[发明专利]半导体装置和使用所述半导体装置的太阳能电池

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种半导体装置和使用该半导体装置的太阳能电池，所述半导体装置包括：金属基板上的半导体电路，所述金属基板带有阳极氧化膜作为绝缘层。

[背景技术]

太阳能电池最近已经成为研究的活跃领域，并且已经从不同角度对其进行了改进。太阳能电池包含形成在基板上的半导体电路，所述半导体电路由数个串联的太阳能电池单元组成。每个太阳能电池单元具有多层结构，其中在下电极(背电极)与上电极(透明电极)之间设置光电转换层，所述光电转换层是当吸收光时产生电荷的半导体。

传统上，已经将玻璃基板在太阳能电池中用作基板。然而，已经考虑过使用柔性金属基板。由于基板的较轻重量和柔性，使用金属基板的太阳能电池具有比使用玻璃基板的太阳能电池更宽的可应用性。此外，因为金属基板是可耐受高温过程的，其预期提供具有改进的光电转换特性和更高效率的太阳能电池。然而，因为将太阳能电池中进行光电转换的半导体电路设置在基板上，当使用金属基板时，需要在基板与半导体电路之间设置绝缘层。

例如，在基板由铁基材料如不锈钢制成的情况下，已知通过经气相过程如CVD(化学气相沉积)或液相过程如溶胶-凝胶法涂布Si或Al的氧化物以形成绝缘层。然而，一般而言，这些成膜过程倾向于产生针孔和/或裂纹，并且这对于用以稳定地形成大面积绝缘层的方法是重要的问题。

在金属基板由铝(Al)制成的情况下，通过在Al基板的表面上形成阳极氧化涂层而提供具有良好粘附性的良好绝缘涂层。然而，虽然阳极氧化涂层具有良好的粘附性，其绝缘性能不足，因此，仍需改进以用作太阳能电池的绝缘层等。

对于上述用于太阳能电池的金属基板，由每个太阳能电池单元产生的最大电压约为0.65V，并且在单个基板上串联100个或更多的太阳能电池单元以形成模块电路。因此，考虑到安全性和长期可靠性，金属基板上的绝缘层需要具有不低于500V的耐受电压。此外，重要的是绝缘层具有高电阻值，因为绝缘层漏电流是太阳能电池模块的太阳光能-电能转化效率下降的因素之一。

然而，阳极氧化膜通常具有较差的绝缘性能。存在一些改进形成于Al基板表面上的阳极氧化膜的绝缘性能的已知实例。详细地，已经报道过以下方法：一种在阳极氧化膜上另外形成绝缘层的方法(参见日本未审查专利公开号7(1995)-147416)，一种规定阳极氧化膜中的金属间化合物的方法(参见日本未审查专利公开号2002-241992)，一种通过孔填充方法增加阻挡层(存在于阳极氧化膜与Al的界面附近的薄而致密的氧化层)的厚度的方法(参见日本未审查专利公开号2003-330249，以及H.Takahashi和M.Nagayama，“铝上的多孔阳极氧化物膜的孔填充(Pore-Filling ofPorous Anodic Oxide Films on Aluminium)”，日本金属加工协会志(Journalof the Metal Finishing Society of Japan)，第27卷，第7期，第338-343页，1976年))。

绝缘层的绝缘性能因子包括耐受电压和漏电流，而且适宜的是耐受电位尽可能高并且漏电流尽可能小。虽然上述现有技术的方法改进了这些绝缘性能因子，但是这些方法不涉及太阳能电池，并且用以一般性地提高阳极氧化膜的绝缘性能。因此，所需的是一种不同于这些方法的新方法，所述方法可以提高太阳能电池Al基板的阳极氧化膜的绝缘性能。

[发明内容]

为满足上述要求，本发明涉及，在不使用上述现有技术的情况下，提供一种使用绝缘化金属基板的半导体装置以及使用所述半导体装置的太阳能电池，所述绝缘化金属基板包括形成在Al基板上的阳极氧化膜，所述阳极氧化膜具有高耐受电压和降低的漏电流变化，从而获得良好的绝缘特性。

本发明的发明人发现，对于阳极氧化膜的绝缘特性，相比于当施加电压以使Al基板具有负极性时的耐受电压和漏电流变化，当施加电压以使Al基板具有正极性时提供更大的耐受电压和更小的漏电流变化，从而获得本发明。

即，根据本发明的半导体装置是一种包括绝缘化金属基板上的半导体电路的半导体装置，所述绝缘化金属基板包括形成在Al基板的至少一侧上的阳极氧化膜，其中所述Al基板连接至半导体电路中具有比半导体电路的平均电位高的电位的位置。