(57)【要約】太陽光発電装置は、配向性を改良したテルル化カドミウムを有する半導体吸収層を備える。
2012516573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に隣接する透明導電性酸化物層と；
前記透明導電性酸化物層に隣接する半導体の二重層であり、前記二重層は、半導体のウインドウ層と、これに隣接する半導体の吸収層を有し、前記半導体の吸収層は結晶配向性の半導体の吸収層を含む、半導体の二重層と；
前記半導体の二重層に隣接する背面接触部と、を備えた太陽光発電装置。
【請求項２】
透明導電性酸化物層がスズ酸カドミウムを有する、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
透明導電性酸化物層がインジウムをドープした酸化カドミウムを有する、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
透明導電性酸化物層がスズをドープした酸化インジウムを有する、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
基板がガラスを含む、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
ガラスがソーダ石灰ガラスを含む、請求項５記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
さらに基板および透明導電性酸化物層の間に障壁層を有する、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項８】
障壁層が二酸化ケイ素を含む、請求項７記載の太陽光発電装置。
【請求項９】
障壁層が窒化ケイ素を含む、請求項７記載の太陽光発電装置。
【請求項１０】
さらに透明導電性酸化物層に隣接する最上層を有する、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項１１】
さらに透明導電性酸化物層に隣接する最上層を有する、請求項７記載の太陽光発電装置。
【請求項１２】
最上層がスズ酸亜鉛を含有する、請求項１０記載の太陽光発電装置。
【請求項１３】
最上層が酸化スズを含有する、請求項１０記載の太陽光発電装置。
【請求項１４】
半導体のウインドウ層が硫化カドミウムを含有する、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項１５】
結晶配向性の半導体の吸収層が、配向性のテルル化カドミウム層を有する、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項１６】
配向性のテルル化カドミウム層が好ましい配向性を有する、請求項１５記載の太陽光発電装置。
【請求項１７】
配向性のテルル化カドミウム層の結晶の約６５％から約７５％が、層の配置面に対して好ましい配向性を有する、請求項１６記載の太陽光発電装置。
【請求項１８】
さらに背面接触部に隣接する背面支持部を備えた、請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項１９】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程と；
前記半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程と
を備える、太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２０】
半導体のウインドウ層を配置する前に、さらに透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程を備える、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２１】
透明導電性酸化物層がスズ酸カドミウムを含有する、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２２】
透明導電性酸化物層がインジウムをドープした酸化カドミウムを含有する、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２３】
透明導電性酸化物層がスズをドープした酸化インジウムを含有する、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２４】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程が、基板上に硫化カドミウム層を設置する工程を備える、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２５】
透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程が、透明導電性酸化物層上にスズ酸亜鉛をスパッタリングして、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を備える、請求項２０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２６】
透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程が、透明導電性酸化物層上に酸化スズをスパッタリングして、透明導電性酸化物スタック形成する工程を備える、請求項２０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２７】
さらに透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備える、請求項２５または２６に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２８】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、減圧下で透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備える、請求項２７記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項２９】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約４００℃から約８００℃で加熱する工程を備える、請求項２７記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３０】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約５００℃から約７００℃で加熱する工程を備える、請求項２９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３１】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約１０分間から約２５分間加熱する工程を備える、請求項２７記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３２】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約１５分間から約２０分間加熱する工程を備える、請求項３１記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３３】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程が、蒸着工程を備える、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３４】
半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程が、蒸着工程を備える、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３５】
半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程が、基板上にテルル化カドミウム層を設置する工程を備える、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３６】
半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程が、結晶性の半導体の吸収層を好ましい配向性に配向させる工程を備える、請求項１９または３５に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３７】
配向性半導体の吸収層の結晶の約６５％から約７５％が、層の配置面にたいして好ましい配向性を有する、請求項１９または３５に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３８】
さらに配向性半導体の吸収層に隣接するように背面接触部を配置する工程を備える、請求項１９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項３９】
さらに背面接触部に隣接するように背面支持部を設置する工程を備える、請求項３８記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４０】
さらに基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程を備える、請求項１９に記載された太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４１】
基板に隣接するように透明導電性酸化物層を設置する前に、さらに障壁層に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４２】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する前に、さらに透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４３】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する前に、さらに透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置して、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を備える、請求項４１記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４４】
さらに透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備える、請求項４３記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４５】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、減圧下で透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備える、請求項４４記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４６】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約４００℃から約８００℃で加熱する工程を備える、請求項４４記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４７】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約５００℃から約７００℃で加熱する工程を備える、請求項４６記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４８】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約１０分間から約２５分間加熱する工程を備える、請求項４４記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項４９】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約１５分間から約２０分間加熱する工程を備える、請求項４８記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５０】
基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程が、基板上にスズ酸カドミウムを設置する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５１】
基板に隣接するように透明導電性酸化物層の配置する工程が、基板上にインジウムをドープした酸化カドミウムを設置する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５２】
基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程が、基板上にスズをドープした酸化インジウムを設置する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５３】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程が、透明導電性酸化物層に隣接するように硫化カドミウムを設置する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５４】
基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程が、ガラス上に透明導電性酸化物層をスパッタリングして、層状構造を形成する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５５】
さらに層状構造をアニーリングする工程を備える、請求項５４記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５６】
層状構造をアニーリングする工程が、減圧下で層状構造を加熱する工程を備える、請求項５５記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５７】
層状構造をアニーリングする工程が、層状構造を約４００℃から約８００℃で加熱する工程を備える、請求項５５記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５８】
層状構造をアニーリングする工程が、層状構造を約５００℃から約７００℃で加熱する工程を備える、請求項５７記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項５９】
層状構造をアニーリングする工程が、層状構造を約１０分間から約２５分間加熱する工程を備える、請求項５５記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６０】
層状構造をアニーリングする工程が、層状構造を約１５分間から約２０分間加熱する工程を備える、請求項５９記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６１】
障壁層に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程が、二酸化ケイ素層上に透明導電性酸化物層をスパッタリングして、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６２】
障壁層に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程が、窒化ケイ素層上に透明導電性酸化物層をスパッタリングして、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を備える、請求項４１記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６３】
さらに透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備える、請求項６１または６２に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６４】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、減圧下で透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備える、請求項６３記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６５】
透明導電性酸化物スタックのアニーリング工程が、透明導電性酸化物スタックを約４００℃から約８００℃で加熱する工程を備える、請求項６３記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６６】
透明導電性酸化物スタックのアニーリング工程が、透明導電性酸化物スタックを約５００℃から約７００℃で加熱する工程を備える、請求項６５記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６７】
透明導電性酸化物スタックのアニーリング工程が、透明導電性酸化物スタックを約１０分間から約２５分間加熱する工程を備える、請求項６３記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６８】
透明導電性酸化物スタックのアニーリング工程が、透明導電性酸化物スタックを約１５分間から約２０分間加熱する工程を備える、請求項６７記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項６９】
透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程が、透明導電性酸化物層上にスズ酸亜鉛をスパッタリングして、透明電導性酸化物スタックを形成する工程を備える、請求項４２記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７０】
透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程が、透明導電性酸化物層上に酸化スズをスパッタリングして、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を備える、請求項４２記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７１】
さらに透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備える、請求項６９または７０に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７２】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、減圧下で透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備える、請求項７１記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７３】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約４００℃から約８００℃で加熱する工程を備える、請求項７１記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７４】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約５００℃から約７００℃で加熱する工程を備える、請求項７３記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７５】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約１０分間から約２５分間加熱する工程を備える、請求項７１記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７６】
透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程が、透明導電性酸化物スタックを約１５分間から約２０分間加熱する工程を備える、請求項７５記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７７】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程が、蒸着工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７８】
半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程が、蒸着工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項７９】
半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程が、基板上にテルル化カドミウムを設置する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項８０】
配向性半導体の吸収層を配置する工程が、結晶性の半導体の吸収層を好ましい配向性となるように配向させる工程を備える、請求項４０または７９に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項８１】
配向性半導体の吸収層の結晶の約６５％から約７５％が、層の配置面に対して好ましい配向性を有する、請求項８０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項８２】
さらに配向半導体の吸収層に隣接するように背面接触部を配置する工程を備える、請求項４０記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項８３】
さらに背面接触部に隣接するように背面支持部を配置する工程を備える、請求項８２記載の太陽光発電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づいて２００９年１月２９日に出願された米国出願第６１／１４８，２７６号の優先権の利点を主張するものであり、本明細書に参照して取り込むものとする
【０００２】
本発明は、太陽光発電装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
太陽光発電装置は、例えば、ウインドウ層としての役割を果たす第１層、および吸収層としての役割を果たす第２層といった形態で、基板上に配置される半導体材料を有する。半導体のウインドウ層は、太陽からの放射線を透過させ、太陽エネルギーを電気に変換するテルル化カドミウム層等の吸収層へ到達させる。太陽光発電装置は、１つ以上の透明導電性酸化物の層を有し、この層が電荷を有する導電体を含有することが多い。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】複数層を有する太陽光発電装置の概略図である。
【図２】複数層を有する太陽光発電装置の概略図である。
【図３】複数層を有する太陽光発電装置の概略図である。
【図４】複数層を有する太陽光発電装置の概略図である。
【図５】複数層を有する太陽光発電装置の微細構造の分析結果を示す図である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
結晶配向性を改良したテルル化カドミウム材料を備えることで、太陽光発電装置の、担体の可動性の改良、および装置性能の向上が可能となる。
【０００６】
太陽光発電装置は、半導体材料の基板および層に隣接する、透明導電性酸化物の被膜を有する。半導体材料の層としては、ｎ型半導体のウインドウ層およびｐ型半導体の吸収層を含む二重層が使用できる。ｎ型のウインドウ層およびｐ型の吸収層を互いに接触させ、電界を生じるように配置することができる。光子がｎ型のウインドウ層に接触することで、電子−正孔対が解除され、電子がｎ側へ、正孔がｐ側へ送られる。電子は外部電気回路を通ってｐ側へ逆流する。結果として、電子の流れにより電流が生じ、電界から生じた電圧と組み合わされて電力を発生する。結果として、光子エネルギーが電力へ変換されるに至る。
【０００７】
ｐ型吸収層として、配向性を改良したテルル化カドミウム層を用いることによって、太陽光発電装置の性能を向上することができる。テルル化カドミウムの配向性を改良することにより、粒径を大きくすることができ、これにより、担体の可動性を高くすることができる。
【０００８】
太陽光発電装置の、基板と透明導電性酸化物層の間に障壁層を設けることで、ソーダ石灰ガラス基板使用時に通常生じる、装置の劣化および層間剥離の要因となるナトリウムの拡散を防ぐことができる。該障壁層は、複数層重ねた透明導電性酸化物スタックのうちの一層としてもよい。装置は、透明導電性酸化物層に隣接する緩衝用の最上層を備えていてもよく、最上層は、透明導電性酸化物層スタックのうちの一層としてもよい。装置は、半導体の二重層と隣接する背面接触部を備えていてもよい。外部要素から太陽光発電装置を保護するため、前記装置に、背面接触部と隣接する背面支持部を設けてもよい。
【０００９】
太陽光発電装置の製造方法は、透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を設置する工程、及び半導体のウインドウ層に隣接するように半導体の吸収層を設置する工程を備えてもよい。性能を向上させるため、結晶配向性を改良したテルル化カドミウム層を、半導体の吸収層として使用することができる。ナトリウムの拡散を防ぐため、前記方法は、透明導電性酸化物層と基板の間に障壁層を配置し、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を備えることができる。緩衝用の最上層を透明導電性酸化物層に隣接するように配置し、透明導電性酸化物スタックを形成してもよい。前記方法は、透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備えていてもよい。例えば、任意の適当な温度範囲で、任意の適当な時間、透明導電性酸化物スタックを加熱してもよい。前記方法は、半導体の吸収層と隣接するように、背面接触部に配置する工程を備えていてもよい。外部要因から太陽光発電装置を保護するため、前記方法は、背面接触部と隣接する背面支持部を配置する工程を備えていてもよい。
【００１０】
太陽光発電装置は、基板に隣接する透明導電性酸化物層、透明導電性酸化物層に隣接する半導体の二重層、および半導体の二重層に隣接する背面接触部を備えていてもよい。半導体の二重層は、半導体のウインドウ層に隣接する半導体の吸収層を備えていてもよい。半導体の吸収層は、結晶配向性の半導体の吸収層を含んでいてもよい。透明導電性酸化物層は、スズ酸カドミウム、インジウムをドープした酸化カドミウム、またはスズをドープした酸化インジウムを含んでいてもよい。基板としては、ソーダ石灰ガラス等のガラスが挙げられる。  
【００１１】
太陽光発電装置は、基板と透明導電性酸化物層の間に設けられた障壁層を有していてもよい。障壁層は、二酸化ケイ素または窒化ケイ素を含んでいてもよい。 
【００１２】
太陽光発電装置は、透明導電性酸化物層に隣接する最上層を備えることができる。太陽光発電装置は、基板と透明導電性酸化物層の間に位置する障壁層、及び透明導電性酸化物層に隣接する最上層の双方を備えていてもよい。最上層は、スズ酸亜鉛または酸化スズを含んでいてもよい。半導体のウインドウ層は、硫化カドミウムを含んでいてもよい。 
【００１３】
太陽光発電装置の結晶配向性の半導体の吸収層は、配向性のテルル化カドミウム層を有していてもよい。配向性のテルル化カドミウム層は、好ましい配向性とすることができる。配向性のテルル化カドミウム層の結晶の約６５％から約７５％が、層の配置面に対して好ましい配向性を有するように配置してもよい。太陽光発電装置は、背面接触部に隣接する背面支持部を備えていてもよい。
【００１４】
太陽光発電装置を製造する方法は、透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程、配向性の半導体の吸収層を半導体のウインドウ層に隣接するように配置する工程を備えていてもよい。 
【００１５】
前記方法は、半導体のウインドウ層を設置する前に、透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物層は、スズ酸カドミウム、インジウムをドープした酸化カドミウム、またはスズをドープした酸化インジウムを含んでいてもよい。透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程は、硫化カドミウム層を配置する工程を含む。透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程は、透明導電性酸化物層上にスズ酸亜鉛または酸化スズをスパッタリングして、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を含んでいてもよい。前記方法は、透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程は、減圧下で透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックのアニーリングは、透明導電性酸化物スタックを約４００℃から約８００℃または約５００℃から７００℃で加熱する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックのアニーリングは、透明導電性酸化物スタックを約１０分間から約２５分間または約１５分間から２０分間加熱する工程を備えていてもよい。
【００１６】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程は、蒸着工程を備えていてもよい。半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程は、蒸着工程を備えていてもよい。半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程は、基板上にテルル化カドミウム層を設置する工程を備えていてもよい。配向性半導体の吸収層を配置する工程は、好ましい配向性を有するように、結晶性半導体の吸収層を配向させる工程を含む。配向性半導体の吸収層の結晶の約６５％から約７５％が、層の配置面に対して関して好ましい配向性を有するようにしてもよい。
【００１７】
前記方法は、配向性半導体の吸収層と隣接するように、背面接触部を配置する工程を備えていてもよい。前記方法は、背面接触部に隣接するように背面支持部を設置する工程を備えていてもよい。
【００１８】
前記方法は、基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程を備えていてもよい。前記方法は、基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する前に、障壁層に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程を備えていてもよい。前記方法は、透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する前に、透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置する工程を備えていてもよい。前記方法は、基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する前に、障壁層に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程、及び、透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する前に、透明導電性酸化物層に隣接するように最上層を配置して、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を備えていてもよい。前記方法は、透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックのアニーリングは、減圧下で透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックのアニーリングは、透明導電性酸化物スタックを約４００℃から約８００℃、または約５００℃から７００℃で加熱する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックのアニーリングは、約１０分間から約２５分間、または約１５分間から２０分間、透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備える。
【００１９】
基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程は、基板上にスズ酸カドミウム、インジウムをドープした酸化カドミウム、またはスズをドープした酸化インジウムを設置する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程は、透明導電性酸化物層に隣接するように硫化カドミウム層を設置する工程を備えていてもよい。基板に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程は、透明導電性酸化物層をガラス上にスパッタリングして、層状構造を形成する工程を備えていてもよい。前記方法は、層状構造をアニーリングする工程を備えていてもよい。層状構造をアニーリングする工程は、減圧下で層状構造を加熱する工程を備えていてもよい。層状構造のアニーリングは、層状構造を約４００℃から約８００℃または約５００℃から７００℃で加熱する工程を備えていてもよい。層状構造のアニーリングは、層状構造を約１０分間から約２５分間、または約１５分間から２０分間加熱する工程を備えていてもよい。
【００２０】
障壁層に隣接するように透明導電性酸化物層を配置する工程は、透明導電性酸化物層を二酸化ケイ素層または窒化ケイ素層の上にスパッタリングして、透明導電性酸化物スタックを形成する工程を備えていてもよい。前記方法は、透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程は、減圧下で透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックのアニーリングは、透明導電性酸化物スタックを約４００℃から約８００℃または約５００℃から７００℃で加熱する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックのアニーリングは、透明導電性酸化物スタックを約１０分間から約２５分間、または約１５分間から２０分間加熱する工程を備えていてもよい。
【００２１】
透明導電性酸化物層上に隣接するように最上層を配置し、透明導電性酸化物スタックを形成する工程は、スズ酸亜鉛または酸化スズをスパッタリングする工程を備えていてもよい。前記方法は、透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程は、減圧下で透明導電性酸化物スタックを加熱する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程は、透明導電性酸化物スタックを約４００℃から約８００℃または約５００℃から７００℃で加熱する工程を備えていてもよい。透明導電性酸化物スタックをアニーリングする工程は、透明導電性酸化物スタックを約１０分間から約２５分間、または約１５分間から２０分間加熱する工程を備えていてもよい。
【００２２】
透明導電性酸化物層に隣接するように半導体のウインドウ層を配置する工程は、蒸着工程を備えていてもよい。半導体のウインドウ層に隣接するように配向性半導体の吸収層を配置する工程は、蒸着工程を備えていてもよい。
【００２３】
配向性半導体の吸収層を配置する工程は、基板上にテルル化カドミウム層を設置する工程を備えていてもよい。配向性半導体の吸収層の配置は、好ましい配向性を有するように結晶性半導体吸収層を配向させる工程を備えていてもよい。配向性半導体の吸収層の結晶の約６５％から約７５％が、層の配置面に対して好ましい配向性を有するようにしてもよい。
【００２４】
前記方法は、配向性半導体の吸収層と隣接するように背面接触部を配置する工程を備えていてもよい。前記方法は、背面接触部に隣接するように背面支持部を配置する工程を備えていてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に示すように、太陽光発電装置１０は、基板１００に隣接するように配置された透明導電性酸化物層１２０を備えていてもよい。透明導電性酸化物層１２０を、基板１００の上に配置してもよい。透明導電性酸化物層１２０は、障壁層１１０のような中間層上に配置してもよい。基板１００はソーダ石灰ガラス等のガラスを有していてもよい。透明導電性酸化物層１２０は、スパッタリング、またはあらゆる既知の材料供給技術によって配置することができる。透明導電性酸化物層１２０は、スズ酸カドミウム、インジウムをドープした酸化カドミウム、またはスズをドープした酸化インジウム等のあらゆる適当な透明導電性酸化物物質を含んでいてもよい。
【００２６】
さらに図１に示すように、障壁層１１０は、ナトリウムが、ソーダ石灰ガラスの基質１００から透明導電性酸化物層１２０へ拡散することを妨げることができる。スパッタリングを含むあらゆる既知の供給技術によって、障壁層１１０を配置することができ、二酸化ケイ素または窒化ケイ素等の障壁材料を適宜使用することができる。緩衝層１３０を、最上層として、透明導電性酸化物層１２０に隣接するように配置してもよい。透明導電性酸化物層１２０と隣接する緩衝層１３０は、片面に次の層を配置できるように配置されていてもよい。緩衝層１３０は、スパッタリングを含むあらゆる既知の供給技術によって配置することができ、スズ酸亜鉛または酸化スズのような材料を適宜使用することができる。透明導電性酸化物層１２０は、透明導電性酸化物スタック１４０を形成していてもよい。障壁層１１０および緩衝層１３０は、透明導電性酸化物スタック１４０の一部としてもよい。
【００２７】
図１および図２に示すように、アニールした透明導電性酸化物スタック２００を形成するため、図１における透明導電性酸化物スタック１４０をアニールすることができる。アニーリングは、任意の適当な条件下で実施することができる。透明導電性酸化物スタック１４０は、任意の適切な圧力条件下でアニールすることができる。透明導電性酸化物スタック１４０は、真空等の、実質的に気圧より低い圧力条件、即ち減圧条件下で、アニールすることができる。透明導電性酸化物スタック１４０は、任意の適当な温度または圧力でアニールすることができる。例えば、透明導電性酸化物スタック１４０を、約４００℃から約８００℃でアニールしてもよい。透明導電性酸化物スタック１４０を、約５００℃から約７００℃でアニールしてもよい。選択されたガスの存在下でアニーリングを実施することで、アニーリングの状態を調節することができる。透明導電性酸化物スタック１４０は、任意の適当な時間、アニールすることができる。透明導電性酸化物スタック１４０を、約１０分間から約２５分間、アニールすることができる。透明導電性酸化物スタック１４０を、約１５分間から約２０分間、アニールすることができる。図１における透明導電性酸化物スタック１４０をアニーリングすることで、図２に示すアニールされた透明導電性酸化物スタック２００を得ることができる。
【００２８】
図３に示すように、半導体二重層３００は、アニールされた透明導電性酸化物スタック２００に隣接するように形成してもよい。半導体二重層３００を、アニールされた透明導電性酸化物スタック２００上に形成してもよい。半導体二重層３００は、半導体のウインドウ層３１０、および配向性半導体の吸収層３２０を有していてもよい。半導体二重層３００の半導体のウインドウ層３１０を、アニールされた透明導電性酸化物スタック２００に隣接するように配置することができる。半導体のウインドウ層３１０は、硫化カドミウム等の任意の適当なウインドウ材料を含有していてもよく、蒸着等のあらゆる適切な配置法によって形成されてもよい。配向性半導体の吸収層３２０を、半導体のウインドウ層３１０に隣接するように配置してもよい。配向性半導体の吸収層３２０を、半導体のウインドウ層３１０の上に配置してもよい。配向性半導体の吸収層３２０を、テルル化カドミウム等の任意の適当な吸収剤としてもよく、蒸着等、あらゆる適切な方法によって形成することができる。
【００２９】
太陽光発電装置１０の配向性半導体の吸収層３２０は、その微細構造に比較的大きい粒径の配向性結晶を有していてもよい。配向性半導体の吸収層３２０は、好ましい配向性とすることができる。例えば、好ましい配向性の半導体の吸収層３２０は、ランダム配向とは対照的な配向、例えば、平面上の配向、層の配置面に垂直な配向、または成長面に垂直な配向といった、好ましい配向を有していてもよい。配向性半導体の吸収層３２０は、配向性半導体の吸収層の結晶が、層の設置面に配向するような微細構造を有していてもよい。配向性半導体の吸収層３２０の結晶の約６５％から約７５％が、層の配置面に対して好ましい配向性を有していてもよい。形成される結晶の粒径は、比較的大きくてもよい。例えば、約１．４μｍ以上の平均粒径としてもよい。約１．８μｍ以上、例えば１．８８μｍの平均粒径としてもよい。
【００３０】
図４に示すように、背面接触部４００を、配向性半導体の吸収層３２０に隣接するように配置してもよい。背面接触部４００を、半導体二重層３００に隣接するように配置してもよい。背面支持部４１０を、背面接触部４００に隣接するように配置してもよい。 
【実施例】
【００３１】
図５は、上記の方法で製造された、２つの太陽光発電装置を、既知の太陽光発電装置の構造と比較した結果を示す。従来の装置は、ガラス上に硫化カドミウム−テルル化カドミウムの二重層が形成されたものである。第１の被験装置は、窒化ケイ素障壁層、スズ酸カドミウムの透明導電性酸化物層、および酸化スズ緩衝層の二重層を有する、本発明の透明導電性酸化物スタックを備えるものとした。透明導電性酸化物スタック上に、硫化カドミウム−テルル化カドミウムの二重層を形成した。第２の被験装置は、酸化スズ障壁層、スズ酸カドミウムの導電性酸化物層、およびドープした酸化スズの緩衝層を有する、本発明の透明導電性酸化物スタックを備えるものとした。透明導電性酸化物スタックの上に、硫化カドミウム−テルル化カドミウムの二重層を形成した。
【００３２】
両方の被験装置について、室温でのインラインスパッタリングによって、１層ずつ透明導電性酸化物スタックを配置し、その後約６００℃で約１７分間、真空条件下でアニールした。その後、スタックを、硫化カドミウムのウインドウ層、およびテルル化カドミウムの吸収層で被覆した。図５の配向マップに示すように、ランダム配向の多結晶を示す従来の装置と比較して、被験装置のテルル化カドミウム結晶は、強い＜１１１＞配向性を有していた。配向マップは、従来の装置における結晶の粒径（１．３９μｍ）と比較して、第１および第２の装置において、比較的大きな粒径の結晶（それぞれ１．８８μｍおよび１．４５μｍ）を有していたこと示している。図５の極性図マップは、被験装置における＜１１１＞方向の強い配向性を示す。
【００３３】
上記実施形態は、図および実施例で示されている。上記に提供する実施例は、特許請求の範囲内で、一定の部分を改良してもよいと理解されるべきである。本発明は、参考として、上記の好ましい実施形態とともに記載されているが、他の実施形態は、特許請求の範囲内にあると、を理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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