光电变换元件以及光电变换元件的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光电变换元件以及光电变换元件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 以往，在包括薄膜硅太阳能电池、异质结型硅太阳能电池、有机太阳能电池的各种 太阳能电池、有机电致发光（有机EL)元件、触摸面板、便携电话、电子纸等中，积极研宄了 具有透光性导电膜的设备。在光电变换装置中，透光性电极是重要的元件之一。对于透光 性电极，要求高的光线透射性和导电性。主要是光线透射性对短路电流密度造成影响，导电 性对曲线因子造成影响。特别是，在作为受光面侧的电极仅使用透光性电极的情况下，由于 在光电变换层内产生了的电流具有横向的电流路径，所以提高导电性是重要的。
[0003]另外，在玻璃基板等基板上形成了透光性导电膜的透光性电极基板一般被用作太 阳能电池、有机EL元件等电子设备的电极。但是，将通常的锡添加氧化铟等金属氧化物用 作透光性导电膜的透光性电极基板的透光性导电膜的电阻率高。此处，电阻率称为体积电 阻率。针对这样的课题，研宄了将与透光性导电膜相比电阻率极其低的金属材料层用作辅 助电极的透光性电极基板。
[0004] 例如，在专利文献1中，公开了在基板上依次层叠透光性氧化物层、金属层、透光 性氧化物层而成的带透光性导电膜的基体。
[0005] 进一步，在专利文献2中，作为电子设备的电极，公开了为了提高透光性电极基板 的透光性、导电性以及耐久性，在透光性基材的一个面，层叠了埋设了导电性金属网格层的 透光性导电层的透光性电极基板。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献1 :日本特开平10-241464号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2012-142500号公报
【发明内容】
[0009] 但是，根据上述专利文献1的技术，光线透射率低，作为薄膜设备的透光性电极基 板并不实用。另外，在透光性氧化物层的整个面层叠了金属层，所以由于金属层的劣化，使 用了该带透光性导电膜的基体的薄膜设备的耐久性有时成为问题。
[0010] 另外，由于在网格层中使用金属而使光线透射率降低，从而入射到光电变换层的 光线量减少，担心短路电流密度Js。降低。另外，金属网格层的形成方法需要使用了光刻的 图案形成处理，存在操作性差这样的课题。
[0011] 本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于，得到一种具有光线透射率高且导电性 高的透光性导电膜的光电变换元件以及光电变换元件的制造方法。
[0012] 为了解决上述课题并达成目的，本发明具备光电变换层、以及形成于光电变换层 表面的第1电极以及第2电极，第1电极以及第2电极中的至少一个具备：透光性导电基 极层，由透光性导电材料构成；以及透光性导电网格层，在透光性导电基极层内选择性地埋 设，电阻率比透光性导电基极层低，由透光性导电膜图案构成。
[0013] 根据本发明，在透光性导电膜中埋设了的网格层不是金属而是透光性导电材料， 所以期待进一步提高短路电流，能够得到具有高的光线透射率且导电性高的透光性导电 膜。通过使用该透光性导电膜，起到能够提高光电变换元件的光电变换效率这样的效果。
【附图说明】
[0014] 图1是示出使用了实施方式1的透光性导电膜的光电变换元件的图，（a)是俯视 图、（b)是（a)的A-A剖面图、（c)是与（b)的B-B剖面相当的图。
[0015] 图2(a)至（d)是示出实施方式1的光电变换元件的制造工序的工序剖面图。
[0016] 图3是示出实施方式1的透光性导电膜的变形例的图。
[0017] 图4是示出使用了实施方式2的透光性导电膜的光电变换元件的图，（a)是俯视 图、（b)是（a)的A-A剖面图、（c)是与（b)的B-B剖面相当的图。
[0018] 图5(a)至（c)是示出使用了实施方式3至5的透光性导电膜的光电变换元件的 图，是与图4 (a)的A-A剖面相当的图。
[0019] 图6是示出作为比较例的导电性金属网格层的银和本实施方式的透光性导电材 料的反射率的比较的特性图。
[0020] 图7是示出在本实施方式中使用了的透光性导电层的电阻率和光电变换元件的 开口率以及变换效率的关系的特性图。
[0021] 图8(a)是示出受光面侧透光性导电膜的电阻率、载流子浓度、载流子迀移率的理 论值以及太阳能电池特性的比较的表，（b)是示出测定实施例以及比较例的异质结型硅太 阳能电池的特性而得到的结果的表。
[0022] 【符号说明】
[0023] 1 :光电变换层；li:i型非晶硅层；lp:p型非晶硅层；In:n型非晶硅层；Is:n型单 晶硅基板；2、12 :受光面侧透光性导电膜；2M、12M:透光性导电网格层；2B、12B:透光性导 电基极层；3 :背面侧透光性导电膜；6 :第1集电电极；7 :第2集电电极；8 :防反射膜。
【具体实施方式】
[0024] 以下，根据附图，详细说明本发明的光电变换元件的制造方法的实施方式。另外， 本发明不限于该实施方式，能够在不脱离其要旨的范围内适当地变更。另外，在以下所示的 附图中，为了易于理解，各层或者各部件的比例尺有时与现实不同。在各附图之间也是同样 的。另外，在俯视图中，为了使附图易于理解，也有时附加阴影。
[0025] 实施方式1
[0026] 图1是示出使用了实施方式1的透光性导电膜的光电变换元件的图，（a)是俯视 图、（b)是（a)的A-A剖面图、（c)是与（b)的B-B剖面相当的图。图2(a)至⑷是示出 该光电变换元件的制造工序的工序剖面图。用于实施方式1的光电变换元件的受光面侧透 光性导电膜2形成于光电变换层1的第1主面1A，由埋设了低电阻的透光性导电网格层2M 的透光性导电基极层2B构成。
[0027] 关于该受光面侧透光性导电膜2,通过在光电变换层1上形成导电率比较高的第1 透光性导电膜并进行图案形成处理，而做成由条状图案构成的透光性导电网格层2M，通过 利用由第2透光性导电材料构成的透光性导电基极层2B埋设该透光性导电网格层2M，得到 光线透射率以及电气导电性优良的受光面侧透光性导电膜2。
[0028] 另外，在该受光面侧透光性导电膜2上形成了由金属栅电极6G和金属汇流电极6B 构成的第1集电电极6。
[0029] 另外，在光电变换层1的第2主面1B即背面侧，也形成了用与由上述第2透光性 导电材料构成的透光性导电基极层2B相同的材料构成的背面侧透光性导电膜3。另外，在 该背面侧透光性导电膜3上形成了由金属电极构成的第2集电电极7。
[0030] 作为构成该透光性导电网格层2M的第1透光性导电材料，没有特别限定，但需要 是在形成时是非晶质的、并且通过激光照射而固相结晶化的材料。例如，使用氧化铟膜。氧 化铟是作为透光性电极材料而一般被使用的透光性导电性氧化物之一。另外，第1透光性 导电材料将氧化铟作为其组成的主要成分，作为针对氧化铟的添加物而含有氢原子（H)，从 而在形成时具有非晶质特性。另外，通过包含锡（Sn)、锆（Zr)、钛（Ti)、铌（Nb)、铈（Ce)、钆 (Gd)、钼（Mo)等杂质元素中的至少一种以上，能够进行电阻率的控制。
[0031] 另外，作为由第2透光性导电材料构成的透光性导电基极层2B的材料，需要是在 结晶状态下光线透射率（透光性）比透光性导电网格层2M高的材料。作为材料，可以举 出导电性金属氧化物、例如铟、锡、锌、镓等的氧化物、以及这些元素的复合氧化物等无机材 料薄膜。更具体而言，可以举出加氢氧化铟（I0H)、加锡氧化铟（IT0)、氧化铱（Ir02)、氧化 铟（ln203)、氧化锡（Sn02)、加氟氧化锡（FT0)、氧化铟-氧化锌（IZ0)、氧化锌（ZnO)、加镓 氧化锌（GZ0)、加铝氧化锌（AZ0)、氧化钼（M〇03)、氧化钛（Ti02)、由铟、镓、锌构成的氧化物 (IGZ0)等。
[0032] 透光性导电膜通过厚膜化而期望降低电阻率，但光线透射率降低。另一方面，通过 薄膜化，期望提高光线透射率，但电阻率变高。因此，在将透光性导电膜应用于光电变换元 件的情况下，需要在各个中选定最佳的膜厚。图1(b)所示的受光面侧透光性导电膜2的厚 度优选为20~lOOOnm，更优选为30~500nm，特别优选为40~200nm。另外，在光电变换 层1的第1主面1A面形成的由第1透光性导电材料构成的透光性导电网格层2M的厚度根 据透光性和导电性的观点，通常优选为10~500nm，期望为由第2透光性导电材料构成的透 光性导电基极层2B的厚度的一半的厚度以下。只要是一半以下的厚度，则能够同时实现受 光面侧透光性导电膜2的光线透射率提高以及电阻率降低。对形成透光性导电网格层2M 以及透光性导电基极层2B的方法没有特别限定，能够使用公知的方法。例如，能够通过以 派射法、电子束沉积法、原子层沉积法、化学气相生长（CVD:ChemicalVaporDeposition) 法、有机金属化学气相生长（MOCVD:MetalOrganicChemicalVaporDeposition)法、溶 胶-凝胶法、印刷法、喷镀法、RPD(ReactivePlasmaDeposition，活性等离子体沉积）法、 离子电镀法为首的各种成膜方法来成膜，根据透光性导电膜的材料而适当地选择。
[0033] 在