專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置，尤其是涉及利用制膜來制作發(fā)電層的薄膜系太陽能電池。
背景技術(shù)：
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作為將太陽光的能量轉(zhuǎn)換為電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，已知有具備光電轉(zhuǎn)換層的薄膜硅系太陽能電池，該光電轉(zhuǎn)換層由P型硅系半導(dǎo)體(P層)、I型硅系半導(dǎo)體(i層)及η型硅系半導(dǎo)體(η層)構(gòu)成。作為薄膜硅系太陽能電池的長(zhǎng)處，可列舉出容易大面積化、膜厚減薄至結(jié)晶系太陽能電池的1/100左右、材料少等。因此，薄膜硅系太陽能電池與結(jié)晶系太陽能電池相比能夠以低成本制造。在本技術(shù)領(lǐng)域中，轉(zhuǎn)換效率的提高成為重要的課題，已提出一種串聯(lián)型太陽能電池，具有從基板側(cè)起依次層疊由非晶硅構(gòu)成的發(fā)電元件層及由結(jié)晶硅構(gòu)成的發(fā)電元件層而成的光電轉(zhuǎn)換層。在串聯(lián)型太陽能電池中，以抑制非晶硅層與結(jié)晶硅層之間的摻雜劑相互擴(kuò)散、及調(diào)整光量分配為目的，而插入由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的中間接觸層。作為中間接觸層，通常設(shè)置I層Ga摻雜ZnO (GZO)或Al摻雜ZnO (AZO)等的透明導(dǎo)電膜。通常，光電轉(zhuǎn)換層通過等離子CVD法形成，中間接觸層通過濺射法形成。因此，在發(fā)電元件層的形成與中間接觸層的形成之間，制膜后的層從真空氣氛暫時(shí)向大氣氣氛敞開。由此，在發(fā)電元件層的表面形成硅系氧化膜、雜質(zhì)層?？烧J(rèn)為這成為導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換裝置的性能下降的原因。為了防止這種光電轉(zhuǎn)換裝置的性能下降，而采取各種手段。例如專利文獻(xiàn)I中公開了一種方法，在串聯(lián)型太陽能電池的制造中，在基板上形成第一光電轉(zhuǎn)換單元(發(fā)電元件層)，之后，通過氫等離子處理將因暴露在大氣中而形成在第一光電轉(zhuǎn)換單元的最外面上的氧化膜、雜質(zhì)除去，從而形成第二光電轉(zhuǎn)換單元。在專利文獻(xiàn)2中公開了一種方法，通過采用導(dǎo)電型非晶氧化硅作為中間反射層而連續(xù)地形成中間反射層和光電轉(zhuǎn)換單元，由此避免污染的影響。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2002-237608號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求I、段落
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)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2005-135987號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求I、段落
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發(fā)明內(nèi)容
在生產(chǎn)線中，若考慮各處理工序的生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間的調(diào)整、保養(yǎng)時(shí)期、各處理工序間的中間品質(zhì)檢查的運(yùn)用，則與專利文獻(xiàn)2那樣連續(xù)制膜相比，優(yōu)選第一發(fā)電元件層、中間接觸層及第二發(fā)電元件層分別由不同的裝置進(jìn)行制膜。另外，專利文獻(xiàn)I的方法需要實(shí)施氫等離子處理，存在不僅氫等離子處理?xiàng)l件的管理和生產(chǎn)工序變得復(fù)雜，而且生產(chǎn)成本也上升的問題。
本發(fā)明目的在于提供一種通過簡(jiǎn)單的處理工序就能夠提高光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出的制造方法。為了解決上述課題，本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括在基板上形成第一發(fā)電元件層的工序；在該第一發(fā)電元件層上形成中間接觸層的工序；在該中間接觸層上形成第二發(fā)電元件層的工序，其中，包括如下工序中的至少一個(gè)工序在形成了所述第一發(fā)電元件層之后，將所述基板在大氣中以室溫保持5小時(shí)以上且25小時(shí)以下；在形成了所述中間接觸層之后，將所述基板在大氣中以室溫保持20小時(shí)以上且50小時(shí)以下。在上述條件下，通過在第一發(fā)電元件層形成后將在大氣中保持基板的時(shí)間管理為上述范圍，而能夠有效地提高光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出。若保持時(shí)間小于5小時(shí)的話，則無法得到穩(wěn)定的輸出提高效果。另一方面，即使保持超過25小時(shí)，也無法確認(rèn)到進(jìn)一步的性能提高，而且生產(chǎn)效率也下降，因此不優(yōu)選。另外，本發(fā)明人仔細(xì)研究的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了在中間接觸層的表面形成雜質(zhì)層的情 況也成為光電轉(zhuǎn)換裝置的性能下降的一個(gè)原因。以上述條件在中間接觸層形成后將在大氣中保持基板的時(shí)間管理為上述范圍，由此也能夠有效地提高光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出。若保持時(shí)間小于20小時(shí)的話，無法得到穩(wěn)定的性能提高效果。即使保持時(shí)間超過50小時(shí)，也無法得到進(jìn)一步的性能提高效果，制造所需時(shí)間變長(zhǎng)。在本發(fā)明中，第一發(fā)電元件層形成后的保持工序和中間接觸層形成后的保持工序可以組合實(shí)施。在本發(fā)明的一方式中，優(yōu)選的是，包括如下工序中的至少一個(gè)工序在形成了所述第一發(fā)電元件層之后，將所述基板在大氣中以室溫保持8小時(shí)以上且20小時(shí)以下；在形成了所述中間接觸層之后，將所述基板在大氣中以室溫保持40小時(shí)以上且50小時(shí)以下。以上述條件在第一發(fā)電元件層形成后將在大氣中保持基板的時(shí)間、及在中間接觸層形成后將在大氣中保持基板的時(shí)間的至少一方管理為上述范圍，由此能夠更可靠地提高光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出。另外，在本發(fā)明的一方式中，優(yōu)選的是，將所述基板保持在等級(jí)為10萬以下的潔凈貯藏庫(kù)內(nèi)。通過將保持基板的環(huán)境設(shè)為等級(jí)10萬以下的潔凈貯藏庫(kù)內(nèi)，即使在長(zhǎng)時(shí)間的基板保持狀態(tài)下基板上制成的膜面表面也不會(huì)附著雜質(zhì)，因此能夠更可靠地提高光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出。發(fā)明效果如此，通過管理第一發(fā)電元件層形成后的保持工序或中間接觸層形成后的保持工序，能夠提高光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出。本發(fā)明通過簡(jiǎn)單的處理工序而能夠?qū)崿F(xiàn)光電轉(zhuǎn)換裝置的性能提高，因此也起到生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間的調(diào)整等變得容易等效果。


圖I是表示通過本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法制造的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。圖2是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法來制造太陽能電池面板的一實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。
圖3是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法來制造太陽能電池面板的一實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。圖4是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法來制造太陽能電池面板的一實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。圖5是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法來制造太陽能電池面板的一實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。圖6是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法來制造太陽能電池面板的一實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。圖7是表示保持處理工序A中的處理時(shí)間與制造的太陽能電池模塊的輸出及短路電流的關(guān)系的坐標(biāo)圖。 圖8是表示保持處理工序A中的處理時(shí)間與制造的太陽能電池模塊的開路電壓及形狀因子的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖9是表示保持處理工序B中的處理時(shí)間與制造的太陽能電池模塊的輸出及短路電流的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖10是表示保持處理工序B中的處理時(shí)間與制造的太陽能電池模塊的開路電壓及形狀因子的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖11是表示保持處理工序時(shí)間對(duì)中間接觸層的光學(xué)特性造成的影響的坐標(biāo)圖。圖12是表示在實(shí)施保持處理工序A及保持處理工序B時(shí)，保持處理工序B中的處理時(shí)間與制造的太陽能電池模塊的輸出的關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖13是表示在實(shí)施保持處理工序A及保持處理工序B時(shí)，保持處理工序B中的處理時(shí)間與制造的太陽能電池模塊的開路電壓、形狀因子及短路電流的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式圖I是表示本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。光電轉(zhuǎn)換裝置100是串聯(lián)型硅系太陽能電池，具備基板I、透明電極層2、作為太陽能電池光電轉(zhuǎn)換層3的第一發(fā)電元件層91 (非晶硅系)及第二發(fā)電元件層92 (結(jié)晶硅系)、中間接觸層5、及背面電極層4。需要說明的是,在此,硅系是包括硅(Si)、碳化硅(SiC)、鍺化硅(SiGe)的總稱。而且，結(jié)晶硅系是指非晶硅系以外的硅系，包括微晶硅、多晶硅。列舉制造太陽能電池面板的工序?yàn)槔齺碚f明本發(fā)明的一實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法。圖2至圖5是表示本實(shí)施方式的太陽能電池面板的制造方法的簡(jiǎn)圖。(I)圖 2 (a)作為基板1，使用面積超過Im2的大型的鈉浮法玻璃基板(例如I. 4mX I. ImX板厚3. Omm至4. 5mm)。基板端面為了防止熱應(yīng)力、沖擊等引起的破損而優(yōu)選進(jìn)行倒斜角、倒圓角加工。(2)圖 2 (b)作為透明電極層2，將以氧化錫(SnO2)為主成分的膜厚約500nm以上且900nm以下的透明導(dǎo)電膜利用熱CVD裝置以約500°C進(jìn)行制膜。此時(shí)，在透明導(dǎo)電膜的表面形成具有適當(dāng)?shù)陌纪沟募y理。作為透明電極層2，除了透明導(dǎo)電膜之外，在基板I與透明導(dǎo)電膜之間也可以形成堿阻擋膜(未圖示)。堿阻擋膜通過將20nm至50nm的氧化硅膜(SiO2)利用熱CVD裝置以約500°C進(jìn)行制膜處理而成。(3)圖 2 (C)之后，將基板I設(shè)置在X-Y工作臺(tái)上，如圖中的箭頭所示，從透明電極膜的膜面?zhèn)日丈鋂AG激光的第一高次諧波(1064nm)。為了使加工速度適當(dāng)而調(diào)整激光功率，向與發(fā)電元件7的串聯(lián)連接方向垂直的方向使基板I與激光束相對(duì)移動(dòng)，將透明電極膜激光蝕刻成寬度約6mm至15mm的規(guī)定寬度的長(zhǎng)條狀以形成槽10。(4)圖 2 Cd)作為第一發(fā)電元件層91，通過等離子CVD裝置制出由非晶硅薄膜構(gòu)成的P層、i層及η層。以SiH4氣體及H2氣體為主原料，在減壓氣氛為30Pa以上且IOOOPa以下、基板溫·度為約200°C的條件下，在透明電極層2上從太陽光入射一側(cè)依次制出非晶硅P層31、非晶硅i層32、非晶硅η層33。非晶硅P層31以非晶的B摻雜硅為主，膜厚為IOnm以上且30nm以下。非晶硅i層32的膜厚為200nm以上且350nm以下。非晶硅η層33以非晶硅中含有微晶娃的P摻雜娃為主，膜厚為30nm以上且50nm以下。在非晶娃P層31與非晶娃i層32之間也可以設(shè)置緩沖層用于提高界面特性。在形成了第一發(fā)電元件層91之后，將基板從等離子CVD裝置搬出。在從第一發(fā)電元件層91的制膜后到中間接觸層5的制膜為止的期間，將形成有第一發(fā)電元件層的基板在大氣中以室溫(20°C至28°C左右)保持(保持處理工序A)。處理時(shí)間為5小時(shí)以上且25小時(shí)以下，更優(yōu)選為8小時(shí)以上且20小時(shí)以下。需要說明的是，本工序的處理時(shí)間定義為從第一發(fā)電元件層91的剛制膜之后到中間接觸層5的制膜開始為止的時(shí)間。在保持基板時(shí)，考慮在潔凈室內(nèi)(等級(jí)I萬至10萬左右)的貯藏庫(kù)內(nèi)保管基板等，以免雜質(zhì)附著在第一發(fā)電兀件層表面。需要說明的是，等級(jí)I萬及等級(jí)10萬表示在Ift3的空間內(nèi)O. 3μπι以上的粒子數(shù)分別為I萬以下、10萬以下。而且可以不必將工廠整體設(shè)為潔凈室，只要搬運(yùn)基板的空間和保持基板的貯藏庫(kù)內(nèi)為等級(jí)I萬或等級(jí)10萬以下即可。在第一發(fā)電元件層91上設(shè)置作為半反射膜的中間接觸層5，以改善接觸性并取得電流匹配性。作為中間接觸層5，使用作為對(duì)象的Ga摻雜ZnO燒結(jié)體或Al摻雜ZnO燒結(jié)體，通過濺射裝置制出膜厚為20nm以上且IOOnm以下的摻雜了 Ga或Al的ZnO膜。在形成了中間接觸層5之后，將基板從濺射裝置搬出。在從中間接觸層5制膜后到第二發(fā)電元件層92的制膜為止的期間，將基板在大氣中以室溫保持(保持處理工序B)。處理時(shí)間為20小時(shí)以上且50小時(shí)以下，優(yōu)選為40小時(shí)以上且50小時(shí)以下。需要說明的是，本工序的處理時(shí)間定義為中間接觸層5的剛制膜之后到第二發(fā)電元件層92的制膜開始為止的時(shí)間。在本工序中，也優(yōu)選考慮在潔凈室內(nèi)的貯藏庫(kù)內(nèi)保管基板等，以免雜質(zhì)附著于中間接觸層表面。在本實(shí)施方式中，既可以僅實(shí)施保持處理工序A或保持處理工序B，也可以實(shí)施這兩者。接下來，在中間接觸層5上，通過等離子CVD裝置，在減壓氣氛為3000Pa以下、基板溫度為約200°C、等離子產(chǎn)生頻率為40MHz以上且IOOMHz以下的條件下，依次制出作為第二發(fā)電元件層92的結(jié)晶硅P層41、結(jié)晶硅i層42、及結(jié)晶硅η層43。結(jié)晶硅P層41以摻雜了 B的微晶硅為主，膜厚為IOnm以上且50nm以下。結(jié)晶硅i層42以微晶硅為主，膜厚為1.211111以上且3.(^111以下。結(jié)晶硅η層43以摻雜了 P的微晶硅為主，膜厚為20nm以上且50nm以下。需要說明的是，結(jié)晶硅η層也可以置換成非晶硅η層。利用等離子CVD法形成以微晶硅為主的i層膜時(shí)，等離子放電電極與基板I的表面的距離d優(yōu)選為3mm以上且IOmm以下。在小于3mm時(shí),從對(duì)應(yīng)于大型基板的制膜室內(nèi)的各結(jié)構(gòu)設(shè)備精度出發(fā)，難以將距離d保持恒定，并且過近則放電可能不穩(wěn)定。在大于IOmm時(shí)，難以得到充分的制膜速度(lnm/s以上)，且等離子的均勻性下降，因離子沖擊而膜質(zhì)下降。(5)圖 2 Ce)將基板I設(shè)置在X-Y工作臺(tái)上，如圖中的箭頭所示那樣，從光電轉(zhuǎn)換層3的膜面?zhèn)?照射激光二極管激發(fā)YAG激光的第二高次諧波(532nm)。脈沖振蕩為IOkHz至20kHz，調(diào)整激光功率以使加工速度成為適當(dāng)，對(duì)透明電極層2的激光蝕刻線的約100 μ π!至150 μ m的橫側(cè)進(jìn)行激光蝕刻以形成槽11。而且，該激光也可以從基板I側(cè)照射，這種情況下，能夠利用因光電轉(zhuǎn)換層3的第一發(fā)電元件層91所吸收的能量而產(chǎn)生的高的蒸氣壓對(duì)光電轉(zhuǎn)換層3進(jìn)行蝕刻，因此能夠進(jìn)行更穩(wěn)定的激光蝕刻加工。激光蝕刻線的位置為了避免與前工序的蝕刻線交叉而考慮定位公差來選定。(6)圖 3 (a)作為背面電極層4，通過濺射裝置，以減壓氣氛、制膜溫度為150°C至200°C而制出Ag膜/Ti膜。在本實(shí)施方式中，將150nm以上且500nm以下的Ag膜和對(duì)其進(jìn)行保護(hù)的防腐蝕效果高的IOnm以上且20nm以下的Ti膜依次層疊?；蛘撸瑢⒈趁骐姌O層4形成為具有25nm至IOOnm的膜厚的Ag膜與具有15nm至500nm的膜厚的Al膜的層疊結(jié)構(gòu)。而且,在串聯(lián)型太陽能電池等需要600nm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)反射光的結(jié)構(gòu)中，可以形成為具有約IOOnm至450nm的膜厚的Cu膜與具有約5nm至150nm的膜厚的Ti膜的層疊結(jié)構(gòu)。以減少η層43與背面電極層4的接觸電阻和提高光反射為目的，可以在光電轉(zhuǎn)換層3與背面電極層4之間，通過濺射裝置，制出并設(shè)置膜厚為50nm以上且IOOnm以下的摻雜有Ga或Al的ZnO膜。(7)圖 3 (b)將基板I設(shè)置在X-Y工作臺(tái)上，如圖中的箭頭所示，從基板I側(cè)照射激光二極管激發(fā)YAG激光的第二高次諧波(532nm)。激光束由光電轉(zhuǎn)換層3吸收，利用此時(shí)產(chǎn)生的高的氣體蒸氣壓來使背面電極層4爆裂從而將其除去。在脈沖振蕩為IkHz以上且50kHz以下的條件下，調(diào)整激光功率以使加工速度成為適當(dāng)，對(duì)透明電極層2的激光蝕刻線的250μπι至400 μ m的橫側(cè)進(jìn)行激光蝕刻以形成槽12。(8)圖 3 (C)和圖 4 (a)對(duì)發(fā)電區(qū)域進(jìn)行劃分，對(duì)基板端周邊的膜端部進(jìn)行激光蝕刻，防止在串聯(lián)連接部分短路。將基板I設(shè)置在X-Y工作臺(tái)上，從基板I側(cè)照射激光二極管激發(fā)YAG激光的第二高次諧波(532nm)。激光由透明電極層2和光電轉(zhuǎn)換層3吸收，利用此時(shí)產(chǎn)生的高的氣體蒸氣壓來使背面電極層4爆裂，從而將背面電極層4/光電轉(zhuǎn)換層3/透明電極層2除去。在脈沖振蕩為IkHz以上且50kHz以下的條件下，調(diào)整激光功率以使加工速度成為適當(dāng)，如圖3 (c)所示，對(duì)于距基板I的端部為5mm至20mm的位置進(jìn)行激光蝕刻以形成X方向絕緣槽15。需要說明的是，在圖3 (c)中，為沿著光電轉(zhuǎn)換層3串聯(lián)連接的方向剖切的X方向剖視圖，因此本來應(yīng)在絕緣槽15位置上表示存在與進(jìn)行了背面電極層4/光電轉(zhuǎn)換層3/透明電極層2的膜研磨除去后的周圍膜除去區(qū)域14相當(dāng)?shù)膮^(qū)域的狀態(tài)(參照?qǐng)D4 (a))，但為了便于說明對(duì)基板I的端部的加工，而在該位置上表示Y方向剖面并將形成的絕緣槽作為X方向絕緣槽15進(jìn)行說明。此時(shí)，由于在后續(xù)工序中進(jìn)行基板I周圍膜除去區(qū)域的膜面研磨除去處理，因此無需設(shè)置Y方向絕緣槽。絕緣槽15在距基板I的端部為5mm至15mm的位置處結(jié)束蝕刻，由此能呈現(xiàn)出抑制來自外部的水分從太陽能電池面板端部浸入太陽能電池模塊6內(nèi)部的有效的效果，因此優(yōu)選。需要說明的是，以上的工序中的激光束為YAG激光，但同樣地可以使用YV04激光或光纖激光等。
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(9)圖4 (a :從太陽能電池膜面?zhèn)扔^察到的圖，b :從受光面的基板側(cè)觀察到的圖)為了確保經(jīng)由后續(xù)工序的EVA等的與背片24的堅(jiān)實(shí)的粘接 密封面，而基板I周邊(周圍膜除去區(qū)域14)的層疊膜具有高低差且容易剝離，因此除去該膜而形成周圍膜除去區(qū)域14。在距基板I的端部為5mm至20mm處將基板I的整個(gè)周圍的膜除去時(shí)，在X方向上比前述的圖3 (c)工序中設(shè)置的絕緣槽15靠基板端側(cè)，并在Y方向上比基板端側(cè)部附近的槽10靠基板端側(cè)，使用砂輪研磨、噴丸研磨等將背面電極層4/光電轉(zhuǎn)換層3/透明電極層2除去。通過對(duì)基板I進(jìn)行清洗處理而除去研磨屑、磨粒。(10)圖 5 (a) (b)以如下方式進(jìn)行處理使用銅箔從串聯(lián)并列的一方端部的發(fā)電元件7的背面電極層4和與另一方端部的發(fā)電元件7連接的集電用元件的背面電極層4集電，而從太陽能電池面板背側(cè)的端子箱23的部分取出電力。對(duì)于集電用銅箔，為了防止其與各部的短路而配置比銅箔寬度寬的絕緣片。在將集電用銅箔等配置在規(guī)定位置上之后，覆蓋整個(gè)太陽能電池模塊6，并以不從基板I露出的方式配置基于EVA (乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)等的粘接填充材料片。在粘接填充材料片上設(shè)置防水效果好的背片24。背片24在本實(shí)施方式中為了提高防水防濕效果而由PET片/Al箔/PET片這一 3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在背片24的端子箱23的安裝部分設(shè)置開口貫通窗而取出集電用銅箔。在該開口貫通窗部分，在背片24與背面電極層4之間設(shè)置多層絕緣材料而抑制來自外部的水分等的侵入。將連背片24都配置在規(guī)定位置上的結(jié)構(gòu)通過層壓裝置在減壓氣氛下進(jìn)行內(nèi)部的脫氣，在約150°C至160°C下進(jìn)行沖壓，并同時(shí)使粘接填充材料片(EVA)交聯(lián)而貼緊，進(jìn)行密封處理。需要說明的是，粘接填充材料片并未限定為EVA，能夠利用PVB (聚乙烯醇縮丁醛)等具有類似的功能的粘接填充材料。這種情況下，使壓接的步驟、溫度、時(shí)間等條件適當(dāng)而進(jìn)行處理。(11)圖 5 (a)在太陽能電池模塊6的背側(cè)利用粘接劑來安裝端子箱23。
(12)圖 5(b)利用焊料等將銅箔與端子箱23的輸出線纜連接，利用密封劑(灌注劑)填充而密閉端子箱23的內(nèi)部。這樣,完成太陽能電池面板50。(13)圖 5 (C)對(duì)于在到圖5 (b)為止的工序中形成的太陽能電池面板50進(jìn)行發(fā)電檢查及規(guī)定的性能試驗(yàn)。發(fā)電檢查使用AMl. 5、全天日照基準(zhǔn)太陽光(1000W/m2)的日光模擬器進(jìn)行。需要說明的是，發(fā)電檢查既可以在太陽能電池面板50完全完成之后進(jìn)行，也可以在鋁框架的安裝前進(jìn)行。(14)圖 5(d)·在發(fā)電檢查(圖5 (C))的前后，進(jìn)行以外觀檢查為代表的規(guī)定的性能檢查。(15)圖 6將對(duì)太陽能電池模塊6附加強(qiáng)度并作為安裝座的鋁框架安裝在太陽能電池模塊6的周圍。優(yōu)選在太陽能電池模塊6與鋁框架103LU03S之間，經(jīng)由橡膠制的密封墊等，保持彈性并同時(shí)可靠地保持。這樣，完成太陽能電池面板50。(實(shí)施例I:保持處理工序A的效果)在1.4mXl. Im的玻璃基板上，制作出具有圖I所示的層疊結(jié)構(gòu)的太陽能電池模塊。各層的膜厚如以下所述。透明電極層2 800nm第一發(fā)電兀件層91 :p 層 IOnm 至 20nm, i 層 200nm, η 層 30nm 至 40nm中間接觸層(GZO膜)5 50nm至90nm，Ga摻雜量O. 5質(zhì)量％第二發(fā)電兀件層92 p 層 20nm 至 30nm, i 層 1·5μηι 至 1·8μηι, η 層 30nm 至 40nm背面電極層(Ag膜)5 250nm第一發(fā)電元件層91的i層的制膜條件是高頻電力為O. 06ff/cm2至O. 10W/cm2，氫稀釋率(H2氣體流量/SiH4氣體流量)為2倍至3倍，制膜壓力為150Pa至250Pa。在制出第一發(fā)電元件層之后，在被管理為室溫(平均溫度為22°C至27°C)的等級(jí)10萬以下的潔凈室內(nèi)的貯藏庫(kù)、或貯藏庫(kù)內(nèi)部被管理為等級(jí)10萬以下的潔凈貯藏庫(kù)內(nèi)以處理時(shí)間為O小時(shí)至80小時(shí)的條件實(shí)施保持處理工序A。中間接觸層5的制膜條件是高頻電力為O. 2ff/cm2至O. 25W/cm2，氧氣導(dǎo)入量為O. 5體積%至I體積％，制膜壓力為O. 3Pa至O. 5Pa。第二發(fā)電元件層92的i層的制膜條件是高頻電力為I. Off/cm2至I. 5W/cm2，氫稀釋率為45倍至60倍，制膜壓力為1500Pa至2500Pa。圖7表示保持處理工序A中的處理時(shí)間與制造出的太陽能電池模塊的輸出及短路電流的關(guān)系。在該圖中，橫軸表示處理時(shí)間，左縱軸表示輸出比，右縱軸表示短路電流比。圖8表示保持處理工序A中的處理時(shí)間與制造出的太陽能電池模塊的開路電壓及形狀因子的關(guān)系。在該圖中，橫軸是處理時(shí)間，左縱軸是開路電壓比，右縱軸是形狀因子比。需要說明的是，輸出比、短路電流比、開路電壓比、及形狀因子比是以處理時(shí)間O小時(shí)至I小時(shí)的太陽能電池模塊的輸出、短路電流、開路電壓、及形狀因子的各平均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的值。在圖7及圖8的曲線圖中，處理時(shí)間O小時(shí)至10小時(shí)按照I小時(shí)來劃分，算出各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的平均值。處理時(shí)間為10小時(shí)以上的話，按照10小時(shí)進(jìn)行劃分，算出各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的平均值。如圖7所示，在處理時(shí)間到5小時(shí)為止的期間，可看到隨著短路電流比的增大而輸出比也增大的傾向。處理時(shí)間為5小時(shí)以上的話,短路電流比及輸出比增大的傾向減少,處理時(shí)間為10小時(shí)以上的話，幾乎不變化，參照處理時(shí)間10小時(shí)至50小時(shí)的結(jié)果時(shí)，即使延長(zhǎng)處理時(shí)間，輸出增大的效果也飽和。而且，可看到處理時(shí)間為70小時(shí)至80小時(shí)的輸出比及短路電流比反而下降的傾向。相對(duì)于處理時(shí)間20至30小時(shí)的平均值，輸出比平均提高了 I. 5%，短路電流比平均提高了 I. 1%。從以上的結(jié)果可以說，處理時(shí)間需要為5小時(shí)以上。為了穩(wěn)定地得到高輸出，優(yōu)選處理時(shí)間為8小時(shí)以上。當(dāng)考慮到縮短一連串的太陽能電池制造完成為止的所需時(shí)間、或?qū)χ瞥龅谝话l(fā)電元件層的基板進(jìn)行保持處理的貯藏庫(kù)的容量時(shí)，優(yōu)選處理時(shí)間短，可以為高輸出穩(wěn)定的25小時(shí)以下，優(yōu)選為20小時(shí)以下。 相對(duì)于此，如圖8所示，開路電壓比及形狀因子比在實(shí)施了試驗(yàn)的處理時(shí)間內(nèi)幾
乎無變化?？梢岳斫鉃?，通過保持處理工序A而太陽能電池的短路電流增加，因此第一發(fā)電元件層91 (η層33)與中間接觸層5之間的反射率增大，在第一發(fā)電元件層91產(chǎn)生的電流增大了?？赏贫?，在保持處理工序A中，因制膜后的大氣暴露而在第一發(fā)電元件層的η層33表面上形成極薄的硅的自然氧化膜。該自然氧化膜厚時(shí)，電阻增大，因此不優(yōu)選?？赏茰y(cè)為，如本實(shí)施例那樣在5小時(shí)至25小時(shí)的保持處理中，由于形成幾nm左右的薄的自然氧化膜而在與中間接觸層5的界面上夾有氧，從而有效地提高了第一發(fā)電元件層91/中間接觸層5界面處的反射率。在該第一發(fā)電元件層91的η層33表面上形成極薄且不會(huì)過厚的硅的自然氧化膜時(shí)，將形成有第一發(fā)電元件層91的基板在大氣中且室溫下保持規(guī)定時(shí)間的處理工序是可靠且簡(jiǎn)易的處理方法。(實(shí)施例2:保持處理工序B的效果)在I. 4mXl. Im的玻璃基板上制作了具有圖I所示的層疊結(jié)構(gòu)的太陽能電池模塊。各層的膜厚及制膜條件與實(shí)施例I相同。在實(shí)施例2中未實(shí)施保持處理工序A，在中間接觸層制成后，在被管理為室溫(平均溫度22°C至27°C)的潔凈室內(nèi)的貯藏庫(kù)或潔凈貯藏庫(kù)內(nèi)以處理時(shí)間為O小時(shí)至60小時(shí)的條件實(shí)施了保持處理工序B。圖9表示保持處理工序B中的處理時(shí)間與制造出的太陽能電池模塊的輸出及短路電流的關(guān)系。在該圖中，橫軸表示處理時(shí)間，左縱軸表示輸出比，右縱軸表示短路電流比。圖10表示保持處理工序B中的處理時(shí)間與制造出的太陽能電池模塊的開路電壓及形狀因子的關(guān)系。在該圖中，橫軸是處理時(shí)間，左縱軸是開路電壓比，右縱軸是形狀因子比。輸出t匕、短路電流比、開路電壓比及形狀因子比的定義與圖7及圖8相同。在圖9及圖10的曲線圖中，處理時(shí)間O小時(shí)至10小時(shí)按照每I小時(shí)進(jìn)行劃分，10小時(shí)到20小時(shí)按照每2小時(shí)進(jìn)行劃分,20小時(shí)至40小時(shí)按照每4小時(shí)進(jìn)行劃分,40小時(shí)至60小時(shí)按照每10小時(shí)進(jìn)行劃分，算出了各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的平均值。如圖9所示，處理時(shí)間越長(zhǎng)而輸出比越增大。到處理時(shí)間20小時(shí)為止，輸出比的變動(dòng)大，但當(dāng)成為20小時(shí)以上后，輸出比穩(wěn)定。當(dāng)處理時(shí)間成為40小時(shí)以上后，輸出進(jìn)一步增大。輸出比相對(duì)于處理時(shí)間50小時(shí)至60小時(shí)的平均值提高了 2.4%。即使處理時(shí)間超過50小時(shí)，輸出比也幾乎未見到進(jìn)一步增大。而且，若處理時(shí)間超過50小時(shí)(2天以上)，則對(duì)制膜到第二發(fā)電元件層92為止的基板進(jìn)行保持處理的貯藏庫(kù)的容量過大，因此判斷為若為這以上的處理時(shí)間的話，得不到相對(duì)于處理時(shí)間的輸出比的提高效果。以處理時(shí)間20小時(shí)至30小時(shí)為界，增加傾向減少，在處理時(shí)間30小時(shí)至40小時(shí)期間，可觀察到開路電壓及形狀因子的增大，開路電壓比平均提高了 O. 6%，形狀因子比平均提高了 1.0%。然而，在上述處理時(shí)間為40小時(shí)時(shí)，短路電流幾乎不增加。S卩，在保持處理工序B中，在初始階段，開路電壓及形狀因子的增大對(duì)輸出增大作出貢獻(xiàn)。另一方面，當(dāng)處理時(shí)間比30小時(shí)至40小時(shí)更長(zhǎng)時(shí)，開路電壓及形狀因子幾乎不變化，但在處理時(shí)間為40小時(shí)以上時(shí)觀察到短路電流的增大。短路電流比相對(duì)于處理時(shí)間50至60小時(shí)的平均值增加了 O. 8%?！D11是表示對(duì)于模擬中間接觸層5而單獨(dú)形成了 GZO膜(Ga摻雜量O. 5質(zhì)量％)的玻璃基板，以與保持處理工序B相同的條件保持時(shí)的光學(xué)特性的變化的坐標(biāo)圖。在該圖中，橫軸是處理時(shí)間，縱軸是波長(zhǎng)分別為600nm、700nm、800nm時(shí)的透射率與反射率之和(從100%減去吸收率所得到的值，相當(dāng)于內(nèi)部透射率)。根據(jù)圖11的結(jié)果，在剛制膜之后，中間接觸層因缺氧而產(chǎn)生了些許的著色，但從大氣敞開后到10小時(shí)左右而缺氧開始恢復(fù)。在圖11中，若保持時(shí)間超過50小時(shí)，則幾乎未觀察到光學(xué)特性的變化。根據(jù)圖9至圖11的結(jié)果，通過保持處理工序B而輸出提高的理由可推測(cè)為，在處理時(shí)間到40小時(shí)之前的初始階段，形成有通過大氣暴露而存在于大氣中的氧借助親和性而吸附于中間接觸層5表面的氧原子而得到的氧吸收層，由此在第二發(fā)電元件層92的P層41的制膜時(shí)，氫等離子等引起的中間接觸層的耐還原性提高，并且中間接觸層5的表面成為更均勻的氧化膜，由此通過第二發(fā)電元件層92的P層41的制膜初始階段，促進(jìn)更均勻的膜成長(zhǎng)，中間接觸層5與P層41的界面特性更加均勻化。而且可認(rèn)為，處理時(shí)間為40小時(shí)以上的話，氧供給向中間接觸層5的膜內(nèi)推進(jìn)，通過缺氧的消除而中間接觸層5的透射率提高，因此向第二發(fā)電元件層92的入射光量增大。在該中間接觸層5的表面形成均勻的氧吸附層以及再供給中間接觸層5的膜內(nèi)缺少的氧時(shí)，將形成有中間接觸層5的基板在大氣中以室溫保持規(guī)定時(shí)間的處理工序是可靠且簡(jiǎn)易的處理方法。(實(shí)施例3:保持處理工序A及保持處理工序B的組合)在I. 4mXl. Im的玻璃基板上，制作了具有圖I所示的層疊結(jié)構(gòu)的太陽能電池模塊
6。各層的膜厚及制膜條件與實(shí)施例I相同。在實(shí)施例3中，以上述條件實(shí)施了保持處理工序A及保持處理工序B。圖12在將保持處理工序A的處理時(shí)間設(shè)定為O小時(shí)至I小時(shí)或5小時(shí)以上(25小時(shí)以下)時(shí)分類表示太陽能電池模塊的輸出與保持處理工序B的處理時(shí)間的關(guān)系。在該圖中，橫軸是處理時(shí)間，縱軸是輸出比。輸出比是保持處理工序A及B的處理時(shí)間分別以O(shè)小時(shí)至I小時(shí)時(shí)的平均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的值。圖13在將保持處理工序A的處理時(shí)間設(shè)定為O小時(shí)至I小時(shí)或5小時(shí)以上(25小時(shí)以下)時(shí)分類表示太陽能電池模塊的開路電壓、形狀因子及短路電流與保持處理工序B的處理時(shí)間的關(guān)系。在該圖中，橫軸是處理時(shí)間，左縱軸是開路電壓比及形狀因子比，右縱軸是短路電流比。開路電壓比、形狀因子比、及短路電流比是保持處理工序A及B的處理時(shí)間分別以O(shè)小時(shí)至I小時(shí)時(shí)的平均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的值。在圖12及圖13的曲線圖中，處理時(shí)間O小時(shí)至2小時(shí)按照每I小時(shí)進(jìn)行劃分，10小時(shí)至20小時(shí)按照每2小時(shí)進(jìn)行劃分，20小時(shí)至36小時(shí)按照每4小時(shí)進(jìn)行劃分，算出了各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的平均值。而且，算出了 2小時(shí)至5小時(shí)、5小時(shí)至10小時(shí)、36小時(shí)至50小時(shí)、及50小時(shí)至60小時(shí)的各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的平均值。參照?qǐng)D12，輸出比在保持處理工序A為5小時(shí)以上且保持處理工序B為50小時(shí)至60小時(shí)的條件下，平均提高了 2. 8%。其中，保持處理工序A的貢獻(xiàn)量(相當(dāng)于圖12中的
(2))為O. 8%，保持處理工序B的貢獻(xiàn)量(相當(dāng)于圖12中的(I))為2. 0%。比較實(shí)施例I及實(shí)施例2，各保持處理工序產(chǎn)生的輸出提高效果雖然比分別單獨(dú)進(jìn)行時(shí)的各提高值的合計(jì) 值低20%至50%左右，但通過將保持處理工序A及保持處理工序B組合而能得到進(jìn)一步的性能提高?？赏贫ㄟ@是因?yàn)?，在由于通過第一發(fā)電元件層91和第二發(fā)電元件層92將向太陽能電池模塊6入射的光能量利用于發(fā)電的相互分配時(shí)，保持處理工序B的效果對(duì)保持處理工序A的效果造成影響。如圖13所示，對(duì)于短路電流比，根據(jù)保持處理工序A的處理時(shí)間而觀察到差。開路電壓比及形狀因子比幾乎不受保持處理工序A的影響，保持處理工序B的處理時(shí)間越長(zhǎng)而越增加。這與實(shí)施例I及實(shí)施例2中說明的傾向一致。在第一發(fā)電元件層91的η層33表面形成極薄的硅的自然氧化膜時(shí)，以及在向中間接觸層5的表面和膜中供給氧時(shí)，將形成有第一發(fā)電元件層91及中間接觸層5的階段的基板在大氣中以室溫保持規(guī)定時(shí)間的處理工序是可靠且簡(jiǎn)易的處理方法。實(shí)施例I至實(shí)施例3中的保持處理工序A及保持處理工序B是將處理對(duì)象基板在大氣中以室溫保持規(guī)定時(shí)間的處理工序，但無需限定為規(guī)定溫度范圍內(nèi)的室溫。在室溫的管理范圍發(fā)生變化時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦俅卧O(shè)定與該變化的管理范圍的室溫對(duì)應(yīng)的處理時(shí)間即可。另外，例如在維持40°C至50°C的暖風(fēng)的比原來室溫稍高的溫度的貯藏庫(kù)中進(jìn)行處理，由此也能夠縮短處理時(shí)間。此時(shí)，氣氛溫度和處理時(shí)間在本發(fā)明的主旨內(nèi)通過選定試驗(yàn)而能夠設(shè)定適當(dāng)?shù)臅r(shí)間。標(biāo)號(hào)說明I 基板2透明電極層3光電轉(zhuǎn)換層4背面電極層5中間接觸層6太陽能電池模塊7發(fā)電元件31非晶硅P層32非晶硅i層
33非晶硅η層41結(jié)晶硅ρ層42結(jié)晶硅i層43結(jié)晶硅η層50太陽能電池面板91第一發(fā)電元件層92第二發(fā)電元件層
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100光電轉(zhuǎn)換裝置103L、103S 鋁框架
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括在基板上形成第一發(fā)電兀件層的工序；在該第一發(fā)電元件層上形成中間接觸層的工序；在該中間接觸層上形成第二發(fā)電元件層的工序，其中， 包括如下工序中的至少一個(gè)工序 在形成了所述第一發(fā)電元件層之后，將所述基板在大氣中以室溫保持5小時(shí)以上且25小時(shí)以下； 在形成了所述中間接觸層之后，將所述基板在大氣中以室溫保持20小時(shí)以上且50小時(shí)以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中， 包括如下工序中的至少一個(gè)工序 在形成了所述第一發(fā)電元件層之后，將所述基板在大氣中以室溫保持8小時(shí)以上且20小時(shí)以下； 在形成了所述中間接觸層之后，將所述基板在大氣中以室溫保持40小時(shí)以上且50小時(shí)以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中， 將所述基板保持在等級(jí)為10萬以下的潔凈貯藏庫(kù)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠通過簡(jiǎn)單的處理工序提高光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出的制造方法。一種光電轉(zhuǎn)換裝置(100)的制造方法，包括在基板(1)上形成第一發(fā)電元件層(91)的工序；在該第一發(fā)電元件層(91)上形成中間接觸層(5)的工序；在該中間接觸層(5)上形成第二發(fā)電元件層(92)的工序，其中，包括如下工序中的至少一個(gè)工序在形成了所述第一發(fā)電元件層(91)之后，將所述基板(1)在大氣中以室溫保持5小時(shí)以上且25小時(shí)以下；在形成了所述中間接觸層(5)之后，將所述基板(1)在大氣中以室溫保持20小時(shí)以上且50小時(shí)以下。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102959719SQ20118003052
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者秋保悠平, 山根司, 西宮立享 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社