 菅原利文, 西村太佑, 西浦憲 申請(qǐng)人:京瓷株式會(huì)社