專利名稱：光電動勢元件、具有其的光電動勢模塊和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電動勢元件、具有此光電動勢元件的光電動勢模塊和光電動勢元件的制造方法，特別是具有含氧化銦層的透明導(dǎo)電膜的光電動勢元件、具有此光電動勢元件的光電動勢模塊和光電動勢元件的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在公知的是具有含氧化銦層的透明導(dǎo)電膜的光電動勢元件。例如日本特開2004-281586號公報公開有這樣的光電動勢元件。
在上述特開2004-281586號公報中，公開有包括光電轉(zhuǎn)換層、以及在光電轉(zhuǎn)換層的表面上形成的、由具有兩個X射線衍射峰的氧化銦錫(ITOIndium Tin Oxide)層構(gòu)成透明導(dǎo)電膜的的光電動勢元件(光電動勢元件)。在此光電動勢元件中，氧化銦錫層的兩個X射線衍射峰包括低角一側(cè)的峰、以及具有強度比低角一側(cè)的峰的強度高的高角一側(cè)的峰。
在上述日本特開2004-281586號公報中公開的光電動勢元件中，通過以氧化銦錫層具有低角一側(cè)的峰、以及具有強度比低角一側(cè)的峰的強度高的高角一側(cè)的峰的方式形成透明導(dǎo)電膜，使得與氧化銦層只有一個X射線衍射峰的情況相比，可以降低透明導(dǎo)電膜的電阻。此外，通過如上述那樣形成透明導(dǎo)電膜，與氧化銦層只有一個X射線衍射峰的情況相比，可以降低透明導(dǎo)電膜的光吸收損失。此外，公知的是，在光電動勢元件(光電動勢元件)中，透明導(dǎo)電膜的低電阻而且低光吸收損失對增加光電動勢元件的電池輸出(Pmax)是有效的。在上述日本特開2004-281586號公報中公開的光電動勢元件中，與氧化銦層只有一個X射線衍射峰的情況相比，由于降低了透明導(dǎo)電膜的電阻和光吸收損失，所以，可以增加光電動勢元件的電池輸出(Pmax)。
可是，在上述日本特開2004-281586號公報中公開的光電動勢元件中，由于對于耐候性沒有進行充分研究，所以存在有難以提高耐候性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明的目的之一是提供一種可以提高耐候性的光電動勢元件、具有此光電動勢元件的光電動勢模塊和光電動勢元件的制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，此發(fā)明的第一方式的光電動勢元件包括光電轉(zhuǎn)換層；第一透明導(dǎo)電膜，在光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層；以及第二透明導(dǎo)電膜，在與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層。
如上所述，在此第一方式的光電動勢元件中，通過將具有(222)取向、并且包括具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層的第一透明導(dǎo)電膜的設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上，而且將具有(222)取向、并且包括具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層的第二透明導(dǎo)電膜設(shè)置在與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上，即使在因光的入射造成光電動勢元件溫度升高的情況下，由于也可以抑制光電動勢元件彎曲，所以可以提高耐候性。其結(jié)果，因耐候性提高，可以得到能抑制經(jīng)過長時間后電池輸出(Pmax)減少的光電動勢元件。此外，關(guān)于上述的效果用后面敘述的試驗可以確認。
在上述第一方式的光電動勢元件中，優(yōu)選的是第二氧化銦層的X射線衍射峰的2θ(θX射線衍射角)在30.6度附近。若這樣構(gòu)成，則與第二氧化銦層的X射線衍射峰有兩個衍射峰的情況相比，可以提高耐候性。關(guān)于此效果用后面敘述的試驗確認。
在上述第一方式的光電動勢元件中，優(yōu)選的是由第一氧化銦層的兩個X射線衍射峰由具有2θ(θX射線衍射角)在30.1度附近的低角側(cè)的第一峰、以及峰的強度比2θ(θX射線衍射角)在30.6度附近的第一峰的峰強度小的高角側(cè)的第二峰構(gòu)成。在這樣的2θ(θX射線衍射角)的角度位置有第一峰和第二峰、而且在低角側(cè)的第一峰的強度比第二峰的峰強度大的情況下，可以提高耐候性。關(guān)于此效果用后面敘述的試驗確認。
這種情況下，優(yōu)選的是第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比為1以上。按照這樣的構(gòu)成，與第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比小于1的情況相比，可以提高耐候性。關(guān)于此效果用后面敘述的試驗確認。
在上述第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比為1以上的構(gòu)成中，優(yōu)選的是第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比為2以下。按照這樣的構(gòu)成，可以增加電池輸出(Pmax)。關(guān)于此效果用后面敘述的試驗確認。
在上述第一方式的光電動勢元件中，優(yōu)選的是第一氧化銦層和第二氧化銦層含有W。按照這樣的構(gòu)成，在具有由含W的氧化銦層(IWO層)構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜和第二透明導(dǎo)電膜的光電動勢元件中，可以提高耐候性。
在上述第一方式的光電動勢元件中，還包括第一半導(dǎo)體層，第一透明導(dǎo)電膜在其表面上形成，至少由非晶態(tài)半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體中的一種構(gòu)成；第一集電極，在第一透明導(dǎo)電膜的表面上形成；第二半導(dǎo)體層，第二透明導(dǎo)電膜在其表面上形成，至少由非晶態(tài)半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體中的一種構(gòu)成；以及第二集電極，在第二透明導(dǎo)電膜的表面上形成。
在上述第一方式的光電動勢元件中，優(yōu)選的是第一氧化銦層和第二氧化銦層含有Sn。按照這樣的構(gòu)成，在具有由含Sn的氧化銦層(ITO層)構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜和第二透明導(dǎo)電膜的光電動勢元件中，可以提高耐候性。
此發(fā)明的第二方式的光電動勢模塊包括多個光電動勢元件，其包括光電轉(zhuǎn)換層，在光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層的第一透明導(dǎo)電膜，以及在與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層的第二透明導(dǎo)電膜；透明的表面保護材料，配置在第一透明導(dǎo)電膜的光入射側(cè)；以及樹脂薄膜，配置在與第二透明導(dǎo)電膜的光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上。
如上所述，在此第二方式的光電動勢模塊中，通過將具有(222)取向、并且包括具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層的第一透明導(dǎo)電膜設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上，而且將具有(222)取向、并且包括具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層的第二透明導(dǎo)電膜設(shè)置在與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上，即使在因光的入射造成光電動勢元件溫度升高的情況下，由于也可以抑制光電動勢元件彎曲，所以可以提高耐候性。其結(jié)果，因耐候性提高，可以得到能抑制經(jīng)過長時間后電池輸出(Pmax)減少的光電動勢模塊。
在此第二方式的光電動勢模塊中，優(yōu)選的是第二氧化銦層的X射線衍射峰的2θ(θX射線衍射角)在30.6度附近。若這樣構(gòu)成，則與第二氧化銦層的X射線衍射峰有兩個衍射峰的情況相比，可以提高耐候性。
在此第二方式的光電動勢模塊中，優(yōu)選的是第一氧化銦層的兩個X射線衍射峰由具有2θ(θX射線衍射角)在30.1度附近的低角側(cè)的第一峰、以及峰的強度比2θ(θX射線衍射角)在30.6度附近的第一峰的峰強度小的高角側(cè)的第二峰構(gòu)成。在這樣的2θ(θX射線衍射角)的角度位置有第一峰和第二峰，而且在低角側(cè)的第一峰的強度比第二峰的峰強度大的情況下，可以提高耐候性。
這種情況下，優(yōu)選的是第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比為1以上。按照這樣的構(gòu)成，與第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比小于1的情況相比，可以提高耐候性。
在上述第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比為1以上的構(gòu)成中，優(yōu)選的是第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比為2以下。按照這樣的構(gòu)成，可以增加電池輸出(Pmax)。
在上述第二方式的光電動勢模塊中，優(yōu)選的是第一氧化銦層和第二氧化銦層含有W。按照這樣的構(gòu)成，在具有由含W的氧化銦層(IWO層)構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜和第二透明導(dǎo)電膜的光電動勢模塊中，可以提高耐候性。
在上述第二方式的光電動勢模塊中，還包括第一半導(dǎo)體層，第一透明導(dǎo)電膜在其表面上形成，至少由非晶態(tài)半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體中的一種構(gòu)成；第一集電極，在第一透明導(dǎo)電膜的表面上形成；第二半導(dǎo)體層，第二透明導(dǎo)電膜在其表面上形成，至少由非晶態(tài)半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體中的一種構(gòu)成；以及第二集電極，在第二透明導(dǎo)電膜的表面上形成。
在上述第二方式的光電動勢模塊中，優(yōu)選的是第一氧化銦層和第二氧化銦層含有Sn。按照這樣的構(gòu)成，在具有由含Sn的氧化銦層(ITO層)構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜和第二透明導(dǎo)電膜的光電動勢模塊中，可以提高耐候性。
此發(fā)明的第三方式中的光電動勢元件的制造方法包括形成光電轉(zhuǎn)換層的工序；利用離子鍍法，在光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上，形成具有(222)取向、并且包括具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層的第一透明導(dǎo)電膜的工序；利用離子鍍法，在光電轉(zhuǎn)換層的與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上，形成具有(222)取向、并且包括具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層的第二透明導(dǎo)電膜的工序。
如上所述，在上述第三方式的光電動勢元件的制造方法中，通過形成具有(222)取向、并且包括具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層的第一透明導(dǎo)電膜和具有(222)取向、并且包括具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層的第二透明導(dǎo)電膜，即使在因光的入射造成光電動勢元件溫度升高的情況下，由于也可以抑制光電動勢元件彎曲，所以可以提高耐候性。其結(jié)果，因耐候性提高，可以制造能抑制經(jīng)過長時間后電池輸出(Pmax)減少的光電動勢元件。
在上述第三方式的光電動勢元件的制造方法中，優(yōu)選的是形成第一透明導(dǎo)電膜的工序包括在10eV以上20eV以下的離子能量的條件下，利用離子鍍法形成第一透明導(dǎo)電膜的工序，形成第二透明導(dǎo)電膜的工序包括在10eV以上20eV以下的離子能量的條件下，利用離子鍍法形成第二透明導(dǎo)電膜的工序。按照這樣的構(gòu)成，由于可以減少因離子造成對光電轉(zhuǎn)換層的損傷，所以可以抑制因離子造成對光電轉(zhuǎn)換層的損傷導(dǎo)致的耐侯性的降低。
在上述第三方式的光電動勢元件的制造方法中，優(yōu)選的是形成第一透明導(dǎo)電膜的工序包括在由氧化銦(In2O3)構(gòu)成的靶中含有的WO3粉末在1wt％以上3wt％以下，而且在Ar和O2的混合氣體壓力在O.7Pa以上1.0Pa以下的條件下，利用離子鍍法形成第一透明導(dǎo)電膜的工序。按照這樣的構(gòu)成，可以容易地使第一氧化銦層的X射線衍射峰由低角側(cè)的第一峰和具有峰的強度比第一峰的強度小的高角側(cè)的第二峰構(gòu)成，并且可以使第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比在1以上2以下。
在上述第三方式的光電動勢元件的制造方法中，優(yōu)選的是形成第一透明導(dǎo)電膜的工序包括使用含有SnO2粉末的由氧化銦(In2O3)構(gòu)成的靶，而且在Ar和O2的混合氣體壓力在0.4Pa以上1.0Pa以下的條件下，利用離子鍍法形成第一透明導(dǎo)電膜的工序。按照這樣的構(gòu)成，可以容易地使第一氧化銦層的X射線衍射峰由低角側(cè)的第一峰和具有峰的強度比第一峰的強度小的高角側(cè)的第二峰構(gòu)成，并且可以使第一氧化銦層的第一峰和第二峰的強度比在1以上2以下。


圖1是表示具有本發(fā)明一個實施方式的光電動勢元件的光電動勢模塊的構(gòu)造的截面圖。
圖2是用于說明在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和第一透明導(dǎo)電膜的X射線衍射光譜的關(guān)系的圖。
圖3是用于說明在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和光電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)的關(guān)系的圖。
圖4是用于說明在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和靶內(nèi)的WO3的含量、第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)的關(guān)系的圖。
圖5是用于說明入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)和電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化耐侯性的關(guān)系的圖。
圖6是用于說明在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和靶內(nèi)的WO3的含量與光電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)的關(guān)系的圖。
圖7是用于說明在形成與光入射側(cè)相反一側(cè)的第二透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化耐侯性的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
首先，對本發(fā)明一個實施方式的光電動勢元件的構(gòu)造(圖中沒有表示)進行說明。在本發(fā)明一個實施方式的光電動勢元件1中，在具有約1Ω·cm的電阻率和約300μm厚度的n型(100)單晶硅基板(光電轉(zhuǎn)換層)(下面稱為n型單晶硅基板)1a的上面上，形成具有約5nm厚度的實際為真性的i型非晶態(tài)硅層。在i型非晶態(tài)硅層上形成具有約5nm厚度的p型非晶態(tài)硅層。此外，此p型非晶態(tài)硅層是本發(fā)明的“第一半導(dǎo)體層”的一個例子。在p型非晶態(tài)硅層上形成具有約100nm厚度的由第一氧化銦膜構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜1b。
其中，在本實施方式中，由具有(222)取向，并且具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦膜形成第一透明導(dǎo)電膜1b。
此外，在本實施方式中，第一透明導(dǎo)電膜1b的兩個X射線衍射峰由2θ(θX射線衍射角)為30.1±0.1度的低角側(cè)的第一峰(P1)和具有峰的強度比第一峰(P1)的峰的強度小的、并且2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的高角側(cè)的第二峰(P2)構(gòu)成。此外，第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)形成為1以上2以下。
此外，在第一透明導(dǎo)電膜1b的上面上的規(guī)定區(qū)域，形成由銀(Ag)構(gòu)成的約10μm～約30μm厚的第一集電極1c。此第一集電極其構(gòu)成包括多個指形電極部，其隔開規(guī)定的間隔平行延伸而形成；以及母線電極部，使在指形電極部流動的電流匯集在一起。此外，此第一集電極1c是本發(fā)明的“第一集電極”的一個例子。
此外，在n型單晶硅基板1a的背面上，形成具有約5nm厚的實質(zhì)上是真性i型非晶態(tài)硅層。此外，在i型非晶態(tài)硅層的背面上，形成具有約5nm厚的n型非晶態(tài)硅層。此外，此n型非晶態(tài)硅層是本發(fā)明的“第二半導(dǎo)體層”的一個例子。此外，在n型非晶態(tài)硅層的背面上，形成具有約100nm厚的由第二氧化銦膜構(gòu)成的第二透明導(dǎo)電膜1d。
此外，在本實施方式中，第二透明導(dǎo)電膜1d由具有(222)取向、并且2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的一個X射線衍射峰的第二氧化銦膜形成。
此外，在第二透明導(dǎo)電膜1d的背面上的規(guī)定區(qū)域，形成由銀(Ag)構(gòu)成的約10μm～約30μm厚的第二集電極1e。此第二集電極1e其構(gòu)成包括多個指形電極部，隔開規(guī)定的間隔平行延伸而形成；以及母線電極部，使在指形電極部流動的電流匯集在一起。此外，此第二集電極1e是本發(fā)明的“第二集電極”的一個例子。
圖1是表示具有本發(fā)明一個實施方式的光電動勢元件的光電動勢模塊的構(gòu)造的截面圖。下面，參照圖1，對具有本發(fā)明一個實施方式的光電動勢元件的光電動勢模塊10的構(gòu)造進行說明。本發(fā)明一個實施方式的光電動勢模塊10具有上述構(gòu)造的多個光電動勢元件1，此多個光電動勢元件1分別通過彎曲成踏板形的引板電極2，連接在相鄰的光電動勢元件1上。此外，通過引板電極2連接的光電動勢元件1用EVA(Ethylene Vinyl Acetate亞乙基乙酸乙烯酯)樹脂構(gòu)成的填充材料3封住。此外，在封住多個光電動勢元件1的填充材料3的上面上(光入射面一側(cè))，配置由表面保護用的玻璃構(gòu)成的表面保護材料4。此外，在封住多個光電動勢元件1的填充材料3的下面上，配置由樹脂薄膜例如PVF(Poly Vinyl Fluoride聚氟乙烯)薄膜構(gòu)成的背面薄膜5。此外，光電動勢元件1的第一透明導(dǎo)電膜1b配置在光入射側(cè)的表面保護材料4一側(cè)，并且第二透明導(dǎo)電膜1d配置在與光入射側(cè)相反一側(cè)的背面薄膜5一側(cè)。
下面，對本發(fā)明的一個實施方式的光電動勢元件1的制造工序進行說明。首先，通過清洗具有約1Ω·cm的電阻率和約300μm厚度的n型單晶硅基板1a，去除雜質(zhì)，利用蝕刻等形成網(wǎng)紋(texture)構(gòu)造(凹凸形狀)。然后，利用RF等離子體CVD法，在頻率約為13.56MHz、形成溫度約為100℃～約300℃、反應(yīng)壓力約為5Pa～約100Pa、RF功率約為1mW/cm2～約500mW/cm2的條件下，在n型單晶硅基板1a上分別順序堆積5nm厚的i型非晶質(zhì)硅層和p型非晶質(zhì)硅層。這樣形成pin結(jié)合。此外，作為形成p型非晶質(zhì)硅層時的p型摻雜劑，可以例舉的有IIIA族元素的B、Al、Ga、In。在形成p型非晶質(zhì)硅層時，通過將SiH4(硅烷)氣體等的原料氣體中混合至少含有上述p型摻雜劑中的一種的化合物氣體，可以形成p型非晶質(zhì)硅層。
然后，在n型單晶硅基板1a的背面上分別順序堆積約5nm厚的i型非晶質(zhì)硅層和n型非晶質(zhì)硅層。這樣形成BSF(Back SurfaceField背場)構(gòu)造。此外，此i型非晶質(zhì)硅層和n型非晶質(zhì)硅層分別用與上述光入射側(cè)的i型非晶質(zhì)硅層和p型非晶質(zhì)硅層同樣的工序形成。此時，作為形成n型非晶質(zhì)硅層的摻雜劑可以例舉VA族元素的P、N、As、Sb。
然后，在本實施方式中，在p型非晶質(zhì)硅層上，利用離子鍍法形成由厚度約100nm的第一氧化銦膜構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜1b。具體地說，將由含作為摻雜用的約1～約5wt％的WO3粉末或SnO2粉末的In2O3粉末的燒結(jié)體的靶，配置在室(圖中沒有表示)內(nèi)與基板相對的位置上。這種情況下，通過改變WO3粉末或SnO2粉末的量，可以使第一氧化銦膜中的W或Sn的量改變。在本實施方式中，通過利用離子鍍法在p型非晶質(zhì)硅層上形成由第一氧化銦膜構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜1b，可以使在p型非晶質(zhì)硅層上形成第一透明導(dǎo)電膜1b時的離子能量，減小到約10eV～約20eV，所以與一般用濺射法形成第一透明導(dǎo)電膜1b的情況下離子能量在數(shù)100eV以上的情況相比，可以大幅度降低離子能量。這樣，可以減少對p型非晶質(zhì)硅層、i型非晶質(zhì)硅層和n單晶硅基板1a的損傷。
在將形成有p型非晶質(zhì)硅層的n單晶硅基板1a配置成與靶平行面對的狀態(tài)下，對室(圖中沒有表示)進行真空排氣。此后，使Ar和O2的混合氣體流過，保持壓力為約0.4Pa～約1.0Pa，開始放電。此外，使Ar氣的分壓固定在約0.36Pa。這種情況下，使n單晶硅基板1a相對靶在靜止的狀態(tài)下，成膜速度為約10nm/分～約80nm/分。如上述這樣，在使由第一氧化銦膜構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜1b形成厚度約100nm后，停止放電。
然后，在本實施方式中，在n型非晶質(zhì)硅層的背面上，利用離子鍍法形成由厚度約100nm的第二氧化銦膜構(gòu)成的第二透明導(dǎo)電膜1d。此外，在將在n單晶硅基板1a上形成的n型非晶質(zhì)硅層配置在與靶平行面對的狀態(tài)下，對室進行真空排氣，此后，除了使Ar和O2的混合氣體流過，保持壓力為約1.3Pa以外，采用與上述由第一氧化銦膜構(gòu)成的第一透明導(dǎo)電膜1b同樣的工序，形成由此第二氧化銦膜構(gòu)成的第二透明導(dǎo)電膜1d。
然后，利用網(wǎng)板印刷法，在第一透明導(dǎo)電膜1b上面上的規(guī)定區(qū)域，使在環(huán)氧樹脂中混入銀(Ag)細粉的Ag糊劑形成約10μm～約30μm厚、約100μm～約500μm寬，然后，在約200℃燒結(jié)約80分鐘而硬化。這樣形成由隔開規(guī)定的間隔互相平行延伸而形成的指形電極部和使在指形電極部流動的電流匯集在一起的母線電極部構(gòu)成的第一集電極。此后，在第二透明導(dǎo)電膜的下面上，利用與上述第一集電極同樣的工序形成第二集電極。
下面，參照圖1，對具有本發(fā)明一個實施方式的光電動勢元件1的光電動勢模塊10的制造工序進行說明。如圖1所示，將由銅箔構(gòu)成的引板(tab)電極2的一端，連接在上述那樣形成的多個光電動勢元件1的第一集電極的母線(Busbar)電極部上。然后，將引板電極2的另一端，連接在相鄰的光電動勢元件1的第二集電極的母線電極部(圖中沒有表示)上。這樣，如圖1所示，將多個光電動勢元件1串聯(lián)。
然后，在由玻璃構(gòu)成的表面保護材料4和背面薄膜5之間，從表面保護材料4一側(cè)順序配置后來成為填充材料3的EVA片、用引板電極2連接的多個光電動勢元件1和后來成為填充材料3的EVA片。此時，光電動勢元件1的第一透明導(dǎo)電膜配置在光入射層的表面保護材料4一側(cè)。此后，通過一邊加熱一邊進行真空疊片處理，形成圖1所示的本實施方式的光電動勢模塊10。
如上所述，在本實施方式中，通過將包括具有(222)取向、并且具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層的第一透明導(dǎo)電膜，設(shè)置在n單晶硅基板1a的光入射側(cè)的表面上，而且將包括具有(222)取向、并且具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層的第二透明導(dǎo)電膜，設(shè)置在n單晶硅基板的與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上，即使在因光的入射造成光電動勢元件1溫度升高的情況下，由于也可以抑制光電動勢元件1彎曲，所以可以提高耐候性。其結(jié)果，因耐候性提高，而可以得到能夠抑制經(jīng)過長時間后電池輸出(Pmax)減少的光電動勢元件1。
下面，參照圖2～圖7，對為了確認本發(fā)明實施方式的光電動勢元件1和具有光電動勢元件1的光電動勢模塊10的效果進行的試驗進行說明。
首先，參照圖2，對評價在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體的壓力和第一透明導(dǎo)電膜的X射線衍射光譜的關(guān)系的試驗進行說明。此外，在此試驗中制作出對應(yīng)于本實施方式的光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的實施例1-1、1-2、1-3的試樣、比較例1-1的試樣，并且對這些制作的試樣測定了光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的X射線衍射光譜。
實施例1-1的試樣使用含約1wt％WO3粉末的In2O3粉末的燒結(jié)體構(gòu)成的靶，利用離子鍍法在n型單晶硅基板上所形成的p型非晶態(tài)硅層上，形成約100nm厚的光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜(IWO膜)，制作出光電動勢元件。此時，使Ar和O2的混合氣體的壓力為約0.7Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa。此外，為了良好地檢測X射線衍射光譜的信號，作為n型單晶硅基板，使用表面形成形狀比較平坦的基板。此外，在實施例1-1的試樣中，不形成光入射側(cè)的第一集電極、與光入射側(cè)相反一側(cè)(n型單晶硅基板的背面一側(cè))的i型非晶態(tài)硅層、n型非晶態(tài)硅層、第二透明導(dǎo)電膜和第二集電極，考慮形成第一集電極和第二集電極時的熱處理，在約200℃進行約80分鐘的熱處理。此實施例1-1的試樣的其他構(gòu)造和制作工序與上述本實施方式的光電動勢元件1相同。此外，實施例1-2的試樣使Ar和O2的混合氣體的壓力為約1.0Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa，形成第一透明導(dǎo)電膜。此外，實施例1-3的試樣使Ar和O2的混合氣體的壓力為約0.4Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa，形成第一透明導(dǎo)電膜。此外，比較例1-1的試樣使Ar和O2的混合氣體的壓力為約1.3Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa，形成第一透明導(dǎo)電膜。此外，實施例1-2、1-3和比較例1-1的試樣除了上述條件以外，與實施例1-1的試樣相同，進行制作。此外，由于在實施例1-1、1-2、1-3和比較例1-1中Ar氣的分壓(約0.36Pa)相同，所以，表示Ar和O2的混合氣體的壓力越大，混合氣體中的氧(O2)的量越增加。對于這些試樣用X射線分析裝置測定了X射線衍射光譜。其結(jié)果示于圖2。
如圖2所示，可以看出，通過控制在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時的Ar和O2的混合氣體的壓力，可以控制第一透明導(dǎo)電膜的X射線衍射光譜。具體地說，在使Ar和O2的混合氣體的壓力為0.7Pa和1.0Pa，形成第一透明導(dǎo)電膜的實施例1-1和1-2的試樣中，具有2θ(θX射線衍射角)為30.1±0.1度的低角側(cè)的第一峰(P1)和具有峰的強度比第一峰(P1)的峰的強度小的、并且2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的高角側(cè)的第二峰(P2)的兩個峰。此外，在使Ar和O2的混合氣體的壓力為0.4Pa，形成第一透明導(dǎo)電膜的實施例1-3的試樣中，具有2θ(θX射線衍射角)為30.1±0.1度的低角側(cè)的第一峰(P1)和具有峰的強度比第一峰(P1)的峰的強度大的、并且2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的高角側(cè)的第二峰(P2)的兩個峰。此外，在使Ar和O2的混合氣體的壓力為1.3Pa，形成第一透明導(dǎo)電膜的比較例1-1中，僅具有2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的峰。此外，實施例1-1、1-2、1-3和比較例1-1的第一透明導(dǎo)電膜的比電阻圖中沒有表示，是約為3×10-4(Ω·cm)～約9×10-4(Ω·cm)。而使Ar和O2的混合氣體的壓力為1.3Pa，形成第一透明導(dǎo)電膜的比較例1-1的比電阻最小，發(fā)現(xiàn)具有隨Ar和O2的混合氣體的壓力增加，第一透明導(dǎo)電膜的比電阻減小的傾向。
下面，參照圖3，對評價在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體的壓力和光電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)的關(guān)系的結(jié)果進行說明。此外，在此試驗中，制作了對應(yīng)于本實施方式的第一透明導(dǎo)電膜的實施例2-1、2-2、2-3的試樣、比較例2-1的試樣，并且對這些制作的試樣測定了標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)。
實施例2-1、2-2、2-3和比較例2-1的試樣與上述的實施例1-1、1-2、1-3和比較例1-1的試樣不同，作為n型單晶硅基板使用在表面形成網(wǎng)紋構(gòu)造(凹凸形狀)的基板，同時，在光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜(IWO膜上)的上面上和n型單晶硅基板的下面上，分別形成第一集電極和第二集電極。這些實施例2-1、2-2、2-3和比較例2-1的試樣的其他構(gòu)造和IWO膜的制作工序分別與上述的實施例1-1、1-2、1-3和比較例1-1的試樣相同。具體地說，在實施例2-1中，使Ar和O2的混合氣體的壓力為0.7Pa，在實施例2-2中，使Ar和O2的混合氣體的壓力為1.0Pa，在實施例2-3中，使Ar和O2的混合氣體的壓力為0.4Pa。此外，在比較例1-1中，使Ar和O2的混合氣體的壓力為1.3Pa。這樣在實施例2-1和2-2的IWO膜中，分別與圖2所示的實施例1-1和1-2相同，得到峰的強度比低角側(cè)的第一峰(P1)的峰的強度小的高角側(cè)的第二峰(P2)。此外，在實施例2-3的IWO膜中，與圖2所示的實施例1-3相同，得到峰的強度比低角側(cè)的第一峰(P1)的峰的強度大的高角側(cè)的第二峰(P2)。此外，在比較例2-1的IWO膜中，與圖2所示的比較例1-1相同，僅得到一個峰(P2)。對于這些實施例2-1、2-2、2-3和比較例2-1的試樣，測定了電池輸出(Pmax)，進行了電池輸出(Pmax)的標(biāo)準(zhǔn)化。其結(jié)果示于圖3。
其中，電池輸出(Pmax)的標(biāo)準(zhǔn)化通過用由具有2θ(θX射線衍射角)為30.1±0.1度的低角側(cè)的第一峰(P1)和具有峰的強度比第一峰(P1)的峰的強度大的、并且2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的高角側(cè)的第二峰(P2)的兩個峰的IWO膜構(gòu)成的光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢元件的電池輸出(Pmax)進行。此標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢元件使用含約5wt％的SnO2粉末的In2O3粉末的燒結(jié)體構(gòu)成的靶，用DC濺射法形成第一導(dǎo)電膜(ITO)。用DC濺射法形成此第一導(dǎo)電膜(ITO)的形成條件是基板溫度為60℃、Ar流量為200sccm、壓力為0.5Pa、DC功率為1kW、向陰極施加的磁場為2000Gauss。此外，標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢元件的其他構(gòu)造和制作工序與上述的實施例2-1相同。
如圖3所示，光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜由IWO膜構(gòu)成，具有峰的強度比低角側(cè)的第一峰(P1)的峰的強度小的高角側(cè)的第二峰(P2)的實施例2-1和2-2的試樣、具有峰的強度比低角側(cè)的第一峰(P1)的峰的強度大的高角側(cè)的第二峰(P2)的實施例2-3的試樣、與有一個峰(P2)的比較例2-1相比，可以看出電池輸出(Pmax)增加。具體地說，在具有峰的強度比低角側(cè)的第一峰(P1)的峰的強度小的高角側(cè)的第二峰(P2)的實施例2-1和2-2的試樣中，標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)分別為約102.7％和約101.9％。此外，在具有峰的強度比低角側(cè)的第一峰(P1)的峰的強度大的高角側(cè)的第二峰(P2)的實施例2-3的試樣中，標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)為約100.1％。另一方面，在具有一個峰(P2)的比較例2-1的試樣中，標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)為約98.9％。此外，比較例2-1的試樣的標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)為比100％小的值，認為是因為相對于標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢元件有兩個峰，比較例2-1的試樣只有一個峰。
下面，參照圖4，對在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和靶內(nèi)的WO3的含量、第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)的關(guān)系評價的結(jié)果進行說明。此外，在此試驗中，制作了對應(yīng)于本實施方式的第一透明導(dǎo)電膜的實施例3-1～3-9的試樣、比較例3-1～3-7的試樣，并且對這些制作的試樣測定了第一透明導(dǎo)電膜的X射線衍射光譜，計算出第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)。
實施例3-1的試樣使用含約1wt％WO3粉末的In2O3粉末的燒結(jié)體構(gòu)成的靶，利用離子鍍法在p型非晶態(tài)硅層上形成了約100nm厚的光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜(IWO)，制作出光電動勢元件。此時，使Ar和O2的混合氣體的壓力為約0.7Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa。此外，為了良好地檢測X射線衍射光譜的信號，作為n型單晶硅基板，使用表面形成形狀比較平坦的基板。此外，在實施例3-1的試樣中，不形成光入射側(cè)的第一集電極、與光入射側(cè)相反一側(cè)(n型單晶硅基板的背面一側(cè))的i型非晶態(tài)硅層、n型非晶態(tài)硅層、第二透明導(dǎo)電膜和第二集電極，考慮形成第一集電極和第二集電極時的熱處理，在約200℃進行約80分鐘的熱處理。此實施例3-1的試樣的其他構(gòu)造和制作工序與上述本實施方式的光電動勢元件1相同。此外，實施例3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8和3-9的試樣使用WO3粉末含量分別為約1wt％、約3wt％、約3wt％、約4wt％、約4wt％、約4wt％、約1wt％和約3wt％的靶而制作。此外，使Ar和O2的混合氣體的壓力分別為約1.0Pa、約0.7Pa、約1.0Pa、約0.4Pa、約0.7Pa、約1.0Pa、約0.4Pa和約0.4Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa，制作了實施例3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8和3-9的試樣。此外，比較例3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6和3-7的試樣使用WO3粉末含量分別為約1wt％、3wt％、4wt％、5wt％、5wt％、5wt％和5wt％的靶而制作。此外，使Ar和O2的混合氣體的壓力分別為約1.3Pa、約1.3Pa、約1.3Pa、約0.4Pa、約0.7Pa、約1.0Pa和約1.3Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa，制作了比較例3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6和3-7的試樣。此外，實施例3-2～3-9和比較例3-1～3-7的試樣使除了上述以外的條件與實施例3-1的試樣相同進行了制作。對這些實施例3-1～3-9的試樣和比較例3-1～3-7的試樣，用X射線分析裝置測定了X射線衍射光譜，測定了光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)。其結(jié)果示于圖4。
如圖4所示，可以看出，在靶內(nèi)的WO3含量為約1wt％～約4wt％的范圍內(nèi)，隨WO3含量增加，第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)也增加。此外，在將Ar和O2的混合氣體的壓力設(shè)定為約0.7Pa和約1.0Pa的情況下，在WO3粉末含量為約1wt％～約4wt％的試樣(實施例3-1、3-2、3-3、3-4、3-6和3-7)中，第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)變的比第二峰(P2)大。此外，在將Ar和O2的混合氣體的壓力設(shè)定為約0.4Pa的情況下，在WO3粉末含量為約1wt％和約3wt％的試樣(實施例3-8和3-9)中，第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)變的比第二峰(P2)小。另一方面，在將Ar和O2的混合氣體的壓力設(shè)定為約0.4Pa的情況下，也如實施例3-5那樣，如使靶內(nèi)的WO3粉末含量為約4wt％，可以看出，第一透明導(dǎo)電膜的低角側(cè)的第一峰(P1)變的比高角側(cè)的第二峰(P2)大。此外，在使Ar和O2的混合氣體的壓力為約1.3Pa制作的比較例3-1、3-2、3-3和3-7的試樣中，只看到第二峰(P2)。此外，在使用WO3粉末含量為約5wt％的靶制作的比較例3-4～比較例3-6的試樣中，由于沒有看到第二峰(P2)的峰的強度，只看到第一峰(P1)，所以在圖4中沒有表示第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)。
下面，參照圖5，對評價光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)和第二峰(P2)的強度比(P1/P2)和光電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化耐侯性的關(guān)系的結(jié)果進行說明。此外，在此試驗中，制作了對應(yīng)于本實施方式的光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的實施例4-1～4-9的試樣、比較例4-1的試樣。
實施例4-1～4-9和比較例4-1的試樣和與上述的實施例3-1～3-9和比較例3-1的試樣不同，作為n型單晶硅基板使用在表面形成網(wǎng)紋構(gòu)造(凹凸形狀)的基板，并且在光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜(IWO膜)的上面上和n型單晶硅基板的下面上，分別形成第一集電極和第二集電極。這些實施例4-1～4-9和比較例4-1的試樣的其他構(gòu)造和IWO膜的制作工序分別與上述的實施例3-1～3-9和比較例3-1的試樣相同。然后，使用與上述本實施方式的光電動勢模塊10相同的制作工序制作了包括這些實施例4-1～4-9和比較例4-1的光電動勢元件的光電動勢模塊。此外，在實施例4-1～4-9和比較例4-1的試樣中，使用透濕性好的PVF薄膜作為背面薄膜5，進行了加速試驗。此加速試驗在濕度為85％、溫度為85℃、時間為2000小時的條件下進行。然后，測定了在加速試驗前和加速試驗侯的電池輸出(Pmax)，將加速試驗后的電池輸出(Pmax)用加速試驗前的電池輸出(Pmax)除，來計算耐侯性，進行耐侯性的標(biāo)準(zhǔn)化。其結(jié)果示于圖5。此外，耐侯性的標(biāo)準(zhǔn)化用只能看到2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的峰的比較例4-1的試樣進行。
如圖5所示，第一透明導(dǎo)電膜由IWO膜構(gòu)成，用第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)大于1的實施例4-1～4-7的試樣與第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)小于1的實施例4-8和4-9的試樣和有一個峰的比較例4-1的試樣相比，可以看出提高了耐侯性。認為原因如下。也就是可以認為，由于在實施例4-1～4-7中，在形成第一透明導(dǎo)電膜時，用離子鍍法，通過在p型非晶質(zhì)硅層上形成第一透明導(dǎo)電膜，可以使在p型非晶質(zhì)硅層上形成第一透明導(dǎo)電膜時的離子能量，減小到約10eV～約20eV，這樣，由于可以減少離子對p型非晶質(zhì)硅層、i型非晶質(zhì)硅層和n單晶硅基板的損傷，所以可以抑制由p型非晶質(zhì)硅層、i型非晶質(zhì)硅層和n單晶硅基板的離子損傷引起的耐侯性的降低。此外，在實施例4-1～4-7中，認為由于在利用離子鍍法這樣的促進濺射材料的再排列的條件下，通過形成第一透明導(dǎo)電膜，可以提高第一透明導(dǎo)電膜的致密程度。此外，可以得知在第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)小于1的實施例4-8和4-9的試樣和有一個峰的比較例4-1的試樣中，沒有發(fā)現(xiàn)大的差別。雖然詳細的機理還不清楚，但可以認為這是因為在第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)小于1的實施例4-8和4-9的試樣中，與第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)大于1的實施例4-1～4-7的試樣不同，第一透明導(dǎo)電膜的致密程度沒有提高。
此外，在第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)大于1的實施例4-1～4-7的試樣中，標(biāo)準(zhǔn)化的耐侯性為約100.92％～約101.63％。此外，在第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)小于1的實施例4-8和4-9的試樣中，標(biāo)準(zhǔn)化的耐侯性分別為約99.90％和約100.20％。根據(jù)以上可以認為，為了提高光電動勢元件的耐侯性，希望光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)為1以上。
下面。參照圖6，在形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和靶內(nèi)的WO3的含量與光電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)的關(guān)系的評價結(jié)果進行說明。此外，在此試驗中，制作出對應(yīng)于本實施方式的第一透明導(dǎo)電膜的實施例5-1～5-9的試樣、比較例5-1～5-7的試樣。對這些制作的試樣測定了電池輸出(Pmax)。
實施例5-1～5-9和比較例5-1～5-7的試樣與上述實施例3-1～3-9和比較例3-1～3-7的試樣不同，作為n型單晶硅基板上使用在表面形成網(wǎng)紋構(gòu)造(凹凸形狀)的基板，并且在光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜(IWO膜)的上面上和n型單晶硅基板的下面上，分別形成第一集電極和第二集電極。這些實施例5-1～5-9和比較例5-1～5-7的試樣的其他構(gòu)造和IWO膜的制作工序分別與上述的實施例3-1～3-9和比較例3-1～3-7的試樣相同。對這些試樣測定出電池輸出(Pmax)，進行電池輸出(Pmax)的標(biāo)準(zhǔn)化。其結(jié)果示于圖6。此外，電池輸出(Pmax)的標(biāo)準(zhǔn)化，利用與計算圖3所示的實施例2-1、2-2、2-3和比較例2-1的標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)時相同的標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢元件的電池輸出(Pmax)進行。
如圖6所示，可以看出，隨靶內(nèi)的WO3的含量增加，光電動勢元件的電池輸出(Pmax)有減少的傾向。其理由認為如下。也就是，可以認為隨靶內(nèi)的WO3的含量增加，可能使第一透明導(dǎo)電膜的比電阻降低，另一方面，由于第一透明導(dǎo)電膜內(nèi)的W增加，光的透過率降低到第一透明導(dǎo)電膜的比電阻的降低率以上。此外，在Ar和O2的混合氣體壓力在約0.4Pa～約1.0Pa的條件下，靶內(nèi)的WO3的含量為1wt％或3wt％的實施例5-1～5-4、5-8和5-9的標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)都為1以上。此外，在靶內(nèi)的WO3的含量為4wt％的實施例5-5～5-7中，在實施例5-5和5-6中，標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)為1以上，實施例5-7中標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)變得比1小。此外，在靶內(nèi)的WO3的含量為5wt％的比較例5-4～5-7中，標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)都比1小。此外，在靶內(nèi)的WO3的含量為約1wt％～約5wt％的范圍內(nèi)，在Ar和O2的混合氣體壓力為約1.3Pa的比較例5-1、5-2、5-3和5-7中，標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)都比1小。
此外，標(biāo)準(zhǔn)化電池輸出(Pmax)為1以上的靶內(nèi)的WO3的含量為約1wt％或3wt％的實施例5-1～5-4、5-8和5-9具有同樣的構(gòu)造，并且用同樣的制作工序制作出的上述實施例3-1～3-4、3-8和3-9的第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)如圖4所示，為2以下。從以上可以認為，為了提高光電動勢元件的電池輸出(Pmax)，優(yōu)選第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)在2以下。
下面，與由IWO膜形成的圖2～圖6所示的光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的情況不同，在用ITO膜形成光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜的情況下，對第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)和光電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化耐侯性的關(guān)系的評價結(jié)果進行說明。此外，在此試驗中，制作出對應(yīng)于本實施方式的第一透明導(dǎo)電膜的實施例6-1，并對制作的試樣測定了電池輸出(Pmax)。
實施例6-1的試樣使用含約3wt％SnO2粉末的In2O3粉末的燒結(jié)體構(gòu)成的靶，用離子鍍法在p型非晶態(tài)硅層上形成約100nm厚的光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜(ITO)，制作出光電動勢元件。此光電動勢元件的其他的構(gòu)造和制作工序，與上述的實施例4-1相同。使用與上述本實施方式的光電動勢模塊10相同的制作工序，制作出包括此實施例6-1的光電動勢元件的光電動勢模塊。此外，在實施例6-1的試樣中，使用透濕性好的PVF薄膜作為背面薄膜5，進行加速試驗。此加速試驗在濕度為85％、溫度為85℃、時間為2000小時的條件下進行。然后測定出在加速試驗前和加速試驗侯的電池輸出(Pmax)，將加速試驗后的電池輸出(Pmax)用加速試驗前的電池輸出(Pmax)除，計算耐侯性，進行耐侯性的標(biāo)準(zhǔn)化。實施例6-1的試樣的第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)為約1.3。此外，實施例6-1的試樣的標(biāo)準(zhǔn)化耐侯性為1.012。這樣，明確得知，通過利用離子鍍法，在由ITO膜形成第一透明導(dǎo)電膜的情況下，也可以使第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)為1以上，并且，在第一透明導(dǎo)電膜中不僅是使用IWO膜的情況，使用ITO膜的情況下也可以提高耐侯性。
此外，耐侯性的標(biāo)準(zhǔn)化利用第一透明導(dǎo)電膜的第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)為約0.5的標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢模塊進行。在此標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢模塊中，使用含約5wt％SnO2粉末的In2O3粉末的燒結(jié)體構(gòu)成的靶，用DC濺射法形成第一導(dǎo)電膜(ITO膜)。用DC濺射法形成此第一導(dǎo)電膜(ITO)的形成條件是基板溫度為60℃、Ar流量為200sccm、壓力為0.5Pa、DC功率為1kW、向陰極施加的磁場為2000Gauss。此外，標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢模塊的其他構(gòu)造和制作工序與上述的實施例6-1的標(biāo)準(zhǔn)化用光電動勢模塊相同。
下面，參照圖7，對形成與光入射側(cè)相反一側(cè)(n型單晶硅基板的背面一側(cè))的第二透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和光電動勢元件的標(biāo)準(zhǔn)化耐侯性的關(guān)系評價的結(jié)果進行說明。此外，在此試驗中，制作出對應(yīng)于本實施方式的實施例7-1的試樣、比較例7-1～7-2的試樣。
實施例7-1、比較例7-1和7-2的試樣使用含約1wt％WO3粉末的In2O3粉末的燒結(jié)體構(gòu)成的靶，用離子鍍法在p型非晶態(tài)硅層上，形成約100nm厚的光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜(IWO)，制作出光電動勢元件。此時，使Ar和O2的混合氣體的壓力為約0.7Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa。也就是，形成2θ(θX射線衍射角)具有兩個峰，并且第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)大于1的第一透明導(dǎo)電性膜。此外，實施例7-1的試樣使用含約1wt％WO3粉末的In2O3粉末的燒結(jié)體構(gòu)成的靶，用離子鍍法在n型非晶態(tài)硅層的背面，形成具有約100nm厚的、位于與光入射側(cè)相反一側(cè)的第二透明導(dǎo)電膜(IWO膜)。此時使Ar和O2的混合氣體的壓力為約1.3Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa。也就是，在實施例7-1中，形成只有2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的峰的第二透明導(dǎo)電膜。此外，比較例7-1的試樣，在形成第二透明導(dǎo)電膜時，使Ar和O2的混合氣體的壓力為約0.7Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa。也就是，在比較例7-1中，形成2θ(θX射線衍射角)有兩個峰，并且第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)大于1的第二透明導(dǎo)電性膜。此外，比較例7-2的試樣在形成第二透明導(dǎo)電膜時，使Ar和O2的混合氣體的壓力為約0.4Pa，使混合氣體中的Ar氣的分壓為約0.36Pa。也就是，在比較例7-2中，形成2θ(θX射線衍射角)有兩個峰，并且第一峰(P1)與第二峰(P2)的強度比(P1/P2)小于1的第二透明導(dǎo)電性膜。然后，使用與上述本實施方式的光電動勢模塊10相同的制作工序制作出包括這些實施例7-1、比較例7-1和7-2的光電動勢元件1的光電動勢模塊。此外，在實施例7-1、比較例7-1和7-2的試樣中，使用透濕性好的PVF薄膜作為背面薄膜5，進行加速試驗。此加速試驗在濕度為85％、溫度為85℃、時間為2000小時的條件下進行。然后測定出在加速試驗前和加速試驗侯的電池輸出(Pmax)，將加速試驗后的電池輸出(Pmax)用加速試驗前的電池輸出(Pmax)除，計算耐侯性，進行耐侯性的標(biāo)準(zhǔn)化。其結(jié)果示于圖7。此外，耐侯性的標(biāo)準(zhǔn)化用比較例7-1的試樣進行。
如圖7所示，形成只有2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的、位于與光入射側(cè)相反一側(cè)的第二透明導(dǎo)電性膜的實施例7-1的試樣，與形成2θ(θX射線衍射角)有兩個峰的第二透明導(dǎo)電性膜的比較例7-1和7-2的試樣相比，可以看出耐侯性提高。認為其原因如下。也就是，在實施例7-1中，通過形成在透濕性好的PVF薄膜一側(cè)形成只有2θ(θX射線衍射角)為30.6±0.1度的一個峰的第二透明導(dǎo)電性膜，與在透濕性好的PVF薄膜一側(cè)形成2θ(θX射線衍射角)有兩個峰的第二透明導(dǎo)電性膜的情況相比，使第二透明導(dǎo)電性膜的結(jié)晶性能降低，由于可以抑制通過晶界進入的水分，所以可以認為能使通過背面一側(cè)的透濕性好的PVF薄膜進入的水分的耐侯性提高。
下面，對形成與光入射側(cè)相反一側(cè)的第二透明導(dǎo)電膜時，Ar和O2的混合氣體壓力和因加熱造成的光電動勢元件的彎曲的關(guān)系評價的結(jié)果進行說明。此外，在此試驗中，制作出對應(yīng)于本實施方式的實施例8-1的試樣、比較例8-1的試樣。
實施例8-1和比較例8-1的試樣分別與上述實施例7-1和比較例7-1的光電動勢元件1相同。此外，實施例8-1和比較例8-1的試樣平面看具有一邊為104mm的正方形狀?？墒?，在實際使用環(huán)境中，在光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電膜中，因光的照射產(chǎn)生溫度升高，另一方面，位于與光入射側(cè)相反一側(cè)的第二透明導(dǎo)電膜中，由于入射光被光電動勢元件1遮擋，認為難以產(chǎn)生因光的照射造成的溫度升高。所以，為了重現(xiàn)此溫度升高的差，將實施例8-1和比較例8-1的試樣用加熱板進行加熱試驗，加熱試驗將第一透明導(dǎo)電膜一側(cè)放在加熱板上，在溫度為150℃、時間為20分鐘的條件下進行。然后，觀測出加熱后的光電動勢元件1的彎曲。在實施例8-1中的試樣中，沒有看到光電動勢元件1的彎曲。另一方面，在比較例8-1的試樣中，確認光電動勢元件1有1mm～2mm的彎曲。因此認為，即使在實際的使用環(huán)境中，在實施例8-1中的試樣中，在光電動勢元件1上難以產(chǎn)生彎曲，在比較例8-1的試樣中，在光電動勢元件1上容易產(chǎn)生彎曲。認為其理由如下。也就是，在光入射側(cè)和與光入射側(cè)相反一側(cè)，分別形成具有2θ(θX射線衍射角)有兩個峰的第一透明導(dǎo)電性膜和第二透明導(dǎo)電性膜的比較例8-1中，光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電性膜因光的入射造成的溫度升高，比第二透明導(dǎo)電性膜因光的入射造成的溫度升高多，由此，可以認為引起因溫度升高造成的第一透明導(dǎo)電性膜的伸展量比第二透明導(dǎo)電性膜的伸展量大，所以，在第二透明導(dǎo)電性膜一側(cè)產(chǎn)生光電動勢元件1的彎曲。另一方面，在光入射側(cè)形成2θ(θX射線衍射角)有兩個峰的第一透明導(dǎo)電性膜，并且在與光入射側(cè)相反一側(cè)形成2θ(θX射線衍射角)有一個峰的第二透明導(dǎo)電性膜的實施例8-1中，光入射側(cè)的第一透明導(dǎo)電性膜因光的入射造成溫度的升高比第二透明導(dǎo)電性膜因光的入射造成溫度的升高大的情況下，利用第二透明導(dǎo)電性膜比第一透明導(dǎo)電性膜容易延伸，由于可以減小因溫度升高造成的第一透明導(dǎo)電性膜和第二透明導(dǎo)電性膜的延伸量的差，所以可以認為能抑制光電動勢元件1產(chǎn)生彎曲。在實施例8-1中，通過這樣抑制光電動勢元件1產(chǎn)生彎曲，可以抑制在光電動勢元件1的各層中產(chǎn)生龜裂和剝落，所以認為可以提高光電動勢元件1的耐侯性。
此外，此次公開的實施方式和實施例應(yīng)該認為所有點都是例子，不是限制的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍不是上述實施方式和實施例的說明，是用專利要求范圍表示，此外，包括了與專利要求范圍具有均等含意和范圍內(nèi)所有的變更。
例如，在上述實施方式中，對使用由n型單晶硅基板構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層的情況進行了說明，但本發(fā)明不限于此，在使用由p型單晶硅基板或非晶態(tài)硅層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層的情況下，也可以得到相同的效果。
此外，在上述實施方式中，在n型單晶硅基板的表面上形成i非晶態(tài)硅層、p非晶態(tài)硅層和第一透明導(dǎo)電膜，并且在n型單晶硅基板的背面上形成i非晶態(tài)硅層、n非晶態(tài)硅層和第二透明導(dǎo)電膜，但本發(fā)明不限于此，如在光入射側(cè)形成第一透明導(dǎo)電膜，在與光入射側(cè)相反一側(cè)形成第二透明導(dǎo)電膜，在沒有上述構(gòu)造的光電動勢元件中使用，也可以得到同樣的效果。具體地說，也可以在n型單晶硅基板的表面上形成i非晶態(tài)硅層、p非晶態(tài)硅層和第一透明導(dǎo)電膜，并且在n型單晶硅基板的背面上形成第二透明導(dǎo)電膜。
此外，在上述實施方式中，以在非晶態(tài)硅層上形成透明導(dǎo)電膜的情況為例進行了說明，但本發(fā)明不限于此，在微晶硅層、非晶態(tài)SiC層、非晶態(tài)SiO層上形成本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜的情況下，也可以得到同樣的效果。
此外，在上述實施方式中，作為構(gòu)成透明導(dǎo)電膜的材料使用了摻雜W或Sn的氧化銦(IWO或ITO)膜，但本發(fā)明不限于此，也可以使用在氧化銦中加入W或Sn，摻雜其他材料的透明導(dǎo)電膜。例如Ti、Zn、Ta和Re中至少一種，或?qū)煞N以上組合摻雜在透明導(dǎo)電膜中。例如也可以加入W，摻雜Ti、Sn和Zn中至少一種以上。
此外，在上述實施方式中，通過使用離子鍍法，在形成透明導(dǎo)電膜時使離子的能量減小到約10eV～約20eV，形成由氧化銦構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜，但本發(fā)明不限于此，使用離子鍍以外的、在形成透明導(dǎo)電膜時能使離子的能量減小到約100eV以下的方法，也可以形成具有在低角側(cè)的第一峰(P1)和峰的強度比第一峰(P1)的峰的強度小的高角側(cè)的第二峰(P2)的氧化銦膜構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜。例如，使用邊施加強磁場邊在DC上重疊RF的濺射法、脈沖調(diào)制DC放電、RF放電、VHF放電、微波放電或離子束蒸鍍法等，通過設(shè)定可以使在形成透明導(dǎo)電膜時能使離子的能量減小到約100eV以下的形成條件，也可以形成具有在低角側(cè)的第一峰(P1)和峰的強度比第一峰(P1)的峰的強度小的高角側(cè)的第二峰(P2)的氧化銦膜構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜。這種情況下，如形成有有兩個峰的(222)峰的氧化銦膜構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜，可以與本發(fā)明得到同樣的效果。此外，在使用邊施加強磁場邊在DC上重疊RF的濺射法的情況下，通過在施加磁場為約3000Gauss、DC功率為1.2kW、RF功率為0.6kW的條件下形成，可以使在形成透明導(dǎo)電膜時能使離子的能量減小到約100eV以下，并且可以確認對作為透明導(dǎo)電膜基底的半導(dǎo)體層，可以抑制等離子體損傷。此外，在使用邊施加強磁場邊在DC上重疊RF的濺射法、脈沖調(diào)制DC放電、RF放電、VHF放電、微波放電的情況下，為了促使濺射材料(W或Sn)的再排列，希望在約150℃～約200℃的溫度下使透明導(dǎo)電膜成膜。此外，用離子束蒸鍍法的情況下，與使用離子鍍法的上述實施方式相同，成膜時即使不加熱也可以。
此外，在上述實施方式中，形成構(gòu)成透明導(dǎo)電膜的氧化銦膜時，使用了Ar氣，但本發(fā)明不限于此，也可以使用He、Ne、Kr、Xe其他的惰性氣體或它們的混合氣體。
此外，在上述實施方式中，使用RF等離子體CVD法形成i非晶態(tài)硅層和p型非晶態(tài)硅層，但本發(fā)明不限于此，也可以使用蒸鍍法、濺射法、微波等離子體CVD法、ECR法、熱CVD法、LPCVD(減壓CVD)法等其他的方法，形成非晶態(tài)硅層。
此外，在上述實施方式中，作為半導(dǎo)體材料使用了硅(Si)，但本發(fā)明不限于此，也可以使用SiGe、SiGeC、SiC、SiN、SiGeN、SiSn、SiSnN、SiSnO、SiO、Ge、GeC、GeN中的某一種半導(dǎo)體。這種情況下，這些半導(dǎo)體也可以是晶態(tài)或含有氫或氟中至少一個的非晶態(tài)或微晶。
此外，在上述實施方式中，表示了光電動勢元件中形成一個pin構(gòu)造的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以在光電動勢元件中層疊形成多個pin構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種光電動勢元件，其特征在于，包括光電轉(zhuǎn)換層；第一透明導(dǎo)電膜，在所述光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層；以及第二透明導(dǎo)電膜，在所述光電轉(zhuǎn)換層的與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層。
2.如權(quán)利要求1所述的光電動勢元件，其特征在于所述第二氧化銦層的所述X射線衍射峰的2θ(θX射線衍射角)在30.6度附近。
3.如權(quán)利要求1所述的光電動勢元件，其特征在于所述第一氧化銦層的所述兩個X射線衍射峰由具有2θ(θX射線衍射角)在30.1度附近的低角側(cè)的第一峰、以及峰的強度比2θ(θX射線衍射角)在30.6度附近的所述第一峰的峰強度小的高角側(cè)的第二峰構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的光電動勢元件，其特征在于所述第一氧化銦層的所述第一峰和所述第二峰的強度比為1以上。
5.如權(quán)利要求4所述的光電動勢元件，其特征在于所述第一氧化銦層的所述第一峰和所述第二峰的強度比為2以下。
6.如權(quán)利要求1所述的光電動勢元件，其特征在于所述第一氧化銦層和所述第二氧化銦層含有W。
7.如權(quán)利要求1所述的光電動勢元件，其特征在于，還包括第一半導(dǎo)體層，所述第一透明導(dǎo)電膜在其表面上形成，由非晶態(tài)半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體中的至少一種構(gòu)成；第一集電極，在所述第一透明導(dǎo)電膜的表面上形成；第二半導(dǎo)體層，所述第二透明導(dǎo)電膜在其表面上形成，由非晶態(tài)半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體中的至少一種構(gòu)成；以及第二集電極，在所述第二透明導(dǎo)電膜的表面上形成。
8.如權(quán)利要求1所述的光電動勢元件，其特征在于所述第一氧化銦層和所述第二氧化銦層含有Sn。
9.一種光電動勢模塊，其特征在于，包括多個光電動勢元件，其包括光電轉(zhuǎn)換層，在所述光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上形成；具有(222)取向、并且包括具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層的第一透明導(dǎo)電膜；以及在與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層的第二透明導(dǎo)電膜，透明的表面保護材料，配置在所述第一透明導(dǎo)電膜的光入射側(cè)的表面上，以及樹脂薄膜，配置在所述第二透明導(dǎo)電膜的與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上。
10.如權(quán)利要求9所述的光電動勢模塊，其特征在于所述第二氧化銦層的所述X射線衍射峰的2θ(θX射線衍射角)在30.6度附近。
11.如權(quán)利要求9所述的光電動勢模塊，其特征在于所述第一氧化銦層的所述兩個X射線衍射峰由具有2θ(θX射線衍射角)在30.1度附近的低角側(cè)的第一峰、以及峰的強度比2θ(θX射線衍射角)在30.6度附近的所述第一峰的峰強度小的高角側(cè)的第二峰構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求11所述的光電動勢模塊，其特征在于所述第一氧化銦層的所述第一峰和所述第二峰的強度比為1以上。
13.如權(quán)利要求12所述的光電動勢模塊，其特征在于所述第一氧化銦層的所述第一峰和所述第二峰的強度比為2以下。
14.如權(quán)利要求9所述的光電動勢模塊，其特征在于所述第一氧化銦層和所述第二氧化銦層含有W。
15.如權(quán)利要求9所述的光電動勢模塊，其特征在于，還包括第一半導(dǎo)體層，所述第一透明導(dǎo)電膜在其表面上形成，由非晶態(tài)半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體中的至少一種構(gòu)成；第一集電極，在所述第一透明導(dǎo)電膜的表面上形成；第二半導(dǎo)體層，所述第二透明導(dǎo)電膜在其表面上形成，由非晶態(tài)半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體中的至少一種構(gòu)成；以及第二集電極，在所述第二透明導(dǎo)電膜的表面上形成。
16.如權(quán)利要求9所述的光電動勢模塊，其特征在于所述第一氧化銦層和所述第二氧化銦層含有Sn。
17.一種光電動勢元件的制造方法，其特征在于，包括形成光電轉(zhuǎn)換層的工序；利用離子鍍法，在所述光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上，形成具有(222)取向、并且包含具有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層的第一透明導(dǎo)電膜的工序；以及利用離子鍍法，在所述光電轉(zhuǎn)換層的與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上，形成具有(222)取向、并且包含具有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層的第二透明導(dǎo)電膜的工序。
18.如權(quán)利要求17所述的光電動勢元件的制造方法，其特征在于形成所述第一透明導(dǎo)電膜的工序包括在10eV以上20eV以下的離子能量的條件下，用離子鍍法形成所述第一透明導(dǎo)電膜的工序，形成所述第二透明導(dǎo)電膜的工序包括在10eV以上20eV以下的離子能量的條件下，用離子鍍法形成所述第二透明導(dǎo)電膜的工序。
19.如權(quán)利要求17所述的光電動勢元件的制造方法，其特征在于形成所述第一透明導(dǎo)電膜的工序包括在靶中含有的WO3粉末在1wt％以上3wt％以下，而且在Ar和O2的混合氣體壓力在0.7Pa以上1.0Pa以下的條件下，用離子鍍法形成所述第一透明導(dǎo)電膜的工序。
20.如權(quán)利要求17所述的光電動勢元件的制造方法，其特征在于形成所述第一透明導(dǎo)電膜的工序包括使用含有SnO2粉末的靶，而且在Ar和O2的混合氣體壓力在0.4Pa以上1.0Pa以下的條件下，用離子鍍法形成所述第一透明導(dǎo)電膜的工序。
全文摘要
本發(fā)明可以得到能提高耐侯性的光電動勢元件。此光電動勢元件，包括光電轉(zhuǎn)換層；第一透明導(dǎo)電膜，它在光電轉(zhuǎn)換層的光入射側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括有兩個X射線衍射峰的第一氧化銦層；第二透明導(dǎo)電膜，它在光電轉(zhuǎn)換層的與光入射側(cè)相反一側(cè)的表面上形成，具有(222)取向、并且包括有一個X射線衍射峰的第二氧化銦層。
文檔編號H01L31/18GK101038939SQ20071008910
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者中島武, 丸山英治 申請人:三洋電機株式會社