光電轉換裝置的制造方法

光電轉換裝置的制造方法
【專利摘要】提供一種光電轉換裝置，能夠抑制p層或者n層的摻雜物向相鄰的層擴散。光電轉換裝置(1)具備硅基板(10)、形成于硅基板(10)的一個面并且實質上是本征的本征非晶質層(11)以及形成于本征非晶質層(11)上的第1導電類型非晶質層(12)。第1導電類型非晶質層(12)包括第1濃度層(121)和層疊于第1濃度層(121)的第2濃度層(122)。第2濃度層(122)的摻雜物濃度是8×1017cm?3以上且低于第1濃度層的摻雜物濃度。
【專利說明】
光電轉換裝置
技術領域
[0001] 本發明設及將光轉換成電的光電轉換裝置。此外，本說明書中的光電轉換裝置是 指包括光電轉換元件、使用光電轉換元件的光電轉換模塊、具備光電轉換模塊的太陽光發 電系統的廣義概念下的裝置。
【背景技術】
[0002] W往，已知在pn結部配置有本征非晶質層的光電轉換元件的結構。
[0003] 在日本特開2002-76409號公報中，公開了在具有相互相反導電類型的關系的晶系 半導體基板與非晶質半導體膜的接合部插入了薄膜的本征非晶質半導體膜的光電動勢裝 置。在該光電動勢裝置中，本征非晶質半導體膜的光學帶隙在與非晶質半導體膜相接的一 側變寬。

【發明內容】

[0004] 配置于pn結部的本征非晶質層抑制在pn結中生成復合能級。然而，有時由于制造 工序中的熱工藝等，P層或者η層的滲雜物向相鄰的本征非晶質層、電極擴散。如果滲雜物擴 散到本征非晶質層、電極，則復合能級增加，轉換效率下降。另一方面，如果為了抑制滲雜物 的擴散而在運些層之間配置氮化膜、氧化膜，則短路電流下降，轉換效率反而下降。
[0005] 本發明的目的在于，提供一種能夠抑制Ρ層或者η層的滲雜物向相鄰的層擴散的光 電轉換裝置。
[0006] 此處公開的光電轉換裝置具備:娃基板;本征非晶質層，形成于娃基板的一個面， 并且實質上是本征的；W及第1導電類型非晶質層，形成于本征非晶質層上。第1導電類型非 晶質層包括第1濃度層W及層疊于第1濃度層的第2濃度層。第2濃度層的滲雜物濃度是8Χ l〇i7cnf3W上且低于第1濃度層的滲雜物濃度。
[0007] 根據上述結構，光電轉換裝置具備娃基板和第1導電類型非晶質層。在娃基板與第 1導電類型非晶質層之間形成本征非晶質層。本征非晶質層抑制在娃基板與第1導電類型非 晶質層的接合部生成復合能級。第1導電類型非晶質層包括層疊于第1濃度層的第2濃度層。 第2濃度層的滲雜物濃度低于第1濃度層的滲雜物濃度。通過第2濃度層，能夠抑制滲雜物從 第1濃度層向其他層擴散。另外，通過將第2濃度層的滲雜物濃度設為8Xl〇i7cnf3W上，能夠 抑制形狀因子下降。由此，能夠提高光電轉換裝置的轉換效率。
[000引此處公開的其他光電轉換裝置具備:娃基板;本征非晶質層，形成于娃基板的一個 面，并且實質上是本征的；W及第1導電類型非晶質層，形成于本征非晶質層上。第1導電類 型非晶質層包括第1濃度層W及層疊于第1濃度層的第2濃度層。第1導電類型非晶質層的導 電類型是P型，第2濃度層含有P型滲雜物和η型滲雜物。
[0009]根據上述結構，光電轉換裝置具備娃基板和第1導電類型非晶質層。在娃基板與第 1導電類型非晶質層之間形成本征非晶質層。本征非晶質層抑制在娃基板與第1導電類型非 晶質層的接合部生成復合能級。第1導電類型非晶質層包括層疊于第1濃度層的第2濃度層。 第2濃度層含有p型滲雜物和η型滲雜物。通過第2濃度層，能夠抑制滲雜物從第1濃度層向其 他層擴散。由此，能夠提高光電轉換裝置的轉換效率。
【附圖說明】
[0010] 圖1是示意地示出本發明的第1實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0011] 圖2Α是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0012] 圖2Β是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0013] 圖2C是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0014] 圖2D是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0015] 圖沈是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0016] 圖3是示意地示出比較例的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0017] 圖4是對比較例的光電轉換元件的Voc與本實施方式的光電轉換元件的Voc進行比 較而得到的圖。
[0018] 圖5是對比較例的光電轉換元件的FF與本實施方式的光電轉換元件的FF進行比較 而得到的圖。
[0019] 圖6是示出改變p^層的滲雜物(棚)濃度時的光電轉換元件的Voc、FF和VocXFF的 變化的圖表。
[0020] 圖7是示意地示出第1實施方式的變形例的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0021 ]圖8是示意地示出第1實施方式的其他變形例的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0022] 圖9是示意地示出本發明的第2實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0023] 圖10是示意地示出本發明的第3實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0024] 圖11是示意地示出本發明的第3實施方式的變形例的光電轉換元件的結構的剖視 圖。
[0025] 圖12是示意地示出本發明的第4實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0026] 圖13A是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0027] 圖13B是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0028] 圖13C是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0029] 圖13D是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0030] 圖13E是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0031] 圖13F是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0032] 圖13G是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0033] 圖14是示意地示出本發明的第4實施方式的變形例的光電轉換元件的結構的剖視 圖。
[0034] 圖15A是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0035] 圖15B是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0036] 圖15C是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0037] 圖15D是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0038] 圖15E是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0039] 圖15F是用于說明光電轉換元件的制造方法的一例的圖。
[0040] 圖16是示意地示出比較例的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0041] 圖17是從與受光面相反一側的面觀察光電轉換元件的俯視圖。
[0042] 圖18是沿著圖17的A-A線而測定出的棚濃度的分布圖。
[0043] 圖19是示意地示出本發明的第5實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0044] 圖20是本實施方式的光電轉換元件的pn結部的雜質分布圖。
[0045] 圖21是比較例的光電轉換元件的pn結部的雜質分布圖。
[0046] 圖22是不照射太陽光時的本實施方式的光電轉換元件和比較例的光電轉換元件 的IV曲線。
[0047] 圖23是對比較例的光電轉換元件的FF與本實施方式的光電轉換元件的FF進行比 較而得到的圖。
[0048] 圖24是對比較例的光電轉換元件的Voc與本實施方式的光電轉換元件的Voc進行 比較而得到的圖。
[0049] 圖25是對比較例的光電轉換元件和本實施方式的光電轉換元件的退火后的Voc進 行比較而得到的圖。
[0050] 圖26是對比較例的光電轉換元件和本實施方式的光電轉換元件的退火后的FF進 行比較而得到的圖。
[0051 ]圖27是示出改變了含P的P層的憐濃度時的光電轉換元件的FF的變化的圖表。
[0052] 圖28是示出改變了含P的P層的憐濃度時的光電轉換元件的Voc的變化的圖表。
[0053] 圖29是示意地示出本發明的第6實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0054] 圖30是示意地示出本發明的第7實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0055] 圖31是示意地示出本發明的第8實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0056] 圖32是示意地示出本發明的第9實施方式的光電轉換元件的結構的剖視圖。
[0057] 圖33是示意地示出本發明的第9實施方式的變形例的光電轉換元件的結構的剖視 圖。
[0058] 圖34是示出本實施方式的光電轉換模塊的結構的一例的概略圖。
[0059] 圖35是示出本實施方式的太陽光發電系統的結構的一例的概略圖。
[0060] 圖36是示出圖35所示的光電轉換模塊陣列的結構的一例的概略圖。
[0061] 圖37是示出本實施方式的太陽光發電系統的結構的另一例的概略圖。
[0062] 圖38是示出本實施方式的太陽光發電系統的結構的另一例的概略圖。
[0063] 圖39是示出本實施方式的太陽光發電系統的結構的另一例的概略圖。
【具體實施方式】
[0064] [實施方式]
[0065] W下，參照附圖，詳細說明本發明的實施方式。圖中對相同或者相當部分附加相同 標號而不重復其說明。此外，為了容易理解說明，在W下參照的附圖中，簡化或者示意化地 示出結構，或者省略一部分結構部件。另外，各圖所示的結構部件間的尺寸比不一定表示實 際的尺寸比。
[0066] [第1實施方式]
[0067] 圖1是示意地示出本發明的第1實施方式的光電轉換元件1的結構的剖視圖。光電 轉換元件1具備基板10(娃基板）、本征非晶質層11和13、P型非晶質層12(第1導電類型非晶 質層）、n型非晶質層14(第2導電類型非晶質層）、透明導電膜15(導電膜)和16W及電極17和 18。
[0068] 此外，在本說明書中，設為在非晶質層中也可W包括微晶層。微晶層是在非晶質層 中析出的晶體的平均粒徑為1~50nm的層。
[0069] 基板10是導電類型為η型的單晶娃基板。基板10的厚度是例如80~200ym。基板10 的電阻率是例如1~4 Ω cm。在基板10的一個面10a形成有紋理。紋理使基板10的表面反射率 降低。
[0070] 在基板10的面10a，從基板10側依次形成有本征非晶質層13、n型非晶質層14、透明 導電膜16和電極18。在與面10a相反一側的面，從基板10側依次形成有本征非晶質層11、p型 非晶質層12、透明導電膜15和電極17。
[0071] 本征非晶質層11和13是實質上是本征的且含有氨的非晶質半導體的膜。本征非晶 質層11和13例如由i型非晶娃、i型非晶娃錯、i型非晶錯、i型非晶娃碳化物、i型非晶娃氮化 物、i型非晶娃氧化物、i型非晶娃碳氧化物等構成。本征非晶質層11和13的厚度是例如幾 A~25nm。
[0072] η型非晶質層14是導電類型為η型且含有氨的非晶質半導體的膜。η型非晶質層14 例如含有憐(Ρ)來作為滲雜物。η型非晶質層14的滲雜物濃度是例如1 X l〇is~1 X lOWcnf3。!！ 型非晶質層14例如由η型非晶娃、η型非晶娃錯、η型非晶錯、η型非晶娃碳化物、η型非晶娃氮 化物、η型非晶娃氧化物、η型非晶娃碳氧化物等構成。η型非晶質層14的厚度是例如2~ 50nm〇
[0073] P型非晶質層12是導電類型為P型且含有氨的非晶質半導體的膜。P型非晶質層12 包括被層疊的P層121(第1濃度層)和擴層122(第2濃度層）。在本實施方式中，從基板10側按 P 一層122、p層121的順序形成有P層121和擴層122。即，PH122形成于本征非晶質層11之上，P 層121形成于擴層122之上。
[0074] P層121和擴層122例如含有棚(B)來作為滲雜物。P層121與ιΓ層122的滲雜物濃度相 互不同。更具體地說，Ρ?1122的滲雜物濃度是8乂10"(3111-3^上且低于Ρ層m的滲雜物濃度。 口層121的滲雜物濃度是例如1 X X 102icnf3。
[0075] P層121和Ρ?1122由例如P型非晶娃、P型非晶娃錯、P型非晶錯、P型非晶娃碳化物、 P型非晶娃氮化物、P型非晶娃氧化物、P型非晶娃碳氧化物等構成。P層121和擴層122的厚度 分別是例如2~50nm。
[0076] 透明導電膜15和16是例如透明導電性氧化物（TC0:Transparent Conductive Oxide)，更具體地說，是銅錫氧化物（ΙΤΟ: Indium Tin Oxide)、Sn化或者化0等的膜。透明導 電膜15和16的厚度是例如70~lOOnm。
[0077] 電極17和18是揉進了例如銀粉末等導電性填充物的樹脂組合物。
[0078] [光電轉換元件1的制造方法]
[0079] 參照圖2A~圖沈，說明光電轉換元件1的制造方法的一例。
[0080] 在基板10的面10a形成紋理（圖2A)。紋理能夠通過例如使用了堿溶液的各向異性 蝕刻而形成。
[0081] 在基板10的面10a形成本征非晶質層13和η型非晶質層14(圖2B)。本征非晶質層13 和η型非晶質層14能夠通過例如等離子體CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)而形 成。
[0082] 作為本征非晶質層13,例如在基板溫度：130~210°C、出氣體流量：0~lOOsccm、 SiH4氣體流量:40sccm、壓力：40~120Pa、13.56MHz的高頻功率密度5~15mW/cm%條件下實 施等離子體CVD，從而能夠形成i型非晶娃的膜。
[008；3] 作為η型非晶質層14,例如在基板溫度：170°C、此氣體流量:0~100sccm、SiH4氣體 流量：40sccm、P曲/出氣體流量：40sccm、壓力：40Pa、高頻功率密度：8.33mW/cm2的條件下實 施等離子體CVD，從而能夠形成滲雜了憐(P)的η型非晶娃的膜。此外，P出/出氣體表示用出氣 體稀釋Ρ曲氣體而得到的氣體，Ρ曲相對于此的濃度能夠設為例如1%。代替Ρ曲/此氣體，也可 W使用用SiH4氣體稀釋Ρ出氣體而得到的Ρ出/SiH4氣體。
[0084] 在與面10a相反一側的面，依次形成本征非晶質層11和P型非晶質層12(圖2C)。本 征非晶質層11和P型非晶質層12例如能夠通過等離子體CVD形成。
[0085] 本征非晶質層11的形成條件與本征非晶質層13相同。本征非晶質層11既可W在與 本征非晶質層13相同的條件下進行成膜，也可W在不同的條件下進行成膜。
[00化]作為P型非晶質層12,例如在基板溫度：150~210°C、出氣體流量:0~100sccm、SiH4 氣體流量：40~500sccm、B抽6/此氣體流量:40~250sccm、壓力：40~120Pa、高頻功率密度：5 ~15mW/cm2的條件下實施等離子體CVD，從而能夠形成滲雜了棚(B)的P型非晶娃的膜。此 外，B2也/出氣體表示用出氣體稀釋化也氣體而得到的氣體。
[0087] P層m與擴層122例如能夠通過改變B2H6/出氣體的流量而形成。例如在P層m中， 將B2H6/H2氣體的流量設為40~250sccm，在ρ-層122中，將B2H6/H2氣體的流量設為10~ lOOsccm。
[0088] 在P型非晶質層12之上形成透明導電膜15,在η型非晶質層14之上形成透明導電膜 16(圖2D)。作為透明導電膜15和16,例如能夠通過如下那樣的瓣射形成ΙΤ0的膜。首先，將混 入了 5重量％的511化粉末的1恥〇3粉末的燒結體作為祀而設置于陰極。將基板10配置成與陰 極平行，并對腔室內進行真空排氣。進行加熱W使基板10的溫度達到180°C，使Ar氣體(流 量:200~SOOsccm)與化氣體(流量:0~30sccm)的混合氣體流過而將腔室內的壓力保持于 0.4~1.3Pa，并且對陰極接入0.2~2kW的直流電力而使其放電。
[0089] 在透明導電膜15之上形成電極17,在透明導電膜16之上形成電極18(圖2E)。電極 17和18例如能夠在通過絲網印刷法來涂敷在環氧樹脂中揉進銀(Ag)的細粉末而成的Ag膏 之后，在200°C下進行80分鐘的燒結而形成。由此，完成光電轉換元件1。
[0090] [光電轉換元件1的效果]
[0091] 為了說明本實施方式的效果，說明比較例的光電轉換元件99。圖3是示意地示出光 電轉換元件99的結構的剖視圖。光電轉換元件99是從光電轉換元件1的結構中刪除了 ρ?Ι 122的結構。
[0092] 光電轉換元件99與光電轉換元件1同樣地，具備形成于基板10與Ρ層121之間并且 實質上是本征的本征非晶質層11。本征非晶質層11使由于基板10與Ρ層121的接合而產生的 界面能級降低，并使光生成載流子的復合降低。
[0093] 然而，在光電轉換元件99中，由于形成Ρ層121之后的制造工序中的熱工藝等，Ρ層 121的滲雜物有時向相鄰的本征非晶質層11擴散。如果滲雜物擴散到本征非晶質層11，則ρη 結中的復合能級增加，開路電壓Voc和形狀因子FF下降。另一方面，如果為了抑制滲雜物的 擴散而在本征非晶質層11與P層121之間配置氮化膜或者氧化膜，則由于短路電流Jsc的下 降，FF下降。其結果是，轉換效率反而下降。
[0094] 根據本實施方式，光電轉換元件1具備配置于本征非晶質層11與P層121之間并且 滲雜物濃度比P層m低的擴層122。!^層122抑制滲雜物從P層m向本征非晶質層11擴散。擴 層122使P型非晶質層12的串聯電阻幾乎不增加。因此，根據本實施方式，能夠在維持FF的同 時提高Voc。其結果是，能夠提高轉換效率。
[0095] 另外，比較例的光電轉換元件99在被用作產品的期間，如果受到熱，則P層121的滲 雜物也進行擴散而性能劣化。另一方面，在光電轉換元件1的情況下，如上所述，能夠通過擴 層122抑制滲雜物從P層121向本征非晶質層11擴散。因此，光電轉換元件1的耐熱性也優良。
[0096] 圖4是對比較例的光電轉換元件99的Voc與本實施方式的光電轉換元件1的Voc進 行比較而得到的圖。圖5是對光電轉換元件99的FF與光電轉換元件1的FF進行比較而得到的 圖。如圖4和圖5所示，根據本實施方式，能夠在維持FF的同時提高Voc。此外，在光電轉換元 件9與光電轉換元件1之間，Jsc基本恒定。
[0097] 圖6是示出改變p^層122的滲雜物(棚)濃度時的光電轉換元件l的Voc、FF和VocX FF的變化的圖表。此外，將P層m的滲雜物濃度設為5Χ102%Γ3。此外，圖6的縱軸的值是對 Ρ?1122的滲雜物濃度W與Ρ層121的滲雜物濃度相同時的值進行標準化而得到的相對值。 [009引如圖6所示，如果ρ-層122的滲雜物濃度是8X10"cm-3W上并且低于Ρ層m的滲雜 物濃度，則能夠使Voc XF巧曽加。此外，即使改變擴層122的滲雜物濃度，Jsc也基本恒定，因 此如果Voc X FF增加，則轉換11 = Jsc X Voc X FF也增加。即，如果擴層122的滲雜物濃度是8 X l0i7cnf3W上且低于P層121的滲雜物濃度，則能夠使轉換效率增加。
[0099] 9^1122的滲雜物濃度優選為1 X 102%1^^下。如果1)^層122的滲雜物濃度是1 X 102%r3W下，則能夠使轉換效率顯著增加。擴層122的滲雜物濃度更優選為2X10"cnf 3W 下。
[0100] 另一方面，如果擴層122的滲雜物濃度低于8X10"cnf3,則FF下降，轉換效率下降。 因此，p-層122的滲雜物濃度是8X10"cm-3W上。
[0101] W上，說明了本發明的第1實施方式。在上述實施方式中，說明了在基板10的面10a 形成本征非晶質層13和η型非晶質層14的情況。但是，也可W沒有本征非晶質層13。另外，也 可W在基板10形成被高濃度的η型載流子擴散而得到的η+層來代替η型非晶質層14。
[0102] 在上述實施方式中，說明了形成有η型非晶質層14的一側的面是受光面的情況，但 也可W將形成有Ρ型非晶質層12的一側的面作為受光面。另外，在上述實施方式中，說明了 基板10是單晶娃基板的情況，但基板10也可W是多晶娃基板。
[0103] 在上述實施方式中，說明了基板10的導電類型為η型的情況，但基板10的導電類型 也可W為Ρ型。滲雜物濃度不同的非晶質層(第1濃度層和第2濃度層)形成于Ρ型非晶質層12 和η型非晶質層14中的至少一方即可。
[0104] [第1實施方式的變形例1]
[0105] 圖7是示意地示出第1實施方式的變形例的光電轉換元件1Α的結構的剖視圖。光電 轉換元件1Α具備Ρ型非晶質層12Α來代替光電轉換元件1的Ρ型非晶質層12。
[0106] Ρ型非晶質層12Α除Ρ層m和擴層122之外，還包括擴層123(第3濃度層）。從基板10 側按擴層123、p11122、p層121的順序形成有p層121、pH122和擴層123。
[0107] P層I2l、p1ll22和擴層123的滲雜物濃度相互不同。即，P型非晶質層12A由滲雜物 濃度不同的3個P型非晶質層構成。擴層123的滲雜物濃度與擴層122的滲雜物濃度同樣地，是 8 X10"cnf3W上且低于P層m的滲雜物濃度。擴層122的滲雜物與擴層123的滲雜物濃度的 局低關系是任意的。
[0108] 光電轉換元件1A能夠與光電轉換元件1同樣地制造。此外，Ρ?1123能夠通過與擴層 122相同的方法來形成。
[0109] 根據該變形例，也能夠通過p-層122和p-層123來抑制滲雜物從P層121向本征非晶 質層11擴散。因此，光電轉換元件1A的轉換效率和耐熱性優良。此外，在該變形例中，說明了 P型非晶質層12A由滲雜物濃度不同的3個P型非晶質層構成的情況，但P型非晶質層12A也可 W由更多的層構成。
[0110] [第1實施方式的變形例2]
[0111] 圖8是示意地示出第1實施方式的其他變形例的光電轉換元件1B的結構的剖視圖。 光電轉換元件1B具備P型非晶質層12B來代替光電轉換元件1的P型非晶質層12。
[0112] P型非晶質層12B與P型非晶質層12同樣地，是導電類型為P型且含有氨的非晶質半 導體的膜。P型非晶質層12B從透明導電膜15側朝向本征非晶質層11側，滲雜物濃度連續地 變化。在P型非晶質層12B中，與透明導電膜15相鄰的部分12Ba的滲雜物濃度最高，與本征非 晶質層11相鄰的部分12化的滲雜物濃度最低。與本征非晶質層11相鄰的部分12抓的滲雜物 濃度是8Xl〇i7cm-3W上且低于與透明導電膜15相鄰的部分12Ba的滲雜物濃度。
[0113] 光電轉換元件1B能夠與光電轉換元件1同樣地制造。此外，P型非晶質層12B例如能 夠通過在使B2也/出氣體的流量連續地變化的同時進行利用等離子體CVD的成膜而形成。
[0114] 根據該變形例，也能夠通過與本征非晶質層11相鄰的部分12化，抑制滲雜物從與 透明導電膜15相鄰的部分12Ba向本征非晶質層11擴散。因此，光電轉換元件1B的轉換效率 和耐熱性優良。
[011引[第2實施方式]
[0116] 圖9是示意地示出本發明的第2實施方式的光電轉換元件2的結構的剖視圖。光電 轉換元件2具備P型非晶質層22來代替光電轉換元件1的P型非晶質層12。
[0117] P型非晶質層22與P型非晶質層12相比，P層121與擴層122的層疊的順序不同。在本 實施方式中，從基板10側按P層I2l、p1ll22的順序形成有P層121和擴層122。即，P層121形成 于本征非晶質層11之上，ρ?1122形成于P層121之上。
[0118] 光電轉換元件2能夠與光電轉換元件1同樣地制造。
[0119] 根據本實施方式，能夠通過擴層122來抑制滲雜物從Ρ層121向透明導電膜15擴散。 由此，能夠抑制透明導電膜15中的復合能級的增加。因此，光電轉換元件2的轉換效率和耐 熱性優良。
[0120] [第3實施方式]
[0121] 圖10是示意地示出本發明的第3實施方式的光電轉換元件3的結構的剖視圖。光電 轉換元件3具備Ρ型非晶質層32來代替光電轉換元件1的Ρ型非晶質層12。
[0122] Ρ型非晶質層32與光電轉換元件1Α(圖7)的Ρ型非晶質層12Α同樣地，包括Ρ層121、 口^層122和擴層123。9型非晶質層32與9型非晶質層124相比，9層121、911122和擴層123的層 疊順序不同。在本實施方式中，從基板10側按ρ?1122、ρ層121、ρ?1123的順序形成有p層 121、p-層122和p-層123。即，p-層122形成于本征非晶質層11之上，P層121形成于p-層122之 上，PH123形成于P層121之上。
[0123] 光電轉換元件3能夠與光電轉換元件1同樣地制造。
[0124] 根據本實施方式，能夠通過p-層122來抑制滲雜物從P層121向本征非晶質層11擴 散，并且通過擴層123來抑制滲雜物從P層121向透明導電膜15擴散。因此，光電轉換元件3的 轉換效率和耐熱性優良。
[0125] [第3實施方式的變形例]
[0126] 圖11是示意地示出第3實施方式的變形例的光電轉換元件3A的結構的剖視圖。光 電轉換元件3A具備P型非晶質層32A來代替光電轉換元件3的P型非晶質層32。
[0127] P型非晶質層32A具備擴層123A來代替P型非晶質層32的擴層123。擴層123A是微晶 層。由于擴層123A是微晶層，從而能夠降低P型非晶質層32A與透明導電膜15的接觸電阻。由 此，能夠使轉換進一步提高。
[012引此外，也可W除了 p-層123A之外，p-層122也是微晶層。另外，p-層122也可W構成為 從本征非晶質層11朝向P層121而從非晶質狀態起緩緩微晶化。
[0129] 光電轉換元件3A能夠與光電轉換元件1同樣地制造。此外，微晶層例如能夠通過在 等離子體CVD中提高用出氣體稀釋SiH4氣體的稀釋率而形成。
[0130] [第4實施方式]
[0131] 圖12是示意地示出本發明的第4實施方式的光電轉換元件4的結構的剖視圖。光電 轉換元件4具備基板10、本征非晶質層41、43和46、p型非晶質層42(第1導電類型非晶質層）、 η型非晶質層44(第2導電類型非晶質層）、受光面η型非晶質層47W及電極48(導電膜)和49。
[0132] 在本實施方式中，在基板10的一個面，形成有Ρ型非晶質層42和η型非晶質層44。口 型非晶質層42和η型非晶質層44在基板10的面內方向上相互相鄰地配置。Ρ型非晶質層42和 η型非晶質層44形成于與形成有紋理10a的面10a相反一側的面。即，光電轉換元件4是所謂 的背面接合型的光電轉換元件。
[0133] 在本實施方式中，也在基板10與P型非晶質層42之間W及基板10與η型非晶質層44 之間，配置有本征非晶質層。更具體地說，在基板10與Ρ型非晶質層42之間配置有本征非晶 質層41，在基板10與η型非晶質層44之間配置有本征非晶質層43。
[0134] 在基板10的面10a，形成有本征非晶質層46和受光面η型非晶質層47。受光面η型非 晶質層47是所謂的前表面場(FSFiRront Surface Field)層。
[0135] 本征非晶質層41、43和46與本征非晶質層11和13同樣地，是實質上是本征的并且 含有氨的非晶質半導體的膜。
[0136] η型非晶質層44及受光面η型非晶質層47與η型非晶質層14同樣地，是導電類型為η 型并且含有氨的非晶質半導體的膜。
[0137] Ρ型非晶質層42與Ρ型非晶質層12同樣地，是導電類型為Ρ型且含有氨的非晶質半 導體的膜。Ρ型非晶質層42包括層疊的Ρ層421(第1濃度層）和ρ-層422(第2濃度層）。在本實 施方式中，從基板10側按ρ?1422、ρ層421的順序形成有Ρ層42巧恥層422。即擊層422形成 于本征非晶質層41之上，Ρ層421形成于ρ-層422之上。
[0138] 電極48形成于Ρ型非晶質層42之上。電極49形成于η型非晶質層44之上。電極48和 49是例如揉進銀粉末等導電性填充物而成的樹脂組合物。電極48和49既可W是透光性導電 膜，也可^是例如1了0(1]1(1;[111111';[]1〇義1(1日，銅錫氧化物）、2]1〇、1胖0(1]1(1;[11111了日叫316]1 Oxide,銅鶴氧化物）等。電極48和49既可W是金屬膜，也可W是例如銀(Ag)、侶（A1)、儀 (化）、銅(加）、錫袖）、銷。*)、金^11)、銘他）、鶴(胖）、鉆((：〇)、鐵(11)、它們的合金或者運 些金屬的巧巾W上的層疊膜。電極48和49也可W是透光性導電膜與金屬膜的層疊膜。
[0139] [光電轉換元件4的制造方法]
[0140] 參照圖13A~圖13G，說明光電轉換元件4的制造方法的一例。
[0141] 在基板10的面10a形成紋理（圖13A)。紋理能夠通過例如使用堿溶液的各向異性蝕 刻而形成。
[0142] 在基板10的面10a，形成本征非晶質層46和受光面η型非晶質層47(圖13B)。本征非 晶質層46和受光面η型非晶質層47能夠通過例如等離子體CVD而形成。
[0143] 在與面10a相反一側的面，形成本征非晶質層41和Ρ型非晶質層42(圖13C)。本征非 晶質層41和P型非晶質層42能夠通過例如等離子體CVD而形成。
[0144] 對本征非晶質層41和P型非晶質層42進行成圖（圖13D)。能夠通過例如光刻法形成 掩模，通過蝕刻去除被遮蓋了的部分W外的部分，從而進行成圖。
[0145] 覆蓋基板10的一部分、本征非晶質層41和P型非晶質層42,形成本征非晶質層43和 η型非晶質層44(圖13E)。本征非晶質層43和η型非晶質層44能夠通過例如等離子體CVD而形 成。
[0146] 對本征非晶質層43和η型非晶質層44進行成圖（圖13F)。能夠通過例如光刻法形成 掩模，通過蝕刻去除被遮蓋了的部分W外的部分，從而進行成圖。
[0147] 在Ρ型非晶質層42之上形成電極48,在η型非晶質層44之上形成電極49(圖13G)。電 極48和49能夠在通過絲網印刷法來涂敷例如在環氧樹脂中揉進銀(Ag)的細粉末而成的Ag 膏之后，在200°C下進行80分鐘的燒結而形成。由此，完成光電轉換元件4。
[0148] [光電轉換元件4的效果]
[0149] 根據本實施方式，也能夠通過ρ-層422來抑制滲雜物從P層421向本征非晶質層41 擴散。因此，光電轉換元件4的轉換效率和耐熱性優良。
[0150] 根據本實施方式，通過使用擴層422，能夠提高Voc和FF，其結果是，能夠提高太陽 電池的性能。
[0151] 此外，在本實施方式中，也可W沒有本征非晶質層43和46。另外，也可W在基板10 形成被高濃度的η型載流子擴散而得到的n+層來代替受光面η型非晶質層47。另外，基板10 也可W是多晶娃基板，導電類型也可W為Ρ型。
[0152] 在上述實施方式中，說明了在基板10的一個面形成有紋理10a的情況，但也可W在 基板10的雙面形成有紋理。
[0153] 在第4實施方式中例示的背面接合型的光電轉換元件中，也能夠應用在第1~第3 實施方式及其變形例中例示出的各種P型非晶質層的結構。
[0154] [第4實施方式的變形例]
[0155] 圖14是示意地示出第4實施方式的變形例的光電轉換元件4A的結構的剖視圖。光 電轉換元件4A具備形成于基板10的一個面的大致整個面的本征非晶質層41A來代替光電轉 換元件4的本征非晶質層41、43。光電轉換元件4A還具備P型非晶質層42A來代替P型非晶質 層42,具備η型非晶質層44A來代替η型非晶質層44。
[0156] Ρ型非晶質層42Α與Ρ型非晶質層42同樣地，包括層疊的Ρ層421Α和ρ-層422Α。
[0157] 在光電轉換元件4Α中，也可W在基板10的雙面形成有紋理。
[0158] [光電轉換元件4Α的制造方法]
[0159] 參照圖15Α~圖15F，說明光電轉換元件4Α的制造方法的一例。
[0160] 在基板10的面10a形成紋理（圖15Α)。紋理能夠通過例如使用了堿溶液的各向異性 蝕刻而形成。
[0161] 在基板10的面10a，形成本征非晶質層46和受光面η型非晶質層47(圖15B)。本征非 晶質層46和受光面η型非晶質層47能夠通過例如等離子體CVD而形成。
[0162] 在與面10a相反一側的面，形成本征非晶質層41Α(圖15C)。本征非晶質層41能夠通 過例如等離子體CVD而形成。
[0163] 接下來，通過使用了掩模Ml的蔭罩工藝，進行成圖而形成P型非晶質層42A(圖 15D)"p型非晶質層42A能夠通過例如等離子體CVD而形成。
[0164] 掩模Ml的材質沒有特別限定，例如是不誘鋼、銅、儀、儀合金(42合金、因瓦合金材 料）、鋼等。掩模Ml也可W不是金屬，也可W是玻璃、陶瓷、有機薄膜等。另外，也可W通過蝕 刻來加工與基板10相同的材質的基板，做成掩模Ml。在該情況下，基板10與掩模Ml由相同的 材質構成，因此，熱膨張系數相同，不會由于熱膨張系數的差異而發生位置偏移。
[0165] 在基板10是娃基板的情況下，如果考慮熱膨張系數和原料成本，則掩模Ml的材質 優選為42合金。如果著眼于熱膨張系數，則掩模Ml的材質在儀的組成是36%左右、鐵的組成 是64%左右的情況下，能夠使與基板10的熱膨張系數之差最小，能夠使由熱膨張系數差導 致的位置偏移最小。
[0166] 根據抑制生產的運行成本的觀點，掩模Ml優選能夠再生而多次使用。在該情況下， 附著于掩模Ml的成膜物能夠使用氨氣酸或者化0H來去除。如果考慮再生次數，則掩模Ml的 厚度優選為30~300WI1。
[0167] 接下來，通過使用了掩模M2的蔭罩工藝，進行成圖而形成η型非晶質層44A(圖 15Ε)。!!型非晶質層44Α能夠通過例如等離子體CVD而形成。
[0168] 在Ρ型非晶質層42之上形成電極48,在η型非晶質層44之上形成電極49。電極48和 49能夠在通過絲網印刷法而涂敷例如在環氧樹脂中揉進銀(Ag)的細粉末而成的Ag膏之后， 在200°C下進行80分鐘的燒結而形成。在電極48和49是透光性導電膜或者金屬膜的情況下， 能夠使用瓣射、邸蒸鍛法來形成。在該情況下，如圖15F所示，能夠通過使用了掩模M3的蔭罩 工藝，進行成圖而形成電極48和49。
[0169] [光電轉換元件4A的效果]
[0170] 根據本變形例，也能夠通過擴層422A來抑制滲雜物從P層421A向本征非晶質層41 擴散。因此，光電轉換元件4A的轉換效率和耐熱性優良。
[0171] 如本變形例那樣，通過使用掩模來進行成圖，能夠省略蝕刻工序。因此，光電轉換 元件4A與光電轉換元件4相比，能夠W更低的成本制造。
[0172] 為了說明本變形例的效果，說明比較例的光電轉換元件99A。圖16是示意地示出光 電轉換元件99A的結構的剖視圖。光電轉換元件99A是從光電轉換元件4A的結構刪除了擴層 422A的結構。
[0173] 光電轉換元件99A也與光電轉換元件4A同樣地，通過使用了掩模的蔭罩工藝而制 造。如果通過蔭罩工藝而形成P層421A，則原料氣體向掩模的背側蔓延。由此，有時在P層 421A與η型非晶質層44A之間的區域下，稱為間隙區域)形成棚的高濃度區域421Aa。
[0174] 圖17是從與受光面相反一側的面下，稱為基板10的背面)觀察光電轉換元件 99A的俯視圖。圖18是沿著圖17的A-A線而測定出的棚濃度的分布圖。圖17是通過T0F-SIMS (飛行時間型2次離子質量分析法)進行測定而得到的。曲線C1是基板10的背面為鏡面的情 況下的分布圖，曲線C2是在基板10的背面形成有高度1.5WI1的紋理的情況下的分布圖。
[0175] 如圖18所示，如果通過蔭罩工藝對P層421A進行成圖，則在間隙區域附近形成棚的 高濃度區域。如果在間隙區域中形成運樣的棚的高濃度區域，則在間隙區域中發生棚的擴 散，使作為太陽電池的特性的FF下降。
[0176] 根據光電轉換元件4A的結構，在本征非晶質層41A與P層421A之間形成擴層。由此， 能夠抑制間隙區域中的棚的擴散。
[0177] 另外，如圖18所示，與基板10的背面為鏡面的情況相比，在形成有紋理的情況下， 高濃度區域中的棚濃度更高。因此，本變形例當在基板10的雙面形成有紋理的情況下，防擴 散效果特別大，是優選的。
[017引[第5實施方式]
[0179] 圖19是示意地示出本發明的第5實施方式的光電轉換元件5的結構的剖視圖。光電 轉換元件5具備P型非晶質層52來代替光電轉換元件1的P型非晶質層12。
[0180] P型非晶質層52是導電類型為P型并且含有氨的非晶質半導體的膜。P型非晶質層 52包括層疊的P層521(第1濃度層)和含P的P層522(第2濃度層）。在本實施方式中，從基板10 偵販含P的P層522、p層521的順序形成P層521和含P的P層522。即，含P的P層522與本征非晶 質層11相接地形成。
[0181] 在P層521中，作為滲雜物而含有棚(B)dP層521的滲雜物濃度是例如IX 1〇19~IX l〇2icm-3。
[0182] 在含P的P層522中，作為滲雜物而含有棚和憐運兩者。含P的P層522的棚的濃度是 例如1 X 1〇19~1 X 102icnf3。含P的P層522的憐的濃度是2X l〇is~1 X 102%Γ3。此外，含P的P 層522含有憐，但導電類型為Ρ型。即，在含Ρ的Ρ層522中，棚濃度比憐濃度高。
[0183] Ρ層521和含Ρ的Ρ層522由例如Ρ型非晶娃、Ρ型非晶娃錯、Ρ型非晶錯、Ρ型非晶娃碳 化物、Ρ型非晶娃氮化物、Ρ型非晶娃氧化物、Ρ型非晶娃碳氧化物等構成。Ρ層121和含Ρ的Ρ層 122的厚度例如分別是2~50nm。
[0184] 光電轉換元件5能夠與光電轉換元件1同樣地制造。
[0185] P層521例如在基板溫度：150~210°C、此氣體流量:0~100sccm、SiH4氣體流量:40 ~500sccm、B2此/出氣體流量：40~250sccm、壓力：40~120Pa、高頻功率密度：5~15mW/cm2 的條件下實施等離子體CVD，從而能夠形成滲雜了棚(B)的P型非晶娃的膜。此外，B抽6/此氣 體表示用出氣體稀釋B2也氣體而得到的氣體。
[0186] 作為含P的P層522,例如在基板溫度：150~210°C、出氣體流量:0~100sccm、SiH4氣 體流量：40~500sccm、B抽6/此氣體流量：40~250sccm、PH3/此氣體流量：100~500sccm、壓 力:40~120Pa、高頻功率密度:5~15mW/cm2的條件下實施等離子體CVD，從而能夠形成滲雜 了棚和憐運兩者的非晶娃的膜。即，通過導入化也/出氣體和P出/出氣體運兩者而實施等離子 體CVD，能夠形成含P的p層522。
[0187] [光電轉換元件5的效果]
[0188] 與圖3所示的光電轉換元件99相比較來說明本實施方式的效果。
[0189] 光電轉換元件99與光電轉換元件5同樣地，具備形成于基板10與P層121之間且實 質上是本征的本征非晶質層11。本征非晶質層11使由于基板10與P層121的接合而產生的界 面能級降低，并使光生成載流子的復合降低。
[0190] 然而，在光電轉換元件99中，由于形成P層121之后的制造工序中的熱工藝等，P層 121的滲雜物有時向相鄰的本征非晶質層11擴散。如果滲雜物擴散到本征非晶質層11，則pn 結中的復合能級增加，開路電壓Voc和曲線因子FF下降。另一方面，如果為了抑制滲雜物的 擴散而在本征非晶質層11與P層121之間配置氮化膜或者氧化膜，則由于短路電流Jsc的下 降，FF下降。其結果是，轉換效率反而下降。
[0191] 根據本實施方式，光電轉換元件5具備配置于本征非晶質層11與P層521之間并且 含有憐的含P的P層522。含P的P層522抑制滲雜物從P層521向本征非晶質層11擴散。含P的P 層522不使P型非晶質層52的串聯電阻增加。根據本實施方式，能夠在維持Voc的同時提高 FF。其結果，能夠提高轉換效率。
[0192] 另外，比較例的光電轉換元件99在被用作產品的期間，如果受熱，則P層121的滲雜 物也進行擴散而性能劣化。另一方面，在光電轉換元件5的情況下，如上所述，能夠通過含P 的P層522來抑制滲雜物從P層521向本征非晶質層11擴散。因此，光電轉換元件5的耐熱性也 優良。
[0193] 圖20是光電轉換元件5的pn結部的雜質分布圖。圖21是光電轉換元件99的pn結部 的雜質分布圖。根據圖20和圖21可知，在光電轉換元件5中，與光電轉換元件99相比，能夠抑 制棚向本征非晶質層11的擴散。
[0194] 圖22是不照射太陽光時的光電轉換元件5和光電轉換元件99的IV曲線。在圖22中， 實線是光電轉換元件5的IV曲線，虛線是光電轉換元件99的IV曲線。如圖22所示，在光電轉 換元件5中，與光電轉換元件99相比，能夠降低反向飽和電流。運被認為是由于在光電轉換 元件99中，棚從P層121向本征非晶質層11擴散而復合能級增加，相對于此，在光電轉換元件 5中，通過含P的P層522而抑制了棚的擴散。
[0195] 圖23是對光電轉換元件99的FF與光電轉換元件5的FF進行比較而得到的圖。圖24 是對光電轉換元件99的Voc與光電轉換元件5的Voc進行比較而得到的圖。如圖23和圖24所 示，根據本實施方式，能夠在維持Voc的同時提高FF。
[0196] 圖25是對光電轉換元件99和光電轉換元件5的退火后的Voc進行比較而得到的圖。 圖26是對光電轉換元件99和光電轉換元件5的退火后的FF進行比較而得到的圖。在圖25和 圖26中，反白的圓（〇)表示光電轉換元件99的數據，實屯、的Ξ角形（▲)表示光電轉換元件5 的數據。圖25和圖26的縱軸是W在150°C下進行退火之后的各光電轉換元件的Voc和FF的值 進行標準化而得到的相對值。
[0197] 如圖25所示，在光電轉換元件5中，與光電轉換元件99相比，使伴隨著退火溫度的 上升的Voc的下降量降低。在光電轉換元件5中，特別是，將退火溫度設為200°CW上時的Voc 的下降量少。此外，如圖26所示，關于伴隨著退火溫度的上升的FF的下降量，在光電轉換元 件5與光電轉換元件99之間程度相同。因此，光電轉換元件5與光電轉換元件99相比，伴隨著 退火溫度的上升的性能的劣化較小。即，光電轉換元件5與光電轉換元件99相比，耐熱性較 優良。
[0198] 圖27是表示改變含P的P層522的憐濃度時的光電轉換元件5的FF的變化的圖表。圖 28是表示改變含P的P層522的憐濃度時的光電轉換元件5的Voc的變化的圖表。此外，將P層 521和含P的P層522的棚濃度設為5 Χ102%Γ3。此外，圖27和圖28的縱軸的值是按將含P的P 層522的憐濃度設為加寸的值標準化而得到的相對值。
[0199] 如圖27所示，如果含Ρ的Ρ層522的憐濃度是2Xl〇is~1Χ102%Γ 3,則與憐濃度為0 的情況、即沒有含Ρ的Ρ層522的情況相比，能夠提高FF。另外，如圖28所示，在含Ρ的Ρ層522的 憐濃度為2 X l〇is~1 X lO^cnf3的范圍內，與憐濃度為0的情況相比，Voc幾乎沒有變化或者 稍微提高。因此，如果含P的P層522的憐濃度是2Xl〇is~IXlO^cnf3,則能夠提高通過11 = JscXVocXFF確定的轉換效率。另一方面，如果含P的P層522的憐濃度大于1Χ102%Γ3,貝IJ 含Ρ的Ρ層522進行η導電化，因此，電阻值變大或者Voc下降。
[0200] 含P的P層522的憐濃度優選為2X10"~2X10"cnf3。如圖27所示，如果含P的P層 522的憐濃度是2 X l〇is~2 X l〇i9cnf3，則能夠維持或者提高Voc并而顯著提高FF。其結果是， 能夠顯著提高轉換效率。
[0201] W上，說明了本發明的第5實施方式。在上述實施方式中，說明了在基板10的面10a 形成有本征非晶質層13和η型非晶質層14的情況。但是，也可W沒有本征非晶質層13。另外， 也可W在基板10形成被高濃度的η型載流子擴散而得到的η+層來代替η型非晶質層14。
[0202] 在上述實施方式中，說明了形成有η型非晶質層14的一側的面是受光面的情況，也 可W將形成有Ρ型非晶質層12的一側的面設為受光面。在該情況下，將電極17設為細線形狀 即可。另外，在上述實施方式中，說明了基板10是單晶娃基板的情況，基板10也可W是多晶 娃基板。
[0203] 在上述實施方式中，說明了基板10的導電類型為η型的情況，基板10的導電類型也 可W為Ρ型。
[0204] 在上述實施方式中，說明了 Ρ型滲雜物是棚、η型滲雜物是憐的情況，滲雜物的種類 不限定于此。例如Ρ型滲雜物也可W是侶，η型滲雜物也可W是神。
[020引[第6實施方式]
[0206] 圖29是示意地示出本發明的第6實施方式的光電轉換元件6的結構的剖視圖。光電 轉換元件6具備Ρ型非晶質層62來代替光電轉換元件5的Ρ型非晶質層52。
[0207] Ρ型非晶質層62與Ρ型非晶質層52相比，Ρ層521與含Ρ的Ρ層522的層疊的順序不同。 在本實施方式中，從基板10側按Ρ層521、含Ρ的Ρ層522的順序形成有Ρ層521和含Ρ的Ρ層522。 良Ρ，含Ρ的Ρ層522與透明導電膜15相接地形成。
[0208] 光電轉換元件6能夠與光電轉換元件5同樣地制造。
[0209] 根據本實施方式，能夠通過含Ρ的Ρ層522來抑制滲雜物從Ρ層521向透明導電膜15 擴散。由此，能夠抑制透明導電膜15中的復合能級的增加。因此，光電轉換元件6的轉換效率 和耐熱性優良。
[0210] [第7實施方式]
[0211] 圖30是示意地示出本發明的第7實施方式的光電轉換元件7的結構的剖視圖。光電 轉換元件7具備Ρ型非晶質層72來代替光電轉換元件5的Ρ型非晶質層52。
[0212] p型非晶質層72除p層521和含P的p層522之外，還包括含P的p層523(第3濃度層）。 含P的P層523與含P的P層522同樣地，作為滲雜物而含有棚和憐運兩者。含P的P層523的棚的 濃度與含P的P層522的棚濃度同樣地，是例如1 X l〇w~1 X 102icnf3。含P的P層523的憐濃度 與含P的P層522的憐濃度同樣地，是2X 1〇16~1 X 1〇2%ιΛ
[0213] 從基板10側按含Ρ的Ρ層522、ρ層521、含Ρ的Ρ層523的順序形成有Ρ層521、含Ρ的Ρ層 522和含Ρ的Ρ層523。即，含Ρ的Ρ層層522與本征非晶質層11相接地形成，含Ρ的Ρ層523與導電 膜15相接地形成。
[0214] 光電轉換元件7能夠與光電轉換元件5同樣地制造。
[0215] 根據本實施方式，能夠通過含Ρ的Ρ層522來抑制滲雜物從Ρ層521向本征非晶質層 11擴散，并且，通過含Ρ的Ρ層523來抑制滲雜物從Ρ層521向透明導電膜15擴散。因此，光電轉 換元件7的轉換效率和耐熱性優良。
[0216] [第8實施方式]
[0217] 圖31是示意地示出本發明的第8實施方式的光電轉換元件8的結構的剖視圖。光電 轉換元件8具備Ρ型非晶質層82來代替光電轉換元件5的Ρ型非晶質層52。
[021引Ρ型非晶質層82除Ρ層521和含Ρ的Ρ層522之外，還包括Ρ層524dP層524與Ρ層521同 樣地，作為滲雜物而含有1 X10"~1X l02icnf3的棚。
[0219] 從基板10側按P層524、含P的P層522、p層521的順序形成P層521、含P的P層522和P 層524。即，P層524與本征非晶質層11相接地形成，P層521與透明導電膜15相接地形成。P層 524的棚濃度被設定成用于使基板10與P層524之間的內建電勢增大并且使與本征非晶質層 11的接觸電阻降低的最佳濃度，P層521的棚濃度被設定成為了使與透明導電膜15的接觸電 阻降低而最佳的濃度。
[0220] 光電轉換元件8能夠與光電轉換元件1同樣地制造。
[0221] 根據本實施方式，能夠通過含P的P層522來抑制棚在P層521與P層524之間相互擴 散。另外，P層521和P層524的棚向含P的P層522擴散，從而能夠降低棚向本征非晶質膜11和 透明導電膜15擴散的情形。因此，光電轉換元件8的轉換效率和耐熱性優良。
[0222] [第9實施方式]
[0223] 圖32是示意地示出本發明的第9實施方式的光電轉換元件9的結構的剖視圖。光電 轉換元件9具備P型非晶質層92來代替光電轉換元件4的P型非晶質層42。
[0224] P型非晶質層92與P型非晶質層52同樣地，是導電類型為P型并且含有氨的非晶質 半導體的膜。P型非晶質層92包括層疊的P層921和含P的P層922(第2濃度層）。在本實施方式 中，從基板10側按含P的P層922、p層921的順序形成有P層921和含P的P層922。即，含P的P層 922與本征非晶質層41相接地形成。
[0225] 在上述實施方式中，說明了在基板10的一個面形成有紋理10a的情況，但也可W在 基板10的雙面形成有紋理。
[02%]光電轉換元件9能夠與光電轉換元件4同樣地制造。
[0227][光電轉換元件9的效果]
[0。引根據本實施方式，也能夠通過含P的P層922來抑制滲雜物從P層921向本征非晶質 層41擴散。因此，光電轉換元件9的轉換效率和耐熱性優良。
[0229]根據本實施方式，通過使用含P的P層922,能夠在維持Voc的同時提高FF。另外，伴 隨著退火溫度的上升的性能的劣化小，因此耐熱性優良。
[0230] 此外，在本實施方式中，也可W沒有本征非晶質層43和46。另外，也可W在基板10 形成被高濃度的η型載流子擴散而得到的n+層來代替受光面η型非晶質層47。另外，基板10 也可W是多晶娃基板，導電類型也可W為Ρ型。
[0231] 在第9實施方式所例示的背面接合型的光電轉換元件中，也能夠應用在第5~第8 實施方式中例示出的各種Ρ型非晶質層的結構。
[0232] [第9實施方式的變形例]
[0233] 圖33是示意地示出第9實施方式的變形例的光電轉換元件9Α的結構的剖視圖。光 電轉換元件9Α具備形成于基板10的一個面的大致整個面的本征非晶質層41Α來代替光電轉 換元件9的本征非晶質層41、43。光電轉換元件9Α還具備Ρ型非晶質層92Α來代替Ρ型非晶質 層92,具備η型非晶質層44Α來代替η型非晶質層44。
[0234] Ρ型非晶質層92Α與Ρ型非晶質層92同樣地，包括層疊的Ρ層921Α和含Ρ的Ρ層922Α。
[0235] 光電轉換元件9Α能夠與光電轉換元件4Α同樣地制造。
[0236] [光電轉換元件9的效果]
[0237] 根據本變形例，也能夠通過含Ρ的Ρ層922Α來抑制滲雜物從Ρ層921Α向本征非晶質 層41Α擴散。因此，光電轉換元件9Α的轉換效率和耐熱性優良。
[0238] 如本變形例那樣，通過使用掩模來進行成圖，能夠省略蝕刻工序。因此，光電轉換 元件9Α與光電轉換元件9相比，能夠W更低的成本制造。
[0239] 與光電轉換元件4Α的情況同樣地，根據本變形例，能夠抑制在間隙區域中形成棚 的高濃度區域。另外，本變形例當在基板10的雙面形成有紋理的情況下，防擴散效果特別 大，是優選的。
[0240] W下，作為本發明的其他方面，說明具備第1~第9實施方式及其變形例的光電轉 換元件中的至少1個光電轉換元件的光電轉換模塊(第10實施方式)和太陽光發電系統(第 11實施方式、第12實施方式）。
[0241] 第1~第9實施方式及其變形例的光電轉換元件具有高的轉換效率，因此，具備它 的光電轉換模塊和太陽光發電系統也能夠具有高的轉換效率。
[0242] [第10實施方式]
[0243] 第10實施方式是具備第1~第9實施方式及其變形例的光電轉換元件中的至少1個 光電轉換元件的光電轉換模塊。
[0244] <光電轉換模塊〉
[0245] 圖34是示出本實施方式的光電轉換模塊的結構的一例的概略圖。參照圖34,光電 轉換模塊1000具備多個光電轉換元件1001、蓋1002和輸出端子1013、1014。
[0246] 多個光電轉換元件1001陣列狀地排列并串聯連接。在圖34中，圖示了將光電轉換 元件1001串聯連接的排列，但排列和連接方式不限定于此，既可W并聯連接地排列，也可W 設為組合了串聯與并聯的排列。多個光電轉換元件1001中的各光電轉換元件使用第1~第9 實施方式及其變形例的光電轉換元件中的任一個。此外，關于光電轉換模塊1000,只要多個 光電轉換元件1001中的至少1個由第1~第9實施方式及其變形例的光電轉換元件中的任一 個構成，則不限定于上述說明，能夠做成任意的結構。另外，光電轉換模塊1000中包括的光 電轉換元件1001的數量能夠設為2W上的任意的整數。
[0247] 蓋1002由抗老化性的蓋構成，覆蓋多個光電轉換元件1001。蓋1002包括例如在光 電轉換元件1001的受光面側設置的透明基材(例如玻璃等）、在上述光電轉換元件1001的與 受光面側相反的背面側設置的背面基材(例如玻璃、樹脂片等）、w及填充上述透明基材與 上述樹脂基材之間的間隙的密封材料(例如EVA等）。
[0248] 輸出端子1013與在串聯連接的多個光電轉換元件1001的一端配置的光電轉換元 件1001連接。
[0249] 輸出端子1014與在串聯連接的多個光電轉換元件1001的另一端配置的光電轉換 元件1001連接。
[0250] [第11實施方式]
[0251] 第11實施方式是具備第1~第9實施方式及其變形例的光電轉換元件中的至少1個 光電轉換元件的太陽光發電系統。本發明的光電轉換元件具有高的轉換效率，因此具備它 的本發明的太陽光發電系統也能夠具有高的轉換效率。此外，太陽光發電系統是適當變換 光電轉換模塊輸出的電力而供給到商用電力系統或者電氣設備等的裝置。
[0巧2] <太陽光發電系統〉
[0253] 圖35是示出本實施方式的太陽光發電系統的結構的一例的概略圖。參照圖35,太 陽光發電系統2000具備光電轉換模塊陣列2001、連接箱2002、功率調節器2003、配電板2004 和功率計2005。如后面所述，光電轉換模塊陣列2001由多個光電轉換模塊1000(第10實施方 式)構成。本發明的光電轉換元件具有高的轉換效率，因此，具備它的本發明的太陽光發電 系統也能夠具有高的轉換效率。
[0254] 在太陽光發電系統2000中，一般能夠附加被稱為"家庭能源管理系統化EMS:Home linergy Management System)"、。建筑能源管理系統（BEMS:Building linergy Management System)"等的功能。由此，通過進行太陽光發電系統2000的發電量的監控、與太陽光發電系 統2000連接的各電氣設備類的耗電量的監控/控制等，能夠削減能量消耗量。
[02巧]連接箱2002與光電轉換模塊陣列2001連接。功率調節器2003與連接箱2002連接。 配電板2004與功率調節器2003和電氣設備類2011連接。功率計2005與配電板2004及商用電 力系統連接。
[0256] 此外，如圖38所示，也可W對功率調節器2003連接蓄電池2100。在該情況下，能夠 抑制由日照量的變動導致的輸出變動，并且，即使是沒有日照的時間段，也能夠供給在蓄電 池2100中蓄積的電力。上述蓄電池2100也可W內置于功率調節器2003中。
[0巧7](動作）
[025引說明太陽光發電系統2000的動作。
[0259] 光電轉換模塊陣列2001將太陽光轉換成電而產生直流電力，將直流電力供給到連 接箱2002。
[0260] 功率調節器2003將從連接箱2002接受的直流電力變換成交流電力而供給到配電 板2004。此外，也可W不將從連接箱2002接受的直流電力的一部分或者全部變換成交流電 力而W直流電力直接供給到配電板2004。
[0261] 此外，如圖38所示，在對功率調節器2003連接蓄電池2100的情況下(或者在將蓄電 池2100內置于功率調節器2003的情況下），功率調節器2003能夠將從連接箱2002接受的直 流電力的一部分或者全部適當地進行電力變換而蓄積到蓄電池2100中。在蓄電池2100中蓄 積的電力根據光電轉換模塊的發電量、電氣設備類2011的耗電量的狀況而適當地供給到功 率調節器2003側，適當地進行電力變換而供給到配電板2004。
[0262] 配電板2004將從功率調節器2003接受的電力和經由功率計2005接受的商用電力 中的至少某一方供給到電氣設備類2011。另外，配電板2004在從功率調節器2003接受的交 流電力多于電氣設備類2011的耗電時，將從功率調節器2003接受的交流電力供給到電氣設 備類2011。然后，將剩余的交流電力經由功率計2005供給到商用電力系統。
[0263] 另外，配電板2004在從功率調節器2003接受的交流電力少于電氣設備類2011的耗 電時，將從商用電力系統接受的交流電力和從功率調節器2003接受的交流電力供給到電氣 設備類2011。
[0264] 功率計2005計測從商用電力系統朝向配電板2004的方向的電力，并且計測從配電 板2004朝向商用電力系統的方向的電力。
[0265] (光電轉換模塊陣列）
[0266] 說明光電轉換模塊陣列2001。
[0267] 圖36是示出圖35所示的光電轉換模塊陣列2001的結構的一例的概略圖。參照圖 36,光電轉換模塊陣列2001包括多個光電轉換模塊1000和輸出端子2013、2014。
[0268] 多個光電轉換模塊1000陣列狀地排列并串聯連接。在圖36中，圖示出將光電轉換 模塊1000串聯連接的排列，但排列和連接方式不限定于此，既可W并聯連接地排列，也可W 設為組合了串聯與并聯的排列。此外，光電轉換模塊陣列2001中包括的光電轉換模塊1000 的數量能夠設為2W上的任意的整數。
[0269] 輸出端子2013與位于串聯連接的多個光電轉換模塊1000的一端的光電轉換模塊 1000連接。
[0270] 輸出端子2014與位于串聯連接的多個光電轉換模塊1000的另一端的光電轉換模 塊1000連接。
[0271] 此外，W上的說明只不過是一個例子，在本實施方式的太陽光發電系統中，只要多 個光電轉換元件1001中的至少1個由第1~第9實施方式及其變形例的光電轉換元件中的任 一個構成，則不限定于上述說明，能夠做成任意的結構。
[0272] [第12實施方式]
[0273] 第12實施方式是規模比作為第11實施方式而說明了的太陽光發電系統大的太陽 光發電系統。第12實施方式的太陽光發電系統也具備第1~第9實施方式及其變形例的光電 轉換元件中的至少1個光電轉換元件。本發明的光電轉換元件具有高的轉換效率，因此，具 備它的本發明的太陽光發電系統也能夠具有高的轉換效率。
[0274] <大規模太陽光發電系統〉
[0275] 圖37是示出本實施方式的太陽光發電系統的結構的另一例的概略圖。參照圖37， 太陽光發電系統4000具備多個子系統4001、多個功率調節器4003和變壓器4004。太陽光發 電系統4000是規模比圖35所示的太陽光發電系統2000大的太陽光發電系統。本發明的光電 轉換元件具有高的轉換效率，因此，具備它的本發明的太陽光發電系統也能夠具有高的轉 換效率。
[0276] 多個功率調節器4003分別與子系統4001連接。在太陽光發電系統4000中，功率調 節器4003和與其連接的子系統4001的數量能夠設為2W上的任意的整數。
[0277] 此外，如圖39所示，也可W對功率調節器4003連接蓄電池4100。在該情況下，能夠 抑制由日照量的變動導致的輸出變動，并且，即使是沒有日照的時間段，也能夠供給在蓄電 池4100中蓄積的電力。另外，上述蓄電池4100也可W內置于功率調節器4003。
[0278] 變壓器4004與多個功率調節器4003及商用電力系統連接。
[0279] 多個子系統4001分別由多個模塊系統3000構成。子系統4001內的模塊系統3000的 數量能夠設為2W上的任意的整數。
[0280] 多個模塊系統3000分別包括多個光電轉換模塊陣列2001、多個連接箱3002和集電 箱3004。模塊系統3000內的連接箱3002和與其連接的光電轉換模塊陣列2001的數量能夠設 為2W上的任意的整數。
[0%1]集電箱3004與多個連接箱3002連接。另外，功率調節器4003與子系統4001內的多 個集電箱3004連接。
[02劇（動作）
[0283] 說明太陽光發電系統4000的動作。
[0284] 模塊系統3000的多個光電轉換模塊陣列2001將太陽光轉換成電而產生直流電力， 將直流電力經由連接箱3002供給到集電箱3004。子系統4001內的多個集電箱3004將直流電 力供給到功率調節器4003。進而，多個功率調節器4003將直流電力變換成交流電力，將交流 電力供給到變壓器4004。
[0285] 此外，如圖39所示，在對功率調節器4003連接蓄電池4100的情況下(或者在將蓄電 池4100內置于功率調節器4003的情況下），功率調節器4003能夠對從集電箱3004接受的直 流電力的一部分或者全部適當地進行電力變換，并蓄積到蓄電池4100中。蓄電池4100中蓄 積的電力根據子系統4001的發電量而適當供給到功率調節器4003側，適當地進行電力變換 而供給到變壓器4004。
[0286] 變壓器4004變換從多個功率調節器4003接受的交流電力的電壓電平而供給到商 用電力系統。
[0287] 此外，太陽光發電系統4000只要具備第1~第9實施方式及其變形例的光電轉換元 件中的至少1個光電轉換元件即可，太陽光發電系統4000中包括的全部光電轉換元件不需 要都是第1~第9實施方式及其變形例的光電轉換元件。例如也可能存在某個子系統4001中 包括的全部光電轉換元件是第1~第9實施方式及其變形例的光電轉換元件中的任一個、而 其他子系統4001中包括的光電轉換元件的一部分或者全部不是第1~第9實施方式及其變 形例的光電轉換元件的情況等。
[0288] 如上所述，說明了本發明的實施方式，將上述各實施方式的結構適當組合也在最 初的預計范圍內。
[0289] 本發明的一個實施方式的光電轉換裝置具備娃基板、形成于娃基板的一個面并且 實質上是本征的本征非晶質層W及形成于本征非晶質層上的第1導電類型非晶質層，第1導 電類型非晶質層包括第1濃度層和層疊于第1濃度層的第2濃度層。第2濃度層的滲雜物濃度 是8 X 10"cnf3W上且低于第1濃度層的滲雜物濃度(第1結構）。
[0290] 根據上述結構，光電轉換裝置具備娃基板和第1導電類型非晶質層。在娃基板與第 1導電類型非晶質層之間形成本征非晶質層。本征非晶質層抑制在娃基板與第1導電類型非 晶質層的接合部生成復合能級。第1導電類型非晶質層包括層疊于第1濃度層的第2濃度層。 第2濃度層的滲雜物濃度低于第1濃度層的滲雜物濃度。通過第2濃度層，能夠抑制滲雜物從 第1濃度層向其他層擴散。另外，通過將第2濃度層的滲雜物濃度設為8Xl〇i7cnf3W上，能夠 抑制形狀因子下降。由此，能夠提高光電轉換裝置的轉換效率。
[0291] 在上述第1結構中，也可W構成為第2濃度層的滲雜物是棚(第2結構）。
[0292] 本發明的其他實施方式的光電轉換裝置具備娃基板、形成于娃基板的一個面并且 實質上是本征的本征非晶質層W及形成于本征非晶質層上的第1導電類型非晶質層。第1導 電類型非晶質層包括第1濃度層和層疊于第1濃度層的第2濃度層。第1導電類型非晶質層的 導電類型是P型，第2濃度層含有P型滲雜物和η型滲雜物(第3結構）。
[0293] 根據上述結構，光電轉換裝置具備娃基板和第1導電類型非晶質層。在娃基板與第 1導電類型非晶質層之間形成本征非晶質層。本征非晶質層抑制在娃基板與第1導電類型非 晶質層的接合部生成復合能級。第1導電類型非晶質層包括層疊于第1濃度層的第2濃度層。 第2濃度層含有Ρ型滲雜物和η型滲雜物。通過第2濃度層，能夠抑制滲雜物從第1濃度層向其 他層擴散。由此，能夠提高光電轉換裝置的轉換效率。
[0294] 在上述第3結構中，優選的是，第2濃度層的η型滲雜物的濃度是2 Xl〇is~IX 1〇2%1-3(第 4 結構）。
[02M]在上述第1~4中的任一個結構中，也可W構成為第2濃度層形成于本征非晶質層 上，第1濃度層形成于第2濃度層(第5結構）。根據該結構，能夠抑制第1濃度層的滲雜物向本 征非晶質層擴散。
[0296] 在上述第1~4中的任一個結構中，也可W構成為光電轉換裝置還具備形成于第1 導電類型非晶質層上的導電膜，第1濃度層形成于本征非晶質層上，第2濃度層形成于第1濃 度層上(第6結構）。根據該結構，能夠抑制第1濃度層的滲雜物向導電膜擴散。
[0297] 在上述第1~6中的任一個結構中，也可W構成為第1導電類型非晶質層還包括層 疊于第1濃度層和第2濃度層并且抑制第1濃度層的滲雜物的擴散的第3濃度層(第7結構）。
[0298] 在上述第7結構中，光電轉換裝置也可W構成為還具備形成于第1導電類型非晶質 層上的導電膜，第2濃度層形成于本征非晶質層上，第1濃度層形成于第2濃度層上，第3濃度 層形成于第1濃度層上(第8結構）。根據該結構，能夠抑制第1濃度層的滲雜物向本征非晶質 層和導電層擴散。
[0299] 光電轉換裝置也可W構成為還具備形成于娃基板的另一面并且具有與第1導電類 型非晶質層相反的導電類型的第2導電類型非晶質層(第9結構）。
[0300] 光電轉換裝置也可W構成為還具備在娃基板的上述一個面且娃基板的面內方向 上與第1導電類型非晶質層相鄰地形成、并且具有與第1導電類型非晶質層相反的導電類型 的第2導電類型非晶質層(第10結構）。
[0301] 本發明的一個實施方式的光電轉換模塊是使用上述任一個結構的光電轉換裝置 的光電轉換模塊(第11結構）。
[0302] 本發明的一個實施方式的太陽光發電系統是包括上述光電轉換模塊的太陽光發 電系統(第12結構）。
【主權項】
1. 一種光電轉換裝置，其特征在于，具備： 娃基板； 本征非晶質層，形成于所述硅基板的一個面，并且實質上是本征的；以及 第1導電類型非晶質層，形成于所述本征非晶質層上， 所述第1導電類型非晶質層包括第1濃度層以及層疊于所述第1濃度層的第2濃度層， 所述第2濃度層的摻雜物濃度是8 X 1017cnf3以上且低于所述第1濃度層的摻雜物濃度。2. 根據權利要求1所述的光電轉換裝置，其特征在于， 所述第2濃度層的摻雜物是硼。3. -種光電轉換裝置，其特征在于，具備： 娃基板； 本征非晶質層，形成于所述硅基板的一個面，并且實質上是本征的；以及 第1導電類型非晶質層，形成于所述本征非晶質層上， 所述第1導電類型非晶質層包括第1濃度層以及層疊于所述第1濃度層的第2濃度層， 所述第1導電類型非晶質層的導電類型是P型， 所述第2濃度層含有p型摻雜物和η型摻雜物。4. 根據權利要求3所述的光電轉換裝置，其特征在于， 所述第2濃度層的η型摻雜物的濃度是2 X 1016~1 X 102()Cnf3。5. 根據權利要求1~4中的任一項所述的光電轉換裝置，其特征在于， 所述第2濃度層形成于所述本征非晶質層上， 所述第1濃度層形成于所述第2濃度層上。6. 根據權利要求1~4中的任一項所述的光電轉換裝置，其特征在于， 還具備形成于所述第1導電類型非晶質層上的導電膜， 所述第1濃度層形成于所述本征非晶質層上， 所述第2濃度層形成于所述第1濃度層上。7. 根據權利要求1~6中的任一項所述的光電轉換裝置，其特征在于， 所述第1導電類型非晶質層還包括第3濃度層，該第3濃度層層疊于所述第1濃度層和所 述第2濃度層，抑制所述第1濃度層的摻雜物的擴散。
【文檔編號】H01L31/0747GK106062973SQ201580012504
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年4月3日 公開號201580012504.8, CN 106062973 A, CN 106062973A, CN 201580012504, CN-A-106062973, CN106062973 A, CN106062973A, CN201580012504, CN201580012504.8, PCT/2015/60655, PCT/JP/15/060655, PCT/JP/15/60655, PCT/JP/2015/060655, PCT/JP/2015/60655, PCT/JP15/060655, PCT/JP15/60655, PCT/JP15060655, PCT/JP1560655, PCT/JP2015/060655, PCT/JP2015/60655, PCT/JP2015060655, PCT/JP201560655
【發明人】原田真臣, 酒井敏彥, 菅沼利人, 辻埜和也, 國吉督章, 神川剛
【申請人】夏普株式會社