專利名稱：薄膜光電轉換裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及改善薄膜光電轉換裝置的轉換效率，特別是涉及包含由等離子CVD法形成的結晶硅光電轉換單元的大面積薄膜光電轉換裝置的光電轉換效率的改善。
背景技術：
當今，薄膜光電轉換裝置呈現多樣化，在包含現有非晶體硅光電轉換單元的非晶體硅光電轉換裝置之外，包含結晶硅光電轉換單元的結晶硅光電轉換裝置也在開發，把這些單元層合的混合型薄膜光電轉換裝置也在實用化。在此所使用的用語“結晶”，包含聚晶和微晶。用語“結晶”和“微晶”，還意味著包含部分非晶體。
作為薄膜光電轉換裝置，一般來說是由在透明基板上順次層合的透明電極膜、大于或等于1個半導體薄膜光電轉換單元和背面電極膜所構成。一個半導體薄膜光電轉換單元包含以p型層和n型層分層的i型層。
占據光電轉換單元厚度大部分的i型層實質上是本征半導體層，光電轉換作用主要是在該i型層內產生，所以把它叫做光電轉換層。該i型層為了增大光吸收和增大光電流，最好是厚的，但若過厚，則增大用于該制膜的成本和時間。
另一方面，p型層和n型層被叫做導電型層，其在半導體薄膜光電轉換單元內起產生擴散電位的作用，根據該擴散電位的大小而左右薄膜光電轉換裝置特性之一的開放端電壓的值。但這些導電型層是對光電轉換不直接起作用的惰性層，由摻雜在導電型層中的雜質吸收的光成為對發電不起作用的損失。因此，p型層和n型層導電型層，只要在使其能產生足夠擴散電位的范圍內，最好是其具有盡量小的厚度。
根據這點，半導體薄膜光電轉換單元或薄膜光電轉換裝置，不管其所含的導電型層的材料是非晶體還是結晶，占據其主要部分的i型層材料是非晶體硅的，叫做非晶體硅光電轉換單元或非晶體硅薄膜光電轉換裝置，i型層材料是結晶硅的，叫做結晶硅光電轉換單元或結晶硅薄膜光電轉換裝置。
作為提高薄膜光電轉換裝置轉換效率的方法，有把大于或等于2個的半導體薄膜光電轉換單元層合而形成串聯型的方法。該方法配置有前方單元，其包含在薄膜光電轉換裝置的光射入側具有大的帶隙的光電轉換層，在其后面順序配置有后方單元，其包含具有小的帶隙(例如Si-Ge合金等)的光電轉換層，這樣，在射入光的寬波長范圍就能進行光電轉換，就能謀求提高作為薄膜光電轉換裝置整體的轉換效率。
在這種串聯型薄膜光電轉換裝置中，層合有非晶體硅光電轉換單元和結晶硅光電轉換單元的裝置，被叫做混合型薄膜光電轉換裝置。
例如，i型非晶體硅能進行光電轉換的光的波長，是到長波長側的800nm左右，而i型結晶硅能把比其長的約1100nm左右波長的光進行光電轉換。在此，由光吸收系數大的非晶體硅構成的非晶體硅光電轉換層，為了在光電轉換中充分地進行光吸收，所以有小于或等于0.3μm的厚度也就足夠了，但比較起來，由光吸收系數小的結晶硅構成的結晶硅光電轉換層，為了把長波長的光也充分吸收，所以最好其具有大于或等于2～3μm左右的厚度。即結晶硅光電轉換層通常需要比非晶體硅光電轉換層大10倍左右的厚度。
另一方面，薄膜光電轉換裝置為了有更大的發電能力和提高生產效率，就要求大面積化。在大面積化中存在有各種問題，例如，在特開2002-319692號公報中就記載有如下問題使用等離子CVD裝置，把一個主面上形成有透明導電膜的面積大于或等于1200cm2的透明基板保持在基板保持架上而與電極相對，在以大于或等于100mW/cm2的電力密度形成結晶硅光電轉換層時，把所述基板保持架與所述透明基板表面的透明導電膜進行電絕緣，而抑制在所述基板保持架與所述透明基板表面的透明導電膜之間異常放電的情況。該異常放電被認為是，透明導電膜上帶電的電荷在要向基板保持架逃逸時，透明導電膜上積蓄的電荷的量在到達相當量以上時產生的，而一次向基板保持架逃選的電荷的量，依賴于“基板面積/基板周圍長度”，所以，該值依賴于基板尺寸。即基板尺寸越大，具體說就是成為大于或等于1200cm2的大面積時，則一次逃逸的電荷量成為一定值以上，就越容易產生異常放電。
大面積的薄膜光電轉換裝置，通常是作為集成化薄膜光電轉換裝置形成的。集成化薄膜光電轉換裝置一般具有下面的結構，即由在透明基板上層合且各自具有帶狀形狀的透明電極膜、大于或等于1的半導體薄膜光電轉換單元和背面電極膜構成的多個光電轉換元件串聯連接。
在此，一邊參照附圖一邊說明集成化薄膜光電轉換裝置。各圖中在同樣的部件上付與相同的參照符號而省略其重復的說明。
圖1是概略表示集成化薄膜光電轉換裝置1的平面圖。
對圖1所示的集成化薄膜光電轉換裝置1要進一步詳細說明。
圖2是概略表示集成化薄膜光電轉換裝置1的剖面圖。
圖2所示的集成化薄膜光電轉換裝置1是混合型薄膜光電轉換裝置，光電轉換元件10，具有在透明基板2上順次層合透明電極膜3、具備非晶體硅光電轉換層的非晶體硅光電轉換單元4a、具備結晶硅光電轉換層的結晶硅光電轉換單元4b、背面電極膜5、密封樹脂層6、有機保護層7的結構。即該集成化薄膜光電轉換裝置1，把從透明基板2側射入的光通過形成混合型結構的半導體薄膜光電轉換單元4a、4b而進行光電轉換。
如圖2所示，集成化薄膜光電轉換裝置1中設置有分割所述薄膜的第一、第二分離槽21、22和連接槽23。這些第一、第二分離槽21、22和連接槽23是相互平行的，并向與紙面垂直的方向延伸。相鄰的光電轉換元件10之間的邊界由第二分離槽22所規定。
第一分離槽21把透明電極膜3分割并與各自的光電轉換元件10對應，并在透明電極膜3與非晶體硅光電轉換單元4a的界面處具有開口，且把透明基板2的表面作為底面。該第一分離槽21由構成非晶體硅光電轉換單元4a的非晶體填埋，把相鄰的透明電極膜3之間電絕緣。
第二分離槽22設置在與第一分離槽21離開的位置處。第二分離槽22把半導體薄膜光電轉換單元4a、4b和背面電極膜5分割并與各自的光電轉換元件10對應，并在背面電極膜5與密封樹脂層6的界面處具有開口，且把透明電極膜3的表面作為底面。該第二分離槽22由密封樹脂層6填埋，在相鄰的光電轉換元件10之間把背面電極膜5相互電絕緣。
連接槽23設置在第一分離槽21與第二分離槽22之間。連接槽23分割半導體薄膜光電轉換單元4a、4b，并在結晶硅光電轉換單元4b與背面電極膜5的界面處具有開口，且把透明電極膜3的表面作為底面。該連接槽23由構成背面電極膜5的金屬材料填埋，把相鄰的光電轉換元件10一側的背面電極膜5與另一側的透明電極膜3電連接。即連接槽23和填埋它的金屬材料，起到把并置在基板1上的光電轉換元件10相互串聯連接的作用。
在這種集成化薄膜光電轉換裝置1中，由于光電轉換元件10是串聯連接的，所以在集成化薄膜光電轉換裝置1整體進行光電轉換時的電流值，與在多個光電轉換元件10內光電轉換時產生的光電流最小的光電轉換元件10的電流值相等，而其他光電轉換元件10中的剩余部分的光電流就損失了。于是，現在為了把結晶硅光電轉換單元4b面內的膜質保持一定而進行了討論。即為了在包含結晶硅光電轉換單元4b的集成化薄膜光電轉換裝置1中降低上述那樣的電流損失，嘗試著把由結晶硅光電轉換層的結晶性不同而引起產生的光電流小的區域消除，進而通過在面內把膜質變均勻而得到高的光電轉換效率。
這時，結晶硅光電轉換層的光電流小的區域，在形成結晶硅光電轉換單元4b后通過目視觀察膜面側就能判別，并且作為白濁變色區域來觀察。這是由結晶硅光電轉換層的材料，即結晶硅的結晶性不同，白濁變色區域不被充分晶體化，不僅形成結晶硅，還成為包含很多非晶體硅的區域，所以觀察到變白濁并且產生的光電流小。而正常區域由于被充分晶體化，所以是作為沒有白濁的灰色區域被觀察，產生的光電流比白濁變色區域大。
特開平11-330520號公開了，在進行比較薄的非晶體硅光電轉換層制膜時，代替現有使用的小于或等于133Pa(1Torr)的等離子反應室內壓力，而通過利用大于或等于667Pa(5Torr)的高反應室內壓力，能把高質量的厚的結晶硅光電轉換層以高速度進行制膜，但沒有關于這種白濁變色區域的記載。
但在面積大于或等于600cm2的結晶薄膜光電轉換裝置或混合型薄膜光電轉換裝置中，由于在結晶硅光電轉換層內完全不存在所述白濁變色區域的情況下，光電流小的區域就不存在，所以知道隨著光靈敏度增加而短路電流就增加，但有開放端電壓和填充因數降低的問題。
發明內容
鑒于上述狀況，本發明的目的在于提供一種薄膜光電轉換裝置，特別是提供一種集成化薄膜光電轉換裝置，其在包含結晶硅光電轉換單元的薄膜光電轉換裝置中，在解決小開放端電壓和填充因數問題的同時，通過防止電流值的降低來改善光電轉換效率。
本發明的薄膜光電轉換裝置，是在透明基板一側的主面上至少把透明電極膜、結晶硅光電轉換單元和背面電極膜順序形成的薄膜光電轉換裝置，形成所述結晶硅光電轉換單元后，在其表面的一部分上具有白濁變色區域。
所述白濁變色區域最好是小于或等于所述薄膜光電轉換裝置的光電轉換區域面積的5％。
特別理想的是，本發明的薄膜光電轉換裝置，為了形成多個光電轉換元件，而把所述透明電極膜、結晶硅光電轉換單元和背面電極膜通過多個分離槽進行分離，且將這些多個元件通過連接用槽相互串聯電連接，成為集成化薄膜光電轉換裝置。
所述集成化薄膜光電轉換裝置，最好是其所述白濁變色區域從與光電轉換區域的所述串聯連接方向平行的邊界開始向光電轉換區域側，以大于或等于2mm小于或等于10mm的寬度存在。
本發明的薄膜光電轉換裝置，最好在其所述透明電極膜與所述結晶硅光電轉換單元之間具備非晶體硅光電轉換單元。
本發明的薄膜光電轉換裝置，是在透明基板一側的主面上至少把透明電極膜、結晶硅光電轉換單元和背面電極膜順序形成的薄膜光電轉換裝置，在光電轉換區域把波長800nm的單色光從所述透明基板的另一側主面射入并進行測定的包含擴散成分的絕對反射率的最大值與最小值的差為大于或等于5％。
特別的理想的是，本發明的薄膜光電轉換裝置在透明基板一側的主面上形成的半導體薄膜光電轉換單元的面積大于或等于600cm2。
圖1是概略表示集成化薄膜光電轉換裝置的平面圖；圖2是概略表示集成化薄膜光電轉換裝置的剖面圖；圖3是概略表示絕緣分離槽形成位置的剖面圖；圖4是概略表示910×910mm尺寸基板的集成化薄膜光電轉換裝置的平面圖，和概略表示分割成910×455mm尺寸時薄膜光電轉換裝置的平面圖；圖5是在910×910mm尺寸基板上形成結晶硅光電轉換單元后的膜面照片和白濁變色區域的放大照片；
圖6是表示910×455mm尺寸集成化薄膜光電轉換裝置的分光反射率測定點的圖；圖7是概略表示在360×465mm尺寸基板上形成的300×400mm尺寸集成化薄膜光電轉換裝置的平面圖；圖8是表示300×400mm尺寸集成化薄膜光電轉換裝置的分光反射率測定點的圖。
附圖符號的說明1集成化薄膜光電轉換裝置2透明基板3透明電極膜4a、4b半導體薄膜光電轉換單元4背面電極膜5密封樹脂層6有機保護層10光電轉換元件12引線14a、14b、14c絕緣分離槽21、22分離槽23連接槽31基板保持架32背板41切斷線42a、42b周邊絕緣分離槽50集成方向51白濁變色區域52光電轉換區域61分光反射率測量點162分光反射率測量點263分光反射率測量點364分光反射率測量點465分光反射率測量點5
66分光反射率測量點667分光反射率測量點768分光反射率測量點869分光反射率測量點9具體實施方式
以下更詳細地說明本發明的實施例。
說明本發明薄膜光電轉換裝置的各結構要素。
作為透明基板2，例如能使用玻璃板和透明樹脂膜等。作為玻璃板能便宜得到大面積的板，能使用透明性、絕緣性高的，以SiO2、Na2O和CaO為主要成分的兩主面平滑的浮法板玻璃。
透明電極膜3，能使用ITO膜、SnO2膜或ZnO膜這樣的透明導電性氧化物層等構成。透明電極膜3可以是單層結構，也可以是多層結構。透明電極膜3，能使用蒸鍍法、CVD法或濺射法等這些自身已知的氣相堆積法來形成。透明電極膜3的表面最好是形成包含微小凹凸的表面網紋結構。通過在透明電極膜3的表面上形成這種網紋結構，能提高光向半導體薄膜光電轉換單元4的射入效率。
串聯型薄膜光電轉換裝置被供給大于或等于2個半導體薄膜光電轉換單元，特別是混合型薄膜光電轉換裝置具備非晶體硅光電轉換單元4a和結晶硅光電轉換單元4b。
非晶體硅光電轉換單元4a具備非晶體硅光電轉換層，其具有從透明電極膜3側開始的把p型層、非晶體硅光電轉換層和n型層順次層合的結構。這些p型層、非晶體硅光電轉換層和n型層都能通過等離子CVD法形成。
而結晶硅光電轉換單元4b具備結晶硅光電轉換層，其具有例如從非晶體硅光電轉換單元4a側開始的把p型層、結晶硅光電轉換層和n型層順次層合的結構。這些p型層、結晶硅光電轉換層和n型層都能通過等離子CVD法形成。
構成這些半導體薄膜光電轉換單元4a、4b的p型層，例如能通過在硅或碳化硅和硅鍺等硅合金上把硼和鋁等p導電型決定雜質原子進行摻雜而形成。非晶體硅光電轉換層和結晶硅光電轉換層，能用非晶體硅系半導體材料和結晶硅系半導體材料分別形成，作為這種材料，能舉出本征半導體的硅(氫化硅等)和碳化硅和硅鍺等硅合金等。只要充分具備光電轉換功能，則也可以使用含有微量導電型決定雜質的弱p型或弱n型的硅系半導體材料。而且n型層能通過在硅或碳化硅和硅鍺等硅合金上把磷和氮等的n導電型決定雜質原子進行摻雜而形成。
以上這樣構成的非晶體硅光電轉換單元4a和結晶硅光電轉換單元4b上吸收波長區域相互不同。由于非晶體硅光電轉換單元4a的光電轉換層是由非晶體硅構成的，而結晶硅光電轉換單元4b的光電轉換層是由結晶硅構成的，所以使前者能最有效率地吸收550nm左右的光成分，使后者能最有效率地吸收900nm左右的光成分。
非晶體硅光電轉換單元4a的厚度，最好是在0.01μm～0.5μm的范圍內，更理想的是在0.1μm～0.3μm的范圍內。
而結晶硅光電轉換單元4b的厚度，最好是在0.1μm～10μm的范圍內，更理想的是在0.1μm～5μm的范圍內。
背面電極膜5不僅具有作為電極的功能，而且還具有反射從透明基板2向半導體薄膜光電轉換單元4a、4b射入并到達背面電極膜5的光，把其再向半導體薄膜光電轉換單元4a、4b內射入，這樣作為反射層的功能。背面電極膜5能使用銀和鋁等通過蒸鍍法和濺射法等形成例如200nm～400nm左右的厚度。
在背面電極膜5與半導體薄膜光電轉換單元4之間，或是混合型薄膜光電轉換裝置的情況下在背面電極膜5與結晶硅光電轉換單元4b之間，例如為了提高兩者之間的粘接性，而能設置由ZnO這樣非金屬材料構成的透明導電性薄膜(未圖示)。
集成化薄膜光電轉換裝置1的透明基板2上形成的各光電轉換元件10，通過密封樹脂層6由有機保護層7密封。該密封樹脂層6使用能把有機保護層粘接在這些元件10上的樹脂。作為這種樹脂例如能使用EVA(乙烯·醋酸乙烯酯共聚合體)、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、PIB(聚異丁烯)和硅樹脂等。作為有機保護層7，能使用聚氟乙烯膜(例如特多拉膜(テドラ一フイルム)(登錄商標))這樣的氟樹脂系膜或PET膜這樣的耐濕性和耐水性優良的絕緣膜。有機保護層可以是單層結構，也可以是把它們層合的層合結構。有機保護層也可以具有由鋁等構成的金屬箔把這些膜夾持的結構。由于鋁箔這樣的金屬箔具有提高耐濕性和耐水性的功能，所以通過把有機保護層設定成這種結構，就能更有效地保護光電轉換元件10遠離水分。這些密封樹脂層6和有機保護層7，利用真空疊片法能同時粘貼在集成化薄膜光電轉換裝置1的背面側。
如圖3所示，在形成結晶硅薄膜光電轉換單元4b時使用基板保持架31時，在透明基板2上把大于或等于1條的圖3所示的絕緣分離槽14，與圖1所示光電轉換元件10的串聯連接方向，即集成方向50平行地形成。
所述白濁變色區域在形成結晶硅光電轉換單元4b后能從膜面側目視觀察到。白濁變色區域即使在完全相同的條件下，也具有某種程度的不確定性，特別是大面積時，隨溫度分布、等離子密度分布、與基板保持架的空間關系等而更加顯著。因此，把在小面積時不需要考慮的對白濁變色區域進行控制是重要的。白濁變色區域有必要在適當的部位適量地存在。
白濁變色區域占整體光電轉換區域的面積最好是小于或等于5％。若存在超過該數值，則短路電流的降低超過開放端電壓和填充因數的提高。在具有串聯集成結構的集成化薄膜光電轉換裝置1的情況下，白濁變色區域最好是相對集成化薄膜光電轉換裝置1的各光電轉換元件10而存在于與集成方向50平行側的兩端或一端上。這時，白濁變色區域若相對串聯連接光電轉換元件10的方向即集成方向，從平行側的光電轉換元件10的邊界開始向光電轉換元件10的內側，具有大于或等于2mm而小于或等于10mm的寬度時，則短路電流的降低超過開放端電壓和填充因數的提高。在透明基板2的一側主面上，通過形成絕緣分離槽14而以絕緣分離槽14為邊界，把透明基板2與集成方向50平行地分割成光電轉換區域52和其周邊的非光電轉換區域時，所述白濁變色區域容易向集成方向50沿所述邊界細長地產生。
相反，若相對集成方向在垂直方向側存在白濁變色區域，且在幾個光電轉換元件10內僅一個是整個成為了白濁變色區域，則其光電轉換元件10的光靈敏度就變得非常低，短路電流變小。因此，即使白濁變色區域的面積小于或等于5％，也由于集成結構是串聯而作為集成化薄膜光電轉換裝置1整體其短路電流極小，光電轉換效率降低。
實際上，白濁變色區域相對所有的光電轉換元件10來說，并不是以相同的面積發生，所以只要其平均以6mm左右的寬度發生在兩端，而在與集成方向50垂直的方向上不發生白濁變色區域，則光電轉換單元的與集成方向50垂直方向的長度是大于或等于240mm時，白濁變色區域就小于或等于5％。實際上，白濁變色區域不僅發生在集成化薄膜光電轉換裝置1的與集成方向平行方向的兩端，而且也同程度地發生在垂直方向的兩端。因此，若把該垂直方向的白濁部分除外地進行集成時，則白濁變色區域就是小于或等于5％了，為了實現從與集成方向平行的邊界開始，寬度是大于或等于2mm并且小于或等于10mm的集成化薄膜光電轉換裝置1，就需要集成化薄膜光電轉換裝置1的尺寸是大于或等于240mm×250mm，即大于或等于600cm2。
該白濁變色區域即使在形成了背面電極膜5以后，也容易由膜面進行判別，但在用樹脂等進行密封后，從透明基板2上沒形成半導體薄膜光電轉換單元4的面進行目視判別是困難的。但利用使用分光反射儀的分光反射率測量，就能從透明基板2上沒形成半導體薄膜光電轉換單元的面進行判別。分光反射測量是使用積分球測量以10°射入的包含擴散成分的反射，使用把硫酸鋇板作為基準的值。在所述條件下，在白濁變色區域與不是該區域中，分光反射率測量中的800nm的分光反射率是大于或等于5％的白濁變色區域的一方是大的，由此，能夠對白濁變色區域進行定義。
實施例(實施例1)準備玻璃基板2，其具有910mm×910mm的尺寸，且在一側的主面上形成有SnO2膜3。如圖1所示，在該玻璃基板表面上形成的SnO2膜3上，通過激光劃線，形成分離槽21和絕緣分離槽14。這時，如圖3所示，把其向等離子CVD裝置的基板保持架31上設置時，從基板保持架31的內周離開約1mm地形成寬度約100μm的第一絕緣分離槽14a，并在距離第一絕緣分離槽14a約0.7mm的內側，形成寬度約100μm的第二絕緣分離槽14b。
這些絕緣分離槽14，在大于或等于1200cm2的大面積基板上通過等離子CVD以大于或等于100mW/cm2的高電力密度而形成結晶硅光電轉換單元4b時，把基板保持架31與基板表面的透明導電膜2之間進行絕緣，起到防止異常放電的作用。
把實施了所述激光劃線的形成有SnO2膜3的一片玻璃基板2保持在基板保持架31上。這時，估計玻璃基板2的位置偏離，其從基板保持架31的內周到第一絕緣分離槽14a的距離是在3±2mm的范圍內。把保持有玻璃基板2的基板保持架31搬運到設置有115cm×118cm電極的CVD裝置內，在導入反應氣體硅烷、氫、甲烷和乙硼烷而形成p型層后，再導入反應氣體硅烷而形成非晶體硅光電轉換層，然后再導入反應氣體硅烷、氫和膦，通過形成n型層而形成非晶體硅光電轉換單元4a。
然后，在導入反應氣體硅烷、氫和乙硼烷而形成p型層后，把反應氣體氫和硅烷以表1的實施例1所示的流量條件導入，形成結晶硅光電轉換層，然后再導入反應氣體硅烷、氫和膦，通過形成n型層而形成結晶硅光電轉換單元4b。
形成結晶硅光電轉換單元4b后，把非晶體硅光電轉換單元4a和結晶硅光電轉換單元4b通過激光劃線而形成連接槽23。再通過濺射法作為背面電極膜而形成ZnO膜和Ag膜等多層膜的背面電極膜5。然后，把非晶體硅光電轉換單元4a、結晶硅光電轉換單元4b和背面電極膜5通過激光劃線而形成分離槽22，再通過對SnO2膜3、非晶體硅光電轉換單元4a、結晶硅光電轉換單元4b和背面電極膜5通過激光劃線而形成圖4所示的周邊絕緣槽42a和42b，在安裝引線12之前，如圖4所示，在與集成方向50平行的方向上沿切斷線41把基板切割成一半的尺寸，制作910×455mm尺寸的把8.9mm×430mm的光電轉換元件10串聯連接100個的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1。在此，周邊絕緣槽42a形成在預先形成于SnO2膜3上的絕緣分離槽14上。
若對該混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的形成結晶硅光電轉換單元4b后的膜面進行觀察，則如圖4模式所示，在光電轉換元件10的兩端能看到變成白色的白濁變色區域51。圖5是白濁變色區域的外觀照片。該白濁變色區域51在制成910×455mm尺寸的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1時，其存在于從與集成方向50平行的周邊絕緣槽42a的單側開始大于或等于5mm而小于或等于10mm的寬度內。這時，若把由周邊絕緣槽42a和42b包圍的區域叫做光電轉換區域52時，則白濁變色區域51相對光電轉換區域52的總面積來說，其是約2％。
對密封了具有該白濁變色區域51的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的樣品，把光從玻璃面2射入，進行分光反射率的測量。分光反射測量是使用積分球，以10°射入，把硫酸鋇板作為基準，測量包含擴散成分的反射。其結果是判明在800nm的分光反射率，若白濁變色區域51與不是該正常區域進行比較，則為是大的即大于或等于5％。即測量圖6所示的9點分光反射率的結果，是如表2的實施例1所示，其絕對值的差是12.1％。在此，測量點1、4和7對應白濁變色區域51，測量點2、3、5、6、8和9對應正常區域。
由該混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的曝光而引起的光惡化前的輸出即初期輸出，是根據把作為光源而使用的氙和鹵素燈的放射照度100mW/cm2、AM1.5的模擬太陽光，從玻璃面側射入時的電氣特性來測量的。測量溫度設定為是25℃。如表3的實施例1所示，初期輸出是42.8W。這時，短路電流、開放端電壓和填充因數分別是0.456A、135.5V和0.692。
表1是各實施例和各比較例的混合型集成化薄膜光電轉換裝置中，結晶硅光電轉換層的制膜流量條件與白濁變色區域的關系。
表2是各實施例和各比較例的混合型集成化薄膜光電轉換裝置的800nm分光反射率。
表3是各實施例和各比較例的混合型集成化薄膜光電轉換裝置的光電轉換特性。
(比較例1)除了把結晶硅光電轉換層按表1的比較例1所示的流量條件形成以外，與實施例1同樣地制作比較例1的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1。比較例1的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1，根據密封前的膜面觀察，能得到沒有白濁變色區域51的910×455mm尺寸的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1。與實施例1同樣地，當測量比較例1混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的初期輸出和分光反射率時，則其分別是表3的比較例1和表2的比較例1。800nm分光反射率絕對值的差是小于或等于5％，初期輸出是40.1W，短路電流、開放端電壓和填充因數分別是0.455A、129.5V和0.681。比較例1與實施例1相比，其開放端電壓和填充因數明顯低，初期輸出也是低的值。
表1
表2
表3
(實施例2)除了把結晶硅光電轉換層按表1實施例2所示的流量條件形成以外，與實施例1同樣地制作實施例2的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1。實施例2的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1，由密封前的膜面觀察如圖4所示，在光電轉換元件10的兩端能看到變成了白色的白濁變色區域51，該白濁變色區域51在制成910×455mm尺寸的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1時，其存在于從與集成方向50平行的周邊絕緣槽42a的單側開始大于或等于15mm而小于或等于30mm的寬度內，白濁變色區域51相對光電轉換區域52的總面積來說，其約為5.5％。
與實施例1同樣地，當把實施例2的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的分光反射率如圖6所示那樣測量9點時，則如表2的實施例2所示，800nm分光反射率絕對值的差是11.7％，在此，測量點1、4和7對應白濁變色區域51，測量點2、3、5、6、8和9對應正常區域。
與實施例1同樣地，當測量實施例2混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的初期輸出時，則其是表3實施例2所示的41.2W。短路電流、開放端電壓和填充因數分別是0.441A、136.7V和0.683。實施例2與比較例1相比，其開放端電壓和填充因數高，初期輸出也高。與實施例1相比，其短路電流稍微低，初期輸出也是稍微低的值。
(實施例3)準備玻璃基板2，其具有365mm×465mm的尺寸，且在一側的主面上形成有SnO2膜3。如圖7所示形成分離槽21。
不使用基板保持架，把所述玻璃基板2移動到能通過運送叉運送玻璃基板2的單張(枚葉)式等離子CVD裝置上設置的400mm×500mm電極的位置處，使用與實施例1同樣的氣體，形成非晶體硅光電轉換單元4a和結晶硅光電轉換單元4b。這時，把結晶硅光電轉換層按表1實施例3所示的流量條件形成。形成結晶硅光電轉換單元4b后，通過激光劃線而形成連接槽23，通過濺射法作為背面電極膜而形成ZnO膜和Ag膜的多層膜的背面電極膜5。然后，通過激光劃線而形成分離槽22和圖4所示的周邊絕緣槽42a和42b，安裝引線12，制作300×400mm尺寸的把8.9mm×380mm的光電轉換元件10串聯連接28個的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1。
若對該混合型集成化薄膜光電轉換裝置1密封前的膜面進行觀察，則如圖7模式所示，在光電轉換元件10的兩端能看到變成白色的白濁變色區域51。觀察到白濁變色區域51存在于從與集成方向50平行的周邊絕緣槽42a的兩側開始大于或等于2mm而小于或等于6mm的寬度內，白濁變色區域51相對光電轉換區域52的總面積來說，其約為3％。
與實施例1同樣地，當把實施例3的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的分光反射率如圖8所示那樣測量9點時，則如表2的實施例3所示，800nm分光反射率絕對值的差是9.9％，在此，測量點1、3、4、6、7和9對應白濁變色區域51，測量點2、5和8對應正常區域。
與實施例1同樣地，當測量該實施例3的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的初期輸出時，則其是表3實施例3所示的12.3W。這時，短路電流、開放端電壓和填充因數分別是0.439A、37.8V和0.741。
(比較例2)除了把結晶硅光電轉換層按表1比較例2所示的流量條件形成以外，與實施例3同樣地制作比較例2的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1。比較例2的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1，根據密封前的膜面觀察，能得到沒有白濁變色區域51的300×400mm尺寸的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1。與實施例1同樣地，當測量比較例2的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1的初期輸出和分光反射率時，則其分別是表2的比較例2和表3的比較例2。800nm分光反射率絕對值的差是小于或等于5％，初期輸出是11.8W，短路電流、開放端電壓和填充因數分別是0.441A、37.0V和0.681。比較例2與實施例3相比，其開放端電壓和填充因數明顯低，初期輸出也低。
(實施例4)
把結晶硅光電轉換層按表1實施例4所示的流量條件形成時，如圖7模式所示，在光電轉換元件10的兩端能看到變成白色的白濁變色區域51。該白濁變色區域51被制作在300×400mm尺寸的混合型集成化薄膜光電轉換裝置1中時，其存在于從與集成方向50平行的周邊絕緣槽42a的單側開始大于或等于5mm而小于或等于16mm的寬度內，白濁變色區域51相對光電轉換區域52的總面積來說，其約為5.2％。
與實施例1同樣地，當如圖8所示那樣測量9點的分光反射率時，則如表2的實施例4所示，800nm分光反射率絕對值的差是9.6％。
當與實施例1同樣地測量初期輸出時，則其是表3的實施例4所示的12.1W，短路電流、開放端電壓和填充因數分別是0.435A、38.1V和0.728。實施例4與比較例2相比，其開放端電壓和填充因數高，初期輸出也高。與實施例2相比，其短路電流稍微低，初期輸出也是稍微低的值。
如以上所詳述，本發明的薄膜光電轉換裝置是包含結晶硅光電轉換單元的薄膜光電轉換裝置，由于其在結晶硅光電轉換層具有白濁變色區域，所以其解決了小的開放端電壓和填充因數的問題，能提供改善了光電轉換效率的薄膜光電轉換裝置。而且在形成結晶硅光電轉換單元后能馬上判別完成后的薄膜光電轉換裝置的光電轉換特性是否良好。
權利要求
1.一種薄膜光電轉換裝置，其在透明基板一側的主面上至少把透明電極膜、結晶硅光電轉換單元和背面電極膜順序形成，其特征在于，形成所述結晶硅光電轉換單元后，在其表面的一部分上具有白濁變色區域。
2.如權利要求1所述的薄膜光電轉換裝置，其特征在于，所述白濁變色區域是小于或等于所述薄膜光電轉換裝置的光電轉換區域面積的5％。
3.一種集成化薄膜光電轉換裝置，其特征在于，其是權利要求1或2所述的薄膜光電轉換裝置，為了形成多個光電轉換元件，而把所述透明電極膜、結晶硅光電轉換單元和背面電極膜通過多個分離槽進行分離，且將這些多個元件通過連接用槽相互串聯電連接。
4.如權利要求3所述的集成化薄膜光電轉換裝置，其特征在于，所述白濁變色區域從與所述光電轉換區域的所述串聯連接方向平行的邊界開始向光電轉換區域側，以大于或等于2mm并且小于或等于10mm的寬度存在。
5.如權利要求1到4所述的薄膜光電轉換裝置，其特征在于，在所述透明電極膜與所述結晶硅光電轉換單元之間還具備非晶體硅光電轉換單元。
6.一種薄膜光電轉換裝置，其在透明基板一側的主面上至少把透明電極膜、結晶硅光電轉換單元和背面電極膜順序形成，其特征在于，在光電轉換區域，把波長800nm的單色光從所述透明基板的另一側主面射入并進行測定的包含擴散成分的絕對反射率的最大值與最小值的差為大于或等于5％。
7.如權利要求6所述的薄膜光電轉換裝置，其特征在于，在所述透明電極膜與所述結晶硅光電轉換單元之間還具備非晶體硅光電轉換單元。
8.如權利要求1到7所述的薄膜光電轉換裝置，其特征在于，半導體薄膜光電轉換單元所形成的面積是大于或等于600cm2。
全文摘要
本發明提供一種薄膜光電轉換裝置，特別是提供一種集成化薄膜光電轉換裝置，其在包含結晶硅光電轉換單元的薄膜光電轉換裝置中，通過不使開放端電壓和填充因數變小來改善光電轉換效率。本發明的薄膜光電轉換裝置，是在透明基板一側的主面上至少把透明電極膜、結晶硅光電轉換單元和背面電極膜順序形成的薄膜光電轉換裝置，形成所述結晶硅光電轉換單元后，在其表面的一部分上具有白濁變色區域。所述白濁變色區域最好是小于或等于光電轉換區域面積的5％。而且最好是制成集成化薄膜光電轉換裝置。
文檔編號H01L31/075GK1748322SQ20048000403
公開日2006年3月15日 申請日期2004年5月28日 優先權日2003年6月19日
發明者末崎恭, 吉見雅士, 佐佐木敏明, 多和田裕子, 山本憲治 申請人:株式會社鐘化