[发明专利]光电器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种制造光电器件的方法，特别涉及一种制造例如加氢非晶硅、加氢非晶锗硅、加氢非晶碳化硅、微晶硅、多晶硅等等包含硅或锗原子的非单晶半导体材料组成的具有改进了的光反射层的光电器件的制造方法。

目前，我们人类消耗的能量依靠诸如石油和煤等矿物燃料所产生的蒸汽动力，基本上依靠原子能。但是，这会给我们带来很多问题，如：将来完全依靠矿物燃料，由此产生的二氧化碳使地球变暖，或依靠原子能，不仅会带来不可预见的疾病而且在平常工作中也伴随着辐射伤害。因此，注意力集中在对地球环境影响极小的用太阳能电池产生的太阳能上，并期望太阳能有更广泛的应用。

这种太阳能电池使用了由加氢非晶硅、加氢非晶锗硅、加氢非晶碳化硅、微晶硅、多晶硅等等构成的光电器件。另外，为了改进在长波长范围的光收集率，最好在这些器件的背面设置反射层。希望这种反射层在如800nm到1200nm的半导体材料的带边附近的小吸收波长范围具有有效反射特性。完全满足这些条件的材料有如金、银、铜等金属组成的金属层。另外，为了防止旁路引起的特性退化，利用了设置导电透光材料，即在金属层和半导体层之间的透明导电材料组成的材料层的技术。通常，通过如真空淀积或溅射方法将金属层和透明导电层形成在如基底上。由这样的金属层或透明导电层组成的光电器件具有改进的1mA以上的Jsc(旁路电流：在太阳能电池短路时通过内电场将由太阳射线产生的光生载流子收集到电极，并从电极输出这样得到的电流，它随对太阳能的更有效利用而增加)。

但是，前述的光电器件具有下面的问题：

(1)通过真空淀积或溅射方法形成的金属层或透明导电层对改善光电特性很有效，但是具有紧密粘接时易剥离的问题。当在室外长期使用光电电池来产生电时，不容易保持长期可靠性。

(2)为了形成前述光电器件的金属层或透明导电层，真空装置需要偿付很高的费用，所以材料的利用效率不足。这将极大地增加用上述技术的光电器件的成本，这是妨碍太阳能电池在工业上应用的重要因素。从无污染角度出发及上述的原因，为发展未来发电系统，减小光电器件的成本是当务之急。

考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种使金属层和透明导电层在连接时有极好的粘附性，并由此便宜而容易地形成和制造具有这些层的高性能光电器件的方法。

制造包括顺序层叠在至少包括铁的基片上的金属层、第一透明导电层、半导体层和第二透明导电层的光电器件的方法，利用该方法实现本发明的上述目的，该方法包括以下步骤：

淀积由一种溶液得到的构成金属层的材料，形成金属层；以及

淀积从另一种溶液得到的构成第一透明导电层的材料，形成第一透明导电层。

另外，根据本发明，提供一种包括顺序层叠在至少包含铁的基片上的通过镀敷形成的金属层、通过镀敷形成的第一透明导电层，还包括半导体层和第二透明导电层的光电器件。

图1是表示根据本发明制造的光电器件的结构的一个例子的示意剖面图；

图2是表示根据本发明制造的光电器件的结构的另一个例子的示意剖面图；

图3是表示用在本发明中的在基片上形成金属层或透明导电层的装置的一个例子的外观的剖面图；

图4是表示用在本发明中的在基片上连续形成金属层或透明导电层的装置的一个例子的外观的剖面图；

图5是表示用在本发明中的在基片上连续形成金属层或透明导电层的装置的另一个例子的外观的剖面图。

用来制造包括顺序层叠在含铁基片上的金属层、第一透明导电层、半导体层和第二透明导电层的光电器件的本发明的方法，其特征为：通过分别淀积由一种溶液得到的构成各层的材料，形成金属层和透明导电层。按这种方式，就不需要真空淀积方法或溅射方法所用的昂贵薄膜形成装置，并且，在光电器件的制造中，可以稳定而容易地以低成本形成相应的层，同时可以得到高性能的光电器件。

根据本发明，最好用酸溶液腐蚀含铁基片使基片表面形状不平。结果，通过上述方法顺序在基片上形成金属层和第一导电层，这些层都有不平结构。这样，由于相应各层都能限制它们中的背面反射光，可以更有效地应用入射光，从而改进光电器件的性能，特别是提高了光收集效率。

根据本发明，在包括这样的最好由铜形成的金属层的光电器件中，与背面反射光等效的近红外(IR)光能在金属层上无损失地反射，并进一步提高了限制作用，使器件性能改进。