薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】薄膜太陽(yáng)能電池為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)接觸，在透明導(dǎo)電膜（4）以及金屬背面電極層（2）之間配置薄膜的光吸收層（3），進(jìn)而，在金屬背面電極層（2）與光吸收層（3）的界面中，設(shè)置至少包含其表面是絕緣體的納米粒子（6、6…）的納米粒子分散層（5）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法，特別涉及能夠?qū)崿F(xiàn)高的光電變換效率的薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，以非晶硅或者硫族系化合物為材料的薄膜太陽(yáng)能電池得到了關(guān)注。這樣的太陽(yáng)能電池具有材料費(fèi)廉價(jià)、而且大型的太陽(yáng)能電池面板的生產(chǎn)容易這樣的優(yōu)良的特性，另一方面，一般其光電變換效率比結(jié)晶系太陽(yáng)能電池劣化，期望進(jìn)一步的改善。
[0003]在以娃晶片為材料的結(jié)晶系太陽(yáng)能電池中，為了使其光電變換效率進(jìn)一步提聞，提出了使電極層成為點(diǎn)接觸構(gòu)造并實(shí)用化。半導(dǎo)體層與電極層的接觸界面是懸掛鍵以及其他結(jié)晶缺陷的密度高、且載流子的再結(jié)合速度最快的部分。因此，在以往技術(shù)中，使光吸收層(半導(dǎo)體層)和電極層以點(diǎn)接觸來(lái)減少表面再結(jié)合的比例，提高了光電變換效率。具體而言，通過(guò)在光吸收層與電極層之間的大部分中，形成作為鈍化膜而發(fā)揮功能的表面再結(jié)合速度小的優(yōu)質(zhì)的氧化膜、氮化膜，來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)接觸，降低載流子的再結(jié)合比例(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。由此，已知作為太陽(yáng)能電池特性之一的開(kāi)放電壓變高，光電變換效率提高。
[0004]但是，在現(xiàn)狀的薄膜太陽(yáng)能電池中，上述那樣的點(diǎn)接觸構(gòu)造沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。在將針對(duì)結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池的上述技術(shù)例如應(yīng)用于CIS系薄膜太陽(yáng)能電池的情況下，需要在半導(dǎo)體層與電極層之間形成缺陷 少的絕緣膜，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)形成這樣的絕緣膜的技術(shù)。雖然有通過(guò)今后的技術(shù)革新實(shí)現(xiàn)的可能性，但即使在該情況下，制造工序復(fù)雜化，導(dǎo)致制造成本增加。
[0005]因此，在薄膜太陽(yáng)能電池中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)在光吸收層與電極層之間易于形成的點(diǎn)接觸構(gòu)造，則不會(huì)導(dǎo)致制造成本增加，而實(shí)現(xiàn)薄膜太陽(yáng)能電池的光電變換效率的提高。
[0006]【專(zhuān)利文獻(xiàn)I】日本特開(kāi)平9-283779
[0007]【專(zhuān)利文獻(xiàn)2】日本特開(kāi)2009-246025

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種具備在光吸收層與電極層之間易于形成的點(diǎn)接觸的薄膜太陽(yáng)能電池。
[0009]為了解決所述課題，在本發(fā)明的第I方案中，提供一種薄膜太陽(yáng)能電池，在透明導(dǎo)電膜以及金屬背面電極層之間配置了薄膜的光吸收層，其特征在于，在所述金屬背面電極層與所述光吸收層的界面中，設(shè)置有包含至少其表面為絕緣體的納米粒子的納米粒子分散層。
[0010]在第I方案中，所述納米粒子可以是整體由所述絕緣體形成的粒子、內(nèi)部為中空的粒子、或者將金屬粒子的表面用所述絕緣體包覆的粒子中的任意一個(gè)。在這種情況下，所述絕緣體可以是二氧化硅、氧化鋁、氮化硅或者鈉鈣玻璃中的任意一個(gè)。另外，在所述絕緣體的折射率小于所述光吸收層的折射率的情況下，所述納米粒子的粒徑能夠設(shè)為IOOnm以上500nm以下。[0011]進(jìn)而，在所述納米粒子是將金屬粒子的表面用所述絕緣體包覆的粒子的情況下，所述納米粒子的粒徑能夠設(shè)為IOOnm以下。在該情況下,所述金屬粒子是Au、Ag或者Cu。
[0012]進(jìn)而，也可以將所述納米粒子分散層形成于所述金屬背面電極層與所述光吸收層之間的界面的所述光吸收層側(cè)?；蛘?，也可以將所述納米粒子分散層形成于所述金屬背面電極層與所述光吸收層之間的界面的所述金屬背面電極層側(cè)。
[0013]為了解決所述課題，在本發(fā)明的第2方案中，提供一種薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，包括如下各步驟:在基板上形成金屬背面電極層，將至少包含表面為絕緣體的納米粒子的溶液涂覆于所述金屬背面電極層表面并使其干燥，從而在所述金屬背面電極層上形成納米粒子分散層，在包含所述納米粒子分散層的所述金屬背面電極層上形成薄膜的P型光吸收層，在所述光吸收層上形成η型透明導(dǎo)電膜。
[0014]在第2方案中，也可以用Mo構(gòu)成所述金屬背面電極層，用化合物半導(dǎo)體構(gòu)成所述P型光吸收層。
[0015]為了解決所述課題，在本發(fā)明的第3方案中，提供一種薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，具備如下各步驟:在透明基板上形成透明導(dǎo)電膜，在所述透明導(dǎo)電膜上形成至少包括Pn結(jié)的薄膜的光吸收層，將包含至少表面為絕緣體的納米粒子的溶液涂覆于所述光吸收層表面并使其干燥，從而在所述光吸收層上形成納米粒子分散層，在包含所述納米粒子分散層的所述光吸收層上形成金屬背面電極層。
[0016]在第2、第3方案中，所述納米粒子能夠設(shè)為整體由所述絕緣體形成的粒子、內(nèi)部為中空的粒子、或者將金屬粒子的表面用所述絕緣體包覆的粒子中的某一個(gè)。
[0017]另外，在所述納米粒子是將金屬粒子的表面用所述絕緣體包覆的粒子的情況下，也可以使所述納米粒子的粒徑成為IOOnm以下。
[0018]進(jìn)而，也可以使所述絕緣體成為二氧化硅、氧化鋁、氮化硅或者鈉鈣玻璃中的某一個(gè)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，在金屬背面電極層與P型光吸收層的界面中，形成表面包含絕緣體的納米粒子的納米粒子分散層，由此，金屬背面電極層與P型光吸收層的接觸面積被大幅限制，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)接觸。通過(guò)該點(diǎn)接觸，金屬背面電極層與P型光吸收層之間的界面中的載流子的再結(jié)合速度大幅降低，通過(guò)入射光生成的載流子不會(huì)再結(jié)合而高效地到達(dá)各電極，所以薄膜太陽(yáng)能電池的光電變換效率提高。進(jìn)而，在納米粒子表面的絕緣體的折射率小于光吸收層的折射率的情況下，通過(guò)使納米粒子的粒徑成為IOOnm以上，納米粒子分散層作為BSR (Back Surface Reflector)構(gòu)造而發(fā)揮功能,使薄膜太陽(yáng)能電池的光電變換效率進(jìn)一步提聞。
[0020]另外，例如，在通過(guò)用絕緣膜包覆了金(Au)或者銀(Ag)粒子的納米粒子形成納米粒子分散層的情況下，通過(guò)使納米粒子的粒徑成為IOOnm以下，在納米粒子分散層中發(fā)生表面等離子體激元共振，薄膜太陽(yáng)能電池的光電變換效率進(jìn)一步提高。
[0021]通過(guò)在金屬背面電極層上或者光吸收層上，涂覆包含納米粒子的溶液并使其干燥，能夠容易地形成納米粒子分散層。因此，通過(guò)本發(fā)明，能夠在薄膜太陽(yáng)能電池中簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)接觸。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0022]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的CIS系薄膜太陽(yáng)能電池的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0023]圖2 Ca)是示出圖1所示的CIS系薄膜太陽(yáng)能電池的制造工序的一部分的圖。
[0024]圖2 (b)是不出圖2 (a)所不的制造工序之后的工序的圖。
[0025]圖2 (C)是示出圖2 (b)所示的制造工序之后的工序的圖。
[0026]圖3 Ca)是示出圖1所示的CIS系薄膜太陽(yáng)能電池的制造工序的一部分、且圖2(C)所不的制造工序之后的工序的圖。
[0027]圖3 (b)是示出圖3 (a)所示的制造工序之后的工序的圖。
[0028]圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]【符號(hào)說(shuō)明】
[0030]1:基板；2:金屬背面電極層；3:CIS系P型光吸收層；4:透明導(dǎo)電膜；5:納米粒子分散層；6:納米粒子；10:透明基板；11:透明導(dǎo)電膜；12:p型非晶硅層；13:i型非晶硅層；14:n型非晶硅層；15:納米粒子分散層；16:納米粒子；17:金屬背面電極層。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的各種實(shí)施方式。另外，關(guān)于在以下的附圖中記載為概略圖的部分，為了易于理解，用與實(shí)際不同的大小來(lái)表示各層的關(guān)系。另外，在各附圖中，同一符號(hào)表不同一或者類(lèi)似的構(gòu)成要素。
[0032][實(shí)施方式I]
[0033]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的、基底構(gòu)造的薄膜太陽(yáng)能電池的概略構(gòu)造的剖面圖，特別，示出了作為P型光吸收層使用了 CIS系半導(dǎo)體的薄膜太陽(yáng)能電池的構(gòu)造。在圖中，I是基板，由玻璃、塑料、金屬板等構(gòu)成。2是以Mo、T1、Cr等為材料的金屬背面電極層，3是由CIS系半導(dǎo)體構(gòu)成的P型光吸收層，4是以Ζη0、ΙΤ0等為材料的η型透明導(dǎo)電膜，構(gòu)成該太陽(yáng)能電池的窗層。另外，也可以在P型光吸收層3與n型透明導(dǎo)電膜4之間，設(shè)置以Zn (0、S、0H)、CdS、In2S3等為材料的高電阻緩沖層。P型光吸收層3由Cu (In,Ga) Se2,Cu (In、Ga) (Se、S) 2、CuInS2 等構(gòu)成。
[0034]作為一個(gè)例子，金屬背面電極層2的層厚是200~500nm，p型光吸收層3的層厚是1.0~1.5 μ m，η型透明導(dǎo)電膜4的膜厚是0.5~2.5 μ m。
[0035]在圖1中，5是在金屬背面電極層2與P型光吸收層3的界面中設(shè)置的納米粒子分散層，通過(guò)使至少其表面由絕緣體形成的、具有IOnm~500nm程度的粒徑的納米粒子6、6…分散于金屬背面電極層2上而形成。納米粒子分散層5中的納米粒子6的金屬背面電極層2表面的覆蓋率(界面覆蓋率)成為20%~95%程度。納米粒子分散層5是通過(guò)在金屬背面電極層2上涂覆含有納米粒子的溶液(例如純水)并使其干燥而形成的。界面覆蓋率能夠通過(guò)調(diào)節(jié)溶液中的納米粒子濃度來(lái)控制。
[0036]P型光吸收層3是在金屬背面電極層2上形成了納米粒子分散層5之后形成的。因此，金屬背面電極層2與P型光吸收層3之間的接觸面積由于納米粒子分散層5中的納米粒子6的存在而被限制，顯著變小。相伴于此，P型光吸收層3與金屬背面電極層2的界面中的載流子的表面再結(jié)合速度也降低。其結(jié)果，通過(guò)該構(gòu)造在金屬背面電極側(cè)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)接觸。
[0037]另外,作為包覆納米粒子6的絕緣體、或者構(gòu)成納米粒子6自身的絕緣體,能夠使用二氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、氮化硅(Si3N4)或者鈉鈣玻璃，它們?cè)谛纬蒀IS系光吸收層3的情況的熱處理溫度(500°C?700°C)中不熔融而穩(wěn)定。
[0038]作為納米粒子6，根據(jù)需要，能夠使用以下所示的方式I?方式3的例子。
[0039][方式I]
[0040]方式I的納米粒子6是由單一的物質(zhì)、例如氧化鋁、二氧化硅、SLG (鈉鈣玻璃)、氮化硅的絕緣體形成的納米粒子，為了產(chǎn)生點(diǎn)接觸效果，使其直徑成為IOnm?500nm程度。作為這樣的納米粒子，能夠使用市面銷(xiāo)售的商品(例如參照http://www.sigmaaldrich.com/japan/materialscience/nano-materials/nanopowders.html)。
[0041]在圖1所示的CIS系薄膜太陽(yáng)能電池的情況下，CIS系P型光吸收層3的折射率是
3.0程度，并且，包覆納米粒子的氧化鋁(A1203)、二氧化硅(SiO2)、鈉鈣玻璃的折射率是1.5前后，氮化硅的折射率是2.0前后，所以由方式I的納米粒子構(gòu)成的納米粒子分散層5具備背面反射(BSR)功能。為了有效地得到BSR功能，優(yōu)選使納米粒子6的粒徑成為IOOnm以上。
[0042]S卩，在方式I的納米粒子中，通過(guò)使用粒徑為IOOnm以上的例子，能夠通過(guò)納米粒子分散層5與點(diǎn)接觸效果一起期待背面反射效果，能夠使薄膜太陽(yáng)能電池的光電變換效率進(jìn)一步提聞。
[0043][方式2]
[0044]方式2的納米粒子6是用氧化鋁、二氧化硅、SLG、氮化硅等包覆金屬(例如Au、Ag、Cu)的納米粒子，使粒子表面成為絕緣體的例子，為了產(chǎn)生點(diǎn)接觸效果，使粒子徑成為IOnm?500nm程度。這樣的納米粒子通過(guò)使其粒子徑成為IOOnm以下(相對(duì)入射光的波長(zhǎng)充分小的大小)，能夠在納米粒子分散層5中，期待在可見(jiàn)區(qū)域中發(fā)生表面等離子體激元共振。如果在納米粒子分散層5中發(fā)生表面等離子體激元共振，則局部地發(fā)生大的電場(chǎng)而使光的強(qiáng)度增加，發(fā)生大的光電流。其結(jié)果，光的吸收效率增大，太陽(yáng)能電池的光電變換效率提高(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2的段落[0017])。因此，通過(guò)用粒徑為IOOnm以下的方式2的納米粒子形成納米粒子分散層5，能夠與點(diǎn)接觸效果一起通過(guò)表面等離子體激元效果，使薄膜太陽(yáng)能電池的光電變換效率進(jìn)一步提高。關(guān)于用二氧化硅等絕緣物包覆了金屬粒子的方式2的納米粒子以及其表面等離子體激元共振，能夠參照例如http://www.chem.tsukuba.ac.jp/teranisi/research/Opt.html。
[0045][方式3]
[0046]方式3的納米粒子6是由中空的絕緣體(例如氧化鋁、二氧化硅、SLG、氮化硅等)構(gòu)成的納米粒子。通過(guò)使用粒徑為IOnm?500nm這樣的納米粒子來(lái)形成納米粒子分散層5,能夠在金屬電極層側(cè)得到點(diǎn)接觸效果。另外，在CIS系薄膜太陽(yáng)能電池、CZTS系薄膜太陽(yáng)能電池中，通過(guò)用粒徑為IOOnm以上的方式3的納米粒子形成納米粒子分散層5，能夠與點(diǎn)接觸效果一起得到背面反射效果，能夠使薄膜太陽(yáng)能電池的光電變換效率進(jìn)一步提高。關(guān)于方式 3 白勺納米粒子，記載于例如 http://www.nittetsukou.c0.jp/rdd/tech/tech_silinax.html 中。
[0047][制造方法]
[0048]參照?qǐng)D2以及圖3，說(shuō)明圖1所示的基底構(gòu)造的CIS系薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法。[0049]如圖2 (a)所示，首先，在玻璃、塑料、金屬板等的基板I上，通過(guò)DC濺射等形成Mo等的金屬背面電極層2。金屬背面電極層2的膜厚是200~500nm。通過(guò)在金屬背面電極層2的表面上涂覆含有納米粒子的溶液(例如純水)并使其干燥，如圖2 (b)所示，形成納米粒子分散層5。納米粒子分散層5中的各納米粒子6、6…所致的金屬背面電極層2表面的覆蓋率是20%~95%。能夠通過(guò)溶液中含有的納米粒子的濃度控制，實(shí)現(xiàn)期望的覆蓋率。
[0050]接下來(lái)，如圖2 (C)所示，為了形成CIS系P型光吸收層3，首先，通過(guò)濺射堆積CuGa層3a,之后,通過(guò)派射同樣地堆積In層3b,形成金屬先質(zhì)(precursor)膜30。CuGa層3a也可以在派射源中使用CuGa來(lái)形成。進(jìn)而,金屬先質(zhì)膜30也可以不使用Ga而用Cu和In形成、或者也可以將Cu-Ga-1n形成為濺射源。
[0051]針對(duì)如以上那樣形成的金屬先質(zhì)膜30，接下來(lái)，進(jìn)行硒化/硫化。首先，將形成了金屬先質(zhì)膜30的基板收容到反應(yīng)爐內(nèi)并導(dǎo)入用N2氣體等稀釋的H2Se氣體，之后，使基板升溫至400°C程度，從而促使CuGa、In和Se的反應(yīng)。在進(jìn)行金屬先質(zhì)膜30的硫化的情況下，在硒化之后，將H2Se氣體改變?yōu)橄♂孒2S氣體而催促硒化物的硫化。其結(jié)果，如圖3 (a)所示，Cu (In、Ga) Se2、Cu (In、Ga) (Se、S) 2等的p型光吸收層3形成于納米粒子分散層5和金屬背面電極層2上。CIS系P型光吸收層3的層厚一般是1.0~1.5 μ m。
[0052]另外，為了在形 成之后的CIS系薄膜太陽(yáng)能電池中得到高的光電變換效率，CIS系P型光吸收層3需要包含Na等堿性金屬。因此，需要在形成金屬先質(zhì)膜時(shí)在濺射材料中預(yù)先混入Na、或者在形成了金屬先質(zhì)膜之后在該膜中添加Na。或者，也可以通過(guò)用SLG(鈉鈣玻璃)形成基板1，從基板I在P型光吸收層3中供給Na。進(jìn)而，在用SLG形成納米粒子6的情況下，納米粒子6還成為向P型光吸收層3的Na的供給源。
[0053]接下來(lái)，如圖3 (b)所示，在CIS系P型光吸收層3上，通過(guò)濺射等形成以Ζη0、ΙΤ0等為材料的η型透明導(dǎo)電膜4，作為窗層。另外，也可以在CIS系P型光吸收層3與η型透明導(dǎo)電膜4之間，設(shè)置以Zn (O、S、OH)、CdS, In2S3等為材料的高電阻緩沖層。η型透明導(dǎo)電膜4的膜厚一般是0.5~2.5 μ m。
[0054]另外，關(guān)于參照?qǐng)D2以及圖3說(shuō)明的薄膜太陽(yáng)能電池，用CIS系半導(dǎo)體構(gòu)成了 P型光吸收層3，但也可以將其用CZTS系半導(dǎo)體構(gòu)成。CZTS是包含Cu、Zn、Sn、S的、I2-11-1V-VI4族化合物半導(dǎo)體，作為代表性的例子，有Cu2ZnSnS4等。進(jìn)而，還能夠用CdTe等I1-VI族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成光吸收層。
[0055]在上述實(shí)施方式I所示的基底構(gòu)造(在基板上依次層疊了金屬背面電極層、光吸收層、透明導(dǎo)電膜的構(gòu)造)的薄膜太陽(yáng)能電池中，在金屬背面電極上形成納米粒子的分散層，在其上依次對(duì)P型光吸收層、透明導(dǎo)電膜進(jìn)行制膜，所以P型光吸收層是以在表面有凹凸的納米粒子分散層為基底而形成的。因此，在制膜之后的P型光吸收層的表面中，受到作為基底的納米粒子分散層表面的影響，同樣地形成凹凸。通過(guò)該凹凸，從受光面?zhèn)热肷洳⑼干淞送该鲗?dǎo)電膜的光被P型光吸收層表面反射而再次向外部放射的比例降低，更多的光達(dá)到P型光吸收層內(nèi)。作為其結(jié)果，薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率進(jìn)一步提高。
[0056][實(shí)施方式2]
[0057]圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的、頂襯構(gòu)造的薄膜太陽(yáng)能電池的概略構(gòu)造的剖面圖，特別，示出用非晶硅構(gòu)成的薄膜太陽(yáng)能電池的構(gòu)造。在圖4中，10表示玻璃等的透明基板，11表不ITO等的透明導(dǎo)電I旲，12表不P型非晶娃層，13表不i型非晶娃層，14表不η型非晶硅層。透明導(dǎo)電膜11是在基板上通過(guò)濺射等對(duì)ITO膜進(jìn)行制膜而形成的。P型非晶硅層12、i型非晶硅層13以及η型非晶硅層14構(gòu)成光吸收層，是通過(guò)等離子體CVD等在透明導(dǎo)電膜11上分別對(duì)P、1、η型的非晶硅進(jìn)行制膜而形成的。
[0058]15是在η型非晶硅層14上形成的納米粒子分散層。層15是通過(guò)在η型非晶硅層14上涂覆包含納米粒子16、16…的溶液(例如純水)并使其干燥而形成的。界面覆蓋率優(yōu)選為20%~95%，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液中的粒子濃度，能夠控制覆蓋率。如果形成了納米粒子分散層15，則在其上，對(duì)Ag、Al等進(jìn)行濺射來(lái)形成金屬背面電極層17，而完成非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池。
[0059]在圖4的頂襯構(gòu)造的薄膜太陽(yáng)能電池中，入射光從基板10側(cè)經(jīng)由透明導(dǎo)電膜11入射到p-1-n光吸收層中。
[0060]本實(shí)施方式的納米粒子16、16…可取與實(shí)施方式I的納米粒子6、6…同樣的方式
1、方式2以及方式3。但是，在頂襯構(gòu)造中，用Au、Al等光反射性的金屬形成了金屬背面電極層17，所以電極層17自身具有背面反射功能。因此，無(wú)需如第I實(shí)施方式那樣，為了得到背面反射功能，使納米粒子16、16...的粒徑成為IOOnm以上。
[0061]在實(shí)施方式2的薄膜太陽(yáng)能電池中，如圖4所示，在p-1-n光吸收層與金屬背面電極層17的界面的金屬背面電極層17側(cè)，形成了納米粒子分散層15，所以p-1-n光吸收層與金屬背面電極層17的接觸面積大幅減少，作為其結(jié)果，與第I實(shí)施方式的薄膜太陽(yáng)能電池的情況同樣地，在界面中形成點(diǎn)接觸。由此，該薄膜太陽(yáng)能電池的光電變換效率大幅提高。另外，通過(guò)利用粒徑為IOOnm以下的方式2的納米粒子形成納米粒子分散層15，在界面中產(chǎn)生表面等離子體激元共振，入射光的吸收率增加而能夠得到高的光電變換效率。
[0062]另外，在實(shí)施方式I以及實(shí)施方式2這兩者中，關(guān)于表面等離子體激元共振對(duì)太陽(yáng)能電池的光電變換效率波及的影響，記載于上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2的特別是段落(0017)中。
[0063]另外進(jìn)而，在實(shí)施方式I中，作為P型光吸收層3使用了由1-1I1-VI2族化合物構(gòu)成的半導(dǎo)體層，但本發(fā)明不限于這樣的薄膜太陽(yáng)能電池。例如，在利用CdTe等I1-VI族化合物半導(dǎo)體的薄膜太陽(yáng)能電池等中，通過(guò)在光吸收層與金屬背面電極層之間形成與上述實(shí)施方式I同樣的納米粒子分散層，能夠在金屬背面電極層側(cè)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)接觸來(lái)提高開(kāi)放電壓。進(jìn)而，在實(shí)施方式2中，作為光吸收層，示出了非晶硅的p-1-n構(gòu)造，但也可以代替非晶硅而使用微晶娃，也可以是由CdTe、CdS等I1-VI族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的p_n構(gòu)造。
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜太陽(yáng)能電池，在透明導(dǎo)電膜以及金屬背面電極層之間配置了薄膜的光吸收層，其特征在于:在所述金屬背面電極層與所述光吸收層的界面中，設(shè)置了包含至少其表面為絕緣體的納米粒子的納米粒子分散層。
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:所述納米粒子是整體由所述絕緣體形成的粒子、內(nèi)部為中空的粒子、或者將金屬粒子的表面用所述絕緣體包覆的粒子之中的某一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述絕緣體是二氧化硅、氧化招、氮化娃或者鈉鈣玻璃之中的某一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于:在所述絕緣體的折射率小于所述光吸收層的折射率的情況下，所述納米粒子的粒徑是IOOnm以上500nm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于:在所述納米粒子是將金屬粒子的表面用所述絕緣體包覆的粒子的情況下，所述納米粒子的粒徑是IOOnm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述金屬粒子是Au、Ag或者Cu。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6 中的任意一項(xiàng)所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述納米粒子分散層形成于所述金屬背面電極層與所述光吸收層之間的界面的所述光吸收層側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述納米粒子分散層形成于所述金屬背面電極層與所述光吸收層之間的界面的所述金屬背面電極層側(cè)。
9.一種薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于具備如下各步驟: 在基板上形成金屬背面電極層； 將包含至少表面為絕緣體的納米粒子的溶液涂覆于所述金屬背面電極層表面并使其干燥，從而在所述金屬背面電極層上形成納米粒子分散層； 在包含所述納米粒子分散層的所述金屬背面電極層上形成薄膜的P型光吸收層；以及 在所述光吸收層上形成η型透明導(dǎo)電膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于:所述金屬背面電極層由Mo構(gòu)成，所述P型光吸收層由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。
11.一種薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于具備如下各步驟: 在透明基板上形成透明導(dǎo)電膜； 在所述透明導(dǎo)電膜上形成至少包括Pn結(jié)的薄膜的光吸收層； 將包含至少表面為絕緣體的納米粒子的溶液涂覆于所述光吸收層表面并使其干燥，從而在所述光吸收層上形成納米粒子分散層；以及 在包含所述納米粒子分散層的所述光吸收層上形成金屬背面電極層。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任意一項(xiàng)所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于:所述納米粒子是整體由所述絕緣體形成的粒子、內(nèi)部為中空的粒子、或者將金屬粒子的表面用所述絕緣體包覆的粒子之中的某一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于:在所述納米粒子是將金屬粒子的表面用所述絕緣體包覆的粒子的情況下，所述納米粒子的粒徑是IOOnm以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中的任意一項(xiàng)所述的薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于:所述絕緣體是二 氧化硅、氧化鋁或者鈉鈣玻璃中的某一個(gè)。
【文檔編號(hào)】H01L31/0445GK103765606SQ201280042191
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月2日
【發(fā)明者】杉本廣紀(jì) 申請(qǐng)人:昭和硯殼石油株式會(huì)社