光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及將光轉(zhuǎn)換成電的光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] W往，公知了通過(guò)對(duì)單晶娃基板（100)面進(jìn)行各向異性蝕刻來(lái)形成由（111)面引 起的金字塔形狀的凹凸構(gòu)造的光限制構(gòu)造。根據(jù)該光限制構(gòu)造，娃基板的表面的反射率降 低，所W能夠增加短路電流。
[0003] 在日本特開(kāi)2011-77240號(hào)公報(bào)中，記載了具備第1導(dǎo)電類(lèi)型的單晶娃基板、在該 單晶娃基板表面隔著本征非晶娃層而形成的另一導(dǎo)電類(lèi)型的非晶娃層、W及在該非晶娃層 上形成的透明導(dǎo)電膜的光伏發(fā)電裝置。在該光伏發(fā)電裝置中，關(guān)于單晶娃基板的設(shè)置有非 晶娃層的表面，W與近似直線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差低于1.Onm的方式來(lái)規(guī)定表面的凹凸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在娃晶體系的光電轉(zhuǎn)換元件中，由于表面的懸空鍵而少數(shù)載流子的壽命變短。因 此，在娃基板的表面形成純化膜，抑制在表面的少數(shù)載流子的煙滅。 陽(yáng)〇化]另一方面，如果在上述的凹凸構(gòu)造上形成純化膜，則在凹部附近對(duì)純化膜施加強(qiáng) 的應(yīng)力，純化的效果降低。
[0006] 本發(fā)明的目的在于，提供一種通過(guò)使具有金字塔形狀的凹凸構(gòu)造的受光面均勻地 純化來(lái)提高轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換元件。
[0007] 此處公開(kāi)的光電轉(zhuǎn)換元件是將光轉(zhuǎn)換成電的光電轉(zhuǎn)換元件，具備至少在一個(gè)面形 成有包括多個(gè)傾斜面的凹凸構(gòu)造的娃基板。在與夾著所述凹凸構(gòu)造的凹部且相鄰的2個(gè)傾 斜面相交的線(xiàn)垂直的剖面中，在將所述2個(gè)傾斜面中的一方的切線(xiàn)與所述凹部的最深部的 切線(xiàn)相交的點(diǎn)、和所述2個(gè)傾斜面中的另一方的切線(xiàn)與所述凹部的最深部的切線(xiàn)相交的點(diǎn) 之間的距離設(shè)為底部寬度時(shí)，所述底部寬度為20nmW上。
[0008] 根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，通過(guò)將底部寬度設(shè)為20nmW上，能夠緩和從夾著凹部地相鄰的 2個(gè)傾斜面施加的應(yīng)力。因此，能夠在具有金字塔形狀的凹凸構(gòu)造的受光面形成均勻的純化 膜，能夠提高光電轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是示意地示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0010] 圖2是示意地示出娃基板的凹凸構(gòu)造的俯視圖。
[0011] 圖3是沿著圖2的III-III線(xiàn)的剖視圖，并且是凹部附近的剖面的TEM像。
[0012] 圖4是用于說(shuō)明底部寬度化的不意圖。
[0013] 圖5是用于說(shuō)明底部寬度化的示意圖，并且是示出在凹部沒(méi)有平坦部分的情況的 圖。
[0014] 圖6A是用于說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0015] 圖6B是用于說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0016] 圖6C是用于說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0017] 圖抓是用于說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。 陽(yáng)0化]圖7是在底部寬度化低于20皿的情況下的凹部附近的剖面的TEM像。
[0019] 圖8是圖7中的區(qū)域A的放大圖。
[0020] 圖9是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0021] 圖10是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0022] 圖IlA是用于說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0023] 圖IlB是用于說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0024] 圖IlC是用于說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0025] 圖12是示出本發(fā)明的第4實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0026] 圖13是示出本發(fā)明的第5實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0027] 圖14是示出本發(fā)明的第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0028] 圖15是從背面?zhèn)扔^(guān)察本發(fā)明的第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的俯視圖。
[0029] 圖16A是用于說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0030] 圖16B是用于說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0031] 圖16C是用于說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0032] 圖1抓是用于說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0033] 圖16E是用于說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0034] 圖16F是用于說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的一個(gè)例子 的圖。
[0035] 圖17是示出本發(fā)明的第7實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0036] 圖18是實(shí)施例1的光電轉(zhuǎn)換元件的凹凸構(gòu)造的凹部附近的剖面TEM像。
[0037] 圖19是比較例1的光電轉(zhuǎn)換元件的凹凸構(gòu)造的凹部附近的剖面TEM像。
[0038] 圖20是示出反射率與底部寬度化的關(guān)系的示圖。
[0039] 圖21是示出短路電流密度Jsc與底部寬度化的關(guān)系的示圖。
[0040] 圖22是示出載流子壽命與底部寬度化的關(guān)系的示圖。
[0041] 圖23是示出開(kāi)路電壓Voc與底部寬度化的關(guān)系的示圖。
[0042] 圖24是示出串聯(lián)電阻Rs與底部寬度化的關(guān)系的示圖。
[0043] 圖25是示出轉(zhuǎn)換效率n與底部寬度化的關(guān)系的示圖。
[0044] 圖26是放大地示出圖25的一部分的圖。
[0045] 圖27是示出傾斜角a與底部寬度化的關(guān)系的示圖。
[0046] 圖28是示出本實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的概略圖。
[0047] 圖29是示出本實(shí)施方式的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的概略圖。
[0048] 圖30是示出圖29所示的光電轉(zhuǎn)換模塊陣列的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的概略圖。
[0049] 圖31是示出本實(shí)施方式的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子的概略圖。
[0050] 圖32是示出本實(shí)施方式的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子的概略圖。
[0051] 圖33是示出本實(shí)施方式的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子的概略圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052] W下，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。對(duì)圖中相同或者相當(dāng)?shù)牟糠?，附?相同符號(hào)而不重復(fù)其說(shuō)明。此外，為了容易理解說(shuō)明，在W下參照的附圖中，簡(jiǎn)化或者示意 化地示出結(jié)構(gòu)，或者省略一部分的結(jié)構(gòu)部件。另外，各圖所示的結(jié)構(gòu)部件間的尺寸比不一定 表示實(shí)際的尺寸比。 陽(yáng)〇5引[第1實(shí)施方式]
[0054] 圖1是示意地示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件1的結(jié)構(gòu)的剖視圖。光 電轉(zhuǎn)換元件1具備娃基板101、半導(dǎo)體層102和103、透明導(dǎo)電膜104和105、W及電極106 和107。下面，將電極106W及107的厚度方向稱(chēng)為Z方向，將與Z方向垂直的平面（xy平 面）稱(chēng)為基準(zhǔn)面。 陽(yáng)化日]娃基板101是導(dǎo)電類(lèi)型為n型的單晶基板。娃基板101的厚度例如是80~200ym。 娃基板101的電阻率例如是1~4Qcm。
[0056] 在娃基板101的兩面，形成了由多個(gè)傾斜面IOla構(gòu)成的凹凸構(gòu)造TX。凹凸構(gòu)造 TX降低娃基板101的表面反射率。光電轉(zhuǎn)換元件1通過(guò)凹凸構(gòu)造TX，能夠獲取更多的光。
[0057] 在娃基板101的入射光的一側(cè)的面（W下，稱(chēng)為受光面），依次形成了半導(dǎo)體層 102、透明導(dǎo)電膜104、W及電極106。在娃基板101的另一個(gè)面（W下，稱(chēng)為背面），依次形 成了半導(dǎo)體層103、透明導(dǎo)電膜105、W及電極107。
[0058] 半導(dǎo)體層102包括i型非晶質(zhì)膜102i、W及n型非晶質(zhì)膜10化。i型非晶質(zhì)膜 102iW及n型非晶質(zhì)膜10化覆蓋娃基板101的受光面地依次形成。同樣地，半導(dǎo)體層103 包括i型非晶質(zhì)膜103i、W及P型非晶質(zhì)膜10化。i型非晶質(zhì)膜103iW及P型非晶質(zhì)膜 10化覆蓋娃基板101的背面地依次形成。
[0059] i型非晶質(zhì)膜102iW及103i是實(shí)質(zhì)上本征的、含有氨的非晶質(zhì)半導(dǎo)體的膜。此 夕F，在本說(shuō)明書(shū)中，設(shè)為在非晶質(zhì)半導(dǎo)體中包括微晶半導(dǎo)體。微晶半導(dǎo)體是指在非晶質(zhì)半導(dǎo) 體中析出的半導(dǎo)體晶體的平均粒徑為1~50nm的半導(dǎo)體。
[0060] i型非晶質(zhì)膜102iW及103i是例如i型非晶娃、i型非晶娃錯(cuò)、i型非晶質(zhì)錯(cuò)、i 型非晶質(zhì)碳化娃、i型非晶質(zhì)氮化娃、i型非晶質(zhì)氧化娃、i型非晶娃碳氧化物等的膜。i型 非晶質(zhì)膜l〇2iW及103i的厚度例如是幾A~25nm。
[0061] n型非晶質(zhì)膜10化是導(dǎo)電類(lèi)型為n型的、含有氨的非晶質(zhì)半導(dǎo)體的膜。n型非晶 質(zhì)膜10化例如含有憐來(lái)作為滲雜物。滲雜物濃度為例如1Xl〇is~1X1021畑13。n型非晶 質(zhì)膜10化是例如n型非晶娃、n型非晶娃錯(cuò)、n型非晶質(zhì)錯(cuò)、n型非晶質(zhì)碳化娃、n型非晶質(zhì) 氮化娃、n型非晶質(zhì)氧化娃、n型非晶娃碳氧化物等的膜。n型非晶質(zhì)膜10化的厚度例如是 2 ~SOnniD
[0062] P型非晶質(zhì)膜10化是導(dǎo)電類(lèi)型為P型的、含有氨的非晶質(zhì)半導(dǎo)體的膜。P型非晶 質(zhì)膜10化例如含有棚來(lái)作為滲雜物。滲雜物濃度為例如1Xl〇is~1X102Icm3。P型非晶 質(zhì)膜10化是例如P型非晶娃、P型非晶娃錯(cuò)、P型非晶質(zhì)錯(cuò)、P型非晶質(zhì)碳化娃、P型非晶質(zhì) 氮化娃、P型非晶質(zhì)氧化娃、P型非晶娃碳氧化物等的膜。P型非晶質(zhì)膜10化的厚度例如是 2 ~50nm。
[0063] i型非晶質(zhì)膜102iW及103i如后面所述，作為娃基板101的純化膜發(fā)揮功能。因 此，光電轉(zhuǎn)換元件1優(yōu)選具備i型非晶質(zhì)膜l〇2iW及103i。但是，光電轉(zhuǎn)換元件1也可W 不具備i型非晶質(zhì)膜102iW及103i。
[0064] 半導(dǎo)體層102優(yōu)選是i型非晶娃與n型非晶娃的組合。另外，半導(dǎo)體層103優(yōu)選 是i型非晶娃與P型非晶娃的組合。
[0065] 透明導(dǎo)電膜104覆蓋半導(dǎo)體層102地形成。透明導(dǎo)電膜105覆蓋半導(dǎo)體層103地 形成。透明導(dǎo)電膜104W及105是例如透明導(dǎo)電性氧化物（TC0,TransparentConductive Oxide)。透明導(dǎo)電膜104W及105的厚度例如是50~lOOnm。
[0066] 此外，作為透明導(dǎo)電膜104W及105,優(yōu)選采用銅錫氧化物（口0=IndiumTin Oxide)、Sn〇2、或者化0。
[0067] 在透明導(dǎo)電膜104上形成電極106,在透明導(dǎo)電膜105上形成電極107。電極106 W及107例如是揉進(jìn)了銀粉末等導(dǎo)電性填充物的樹(shù)脂組成物。
[0068] 圖2是示意地示出娃基板101的凹凸構(gòu)造TX的俯視圖。 W例凹凸構(gòu)造TX包括多個(gè)凸部TXa。在圖2所示的例子中，凸部TXa分別具有由4個(gè) 傾斜面IOla構(gòu)成的金字塔形狀。運(yùn)樣的凹凸構(gòu)造TX如后面所述，例如能夠通過(guò)對(duì)單晶娃 基板（100)面進(jìn)行各向異性蝕刻來(lái)形成。根據(jù)該方法，形成由（111)面引起的相互對(duì)稱(chēng)的 傾斜面101a。
[0070] 此外，圖2的凹凸構(gòu)造TX只不過(guò)是示