[发明专利]CIS系太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及CIS系太阳能电池及其制造方法，具体而言，涉及作为光吸 收层使用CIGS、CIGSS、CIS等的CIS系太阳能电池及其制造方法。

背景技术

在太阳能电池中，具有单晶硅型太阳能电池、多晶硅型太阳能电池、非 晶硅型太阳能电池(以上都为硅系太阳能电池)、GaAs系太阳能电池、CdS /CdTe系太阳能电池、CIS系太阳能电池(以上都为化合物系太阳能电池)、 色素增感型太阳能电池(有机物系)等。

其中，CIS系太阳能电池具有如下特征：因是多晶体而面向大面积化及 量产化，禁带宽度随材料变化而自由变化，还具有与硅系太阳能电池的理论 转换效率同等的理论转换效率(31％)、及与硅系太阳能电池同等的使用寿命 (约20年)。因而，作为具有前景的太阳能电池备受关注，在日本也正在开 始CIS系太阳能电池的量产。

CIS系太阳能电池为作为光吸收层的材料使用由Cu、In、Ga、Ag、Se、 S等构成的被称为黄铜矿系(カルコパイライト系)的I-III-VI族化合物的 薄膜多晶太阳能电池，具有代表性的是使用Cu(In、Ga)Se₂〔CIGS〕、Cu (In、Ga)(Se、S)₂〔CIGSS〕、CuInS₂〔CIS〕等。

图1是表示CIS系太阳能电池11的通常结构的立体图。CIS系太阳能电 池11在由玻璃(苏打石灰玻璃)构成的基板12上设有由Mo构成的下部电 极13，在下部电极13上形成有由CIGS等构成的光吸收层14，在其上经由 CdS等构成的缓冲层15设有由ZnO等构成的透明的上部电极16。具体而言， 将基板12清洗后，在该基板12的上面通过溅射Mo等形成下部电极13，另 外，在下部电极13上将CIGS等黄铜矿系材料同时蒸镀形成光吸收层14。接 着，将该基板12浸渍于CdS溶液，在光吸收层14的上面使缓冲层15生长， 在缓冲层15上通过溅射ZnO等形成上部电极16。

另一方面，公知在硅系太阳能电池21中，如图2所示，在Ni电铸基板 22上形成有由ZnO构成的下部电极23，在该Ni电铸基板22的上面形成有 平均粗糙度为0.1～10μm的凹凸形状27，在下部电极23上形成有由非晶硅 构成的光吸收层24，在其上设有由ZnO构成的透明的上部电极26。作为这 种现有技术的例子，被公开于特开2001-345460号公报(专利文献1)中。

根据这种硅系太阳能电池21，为了在电铸基板22的表面形成凹凸形状 27，在下部电极28的表面也产生了凹凸形状28。因此，通过上部电极26入 射到光吸收层24的光29被凹凸形状28散射，而封锁在光吸收层24内并被 吸收，硅系太阳能电池21的转换效率得以提高。另外，作为基板使用电铸基 板22，由此，能够廉价地在基板表面制作凹凸形状。

专利文献1：(日本)特开2001-345460号公报

如果考虑图2所示的结构的硅系太阳能电池21，则认为，在图1所示的 CIS系太阳能电池11中，也可通过在下部电极13上设有凹凸形状使转换效率 提高。

但是，实际上，在CIS系太阳能电池11中，在下部电极13的表面不能 形成微小的凹凸形状。在硅系太阳能电池的情况下，下部电极23的膜厚薄到 0.05μm(50nm)左右，形成于电铸基板22表面的凹凸形状27保持不变在下 部电极23的表面呈现成凹凸形状28。与此相对，在CIS系太阳能电池11的 情况下，为了使其与光吸收层14进行欧姆接合，并且使晶格常数匹配，对于 下部电极13，使用Mo，下部电极13的膜厚需要达到1μm左右。因此，如图 3所示，即使在具有微小凹凸形状17的基板12上形成由Mo构成的下部电极 13，也会导致基板12的凹凸形状17在下部电极13的上面被平坦化。或者， 即使在下部电极13的上面产生了凹凸形状，该凹凸形状与凹凸形状17相比 时，也只是相当平缓的凹凸形状。因此，存在不能通过下部电极13使光充分 散射，由下部电极13散射的光的利用效果较差之类的问题。

发明内容

本发明是鉴于这种技术课题而提出的，其目的在于，提供一种能够在位 于光吸收层背面侧的下部电极的表面形成光散射效果高的凹凸形状的CIS系 太阳能电池及其制造方法。