專利名稱：薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，在1個(gè)玻璃基板中具有多個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元的集成型的薄膜太陽(yáng)能電池中，在透明絕緣基板上，依次形成由透明電極層構(gòu)成的第1電極層、由薄膜半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換層、第2電極層。為了使鄰接的薄膜太陽(yáng)能電池單元之間絕緣分離，在第1電極層中形成了分離槽(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。在由透明電極層構(gòu)成的第1電極層中，為了防止光反射損失而在表面形成有凹凸。由于因在其表面局部地形成具有陡峭的傾斜的突起而所致的凹凸等的不良，存在如下問題在由薄膜半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換層中產(chǎn)生裂紋(crack)、針孔(pinhole)。對(duì)此，公開了如下方法在具有凹凸的透明導(dǎo)電膜上形成界面層，以該界面層為掩模而去除第1電極層中存在的局部性突起，從而抑制由于形成在基板上的第1電極層表面的局部性突起等的凹凸不良而產(chǎn)生裂紋、針孔，減少短路電阻的影響(例如，參照專利文獻(xiàn) 2)。另外，公開了如下方法僅在以氧化錫為主成分且在上表面具有存在高低差的凹凸表面形狀的第一透明電極膜的凹部中選擇性地層疊以氧化鋅為主成分的第二透明電極膜，使凹部的凹陷變得平緩，從而選擇性地去除陡峭的凹部，抑制缺陷的產(chǎn)生(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-267613號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2001-352081號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特許第3297380號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，光電變換層的膜質(zhì)劣化并非僅起因于裂紋、針孔。在薄膜太陽(yáng)能電池中，當(dāng)由于晶體粒徑小而使晶界增加、由于生長(zhǎng)晶粒彼此的碰撞而生成晶界時(shí)，晶界部成為泄漏電流的產(chǎn)生路徑、光激勵(lì)載流子的再結(jié)合消滅區(qū)域，所以會(huì)引起開路電壓特性的降低、曲線因子特性的降低，進(jìn)一步會(huì)導(dǎo)致短路電流密度的降低，向光電變換特性的影響大。根據(jù)我們的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了在第1電極層的凹陷部分處易于產(chǎn)生這樣的晶界。 特別是，使單元之間絕緣分離的分離槽、為了防止光反射損失而形成的第1電極層表面的凹凸深的凹部等成為陡峭的凹陷部分，所以易于生成晶界。如果存在這樣的槽、深的凹部， 則在其上形成的光電變換層受到它們的影響而使其膜質(zhì)降低。另外，在第1電極層的厚度相對(duì)于光電變換層的厚度成為比較大的比例的情況下，不僅是分離槽、深的凹部的正上方， 而且對(duì)其周邊的光電變換層的膜質(zhì)的影響也變大。但是，在上述以往的技術(shù)中，雖然針對(duì)在透明導(dǎo)電膜上形成的具有陡峭的傾斜的局部性突起具有效果，但針對(duì)如分離槽那樣形成于透明導(dǎo)電膜的局部性的凹陷得不到效^ ο本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于得到一種光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法，防止層疊在基板上的透明電極層的凹陷部所引起的特性變差。為了解決上述課題并達(dá)到目的，本發(fā)明的薄膜太陽(yáng)能電池的特征在于，在透光性絕緣基板上，配置了將由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的第1電極層、進(jìn)行光電變換的光電變換層、以及由反射光的導(dǎo)電膜構(gòu)成的第2電極層按照這個(gè)順序進(jìn)行層疊而成的多個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元，并且，鄰接的所述薄膜太陽(yáng)能電池單元彼此串聯(lián)電連接，所述第1電極層具有凹陷部，所述凹陷部的底部被絕緣材料填埋。根據(jù)本發(fā)明，第1電極層的凹陷部的底部被絕緣材料填埋，從而起到如下效果可以防止由在基板上層疊的透明電極層的階梯差所引起的光電變換層的膜質(zhì)的降低，得到光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池。


圖1-1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖1-2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池單元的短邊方向上的剖面構(gòu)造的圖。圖1-3是示出構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池單元的薄膜半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)的主要部分剖面圖。圖2-1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-4是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-5是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-6是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-7是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-8是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-9是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖2-10是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池模塊的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。圖3-1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式2中的平坦化層的形成方法的剖面圖。
圖3-2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式2中的平坦化層的形成方法的剖面圖。圖3-3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式2中的平坦化層的形成方法的剖面圖。圖4是示出丙烯酸樹脂膜厚與光能的曝光量的關(guān)系的特性圖。圖5-1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式3中的平坦化層的形成方法的主要部分剖面圖。圖5-2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式3中的平坦化層的形成方法的主要部分剖面圖。圖5-3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式3中的平坦化層的形成方法的主要部分剖面圖。圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3中的透明電極層的光透射特性的特性圖。圖7是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式4中的平坦化層的形成方法的主要部分剖面圖。圖8-1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式5中的平坦化層的形成方法的主要部分剖面圖。圖8-2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式5中的平坦化層的形成方法的主要部分剖面圖。附圖標(biāo)記說明1 薄膜太陽(yáng)能電池單元(單元)；2 透光性絕緣基板；3 透明電極層；3a:凹凸； 4 光電變換層；4a :p型非晶質(zhì)半導(dǎo)體層；4b :i型非晶質(zhì)半導(dǎo)體層；4c :n型非晶質(zhì)半導(dǎo)體層；5 背面電極層；5a 凹凸；10 模塊；11 透明導(dǎo)電膜；14 光電變換層；14a :p型微晶半導(dǎo)體層；14b :i型微晶半導(dǎo)體層；14c :n型微晶半導(dǎo)體層；21 平坦化層；22 異物；23 開口部；41 感光性樹脂41 ；51 平坦化層；Dl 第1槽；D2 第2槽；D3 第3槽。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不限于以下的記述，可以在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)刈兏?。另外，在以下所示的附圖中，為易于理解，有時(shí)各部件的比例尺與實(shí)際不同。在各附圖之間也是同樣的。實(shí)施方式1.圖1-1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池即串列(tandem)型薄膜太陽(yáng)能電池模塊(以下，稱為模塊)10的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖1-2是用于說明構(gòu)成模塊10 的薄膜太陽(yáng)能電池單元(以下，有時(shí)還稱為單元)1的短邊方向上的剖面構(gòu)造的圖，是圖1-1 的線段A-A’方向上的主要部分剖面圖。圖1-3是示出構(gòu)成單元1的薄膜半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)的主要部分剖面圖。如圖1-1以及圖1-2所示，實(shí)施方式1的模塊10具備多個(gè)形成在透光性絕緣基板 2上的長(zhǎng)方形形狀(矩形形狀)的單元1，具有這些單元1串聯(lián)地電連接的構(gòu)造。單元1如圖1-2所示，具有將透光性絕緣基板2、在透光性絕緣基板2上形成的成為第1電極層的透明電極層(透明導(dǎo)電膜)3、在透明電極層3上形成的作為薄膜半導(dǎo)體層的第1光電變換層 4、在第1光電變換層4上形成的作為薄膜半導(dǎo)體層的第2光電變換層14、在第2光電變換層14上形成并成為第2電極層的背面電極層5依次進(jìn)行了層疊的構(gòu)造。另外，在透明電極層3的開口部分中設(shè)置了平坦化層21，透明電極層3的第1光電變換層4側(cè)的表面被大致平坦化。另外，開口部分是通過去除透明電極層3的一部分而凹陷的部分。通過向凹陷的部分的底部填埋平坦化層21而使其大致平坦化，但平坦化層21無需到達(dá)至凹陷的部分的上端，只要減小凹陷的階梯差即可。在透光性絕緣基板2上形成的透明電極層3中，形成有在與透光性絕緣基板2的短邊方向大致平行的方向上延伸并且到達(dá)透光性絕緣基板2的條狀的第1槽D1。通過該第1槽Dl的部分，鄰接的單元1的透明電極層3相互分離。在第1槽Dl的部分中埋入由絕緣材料構(gòu)成的平坦化層21。在埋入了平坦化層21的槽Dl的部分之上形成了第1光電變換層4。這樣，透明電極層3的一部分以橫跨鄰接的單元1的方式針對(duì)每個(gè)單元分離。另外，在與第1槽Dl鄰接的部位，背面電極層5沿著第2光電變換層14以及第1 光電變換層4的剖面?zhèn)缺诓慷纬芍镣该麟姌O層3。這樣，在第2光電變換層14以及第1 光電變換層4的側(cè)壁部中形成背面電極層5，從而使背面電極層5與透明電極層3連接。并且，由于該透明電極層3橫跨鄰接的單元1，所以相鄰的2個(gè)單元1的一方的背面電極層5 和另一方的透明電極層3被電連接。另外，在第1光電變換層4以及第2光電變換層14中，形成有到達(dá)透明電極層3 的條狀的第2槽D2。而且，背面電極層5、第2光電變換層14以及第1光電變換層4在與第1槽Dl以及第2槽D2不同的部位，形成有到達(dá)透明電極層3的條狀的第3槽(分離槽) D3，各單元1被分離。這樣，單元1的透明電極層3與鄰接的單元1的背面電極層5連接， 從而使鄰接的單元1串聯(lián)地電連接。透光性絕緣基板2例如使用具有透光性的絕緣基板。在這樣的透光性絕緣基板2 中，通常使用透射率高的材質(zhì)，使用從可見至近紅外區(qū)域?yàn)橹沟奈招〉牟ＡЩ宓?。透明電極層3由以下的膜構(gòu)成以氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(ITOdndium Tin Oxide)、氧化錫(SnO2)以及氧化鋯(ZrO2)等晶體性金屬氧化物為主成分的透明導(dǎo)電性氧化膜、或在這些透明導(dǎo)電性氧化膜中作為摻雜物(dopant)添加了鋁(Al)的膜等透光性的膜。 另外，透明電極層3也可以是作為摻雜物使用了從鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、硼⑶、釔⑴、 硅(Si)、鋯(Zr)、鈦(Ti)中選擇出的至少1種以上的元素的ZnO膜、ITO膜、SnA膜、或者將它們層疊而形成的透明導(dǎo)電膜，只要是具有光透射性的透明導(dǎo)電膜即可。另外，透明電極層3具有在表面形成了凹凸3a的表面紋理構(gòu)造。該紋理構(gòu)造具有如下功能使入射的太陽(yáng)光散射，提高第1光電變換層4中的光利用效率。詳細(xì)而言，從透光性絕緣基板2側(cè)入射過來的光在具有凹凸3a的透明電極層3與第1光電變換層4的界面處進(jìn)行了散射之后入射到第1光電變換層4，所以向第1光電變換層4大致傾斜地入射。 通過使光傾斜地入射，光的實(shí)質(zhì)上的光路延長(zhǎng)而使光的吸收增大，所以太陽(yáng)能電池單元的光電變換特性得到提高而使輸出電流增加。透明電極層3例如也可以使用DC濺射法、真空蒸鍍法、離子電鍍(ion plating)法等物理方法、噴鍍(spray)法、浸漬(dip)法、CVD法等化學(xué)方法。此處，如圖1-2所示，由于透明電極層3中的異物22的影響，透明電極層3的開口部分有時(shí)局部地具有陡峭的壁面部。具有這樣的陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部分有時(shí)是由于透明電極層3的構(gòu)圖(patterning)而形成的第1槽Dl的一部分，另外，有時(shí)是與第1槽Dl無關(guān)的其他部分。關(guān)于存在具有該陡峭的傾斜的開口部的部分，透明電極層3沒有附著到透光性絕緣基板2，或者與其他大部分區(qū)域相比成為非常薄的部分。在本實(shí)施方式中，在具有該陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層21而使透明電極層3大致平坦化。作為平坦化層21的材料，例如可以使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、烯烴樹脂、或者硅樹脂等的樹脂等各種有機(jī)材料。這些有機(jī)材料的粘性比較小，且這些有機(jī)材料可以容易地平坦地覆蓋透明電極層3的開口部分。另外，耐熱性也優(yōu)良，可以通過300°C以下程度的工藝來形成。另外，關(guān)于通過透明電極層3的構(gòu)圖得到的第 1槽D1，在平坦化層21中，選擇可以使鄰接的透明電極層彼此電絕緣的硅等絕緣材料或者高電阻材料。另外，形成平坦化層21的部分僅是形成了凹凸3a的透明電極層3的表面之中的具有陡峭的壁面部的開口部分。因此，透明電極層3的表面的大半不會(huì)被平坦化層21 所覆蓋，特別是表面的凸部的大部分不會(huì)被覆蓋，所以透明電極層3與第1光電變換層4的電連接被保持。第1光電變換層4以及第2光電變換層14具有pn結(jié)或者pin結(jié)，將利用所入射的光來進(jìn)行發(fā)電的薄膜半導(dǎo)體層層疊1層以上而構(gòu)成。第1光電變換層4如圖1-3所示， 從透明電極層3側(cè)起具備作為第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的ρ型非晶質(zhì)半導(dǎo)體層4a、作為第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的i型非晶質(zhì)半導(dǎo)體層4b、作為第3導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的η型非晶質(zhì)半導(dǎo)體層 4c。作為這樣的第1光電變換層4，例如形成從透明電極層3側(cè)起層疊ρ型的非晶態(tài)碳化硅膜(a-SiC膜)、i型的非晶態(tài)硅膜(a-Si膜)、n型的非晶態(tài)硅膜(a_Si膜)而成的層疊膜。 另外，作為其他的第1光電變換層4，例如可以舉出從透明電極層3側(cè)起層疊作為第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的P型的氫化非晶態(tài)碳化硅(a_SiC:H)層、作為第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的i型的氫化非晶態(tài)硅(a_Si:H)層、作為第3導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的η型的氫化微晶硅(yC_Si:H)層而成的層疊膜。另外，第2光電變換層14如圖1-3所示，從第1光電變換層4側(cè)起具備作為第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的P型微晶半導(dǎo)體層14a、作為第2導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的i型微晶半導(dǎo)體層14b、 作為第3導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的η型微晶半導(dǎo)體層14c。作為這樣的第2光電變換層14，例如形成從第1光電變換層4側(cè)起層疊ρ型的微晶硅膜(μ c-Si膜)、i型的微晶硅膜(μ c-Si 膜)、η型的微晶硅膜(μ c-Si膜)而成的層疊膜。另外，在如上述二級(jí)的pin結(jié)那樣層疊多個(gè)薄膜半導(dǎo)體層而構(gòu)成光電變換層的情況下，也可以在各個(gè)Pin結(jié)之間，插入由氧化微晶硅(μ C-SiOx)、鋁添加氧化鋅(Ζη0:Α1)、 氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnO2)、氧化硅(SiO)等具有導(dǎo)電性的透明的膜構(gòu)成的中間層，來改善Pin結(jié)之間的電、光學(xué)性連接。以上那樣的第1光電變換層4以及第2光電變換層14通過等離子體CVD等公知的手段來形成薄膜。背面電極層5與透明電極層3同樣地由以下膜構(gòu)成以氧化鋅(ΖηΟ)、氧化銦錫 (ΙΤ0 =Indium Tin Oxide)、氧化錫(SnO2)以及氧化鋯(ZrO2)等的晶體性金屬氧化物為主成分的透明導(dǎo)電性氧化膜、或在這些透明導(dǎo)電性氧化膜中添加鋁(Al)得到的膜等透光性的膜。背面電極層5例如通過濺射法、CVD法、噴鍍法等公知的手段來形成。另外，背面電極層5的表面具有通過利用鼓風(fēng)(blasting)法、濕蝕刻法等的粗面化處理而形成了凹凸5a 的表面紋理構(gòu)造。在如上所述構(gòu)成的實(shí)施方式1的模塊10中，通過在第1槽Dl內(nèi)埋入平坦化層21，使鄰接的透明電極層3彼此電絕緣，并且使透明電極層3的第1光電變換層4側(cè)的表面被大致平坦化。由此，可以使由第1槽Dl造成的階梯差減少，防止在其上形成的作為光電變換層的薄膜半導(dǎo)體(第1光電變換層4、第2光電變換層14)的由于第1槽Dl的階梯差所致的針孔、裂紋、晶界的產(chǎn)生，提高光電變換層的膜質(zhì)。因此，可以防止由于第1槽Dl的階梯差所引起的開路電壓特性的降低、曲線因子特性的降低、短路電流密度的降低，實(shí)現(xiàn)良好的光電變換效率。另外，該效果在透明電極層3的厚度相對(duì)于光電變換層的厚度成為比較大的比例的情況下也是有效的。另外，在實(shí)施方式1的模塊10中，在與第1槽Dl不同的部分中，也在透明電極層 3中的具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層21而使透明電極層3大致平坦化。 由此，可以與減少第1槽Dl所致的階梯差的情況同樣地，防止在其上形成的作為光電變換層的薄膜半導(dǎo)體(第1光電變換層4、第2光電變換層14)的由于開口部的階梯差所致的針孔、裂紋、晶界的產(chǎn)生，提高光電變換層的膜質(zhì)。并且，可以防止由于透明電極層3中的具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部的階梯差所引起的開路電壓特性的降低、曲線因子特性的降低、短路電流密度的降低，實(shí)現(xiàn)良好的光電變換效率。另外，該效果即使在透明電極層3的厚度相對(duì)于光電變換層的厚度成為比較大的比例的情況下也是有效的。以往，作為形成凹凸構(gòu)造的透明導(dǎo)電膜，已知氧化錫(SnO2)透明導(dǎo)電膜。一般，通過熱CVD法，在膜表面生長(zhǎng)幾十 幾百nm直徑的晶粒，從而形成氧化錫(SnO2)透明導(dǎo)電膜中形成的凹凸構(gòu)造。但是，為了在該氧化錫(SnO2)透明導(dǎo)電膜表面形成良好的凹凸構(gòu)造， 需要500°C 600°C的高溫工藝，另外需要1 μ m左右的膜厚，所以成為使制造成本增加的主要原因之一。因此，近年來，根據(jù)等離子體耐性優(yōu)良且資源豐富這樣的觀點(diǎn)，作為代替氧化錫 (SnO2)的材料，正在普及氧化鋅(ZnO)。但是，在氧化鋅(SiO)的情況下，存在如下問題為了在表面形成良好的凹凸構(gòu)造，需要2 μ m左右的膜厚。因此，作為在通過低溫形成而使氧化鋅(SiO)膜薄膜化的情況下也具有良好的光封閉效果的凹凸構(gòu)造的形成方法，有如下技術(shù)在基板上通過濺射法形成透明導(dǎo)電膜，并通過酸進(jìn)行蝕刻，從而在表面形成凹凸構(gòu)造。 通過該方法，可以期待降低太陽(yáng)能電池裝置的成本。但是，當(dāng)通過蝕刻處理而在透明導(dǎo)電膜的表面形成了凹凸化的情況下，有時(shí)在透明導(dǎo)電膜上存在具有陡峭的傾斜的局部性的開口部。如果存在這樣的開口部，則該開口部會(huì)成為在其上形成的薄膜半導(dǎo)體的針孔、裂紋、晶界的原因，成為使短路電阻降低而使太陽(yáng)能電池裝置的特性變差的主要原因。特別是在太陽(yáng)能電池中，當(dāng)由于晶體粒徑小而引起晶界增加、或由于生長(zhǎng)晶粒彼此的碰撞而生成晶界時(shí)，晶界部成為泄漏電流的產(chǎn)生路徑、光激勵(lì)載流子的再結(jié)合消滅區(qū)域，所以導(dǎo)致開路電壓特性降低、曲線因子特性降低、以及短路電流密度降低，成為負(fù)面因子。但是，在實(shí)施方式1的模塊10中，在透明電極層3中的具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層21而使透明電極層3大致平坦化。由此，即使在由于形成凹凸3a 用的蝕刻處理而在透明電極層3上存在具有陡峭的傾斜的局部性的開口部的情況下，也可以防止在其上形成的作為光電變換層的薄膜半導(dǎo)體(第1光電變換層4、第2光電變換層 14)的由于開口部的階梯差所致的針孔、裂紋、晶界的產(chǎn)生，提高光電變換層的膜質(zhì)。即，透明電極層3中的具有陡峭的傾斜的局部性的開口部減少，可以實(shí)現(xiàn)由薄膜半導(dǎo)體層的泄漏電流減少所致的針對(duì)膜厚方向的良好的載流子輸送特性。其結(jié)果，可以利用由凹凸3a所致的表面紋理構(gòu)造光封閉效果而使光吸收量增大， 同時(shí)通過使作為微晶半導(dǎo)體層的第2光電變換層14中的缺陷減少而實(shí)現(xiàn)針對(duì)膜厚方向的良好的載流子輸送特性，可得到具有高的光電變換效率的薄膜太陽(yáng)能電池。因此，根據(jù)實(shí)施方式1的模塊10，通過具備平坦化層21，可以防止透明電極層3中的由于透明電極層3的階梯差所致的晶質(zhì)光電變換層的膜質(zhì)的降低，實(shí)現(xiàn)光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池。另外，在以上那樣的實(shí)施方式1的模塊10中，具有多層型的薄膜光電變換層，各光電變換層串聯(lián)連接。因此，以在各光電變換層中產(chǎn)生的電流值之中的最小的值來限制作為太陽(yáng)能電池的短路電流。因此，各光電變換層的電流值越是均等越好，而且，電流的絕對(duì)值越大，變換效率越提高。在以上那樣的實(shí)施方式1的模塊10中，即使在使作為非晶質(zhì)硅薄膜半導(dǎo)體層的第 1光電變換層4的膜厚變薄的情況下也具有良好的包覆性，所以通過第1光電變換層4的膜厚，易于控制與在其上層疊的作為微晶硅薄膜光電變換層的第2光電變換層14的電流值的匹配，可以實(shí)現(xiàn)具有更高的光電變換效率的薄膜太陽(yáng)能電池。接下來，說明如上所述構(gòu)成的實(shí)施方式1的模塊10的制造方法。圖2-1 圖2-9 是用于說明實(shí)施方式1的模塊10的制造工序的一個(gè)例子的剖面圖。首先，準(zhǔn)備透光性絕緣基板2。此處，以下使用無堿玻璃基板作為透光性絕緣基板 2來進(jìn)行說明。另外，也可以使用廉價(jià)的青板玻璃基板作為透光性絕緣基板2，但在該情況下，為了防止來自透光性絕緣基板2的堿成分的擴(kuò)散，優(yōu)選通過PCVD法等來形成50nm左右的SiO2膜。接下來，在透光性絕緣基板2上，作為成為透明電極層3的透明導(dǎo)電膜11，通過DC 濺射法來形成將鋁(Al)作為摻雜物而包含的膜厚1 μ m的氧化鋅(ZnO)膜(圖2_1)。在本實(shí)施方式中，作為成為透明電極層3的透明導(dǎo)電膜11，形成摻雜了鋁(Al)的ZnO膜，但作為成為透明電極層3的透明導(dǎo)電膜11，不限于此，而由以下的膜構(gòu)成以氧化銦錫(ΙΤ0 Indium Tin Oxide)、氧化錫(SnO2)以及氧化鋯(ZrO2)等晶體性金屬氧化物為主成分的透明導(dǎo)電性氧化膜、或在這些透明導(dǎo)電性氧化膜中作為摻雜物添加了鋁(Al)的膜等透光性的膜。另外，透明電極層3也可以是使用從鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、硼(B)、釔(Y)、硅(Si)、 鋯(&)、鈦(Ti)中選擇出的至少1種以上的元素作為摻雜物的ZnO膜、ITO膜、51102膜、或者將它們層疊而形成的透明導(dǎo)電膜，只要是具有光透射性的透明導(dǎo)電膜即可。另外，作為成膜方法，也可以使用CVD法等其他成膜方法。并且，例如在1 %的鹽酸(HCl)水溶液中將透光性絕緣基板2浸漬30秒而對(duì)透明導(dǎo)電膜11的表面進(jìn)行蝕刻并粗面化，在透明導(dǎo)電膜11的表面形成小的凹凸3a(圖2-2)。 之后，對(duì)透光性絕緣基板2進(jìn)行1分鐘以上的純水清洗并干燥。通過該蝕刻處理，在成為透明電極層3的透明導(dǎo)電膜11的表面形成例如平均IOOnm以上的深度的凹凸3a，平均膜厚成為約500nm左右。接下來，將透明電極層3的一部分切斷并去除為與透光性絕緣基板2的短邊方向大致平行的方向的條狀，將透明電極層3構(gòu)圖為長(zhǎng)方形形狀，分離為多個(gè)透明電極層3 (圖 2-3)。通過激光劃線(laser scribe)法，形成在與透光性絕緣基板2的短邊方向大致平行的方向上延伸而到達(dá)至透光性絕緣基板2的條狀的第1槽D1，由此進(jìn)行透明電極層3的構(gòu)圖。另外，為了這樣在透光性絕緣基板2上得到在基板面內(nèi)相互分離的多個(gè)透明電極層3， 也可以利用使用通過照相制版等形成的抗蝕劑掩模來進(jìn)行蝕刻的方法、或使用金屬掩模的蒸鍍法等方法。此處，在透明電極層3中內(nèi)含異物22的情況下，即使在通過透明電極層3的構(gòu)圖進(jìn)行分離時(shí)，有時(shí)也在第1槽Dl中產(chǎn)生形狀異常(圖2-3)。關(guān)于存在具有該陡峭的傾斜的開口部23等的部分，透明電極層3沒有附著到透光性絕緣基板2，或者與其他大部分的區(qū)域相比成為非常薄的部分。另外，在形成上述凹凸3a時(shí)，如圖2-1所示由于在透明導(dǎo)電膜 11中內(nèi)含的異物22的影響，有時(shí)在蝕刻后的透明導(dǎo)電膜11中局部性地存在陡峭的開口部 23 (圖 2-2)。在存在產(chǎn)生了形狀異常的第1槽D1、陡峭的開口部23的情況下，如上所述這些開口部成為在其上形成的薄膜半導(dǎo)體的針孔、裂紋、晶界的原因，成為使短路電阻降低并使太陽(yáng)能電池裝置的特性變差的主要原因。因此，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行了透明電極層3的構(gòu)圖之后的透光性絕緣基板2上形成平坦化層21 (圖2-4)。作為平坦化層21的材料，例如可以使用聚酰亞胺、丙烯酸等各種有機(jī)材料。這些有機(jī)材料的粘性比較小，可以容易地平坦地覆蓋透明電極層3的表面。另外，耐熱性也優(yōu)良，可以使用300°C以下程度的工藝。在本實(shí)施方式中，采用丙烯酸樹脂作為平坦化層21，以埋入第1槽D1、陡峭的開口部23的方式在透光性絕緣基板2上形成1 μ m的膜厚之后，在250°C左右進(jìn)行焙燒。從加工偏差、吞吐量的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選將平坦化層21的厚度設(shè)成比凹凸3a的凸部的從透光性絕緣基板2的表面起的高度(突起高度)24還高的程度。接下來，通過對(duì)平坦化層21進(jìn)行蝕刻，以在第1槽D1、陡峭的開口部23的內(nèi)部使作為平坦化層21的丙烯酸樹脂殘留的方式將平坦化層21加工至規(guī)定的膜厚，對(duì)透明電極層3上的丙烯酸樹脂進(jìn)行深蝕刻(etch back)來進(jìn)行去除(圖2_5)。在本實(shí)施方式中，作為蝕刻方法，采用平行平板型RIE(Reactive On Etching)法。蝕刻條件優(yōu)選使用如下條件 以使透明電極層3的表面的凹凸3a的形狀不發(fā)生變化的方式，使平坦化層21以比透明電極層3更快的蝕刻速率被蝕刻。在本實(shí)施方式中，為了使丙烯酸樹脂以比氧化鋅(SiO)更快的蝕刻速率進(jìn)行蝕刻，使用氧(O2)的單體氣體作為蝕刻氣體來進(jìn)行蝕刻。在對(duì)丙烯酸樹脂那樣的有機(jī)材料進(jìn)行蝕刻的情況下，通過調(diào)整氧氣的供給氣體比，可以容易地調(diào)整丙烯酸樹脂的蝕刻速率，控制性良好。另外，對(duì)于氧氣，氧化鋅(SiO)薄膜的蝕刻速率低，為使蝕刻變慢而使用氧氣，由此可以抑制透明電極層3的表面的凹凸3a的形狀變化。另外，將上述方法下的蝕刻時(shí)間設(shè)成直至丙烯酸樹脂在透明電極層3的表面上消失。由此，可以設(shè)成至少在第1槽D1、陡峭的開口部23中埋入了作為平坦化層21的丙烯酸樹脂的狀態(tài)。此時(shí)，作為確認(rèn)蝕刻時(shí)間的方法，可以使用根據(jù)等離子體發(fā)光強(qiáng)度變化來檢測(cè)并求出氧基的消耗比例的方法。另外，在本實(shí)施方式中，作為蝕刻氣體使用了氧0)2)的單體氣體，但也可以將四氟化甲烷(CF4)、三氟甲烷(CHF3)、六氟化乙烷(CJ6)、八氟化丙烷 (C3F8)、四氯化碳(CCl4)、六氟化硫(SF6)等含有鹵素的鹵素類氣體的單體氣體、該鹵素類氣體與氧(O2)氣的混合氣體用作蝕刻氣體。
接下來，在透明電極層3上，通過等離子體CVD法形成第1光電變換層4。在本實(shí)施方式中，作為第1光電變換層4，從透明電極層3側(cè)起依次層疊形成ρ型的非晶態(tài)碳化硅膜(a-SiC膜)、i型的非晶態(tài)硅膜(a-Si膜)、η型的非晶態(tài)硅膜(a_Si膜)(圖2_6)。接下來，在第1光電變換層4上，通過等離子體CVD法形成第2光電變換層14。在本實(shí)施方式中，作為第2光電變換層14，從第1光電變換層4側(cè)起依次層疊形成ρ型的微晶硅膜(μ c-Si膜)、i型的微晶硅膜(μ c-Si膜)、η型的微晶硅膜(μ c-Si膜)(圖2-7)。
另外，也可以在第1光電變換層4與第2光電變換層14之間，形成由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的中間層。中間層由具有光透射性以及光反射性這兩種特性并且具有導(dǎo)電性的膜構(gòu)成。 中間層可以使入射到第1光電變換層4的光反射，所以具有使第1光電變換層4的有效膜厚增大的效果，可以調(diào)節(jié)第1光電變換層4和第2光電變換層14的輸出電流密度，提高模塊特性。作為這樣的中間層，可以使用氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnO2)、一氧化硅(SiO)等的膜。接下來，對(duì)于這樣層疊形成的半導(dǎo)體層(第1光電變換層4、第2光電變換層14)， 與透明電極層3同樣地通過激光劃線來實(shí)施構(gòu)圖(圖2-8)。g卩，將半導(dǎo)體層(第1光電變換層4、第2光電變換層14)的一部分切斷并去除為與透光性絕緣基板2的短邊方向大致平行的方向的條狀，將半導(dǎo)體層(第1光電變換層4、第2光電變換層14)構(gòu)圖為長(zhǎng)方形形狀并分離。通過激光劃線法，在與第1槽Dl不同的部位形成在與透光性絕緣基板2的短邊方向大致平行的方向上延伸而到達(dá)透明電極層3的條狀的第2槽D2，從而進(jìn)行半導(dǎo)體層(第 1光電變換層4、第2光電變換層14)的構(gòu)圖。在第2槽D2的形成之后，通過高壓水清洗、 兆頻超聲波(megasonic)清洗、或者刷(brush)清洗，去除第2槽D2內(nèi)附著的飛散物。接下來，在第2光電變換層14上以及第2槽D2內(nèi)，例如通過濺射法，形成由膜厚 200nm的銀合金(Ag Alloy)膜構(gòu)成的背面電極層5(圖2_9)。另外，作為背面電極層5的成膜方法，也可以使用CVD法、噴鍍法等其他的成膜方法。另外，為了防止向第2光電變換層14的硅進(jìn)行的金屬擴(kuò)散，也可以在背面電極層5與第2光電變換層14之間，例如設(shè)置氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnO2)等透明導(dǎo)電膜。在背面電極層5的形成之后，將背面電極層5以及半導(dǎo)體層(第1光電變換層4、 第2光電變換層14)的一部分切斷并去除為與透光性絕緣基板2的短邊方向大致平行的方向的條狀，在與第1槽Dl以及第2槽D2不同的部位形成到達(dá)透明電極層3的條狀的第3 槽D3，構(gòu)圖為長(zhǎng)方形形狀而分離為多個(gè)單元1 (圖2-10)。另外，由于難以使反射率高的背面電極層5直接吸收激光，所以使半導(dǎo)體層(第 1光電變換層4、第2光電變換層14)吸收激光能量，與半導(dǎo)體層一起局部地吹走背面電極層5，從而與多個(gè)單位元件(發(fā)電區(qū)域)即多個(gè)單元1對(duì)應(yīng)地分離。通過以上，完成具有圖 1-1 圖1-3所示那樣的單元1的模塊10。對(duì)通過上述實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法制作出的串列型薄膜太陽(yáng)能電池，使用太陽(yáng)模擬器(solar simulator)分別以1001111/0112的光量從基板側(cè)入射411(￡^ mass:大氣質(zhì)量)1. 5的光并測(cè)定輸出特性，評(píng)價(jià)了作為太陽(yáng)能電池的特性。其結(jié)果，可確認(rèn)開路電壓是1. 35V，短路電流是12. 5MA/cm2,曲線因子是0. 74，并且光電變換效率是 12.5%，得到了良好的輸出特性。這可以說是因?yàn)槿缦略谕该麟姌O層3中，在具有陡峭的傾斜的局部性的開口部即開口部23的內(nèi)部、以及鄰接的透明電極層3之間的區(qū)域即第1槽Dl的內(nèi)部，形成了填埋這些開口區(qū)域而進(jìn)行平坦化的平坦化層21。在以上那樣的實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法中，通過在第1槽Dl內(nèi)形成平坦化層21，使鄰接的透明電極層3彼此電絕緣，并且使透明電極層3的第1光電變換層 4側(cè)的表面大致平坦化。由此，可以使通過第1槽Dl形成的階梯差減少，防止在其上形成的作為光電變換層的薄膜半導(dǎo)體(第1光電變換層4、第2光電變換層14)的由第1槽Dl的階梯差所引起的針孔、裂紋、晶界的產(chǎn)生，提高光電變換層的膜質(zhì)。因此，可以防止由第1槽 Dl的階梯差所引起的開路電壓特性的降低、曲線因子特性的降低、短路電流密度的降低，實(shí)現(xiàn)良好的光電變換效率。另外，在實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法中，在與第1槽Dl不同的部分中，在透明電極層3中的具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層21而使透明電極層3大致平坦化。由此，與減少由第1槽Dl形成的階梯差的情況同樣地，可以防止在其上形成的作為光電變換層的薄膜半導(dǎo)體(第1光電變換層4、第2光電變換層14)的由開口部的階梯差所致的針孔、裂紋、晶界的產(chǎn)生，提高光電變換層的膜質(zhì)。其結(jié)果，可以利用由凹凸 3a形成的表面紋理構(gòu)造光封閉效果而使光吸收量增大，同時(shí)通過使作為微晶半導(dǎo)體層的第 2光電變換層14中的缺陷減少而實(shí)現(xiàn)針對(duì)膜厚方向的良好的載流子輸送特性。并且，可以防止由透明電極層3中的具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部的階梯差所引起的開路電壓特性的降低、曲線因子特性的降低、短路電流密度的降低，實(shí)現(xiàn)良好的光電變換效率。因此，根據(jù)實(shí)施方式1的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，通過在透明電極層3中的第 1槽Dl以及具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層21，可以防止由透明電極層3 中的透明電極層3的階梯差所引起的準(zhǔn)晶質(zhì)光電變換層的膜質(zhì)的降低，高成品率地制作光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池。另外，以上說明了在第1光電變換層4中使用了非晶質(zhì)硅的情況，但也可以使用非晶質(zhì)硅鍺、非晶質(zhì)硅碳化物等非晶質(zhì)硅類的半導(dǎo)體、以及它們的準(zhǔn)晶質(zhì)硅類的半導(dǎo)體，如圖 1-2以及圖1-3所示，構(gòu)成具有第1光電變換層和第2光電變換層14的串列型的薄膜太陽(yáng)能電池。通過設(shè)成使用了這些半導(dǎo)體的Pin構(gòu)造，可得到良好的特性。另外，以上以串列型薄膜太陽(yáng)能電池為例進(jìn)行了說明，但只要是具備由微晶半導(dǎo)體層構(gòu)成的光電變換層的薄膜太陽(yáng)能電池，即使在僅具備1層的光電變換層的情況下也可以應(yīng)用本發(fā)明。實(shí)施方式2.在上述實(shí)施方式1中，說明了使用平行平板型RIE法作為平坦化層21的形成方法的情況，但平坦化層21的形成方法不限于此。如實(shí)施方式1那樣在平坦化層21的形成中使用平行平板型RIE法的情況下，由于因等離子體針對(duì)透明電極層3的表面的離子沖擊所致的加工損傷，有時(shí)透明電極層3的表面的凹凸3a的形狀變化成為問題。因此，在實(shí)施方式2中，作為平坦化層21的形成方法，使用光轉(zhuǎn)印技術(shù)(光刻技術(shù))。與實(shí)施方式1的情況同樣地，在透光性絕緣基板2上形成了透明電極層3之后，通過激光劃線法等來形成第1槽Dl而分離透明電極層3。接下來，與實(shí)施方式1的情況同樣地形成平坦化層21，但在本實(shí)施方式中使用光轉(zhuǎn)印技術(shù)。以下，說明本實(shí)施方式中的平坦化層的形成方法。圖3-1 圖3-3是用于說明實(shí)施方式2中的平坦化層的形成方法的剖面圖。首先，在進(jìn)行了透明電極層3的構(gòu)圖之后的透光性絕緣基板2上，例如形成1. 5 μ m 的膜厚的正型的丙烯酸樹脂膜31 (圖3-1)。然后，在100°C左右進(jìn)行了焙燒之后，從丙烯酸樹脂膜31的膜面?zhèn)认蛟摫┧針渲M(jìn)行光照射(曝光處理)(圖3-2)。作為所照射的光能， 使用波長(zhǎng)為200nm 500nm程度的紫外光以及可見光。具體而言，通過分檔器Gtepper)等轉(zhuǎn)印裝置，使用超高壓汞燈的明線光譜中的g線(波長(zhǎng)436nm)、i (波長(zhǎng)365nm)的混合線。 接下來，對(duì)于丙烯酸樹脂作為化學(xué)反應(yīng)工藝(顯影處理)進(jìn)行了有機(jī)堿溶劑處理以及水洗處理之后，例如在250°C下進(jìn)行焙燒，從而可以設(shè)為在第1槽D1、陡峭的開口部23中埋入了作為平坦化層21的丙烯酸樹脂的狀態(tài)(圖3-3)。該情況下的丙烯酸樹脂膜厚與光能的曝光量的關(guān)系如圖4所示，通過對(duì)正型的丙烯酸樹脂照射的光能的曝光量的控制，可以容易地控制最終殘存的正型的丙烯酸樹脂的膜厚。圖4是示出丙烯酸樹脂膜厚與光能的曝光量的關(guān)系的特性圖。在如上所述形成了平坦化層21的透明電極層3上與實(shí)施方式1同樣地形成了第 1光電變換層4、第2光電變換層14以及背面電極層5的模塊10中，也與實(shí)施方式1的情況同樣地，可得到良好的光電變換效率。因此，在實(shí)施方式2的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法中，通過在透明電極層3中的第1槽Dl以及具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層21，也可以防止由透明電極層3中的透明電極層3的階梯差所引起的準(zhǔn)晶質(zhì)光電變換層的膜質(zhì)的降低，制作光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池。實(shí)施方式3.在實(shí)施方式3中，說明使用光轉(zhuǎn)印技術(shù)(光刻技術(shù))來作為平坦化層21的形成方法的其他方法。在實(shí)施方式3的平坦化層21的形成方法中，與實(shí)施方式2同樣地使用光刻技術(shù)，但從透光性絕緣基板2側(cè)照射光的這一點(diǎn)不同。另外，在實(shí)施方式3中，使用透明電極層3的光透射率比透光性絕緣基板2小的波長(zhǎng)的光(350nm 450nm的i線、h線、g線等)，采用使對(duì)成為平坦化層21的樹脂照射了該波長(zhǎng)的光的部分的樹脂殘留這樣的負(fù)型的感光性樹脂。以下，說明本實(shí)施方式中的平坦化層的形成方法。圖5-1 圖5-3是用于說明實(shí)施方式3中的平坦化層的形成方法的主要部分剖面圖。首先，與實(shí)施方式1的情況同樣地， 在透光性絕緣基板2上形成了透明電極層3之后，通過激光劃線法等來形成第1槽Dl而分離透明電極層3。接下來，與實(shí)施方式1的情況同樣地形成平坦化層21，但在本實(shí)施方式中使用光轉(zhuǎn)印技術(shù)(光刻技術(shù))。在進(jìn)行了透明電極層3的構(gòu)圖之后，在透光性絕緣基板2上，例如形成1. 5 μ m的膜厚的負(fù)型的感光性樹脂41 (圖5-1)。然后，在100°C左右對(duì)感光性樹脂41 進(jìn)行了焙燒之后，對(duì)該感光性樹脂41進(jìn)行光照射(曝光處理)(圖5-2)。作為進(jìn)行照射的光能，使用透明電極層3的光透射率比透光性絕緣基板2小的波長(zhǎng)的光(350nm 450nm的i線、h線、g線等)。圖6是示出由添加了鋁的ZnO構(gòu)成的透明電極層3的光透射特性的特性圖，是示出在通過有機(jī)樹脂使陡峭的凹凸形狀平坦化時(shí)所使用的光的波長(zhǎng)與透明電極層3中的總光透射率(％)的關(guān)系的特性圖。從圖6可知，i線 (365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)中的透明電極層3中的總光透射率小。另外，在上述感光性樹脂41中，使用使照射了該波長(zhǎng)的光的部分的樹脂殘留這樣的負(fù)型的感光性樹脂。
接下來，在對(duì)感光性樹脂41作為化學(xué)反應(yīng)工藝(顯影處理)進(jìn)行了有機(jī)堿溶劑處理以及水洗處理之后，例如在250°C下進(jìn)行焙燒，從而可以設(shè)為在第1槽D1、具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中埋入了作為平坦化層21的感光性樹脂41的狀態(tài)(圖5-3)。平坦化層21不僅填埋到達(dá)至透光性絕緣基板2的基板面的凹陷，而且還填埋形成于透明電極層3表面的紋理即凹凸3a之中的特別是深度深的部分的底部。此處，對(duì)曝光量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使在透明電極層3的凸部的部分、淺的凹陷中不殘存平坦化層21。另外，作為負(fù)型的感光性樹脂41中使用的有機(jī)樹脂，例如可以使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、烯烴樹脂、或者硅樹脂等樹脂。在如上所述形成了平坦化層21的透明電極層3上與實(shí)施方式1同樣地形成了第 1光電變換層4、第2光電變換層14以及背面電極層5的模塊10中，也與實(shí)施方式1的情況同樣地，可得到良好的光電變換效率。因此，在實(shí)施方式3的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法中，通過在透明電極層3中的第1槽Dl以及具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層21，也可以防止由透明電極層3中的階梯差所引起的準(zhǔn)晶質(zhì)光電變換層的膜質(zhì)的降低， 制作光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池。另外，如上所述形成平坦化層21，所以透明電極層3自身成為掩模，在其厚度薄的部分中形成平坦化層21，可以通過簡(jiǎn)單的步驟高精度地形成將凹陷的底部進(jìn)行填埋的平坦化層21。在透明電極層3的表面形成的紋理的凹凸3a之中的深度深的部分中存在作為絕緣膜的平坦化層21，并存在無法與光電變換層4電連接的部分，但由于非常少且大部分是電連接的部分，所以不會(huì)妨礙電連接。實(shí)施方式4.在實(shí)施方式4中，與實(shí)施方式2、3不同，說明不使用光轉(zhuǎn)印技術(shù)(光刻技術(shù))作為平坦化層21的形成方法的方法。以下，說明本實(shí)施方式中的平坦化層的形成方法。圖7是用于說明實(shí)施方式4中的平坦化層的形成方法的主要部分剖面圖。首先，與實(shí)施方式1的情況同樣地，在透光性絕緣基板2上形成了透明電極層3之后，通過激光劃線法等來形成第1槽Dl而分離透明電極層3。接下來，與實(shí)施方式1的情況同樣地形成平坦化層21，但在本實(shí)施方式中使用旋涂法。以使有機(jī)樹脂的粘度盡可能成為低粘度性的方式用溶劑來進(jìn)行調(diào)整而得到涂敷液。然后，一邊通過旋涂法在透明電極層3 上以及透光性絕緣基板2上涂敷該涂敷液，一邊使不需要的涂敷液飛散而進(jìn)行去除。之后， 去除溶劑，進(jìn)而使有機(jī)樹脂硬化。關(guān)于有機(jī)樹脂的硬化，根據(jù)樹脂的特性，適當(dāng)選擇加熱、UV 照射等。由此，平坦化層21不僅填埋到達(dá)至透光性絕緣基板2的基板面的凹陷，而且還填埋形成于透明電極層3表面的紋理即凹凸3a之中的特別是深度深的部分的底部(圖7)。 此處，對(duì)進(jìn)行樹脂涂敷的樹脂膜厚進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使在透明電極層3的凸部的部分、淺的凹陷中不殘存平坦化層21。在如上所述形成了平坦化層21的透明電極層3上與實(shí)施方式1同樣地形成了第 1光電變換層4、第2光電變換層14以及背面電極層5的模塊10中，與實(shí)施方式1的情況同樣地，也可得到良好的光電變換效率。因此，在實(shí)施方式3的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法中，通過在透明電極層3中的第1槽Dl以及具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層21，也可以防止由透明電極層3中的階梯差所引起的準(zhǔn)晶質(zhì)光電變換層的膜質(zhì)的降低，制作光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池。另外，如上所述形成平坦化層21，所以還可以使用不具有感光性的涂敷液，所應(yīng)用的樹脂材料的種類多。另外，即使是具有感光性的涂敷液，只要不進(jìn)行曝光/顯影就可以使用。作為有機(jī)樹脂，例如可以使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、烯烴樹脂、或者硅樹脂等樹脂。另外，由于可以省略曝光/顯影工序，所以與其他實(shí)施方式相比，可實(shí)現(xiàn)低成本、高吞吐量。實(shí)施方式5.在實(shí)施方式5中，作為平坦化層的形成方法，說明如下方法使用透明導(dǎo)電性氧化物電極材料，通過利用溶膠-凝膠法的涂敷法來形成平坦化層51。以下，說明本實(shí)施方式中的平坦化層的形成方法。圖8-1以及圖8-2是用于說明實(shí)施方式5中的平坦化層51的形成方法的主要部分剖面圖。與實(shí)施方式1的情況同樣地，在透光性絕緣基板2上形成透明電極層3。接下來， 以透明導(dǎo)電性氧化物電極材料為原料來制作凝膠。作為透明導(dǎo)電性氧化物電極材料，優(yōu)選以氟摻雜氧化錫(SnO2 = F)、銻摻雜氧化錫(SnO2 = Sb)、錫摻雜氧化銦(In2O3: Sn)、Al摻雜氧化鋅(aiO:Al)、(ia摻雜氧化鋅(ZnO = Ga)等為代表的透明導(dǎo)電性氧化物電極材料。接下來，使透光性絕緣基板2浸漬于該凝膠，并在提出來之后，使透明電極層3為上。由此，在透明電極層3的表面形成的紋理即凹凸3a的凹部?jī)?nèi)滯留凝膠。接下來，去除凝膠中包含的溶劑。在溶膠-凝膠法中，通過一次的處理僅能夠形成厚度薄的膜。因此，反復(fù)進(jìn)行上述處理，在透明電極層3的表面形成的紋理即凹凸3a的凹部?jī)?nèi)以期望的厚度形成由透明導(dǎo)電性氧化物電極材料構(gòu)成的平坦化層51 (圖8-1)。在該情況下，對(duì)處理次數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使在透明電極層3的凸部的部分、淺的凹陷中不殘存平坦化層51。另外，在透明電極層3的凸部的部分、淺的凹陷中形成了平坦化層 51的情況、平坦化層51比期望的厚度還厚的情況下，可以通過蝕刻來調(diào)整平坦化層51的厚度。接下來，通過激光劃線法等來形成第1槽Dl而分離透明電極層3 (圖8- 。在本實(shí)施方式中，與上述實(shí)施方式不同，利用透明導(dǎo)電性氧化物電極材料來形成平坦化層51，所以在第1槽Dl內(nèi)不會(huì)形成平坦化層51。在第1槽Dl內(nèi)也形成了平坦化層51的情況下，鄰接的透明電極層3彼此會(huì)短路。因此，在本實(shí)施方式中，在形成了平坦化層51之后，形成第 1 槽 D1。在如上所述形成了第1槽Dl的透明電極層3上與實(shí)施方式1同樣地形成了第1光電變換層4、第2光電變換層14以及背面電極層5的模塊10中，與實(shí)施方式1的情況同樣地，也可得到良好的光電變換效率。因此，在實(shí)施方式5的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法中， 通過在透明電極層3中的具有陡峭的傾斜的側(cè)壁的開口部中形成平坦化層51，可以防止由透明電極層3中的階梯差所引起的準(zhǔn)晶質(zhì)光電變換層的膜質(zhì)地降低，制作光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池。另外，在本實(shí)施方式中，作為透明電極層3中的填埋階梯差的材料，使用了透明導(dǎo)電性氧化物電極材料，所以與使用絕緣材料作為透明電極層3中的填埋階梯差的材料(材料透明電極層3中的填埋材料)的上述實(shí)施方式相比，可以期待更高的電特性。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
如上所述，本發(fā)明的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法適用于具有高質(zhì)量的光電變換層且光電變換效率優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池的制造。
權(quán)利要求
1.一種薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，在透光性絕緣基板上，配置了將由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的第1電極層、進(jìn)行光電變換的光電變換層、以及由反射光的導(dǎo)電膜構(gòu)成的第2電極層按照這個(gè)順序進(jìn)行層疊而成的多個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元，并且，鄰接的所述薄膜太陽(yáng)能電池單元彼此串聯(lián)電連接， 所述第1電極層具有凹陷部，所述凹陷部的底部被絕緣材料填埋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第1電極層以橫跨鄰接的所述薄膜太陽(yáng)能電池單元之間并且在所述透光性絕緣基板的面內(nèi)通過分離槽相互分離的方式在所述透光性絕緣基板上形成有多個(gè)， 所述凹陷部是所述分離槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第1電極層在所述光電變換層側(cè)的表面形成有具有凹凸的紋理構(gòu)造， 所述凹陷部是所述紋理構(gòu)造的凹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于， 所述光電變換層具備非晶質(zhì)光電變換層，由形成在所述第1電極層上的非晶質(zhì)半導(dǎo)體膜構(gòu)成，進(jìn)行光電變換；以及準(zhǔn)晶質(zhì)光電變換層，由形成在所述非晶質(zhì)光電變換層上的微晶半導(dǎo)體膜構(gòu)成，進(jìn)行光電變換。
5.一種薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，在該薄膜太陽(yáng)能電池中，在透光性絕緣基板上，配置了將由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的第1電極層、由半導(dǎo)體膜構(gòu)成并進(jìn)行光電變換的光電變換層、以及由反射光的導(dǎo)電膜構(gòu)成的第2 電極層按照這個(gè)順序進(jìn)行層疊而成的多個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元，并且，鄰接的所述薄膜太陽(yáng)能電池單元彼此串聯(lián)電連接，所述薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法包括第1工序，在所述透光性絕緣基板上，形成具有凹陷部的所述第1電極層； 第2工序，在包括所述凹陷部的所述第1電極層上涂敷了絕緣材料膜之后，在所述凹陷部的底部使所述絕緣材料膜殘留并且去除所述第1電極層上的所述絕緣材料膜； 第3工序，在所述第1電極層上以及所述凹陷部上形成所述光電變換層；以及第4工序，在所述光電變換層上形成所述第2電極層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述第1工序包括如下工序形成使所述第1電極層在基板面內(nèi)針對(duì)每個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元相互分離的分離槽， 所述凹陷部是所述分離槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述第1工序包括如下工序在所述第1電極層的表面形成具有凹凸的紋理構(gòu)造， 所述凹陷部是所述紋理構(gòu)造的凹部。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，在所述第2工序中，使用蝕刻技術(shù)來去除所述第1電極層上的所述絕緣性料膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述絕緣材料膜是包含丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、烯烴樹脂、硅樹脂中的任意一種以上樹脂的有機(jī)物材料膜、或者硅膜，在所述第2工序中，通過將氧氣、鹵素類氣體、或者氧氣與鹵素類氣體的混合氣體用作蝕刻氣體的反應(yīng)性離子蝕刻，對(duì)所述第1電極層上的所述絕緣材料膜進(jìn)行深蝕刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，在所述第2工序中，包括如下工序使用光刻技術(shù)來去除所述第1電極層上的所述絕緣材料膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于， 所述絕緣材料膜具有正型的感光性，在所述第2工序中，在從所述絕緣材料膜的膜面?zhèn)葘?duì)所述絕緣材料膜照射了光之后進(jìn)行顯影處理來去除所述第1電極層上的所述絕緣材料膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于， 所述絕緣材料膜具有負(fù)型的感光性，在所述第2工序中，在從所述透光性絕緣基板側(cè)對(duì)所述絕緣材料膜照射了光之后進(jìn)行顯影處理來去除所述第1電極層上的所述絕緣材料膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于， 所述絕緣材料膜具有低粘度性，在所述第2工序中，通過進(jìn)行旋涂來去除所述第1電極層上的所述絕緣材料膜，僅在所述凹陷部和分離槽中使所述絕緣性材料殘留。
14.一種薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，在該薄膜太陽(yáng)能電池中，在透光性絕緣基板上，配置了將由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的第1電極層、由半導(dǎo)體膜構(gòu)成并進(jìn)行光電變換的光電變換層、以及由反射光的導(dǎo)電膜構(gòu)成的第2 電極層按照這個(gè)順序進(jìn)行層疊而成的多個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元，并且，鄰接的所述薄膜太陽(yáng)能電池單元彼此串聯(lián)電連接，所述薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法包括第1工序，在所述透光性絕緣基板上，形成具有凹陷部的所述第1電極層； 第2工序，在所述凹陷部的底部，選擇性地涂敷形成透明導(dǎo)電性材料膜； 第3工序，以使所述第1電極層橫跨鄰接的所述薄膜太陽(yáng)能電池單元之間并且在所述透光性絕緣基板的面內(nèi)相互分離的方式，在所述第1電極層形成分離槽；第4工序，在包括所述凹陷部的所述第1電極層上以及所述分離槽上形成所述光電變換層；以及第5工序，在所述光電變換層上形成所述第2電極層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，在所述第2工序中，在所述第1電極層上涂敷了透明導(dǎo)電性材料膜之后，在所述凹陷部的底部使所述透明導(dǎo)電性材料膜殘留并且去除所述第1電極層上的所述透明導(dǎo)電性材料
全文摘要
在薄膜太陽(yáng)能電池(10)中，在透光性絕緣基板(2)上配置將由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的第1電極層(3)、進(jìn)行光電變換的光電變換層(4、14)、以及由反射光的導(dǎo)電膜構(gòu)成的第2電極層(5)按照這個(gè)順序進(jìn)行層疊而成的多個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元(1)，并且鄰接的所述薄膜太陽(yáng)能電池單元(1)彼此串聯(lián)電連接，其中，所述第1電極層(3)具有凹陷部(3a、D1)，所述凹陷部(3a、D1)的底部被絕緣材料填埋。由此，可得到防止由在透光性絕緣基板(2)上層疊的第1電極層(3)的凹陷部(3a、D1)所引起的特性變差的光電變換特性優(yōu)良的薄膜太陽(yáng)能電池。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102422435SQ20108002042
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者山向干雄, 山林弘也, 折田泰, 時(shí)岡秀忠 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社