[发明专利]光电转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换装置，特别是涉及利用制膜制作发电层的薄膜系太阳能电池。

背景技术

作为将太阳光的能量转换成电能量的光电转换装置，已知有具备通过等离子CVD法等制出p型硅系半导体(p层)、i型硅系半导体(i层)及n型硅系半导体(n层)的薄膜而形成的光电转换层的薄膜硅系太阳能电池。作为薄膜硅系太阳能电池的优点，可列举出容易大面积化、膜厚薄至结晶系太阳能电池的1/100左右、材料少等。因此，薄膜硅系太阳能电池相比结晶系太阳能电池可以以低成本制造。

本技术领域中，转换效率的提高是重要的课题，提出有作为发电层具有光电转换层的叠层太阳能电池，所述光电转换层是从基板侧起依次层叠非晶硅层及结晶硅层而成的。叠层太阳能电池中，为实现非晶硅层和结晶硅层之间的掺杂相互扩散的抑制、及光量分配的调整，而插入由透明导电膜构成的中间接触层。作为中间接触层，通常设有一层Ga掺杂ZnO(GZO)等透明导电膜。但是，在单层的中间接触层，存在向结晶硅层的入射光量极小的问题。即使调整折射率(中间接触层材料)及膜厚，也不能得到具有最优的选择性反射特性的单层的中间接触层。

专利文献1中公开有，在层叠型太阳能电池中，设有交替层叠两种以上的材料而构成的多层膜所形成的中间层。在上述中间层中，作为第一膜应用透明导电膜，作为第二膜应用含有导电性杂质的硅或硅-碳(シリコンカ一ボン)。

专利文献1：日本特开2001-308354号公报(权利要求1、权利要求5、权利要求7、段落[0022]～[0030])

发明内容

专利文献1中，如该文献的图1所示，使用层叠有平坦的膜的太阳能电池模型(平行平板模型)，计算多层结构的选择性反射率。但是，在实际的太阳能电池中，通过制膜而设置的透明电极层表面具有凹凸结构(纹理结构)。由于透明电极层表面的凹凸结构，在光电转换层及中间接触层的表面提供凹凸结构。将中间接触层设为适宜的构成，必须要考虑上述凹凸结构带来的入射光的散射的影响。

本发明的目的在于，提供一种具备使反射特性最优化的中间接触层的光电转换装置。

本发明提供一种光电转换装置，在基板上具备在该基板的相反侧的表面具备凹凸结构的透明电极层，在该透明电极层上具备由两个发电层构成的光电转换层，在该光电转换层上具备背面电极层和设于所述两个发电层之间的中间接触层，所述中间接触层从所述基板侧起依次包含以氧化钛为主的氧化钛膜、和以透明导电性氧化物为主的背面侧透明导电膜，所述氧化钛膜的膜厚在由以下所示的区域的范围内：所述背面侧透明导电膜的膜厚为5nm时，所述氧化钛膜的膜厚为65nm以上且110nm以下；所述背面侧透明导电膜的膜厚为10nm时，所述氧化钛膜的膜厚为65nm以上且95nm以下；所述背面侧透明导电膜的膜厚为15nm时，所述氧化钛膜的膜厚为65nm以上且90nm以下；所述背面侧透明导电膜的膜厚为20nm时，所述氧化钛膜的膜厚为60nm以上且85nm以下；所述背面侧透明导电膜的膜厚为25nm时，所述氧化钛膜的膜厚为55nm以上且70nm以下；以及所述背面侧透明导电膜的膜厚为30nm时，所述氧化钛膜的膜厚为55nm以上且65nm以下。

在作为中间接触层设置以单层的氧化钛(TiO₂)为主的膜时，可增大向基板的相反侧的发电层的入射光量。但是，当氧化钛暴露于氢等离子时，产生氧缺损而着色的不良情况。另外，氧化钛由于导电性低，所以还存在与发电层的电接触性差的问题。因此，本发明中，在氧化钛膜上设置以透明导电性氧化物为主的背面侧透明导电膜，使其作为氧化钛膜的等离子保护层起作用，同时改善电接触性。

在作为中间接触层设置背面侧透明导电膜时，产生光损失。因此，对于在表面设有具有凹凸结构的透明电极层的叠层光电转换装置，对所述构成的中间接触层的各膜的最优膜厚进行了探讨，得知在假定平行平板模型的情况下与适宜的各层的膜厚存在大的差异。通过设置中间接触层，可增大向设于背面侧的发电层的入射光量而增大背面侧的发电层的发电电流量，所述中间接触层设有具有本发明的膜厚范围的氧化钛膜及背面侧透明导电膜。其结果，可增大叠层光电转换装置整体的发电电流量，从而成为高输出的光电转换装置。

在所述发明中，优选的是，所述中间接触层在所述氧化钛膜的所述基板侧的表面还具备以透明导电性氧化物为主的基板侧透明导电膜。该情况下，优选的是，所述基板侧透明导电膜的膜厚为5nm以上且30nm以下。