[发明专利]太阳能电池元件的制造方法及太阳能电池元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜太阳能电池，特别是涉及一种具有由以硅为主成分的非晶质材料构成的p-i-n接合结构的薄膜太阳能电池。

背景技术

薄膜太阳能电池是通过等离子CVD法在基板上分别层叠由a-Si:H膜构成的p型层(具有p型的导电型的性质的半导体层)、i型层(非掺杂半导体层)、n型层(具有n型的导电型的性质的半导体层)，从而具有p-i-n接合。

薄膜太阳能电池从以p型层侧作为光入射侧的膜构成和基板的配置关系的观点出发，大致分为衬底(Substrate)型和超直(Superstraight)型。光入射侧成为p型层的情况下，衬底型的薄膜太阳能电池具有如下结构，即：在支撑基板上形成电极层，在其上依次形成n型层、i型层、p型层的硅膜，在其上层叠透明电极层。另一方面，超直型的薄膜太阳能电池具有如下结构，即：在具有玻璃基板和形成于玻璃基板上的透明导电膜的导电性基板上，依次形成p型层、i型层、n型层的硅膜，在其上层叠电极层。

这些薄膜太阳能电池中，在利用等离子CVD法的成膜过程中，掺杂剂从n型层(衬底型的情况)、或p型层(超直型的情况)向i型层中扩散，由此，n/i界面(衬底型的情况)或p/i界面(超直型的情况)的电场变得不充分，在p/i界面的附近产生的载流子的分离效率降低，引起太阳能电池特性的损失(例如，电流密度Jsc的降低)。

尝试消除由这样的掺杂剂的扩散引起的特性劣化的技术，在日本特开平07-263728号公报(专利文献1)及日本特开平09-223807号公报(专利文献2)中已经公开。

另外，在光入射侧，按照从光入射侧开始顺次为p型层、i型层、n型层的顺序，形成由带隙(bond gap)宽的a-Si:H构成的p-i-n接合结构组件，按照从光入射侧开始顺次为p型层、i型层、n型层的顺序，形成由带隙狭窄的μc-Si构成的p-i-n接合结构组件的串联(tandem)型薄膜太阳能电池逐渐受到关注。在这样的串联型薄膜太阳能电池中，组件的构成采用超直型的结构。

在专利文献1中公开了一种以衬底型的a-Si:H薄膜太阳能电池为对象，通过称为补偿掺杂(counter dop)法的方法来改善该特性劣化的方法。该方法是通过在i型层成膜时均匀地掺杂硼，抵消从其下侧的n型层扩散到i型层的磷的影响，使i型层的内部电场尽可能地均匀化，由此改善电流密度Jsc的降低的方法。另外，在专利文献1中还公开了一种方法，其代替这样的补偿掺杂法，在形成n型层后，使其与含硼的气体接触，使硼附着在n型层表面，然后形成i型层。

在专利文献2中提出了一种方法，以衬底型的a-Si:H薄膜太阳能电池为对象，形成n型层后，形成称为阻障层的混入有硼的厚度非常薄的(8nm左右)硅层，之后，形成i型层。但是，对于超直型的a-Si:H薄膜太阳能电池而言，即使应用专利文献1及专利文献2中所公开的方法，也得不到充分的效果。

另外，公知的是，对于如日本特开2004-31518号公报(专利文献3)中记载的那样，用微晶硅(以下，称为μc-Si)形成的薄膜太阳能电池而言，由于同样的原因，也会引起特性劣化。但是，即使将专利文献3中所公开的技术应用于超直型的a-Si:H薄膜太阳能电池，也不能得到充分的效果。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而开发的，其目的在于提供一种元件特性比以往提高的薄膜太阳能电池。

本发明一方式的太阳能电池元件的制造方法，具备：准备形成有透明导电膜的透明基板的工序、在透明导电膜上附着n型掺杂剂的工序、在透明导电膜上依次形成p型层、i型层、及n型层的工序。

由此，在太阳能电池元件中，n型掺杂剂从透明导电膜和p型层的界面通过p型层内部，然后到达p型层和i型层的界面，并进一步向i型层中扩散(tailing，渗入)。通过n型掺杂剂的扩散可抵消p型掺杂剂从p型层向i型层扩散的影响，所以，可实现具有高的电流密度的特性优良的超直型的太阳能电池元件。

附图说明

图1是太阳能电池元件10的剖面示意图；

图2是表示在平坦的透明基板1上形成表面具有微细的凹凸的透明导电层2之后，进行p型层3以后的各层的形成时的太阳能电池元件的剖面结构的图；

图3是示例等离子CVD成膜装置100的构成的示意图；

图4是表示在第一方式下进行n型掺杂剂导入处理的太阳能电池元件10的SIMS的分析结果的图；

图5是表示在第二方式下进行n型掺杂剂导入处理的太阳能电池元件10的SIMS的分析结果的图；