(57)【要約】【課題】本願発明は、低欠陥で高品質のＳｉ発電膜を有しもって高い光電変換効率を有するＳｉ太陽電池を得ることを課題とする。【解決手段】支持基板上に第１の透明導電膜、ｐ／ｉ／ｎ型又はｎ／ｉ／ｐ型のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜を積層する工程、支持基板をクラウンエーテルを含むシアン溶液中に浸し、μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込む工程、支持基板を洗浄する工程と、μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜上に第２の透明導電膜、裏面電極を順次形成する工程を具備し、μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜の膜厚が１μｍ以上であり、支持基板をクラウンエーテルを含むシアン溶液中に浸しながら、μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込むとともに、μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜に電圧を印加してＣＮイオンの引き込みを促進することを特徴とするμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に第１の透明導電膜、ｐ／ｉ／ｎ型又はｎ／ｉ／ｐ型のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜を積層する工程と、前記支持基板をクラウンエーテルを含むシアン溶液中に浸し、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込む工程と、前記支持基板を洗浄する工程と、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜上に第２の透明導電膜、裏面電極を順次形成する工程とを具備し、
前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜の膜厚が１μｍ以上であり、前記支持基板をクラウンエーテルを含むシアン溶液中に浸しながら、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内に前記ＣＮイオンを引き込むとともに、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜に電圧を印加して前記ＣＮイオンの引き込みを促進することを特徴とするμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池の製造方法。
【請求項２】
支持基板上に第１の透明導電膜、ｐ／ｉ／ｎ型又はｎ／ｉ／ｐ型のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜を積層する工程と、前記支持基板をＨＣＮ溶液中に浸し、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込む工程と、前記支持基板を洗浄する工程と、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜上に第２の透明導電膜、裏面電極を順次形成する工程とを具備し、
前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜の膜厚が１μｍ以上であり、前記支持基板をＨＣＮ溶液中に浸して前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内に前記ＣＮイオンを引き込むとともに、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜に電圧を印加して前記ＣＮイオンの引き込みを促進することを特徴とするμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２の製造方法により得られたことを特徴とするμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉ太陽電池の製造方法及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、μｃ−Ｓｉ太陽電池としては、例えば図４に示すものが知られている。
【０００３】
図中の付番１は、例えば厚みが約１ｍｍのガラス基板を示す。この基板１上には、ＩＴＯ，ＳｎＯ２等からなる膜厚０．６〜１．０μｍの第１の透明導電膜２、μｃ−Ｓｉ発電膜３、ＩＴＯ，ＺｎＯ等からなる膜厚１０〜２００ｎｍの第２の透明導電膜４、裏面電極５が順次形成されている。ここで、μｃ−Ｓｉ発電膜３は、ｐ型のμｃ−Ｓｉ発電膜３ａと、ｉ型のμｃ−Ｓｉ発電膜３ｂと、ｎ型のμｃ−Ｓｉ発電膜３ｃとから構成されている。前記μｃ−Ｓｉ発電膜の膜厚は、計1μｍ以上である。前記基板１上の第１の透明導電膜２上の一部上には、集電用電極６が形成されている。
【０００４】
こうした構成の太陽電池において、太陽光はガラス基板１側から入射して透明電極膜２を透過してμｃ−Ｓｉ発電膜３に入射する。太陽光は、発電膜３ｂに吸収されて、透明導電膜２と裏面電極５との間に起電力が発生し、電力を外部に取り出すことができる。
【０００５】
ところで、上記太陽電池において、μｃ−Ｓｉ発電膜３の一構成であるｉ型のμｃ−Ｓｉ発電膜３ｂは、一般にプラズマＣＶＤを利用して成膜される。投入電力を上げて高速製膜を行なうと、低速製膜時に比べてＳｉダンベリングボンドなどの欠陥が増大してしまう。従って、高速製膜において低欠陥で高品質のμｃ−Ｓｉ発電膜を得ることができなかった。数百ｎｍの膜厚を対象としてＣＮ基を使用した薄膜Ｓｉ太陽電池として、特許文献１（特開２００１−１８９４８４号公報）がある。
【特許文献１】特開２００１−１８９４８４号公報（段落［００４４］〜［００４８］及び図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、ｐ／ｉ／ｎ型又はｎ／ｉ／ｐ型のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜を形成した後、該μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜をシアン処理することにより、低欠陥で高品質のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜が成膜でき、もって高効率のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池が得られるμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、上記製造方法により、高い光電変換効率のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願第１の発明は、支持基板上に第１の透明導電膜、ｐ／ｉ／ｎ型又はｎ／ｉ／ｐ型のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜を積層する工程と、前記支持基板をクラウンエーテルを含むシアン溶液中に浸し、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込む工程と、前記支持基板を洗浄する工程と、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜上に第２の透明導電膜、裏面電極を順次形成する工程とを具備し、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜の膜厚が１μｍ以上であり、前記支持基板をクラウンエーテルを含むシアン溶液中に浸しながら、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内に前記ＣＮイオンを引き込むとともに、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜に電圧を印加して前記ＣＮイオンの引き込みを促進することを特徴とするμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池の製造方法である。
【０００９】
本願第２の発明は、支持基板上に第１の透明導電膜、ｐ／ｉ／ｎ型又はｎ／ｉ／ｐ型のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜を積層する工程と、前記支持基板をＨＣＮ溶液中に浸し、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込む工程と、前記支持基板を洗浄する工程と、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜上に第２の透明導電膜、裏面電極を順次形成する工程とを具備し、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜の膜厚が１μｍ以上であり、前記支持基板をＨＣＮ溶液中に浸して前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜内に前記ＣＮイオンを引き込むとともに、前記μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜に電圧を印加して前記ＣＮイオンの引き込みを促進することを特徴とするμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池の製造方法である。
【００１０】
本願第３の発明は、請求項１又は２の製造方法により得られたことを特徴とするμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ｐ／ｉ／ｎ型又はｎ／ｉ／ｐ型のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜を形成した後、該μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜をシアン処理することにより、μｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜におけるｉ型のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電層中でＳｉ−ＣＮという強固な手が作られるので、低欠陥で高品質のμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ発電膜を有する、高い光電変換効率を有するμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池を得ることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記製造方法により、高い光電変換効率を有するμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ太陽電池を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のＳｉ太陽電池について更に詳しく説明する。
【００１４】
図１は、本発明の太陽電池の一構成である発電膜の製膜装置を示す。図中の符番１１は、ガス排出口１２を有する真空容器を示す。この真空容器１１の空間１３の上部側、下部側には、下面に基板１４を支持しながら加熱するヒータ１５と電極１６が対向して配置されている。前記電極１６は、上部が開口したガス混合箱１７に支持されている。
【００１５】
前記電極１６には、インピーダンス整合器１８、高周波電源１９が順次電気的に接続されている。前記ガス混合箱１７内の底部には、上部に多数の貫通孔（図示せず）が格子状に形成されたガス供給盤２０が配置されている。このガス供給盤２０には原料ガス供給源２１からガス供給管２２を経て原料ガスが供給されるようになっている。前記ガス排出口１２には、真空容器１１内を排気する真空ポンプ２３が接続されている。
【００１６】
図２は、本発明の太陽電池の一構成である他の発電膜の製膜装置を示す。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。図中の符番２４は真空容器（又は加圧容器）を示す。また、符番２５は、処理ガスをガス供給管２２を介してガス供給盤２０へ供給する処理ガス供給源を示す。但し、図２の真空ポンプ２３においては、加圧処理の場合は封じ切り（真空ポンプを使用せず）となる。
【００１７】
本発明において、ｐ／ｉ／ｎ型又はｎ／ｉ／ｐ型μｃ−Ｓｉ発電膜又は多結晶Ｓｉ発電膜を形成した後のシアン処理としては、下記の１）、２）の方法が挙げられる。
【００１８】
１）Ｓｉ発電膜を積層した後、支持基板をクラウンエーテルを含むシアン溶液中に浸し、Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込み、前記支持基板を洗浄する手段。但し、Ｓｉ発電膜の膜厚が１μｍ以上の場合には、Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込む際に、Ｓｉ発電膜に電圧を印加してＣＮイオンの引き込みを促進することが必要である。この理由は、Ｓｉ発電膜の膜厚が１μｍ以上のため、ＣＮイオンがＳｉ発電膜内に充分に入り込まず、Ｓｉ発電膜中でＳｉ−ＣＮという強固な手が作られないからである。なお、シアン溶液の液温は室温〜１００℃、印加電圧：０〜４０Ｖ、処理時間：１０秒〜３０分とすることが好ましい。上記範囲でＣＮ基による欠陥抑制が効果的である。
【００１９】
２）Ｓｉ発電膜を積層した後、支持基板をＨＣＮ溶液中に浸し、Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込み、前記支持基板を洗浄する手段。但し、上記１）の場合と同様に、Ｓｉ発電膜の膜厚が１μｍ以上のため、Ｓｉ発電膜内にＣＮイオンを引き込む際に、Ｓｉ発電膜に電圧を印加してＣＮイオンの引き込みを促進することが必要である。この理由は上記４）の場合と同様である。なお、ＨＣＮ溶液の液温は室温〜１００℃、印加電圧：０〜４０Ｖ、処理時間：１０秒〜３０分とすることが好ましい。上記範囲でＣＮ基による欠陥抑制が効果的である。
【００２０】
本発明においては、Ｓｉ発電膜をシアン処理することにより、Ｓｉ発電膜の一構成であるμｃ−Ｓｉ又は多結晶Ｓｉ層内にＣＮイオンを引き込み、ＣＮによりＳｉダングリングボンドを終端する。これにより、ｉ型Ｓｉ発電層中でＳｉ−ＣＮという強固な手が作られるので、低欠陥で高品質のＳｉ発電膜を形成することができる。また、こうしたのＳｉ発電膜を有したＳｉ太陽電池によれば、高い光電変換効率を得ることができる。
【００２１】
以下、本発明の各実施例について説明する。
【００２２】
（実施例１）
図３（Ａ），（Ｂ）を参照する。ここで、図３（Ａ）はガラス基板上にμｃ−Ｓｉ発電膜を形成した基体の断面図、図３（Ｂ）はこの基体をクラウンエーテル溶液を含むシアン溶液に浸漬した状態の説明図を示す。
【００２３】
１）まず、支持基板としてのガラス基板３１上に第１の透明導電膜３２、更にｐ型のμｃ−Ｓｉ層３３ａ、ｉ型のμｃ−Ｓｉ層３３ｂ及びｎ型のμｃ−Ｓｉ層３３ｃからなるμｃ−Ｓｉ発電膜３３を形成し、基体３４を形成した（図３（Ａ）参照）。
【００２４】
２）次に、この基体３４を、図３（Ｂ）に示すように、可変電源３５及びＰｔ製電極３６を用いて正電圧を印加しながら、電解槽３７に収容されたシアン溶液３８中に浸した。なお、クラウンエーテルはＫＣＮと同等以上の量を使用し、溶液としてはキシレンを使用する。これは、純水を使用した場合、シリコンのエッチングが生じるためである。
【００２５】
３）つづいて、シアン処理後、前記基体３４をシアン溶液３８から取り出し、アセトン、純水により順次洗浄を行った。この後、図示しないが、μｃ−Ｓｉ発電膜３３上に、第２の透明導電膜、Ａｇ製の裏面電極を順次形成してμｃ−Ｓｉ太陽電池を製造した。
【００２６】
実施例１によれば、ガラス基板３１上に第１の透明導電膜３２、ｐ／ｉ／ｎ型μｃ−Ｓｉ発電膜３３を積層した後、前記ガラス基板３１をＨＣＮ溶液中に浸すことにより、ｉ型μｃ−Ｓｉ発電膜３３内にＣＮイオンを引き込み、Ｓｉ発電膜におけるｉ型μｃ−Ｓｉ発電層中でＳｉ−ＣＮという強固な手が作られる。従って、低欠陥で高品質のＳｉ発電膜を得ることができる。また、こうしたＳｉ発電膜を有するＳｉ太陽電池によれば、高い光電変換効率を得ることができる。
【００２７】
事実、実施例１によるμｃ−Ｓｉ太陽電池及び従来のシアン処理を行っていないμｃ−Ｓｉ太陽電池について、形状因子について調べたところ、本発明の場合従来と比べて形状因子が６％増加し、その結果変換効率が４％向上することが確認された。
【００２８】
（実施例２）
図示しないが、本実施例２は、上記実施例１と比べ、ガラス基板上にμｃ−Ｓｉ発電膜を形成した基体を、クラウンエーテル溶液を含むシアン溶液に浸漬する代わりに、ＨＣＮ溶液に浸漬する点を除いて、全て実施例１と同様の工程を行ってＳｉ発電膜を形成した。
【００２９】
事実、実施例２によるμｃ−Ｓｉ太陽電池及び従来のシアン処理を行っていないμｃ−Ｓｉ太陽電池について調べたところ、短絡電流密度が５％低下したが、開放電圧が５％、形状因子が３％増加し、その結果変換効率が４．５％向上することを確認した。
【００３０】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の太陽電池の一構成である発電膜の製膜装置の説明図。
【図２】本発明の太陽電池の一構成である発電膜の他の製膜装置の説明図。
【図３】本発明の実施例１に係るμｃ−Ｓｉ太陽電池の製造方法の説明図。
【図４】従来のμｃ−Ｓｉ太陽電池の概略的な断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１１，２４…真空容器、    １２…ガス排出口、    １３…真空容器の空間、
１４，３１…基板、        １５…ヒータ、          １６…電極、
１７…ガス混合箱、        １８…インピーダンス整合器、
１９…高周波電源、        ２０…ガス供給盤、    ２１…原料ガス供給源、
２２…ガス供給管、        ２３…真空ポンプ、    ２５…処理ガス供給源、
３２…第１の透明導電膜、  ３３…μｃ−Ｓｉ発電膜、
３３ａ…ｐ型μｃ−Ｓｉ発電層、    ３３ｂ…ｉ型μｃ−Ｓｉ発電層、
３３ｃ…ｎ型μｃ−Ｓｉ発電層、    ３５…可変電源、    ３６…Ｐｔ製電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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