TW200941748A - Solar cell - Google Patents

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200941748 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關具備將入射光的一部分予以反射的反 射層之太陽能電池° 【先前技術】 由於太陽能電池能夠將屬於無污染且用之不竭的能 源源之來自太陽的光直接轉換成電力，因而作為新能源源 而備受期待。 一般而言，太陽能電池係在設置於光入射側的透明電 極層及設置於光入射侧相反侧的背面電極層之間具備有吸 收入射於太陽能電池的光而產生光生載子（photogenerated carrier)的光電轉換部。 以往已知有在光電轉換部與背面電極層之間設置有 將入射光的一部分予以反射的反射層。此種的反射層係將 穿透過光電轉換部的光的一部分反射至光電轉換部側，因 此在光電轉換部所吸收的光量會增加。結果，由於光電轉 換部所產生的光生載子增加，太陽能電池的光電轉換效率 因此而提升。 就作為上述反射層主體的透光性導電材料而言，一般 而言係使用氧化鋅(ZnO)(參照下述之非專利文獻1)。 非專利文獻 1: Michio Kondo et al·, “Four terminal cell analysis of amorphous / microcrystalline Si tandem cell” 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 4 320854 200941748 然而，近年來係要求太陽能 進一步提升。 電池的光電轉換致率 的更 在此，要使光電轉換效率進一步提升， 所產生的光生載子增加是一有效的方式。因1吏光電轉換部 反射層的光反射率便能夠謀求光電轉換效率藉由提高 因此，本發明係鑒於上述問題而研創者 '，=升。

提供一種使光電轉換效率提升的太陽能電池。’其目的在於 (解決課題的手段） '° 本發明的一種太陽能電池10係含有· 透光性的受光面電極層2;具有導電性的背面具有導電性月 層疊體3,設置在前述受光面電極層2與前述^極層4;及 之間；前述層疊體3係含有：第！光電轉換部=電極層‘ 的入射而產生光生載子；及反射層32，將穿 ，藉由光 光電轉換部31的光的一部分反射至前述第丨過前述第] 31侧；前述反射層32係具有：低折射率 1光電轉換部 率調整材；及接觸層32a，介置在前述低折射含有折射 前述第i光電轉換部3^，·構成前述折射率與 料的折射率係比構成前述接觸層32a的材料的折 低’·前述低折射率層32b的折射率係比前述接觸層3仏的 折射率還低。. ' 依據本發明的太陽能電池10，由於反射層32含有含 有折射率調整材的低折射率層32b，因此能夠比以ZnO等 為主體的習知反射層提升反射層32的反射率。此外，由於 接觸層32a介置在低折射率層32b與第1光電轉換部31 5 320854 200941748 之間，因此能夠抑制起因於低折射率層32b與第1光電轉 換部31直接接觸的太陽能電池10整體的串聯電阻值之增 大。因此，能夠使太陽能電池10的光電轉換效率提升。 在本發明的太陽能電池10中，前述層疊體3係具有 自前述受光面電極層2侧依序層疊前述第1光電轉換部 31、前述反射層32、及藉由光的入射而產生光生載子的第 2光電轉換部33之構成；前述反射層32尚具有介置在前 述低折射率層32b與前述第2光電轉換部33之間的另一接 觸層32c;構成前述折射率調整材的材料的折射率係比構 成前述另一接觸層32c的材料的折射率還低；前述低折射 率層32b的折射率係比前述另一接觸層32c的折射率還低。 在本發明的太陽能電池10中，前述接觸層32a係由 與前述第1光電轉換部31之間的接觸電阻值比前述低折射 率層32b與前述第1光電轉換部31之間的接觸電阻值還小 的材料所構成。 在本發明的太陽能電池10中，前述另一接觸層32c 係由與前述第2光電轉換部33之間的接觸電阻值比前述低 折射率層32b與前述第2光電轉換部33之間的接觸電阻值 遥小的材料所構成。 在本發明的太陽能電池10中，前述接觸層32a或前 述另一接觸層32c的至少一方係含有氧化鋅或氧化銦。 本發明的一種太陽能電池10,係在具有絕緣性及透光 性的基板1上具有第1太陽能電池元件l〇a及第2太陽能 電池10a元件者，其中，前述第1太陽能電池元件10a及 6 320854 200941748 前述第2太陽能電池元件1〇a的各者係具備：具有導電性 及透光性的党光面電極層2;具有導電性的背面電極層4 ; 及層疊體3,設置在前述受光面電極層2與前述背面電極 *層4之間；前述層疊體3係含有：第1光電轉換部31，藉 由光的入射而產生光生載子；反射層32，將穿透過前述第 1光電轉換部31的先的一部分反射至前述第1光電轉換部 31侧；及第2*電轉換部33,藉由光的入射而產生光生載 子，刖述第1太陽能電池元件10a的前述背面電極層4係 具有朝著前述第2太陽能電池元件1〇a的前述受光面電椏 層2延伸的延伸部4a ;前述延伸部4a係沿著前述第i太 陽能電地兀件IGa所含有的前述層疊體3的侧面而形成； 前述延伸部4a係與露出於前述第i太陽能電池元件1〇a 所3有的刚述層疊體3的前述側面之前述反射層％接觸； 前述反射層32係具有：低折射率層奶，含有折射率調聲 材’接觸層32a ’介置在前述低折射率層饥與前述第i ❹光電轉換部31之間；及另一接觸層32c，介置在前述低折 射率層32b與前述第2光電轉換部％之間；構成前述折射 率調整材的材料的折射率係比構成前述接觸層仏的材料 的折射率及構成前述另一接觸層32e的材料的折射率還 低；前达=折射率層32b的折射率係比前述接觸層B的 折射率及則述另一接觸層3及的折射率還低。 (發明的效果） 依據本發明，能夠提供一 陽能電池。 種使光電轉換效率提升的太 320854 7 200941748 【實施方式】 著利用圖式針對本發明的實施形態進行說明。在 又下的圖式的°己載巾’ 4目同或者類似的部分係標註相同或 者類似的4號。但應留意的是，圖式係為用於示意者，各 尺寸的比率等與實物並不相同。因此，具體的尺寸等應參 酌以下的說明後再行判斷。此外，不待言’圖式彼此間亦 含有相互的尺寸_與料婦之部分。 [第1實施形態] <太陽能電池的構成> 以下’針對本發明第1實施形態的太陽能電池的構 成’參照第1圖進行說明。帛1圖係本發明第1實施形態 的太陽能電池10的剖面圖。 如第1圖所示，太陽能電池10係具備基板1、受光面 電極層2、層疊體3及背面電極層4。 基板1係具有透光性，由玻璃、塑膠等透光性材料所 構成。 、受光面電極層2係層疊於基板1上，且具有導電性石 透光性。就受光面電極層2而言，可使用氧化錫（Sn〇2)、 氧化辞吻Ο)、氧化銦(In2〇3)、或者氧化鈦(τ叫等金屬氧 化物。另夕卜’亦可在該些金屬氧化財摻雜氣(f)、錫㈣ 銘(A1)、鐵(JFe)、鎵(Ga)、銳(Nb)等。 層#體3係設置在受光面電極層2與背面電極層4之 間。層疊體3係含有第i光電轉換部31及反❹％。第工 光電轉換部3!及反射層32係自受光面電極層2曰側依序層 320854 8 200941748 第1光電轉換部31係藉由從受光面電極層2側入射 * 的光而產生光生載子。此外，第1光電轉換部31係藉由從 反射層側反射的光而產生光生載子。第1光電轉換部31 係具有自基板1侧層疊P型非晶矽半導體、i型非晶矽半 導體及η型非晶碎半導體之pin接合(未圖示）。 反射層32係將穿透過第1光電轉換部31的光的一部 分反射至第1光電轉換部31侧。反射層32係含有第1層 ® 32a與第2層32b。 第1層32a與第2層32b係自第1光電轉換部31侧 依序層疊。因此，第1層32a係接觸於第1光電轉換部31， 而第2層32b則未接觸於第1光電轉換部31。 第2層32b係含有：由樹脂等所構成的結合劑 (binder)、透光性導電材料及折射率調整材。就結合劑而 言，可使用二氧化矽（silica)等。此外，就透光性導電材料 ❹而言，可使用ZnO、ITO(IndmmTinOxide;氧化銦錫）等。 此外，就折射率調整材而言係使用折射率比第1層32a的 折射率低的材料。就折射率調整材而言，例如，可使用氣 泡或者由 Si02、Al2〇3、MgO、CaF2、NaF、CaO、LiF、 MgF2、SrO、B203等所構成的微粒子。因此，就第2層32b 而言，例如可使用於二氧化矽系結合劑中含有ITO粒子與 氣泡之層。藉由在第2層32b含有如上述的折射率調整材， 第2層32b整體的折射率即變得比第1層32a的折射率低。 就第1層32a而言係使用與第1光電轉換部31之間 9 320854 200941748 的接觸電阻值比構成第2層32b的材料與第1光電轉換部 31之間的接觸電阻值還小的材料作為主體。 亦即，較佳為所選擇之構成第1層32a的材料係可使 第1光電轉換部與第1層32a的接觸電阻值未滿於使第 1光電轉換部31與第2層32b直接接觸時的接觸電阻值。 就第1層32a而言，例如可使用ZnO、ITO等。 另外’在本發明第1實施形態中’第1層32a係相當 於本發明的「接觸層」。此外，第2層32b係相當於本發 明的「低折射率層」。 此外’較佳為所選擇之構成第1層32a的材料係可使 含有第1層32a的層疊體3兩端的電阻值比不含有第i層 32a的層疊體3兩端的電阻值小。 背面電極層4係具有導電性。就背面電極層4而言， 可使用ZnO、銀(Ag)等，但並非以此為限。背面電極層亦 可為自層疊體3側層疊含有ZnO的層與含有Ag的層之結 構。此外，背面電極層4亦可僅具有含有Ag的層。 (作用及效果） 依據本發明第1實施形態的太陽能電池10，反射層 32係含有：第2層32b ’係含有折射率調整材；以及第1 層32a，由與第1光電轉換部31之間的接觸電阻值比第2 層32b與第1光電轉換部31之間的接觸電阻值還小的材料 所構成；其中，第1層32a及第2層32b係自第1光電轉 換部31側依序層疊。因此’第2層32b並未直接接觸於第 1光電轉換部31。因此，能夠使太陽能電池1〇的光電轉換 320854 10 200941748 效率提升。以下，針對此種效果進行詳細說明。 在本發明第1實施形態的太陽能電池10中，紅 32中所含有的第3沘係含有由折射率比習知作為反射層主 體而使用的ZnO還低的材料所構成的折射率調整材。此種 的第2層32b整體的折射率係變得比由zn〇所構成之層的 折射率還低。因此，藉由將此種的第2層32b含有於反射 層32 ’能夠將反射層32的反射率比以ZnO為主體的習知 反射層更為提升。 在此’在反射層32不具有第1層32a時、或者未自 背面電極層4側依層疊第1層32a及第2層32b時，含有 折射率調整材的第2層32b將會直接接觸於第1光電轉換 邙31。而由於含有折射率調整材的第2層32與以矽為主 體的第1光電轉換部31的接觸電阻值是非常高的值，因此 在第2層32b直接接觸於第1光電轉換部μ時，太陽能電 池丨〇整體的串聯電阻值係增大。因此，在太陽能電池10 ©中產生的短路電流會因反射層32的反射率提高而增加，而 另方面’太陽能電池10的填充因子(Fill Factor ; FF)會 因串聯電阻值的增大而減少，因此，無法謀求太陽能電池 10的光電轉換效率的充分提升。 因此’在本發明第1實施形態的太陽能電池10中， 藉由自第1光電轉換部31側依序層疊第丨層32a及第2 層f2b ’而回避含有折射率調整材的第2層32b直接接觸 於第1光電轉換部31之情事。依據此種構成，能夠一邊抑 制太陽能電池10的填充因子(FF)因太陽能電池1〇整體的 11 320854 200941748 串聯電阻值的增大而降低之情事，一邊提升反射層32的反 射率。因此，能夠使太陽能電池10的光電轉換效率提升。 [第2實施形態] 以下，針對本發明第2實施形態進行說明。其中，以 下係以上述第1實施形態與第2實施形態的差異為主進行 說明。 具體而言，在上述第1實施形態中，層疊體3含有第 1光電轉換部31與反射層32。 相對於此，在第2實施形態中，層疊體3係除了含有 第1光電轉換部31及反射層32之外，還含有第2光電轉 換部33。亦即，第2實施形態的太陽能電池係具有串疊 (tandem)構造。 (太陽能電池的構成） 以下，針對本發明第2實施形態的太陽能電池的構 成，參照第2圖進行說明。 第2圖係本發明第2實施形態的太陽能電池10的剖 面圖。 如第2圖所示，太陽能電池10係具備基板1、受光面 電極層2、層疊體3及背面電極層4。 層疊體3係設置在受光面電極層2與背面電極層4之 間。層疊體3係含有第1光電轉換部3卜反射層32及第2 光電轉換部33。 第1光電轉換部31、第2光電轉換部33及反射層32 係自受光面電極層2侧依序層疊。 12 320854 200941748 ' 第1光電轉換部31係藉由從受光面電極層2側入射 的光而產生光生載子。第1光電轉換部31係具有自基板1 * 側層疊P型非晶矽半導體、i型非晶矽半導體及η型非晶 • 矽半導體之pin接合（未圖示）。 反射層32係將自第1光電轉換部31側入射的光的一 部分反射至第1光電轉換部31侧。反射層32係含有第1 層32a與第2層32b。第1層32a與第2層32b係自第1 光電轉換部31側依序層疊。因此，第1層32a係接觸於第 ® 2光電轉換部33，而第2層32b則未接觸於第2光電轉換 部33。 第2光電轉換部33係藉由入射的光而產生光生載 子。第2光電轉換部33係具有自基板1側層疊p型晶態矽 半導體、i型晶態矽半導體及η型晶態矽半導體之pin接合 (未圖示）。 (作用及效果） ❹ 依據本發明第2實施形態的太陽能電池10，反射層 32所含有的第1層32a及第2層32b係自第1光電轉換部 31侧依序層疊。 依據此種構成，即使太陽能電池10具有串疊構造， 仍能夠一邊抑制太陽能電池10整體的串聯電阻值的增 大，一邊提升反射層32的反射率。因此，能夠使太陽能電 池10的光電轉換效率提升。 [第3實施形態] 以下，針對本發明第3實施形態進行說明。其中，以 13 320854 200941748 下係以上述第1實施形態與第3實施形態的差異為主進行 說明。 具體而言’在上述第1實施形態中，層疊體3含有第 1光電轉換部31與反射層32。 相對於此’在第3實施形態中，層疊體3係除了含有 第1光電轉換部31及反射層32之外’還含有第2光電轉 換部33。亦即，第3實施形態的太陽能電池係具有串疊 (tandem)構造。並且，在第3實施形態中，反射層32除了 3有第1層32a及第2層32b之外，還含有第3層32c。 (太陽能電池的構成） 以下，針對本發明第3實施形態的太陽能電池的構 成’參照第3圖進行說明。 第3圖係本發明第3實施形態的太陽能電池1〇的剖 面圖。 如第3圖所示，太陽能電池1〇係具備基板！、受光面 電極層2、層疊體3及背面電極層4。 層疊體3係設置在受光面電極層2與背面電極層4之 間。層疊體3係含有第1光電轉換部31、反射層％及第2 光電轉換部33。 第1光電轉換部31、反射層32及第2光電轉換部33 係自受光面電極層2侧依序層疊。 第1光電轉換部31係藉由從受光面電極層2侧入射 的光而產生光生載子。此外，第〗光電轉換部13係藉由從 反射層32反射的光而產生光生載子。帛1光電轉換部31 14 320854 200941748 係具有自基板1側層疊p型非晶矽半導體、i型非晶矽半 導體及η型非晶矽半導體之pin接合（未圖示）。 ‘ 反射層32係將穿透過第1光電轉換部31的光的一部 . 分反射至第1光電轉換部31側。反射層32係含有第i層 32a、第2層32b及第3層32c。 弟1層32a、第2層32b及第3層32c係自第1光電 轉換部31側依序層疊。因此，第i層32a係接觸於第i 光電轉換部31，第3層32C係接觸於第2光電轉換部％。 而第2層32b則未接觸於第！光電轉換部31及第2光電轉 換部33任何一者。 第2層32b係含有：由樹脂等所構成的結合劑、透光 性導電材料及折射率調整材。就結合劑而言，可使用二氧 化梦專。此外，就透光性導電材料而言，可使用Ζη〇、ιτο 等。此外，就折射率調整材而言係使用折射率比第i層32a 的折射率及第3層32c的折射率低的材料。就折射率調整 〇材而言，例如，可使用氣泡或者由Si〇2、Αΐ2〇3、Mg〇、

CaF2、NaF、Ca0、LiF、MgF2、Sr0、b2〇3 等所構成的微 粒子。因此，就第2層32b而言，例如可使用於二氧化矽 系結合劑中含有ITO粒子與氣泡之層。藉由在第2層32b 含有如上述的折射率調整材，第2層整體的折射率即變得 比第1層32a的折射率及第3層32c的折射率低。 就第1層32a而言係使用與第1光電轉換部31之間 的接觸電阻值比構成第2層32b的材料與第1光電轉換部 31之間的接觸電阻值還小的材料作為主體。此外，就第3 320854 15 200941748 層32c而言係使用與第2光電轉換部33之間的接觸電阻值 比構成第2層32b的材料與第1光電轉換部3〗之間的接觸 電阻值還小的材料作為主體。 亦即’較佳為所選擇之構成第1層32a的材料係可使 . 第1光電轉換部31與第！層32a的接觸電阻值未滿於使第 1光電轉換部31與第2層32b直接接觸時的接觸電阻值。 此外，較佳為所選擇之構成第3層32c的材料係可使第3 層32c與第2光電轉換部33的接觸電阻值未滿於使第2 層32b與第2光電轉換部33直接接觸時的接觸電阻值。 ❹ 此外’較佳為所選擇之構成第1層32a的材料及構成 第3層32c的材料係可使含有第1層32a及第3層32c的 層疊體3兩端的電阻值比不含有第1層32a及第3層32c 的層疊體3兩端的電阻值小。 就第1層32a或第3層32c而言，例如可使用ZnO、 ITO等。另外’構成第1層32a的材與構成第3層32c的 材料可為相同亦可不同。

Q 另外’在本發明第3實施形態中，第3層32c係相當 於本發明的「另一接觸層」。 第2光電轉換部33係藉由入射的光而產生光生載 子。第2光電轉換部33係具有自基板1侧層疊p型晶態矽 半導體、1型晶態矽半導體及η型晶態矽半導體之pin接合 (未圖示）。 (作用及效果） 依據本發明第3實施形態的太陽能電池10，反射層 16 320854 200941748 32係含有：第2層32b，係含有折射率調整材；第1層32a， 由與第1光電轉換部31之間的接觸電阻值比第2層32b . 與第1光電轉換部31之間的接觸電阻值還小的材料所構 ' 成；以及第3層32c，由與第2光電轉換部之間的接觸電 阻值比第2層32b與第2光電轉換部33之間的接觸電阻值 還小的材料所構成；其中，第1層32a、第2層32b及第3 層32c係自第1光電轉換部31侧依序層疊。因此，含有折 射率調整材的第2層32b並未接觸於第1光電轉換部31 ® 及第2光電轉換部33的任何一者。 依據此種構成，能夠一邊抑制太陽能電池10整體的 串聯電阻值的增大，一邊提升反射層32的反射率。因此， 能夠使在第1光電轉換部31所吸收的光量增加。並且，第 2層32b含有折射率調整材，反射層32含有該第2層32b， 本實施形態3中的反射層32相較於以ZnO為主體的習知 反射層，不易吸收長波長範圍（lOOOnm附近）的光。因此， q 亦能夠使在第2光電轉換部33所吸收的光量增加。因此， 能夠使太陽能電池10的光電轉換效率提升。 [第4實施形態] 以下，針對本發明第4實施形態進行說明。其中，以 下係以上述第3實施形態與第4實施形態的差異為主進行 說明。 具體而言，在上述第3實施形態中，太陽能電池10 含有基板1、受光面電極層2、層疊體3及背面電極層4。 相對於此，在第4實施形態中，太陽能電池10係在 17 320854 200941748 基板1上具備有複數個分別具備受光面電極層2、層疊體3 及背面電極層4的太陽能電池元件10a。 (太陽能電池的構成） ， 以下，針對本發明第4實施形態的太陽能電池的構 - 成，參照第4圖進行說明。第4圖係本發明第4實施形態 的太陽能電池10的剖面圖。 如第4圖所示，太陽能電池10係具備基板1及複數 個太陽能電池元件1 〇a。 複數個太陽能電池元件l〇a的各者係形成在基板1 Ο 上。複數個太陽能電池元件l〇a分別具備受光面電極層2、 層疊體3及背面電極層4。 層疊體3係設置在受光面電極層2與背面電極層4之 間。層疊體3係含有第1光電轉換部3卜反射層32及第2 光電轉換部33。反射層32係含有第1層32a、第2層32b 及第3層32c。 第1層32a、第2層32b及第3層32c係自第1光電 ❹ 轉換部31侧依序層疊。因此，第1層32a係接觸於第1 光電轉換部3卜第3層32c係接觸於第2光電轉換部33。 而第2層32b則未接觸於第1光電轉換部31及第2光電轉 換部33任何一者。第1層32a及第3層32c的厚度較佳為 儘可能地小。 背面電極層4係具有延伸部4a，該延伸部係朝著鄰接 於複數個太陽能電池元件l〇a中所含有的一個太陽能電池 元件10a的另一個太陽能電池元件10a的受光面電極層12 18 320854 200941748 延伸。 延伸部4a係沿著一個太陽能電池元件1〇a所含有的 層疊體3側面而形成◎延伸部4a係與露出於一個太陽能電 • 池元件丨如所含有的層疊體3侧面之反射層接觸。 (作用及效果） 依據本發明第4實施形態的太陽能電池1〇，除了提升 反射層32的反射率，還能夠抑制太陽能電池1〇的填充因 子（FF)的降低，因此，能夠使太陽能電池1〇的光電轉換效 率提升。以下，針對此種效果進行詳細說明。 習知作為反射層主體而使用的Zn0其薄片電阻(sheet resistance)係為 LOxlO2至 5.0χ1〇2Ω/□左右。因此，在使 用以ΖηΟ為主體的習知反射層時，太陽能電池1〇a產生的 電流的一部分係沿著該反射層流向延伸部4a而產生漏電 流。當此種電流於複數個太陽能電池元件1〇a的各個中變 大時，太陽能電池10的填充因子(FF)會降低。 ❹ 相對於此，含有折射率調整材的第2層32b其薄片電 阻係為1·0χ106Ω/□以上。因此，在本發明第4實施形態 的太陽能電池10中，藉由將含有折射率調整材的第2層 32b含有於反射層32 ’能夠使反射層32的薄片電阻值比以 ΖηΟ為主體的習知反射層的薄片電阻值更加大幅提升。因 此，在本發明第4實施形態的太陽能電池1〇中，能夠抑制 在太陽能電池元件l〇a產生的電流沿著反射層32到達至延 伸部4a。因此，藉由使用含有第2層32b的反射層32,能 夠比使用以ΖηΟ為主體的習知反射層時更抑制太陽能電 19 320854 200941748 池10的填充因子（FF)的降低。藉此，能夠使太陽能電池 10的光電轉換效率提升。 此外，由於第1層32a(接觸層）係用以降低第2層 . 32b(低折射率層）與第1光電轉換部32之間的接觸電阻值 者，第3層32c(另一接觸層）係用以降低第2層32b(低折 射率層）與第2光電轉換部33之間的接觸電阻值者，因此 可將第1層32a及第3層32c的厚度予以縮小。 將第1層32a的厚度予以縮小時，便能夠使第1層32a 的薄片電阻值增大。此外，將第3層32c的厚度予以縮小 〇 時，便能夠使第3層32c的薄片電阻值增大。在此，即使 是在將第1層32a的厚度予以縮小的情形下，仍能夠充分 降低第2層32b(低折射率層）與第1光電轉換部31之間的 接觸電阻值。此外，即使是在將第3層32c的厚度予以縮 小的情形下，仍能夠充分降低第2層32b(低折射率層）與第 2光電轉換部33之間的接觸電阻值。因此，藉由將第1層 32a及第3層23c的厚度儘可能予以縮小，能夠降低沿著 q 第1層32a及第3層32c流向延伸部4a的漏電流。 <其他實施形態> 雖然本發明係以上述的實施形態進行說明，但不應理 解為所揭示的部分論述及圖式限定了本發明。本技術領域 人員自可從上述揭示内容了解各種的代替實施形態、實施 例及運用技術。 例如，雖然在上述第1實施形態中，含有於層疊體3 的光電轉換部為1個（第1光電轉換部31)，在第2實施形 20 320854 200941748 ' 態及第3實施形態3中，含有於層疊體3的光電轉換部為 2個（第1光電轉換部31及第2光電轉換部33)，但並非以 此為限6具體而言，層疊體3亦可含有3個以上的光電轉 * 換部。此時，反射層32能夠設置在任意的相鄰接2個光電 轉換部之間。 此外，雖然在上述第1實施形態中，第1光電轉換部 31係具有自基板1侧層疊p型非晶矽半導體、i型非晶矽 半導體及η型非晶矽半導體之pin接合，但並非以此為限。 ® 具體而言，第1光電轉換部31亦可具有自基板1侧層疊p 型晶態矽半導體、i型晶態矽半導體及η型晶態矽半導體 之pin接合。其中，晶態矽係採用含有微晶矽或複晶矽者。 此外，雖然在上述第1實施形態至第4實施形態中， 第1光電轉換部31及第2光電轉換部33係具有pin接合， 但並非以此為限。具體而言，亦可為第1光電轉換部31 及第2光電轉換部33的至少一方具有自基板1側層疊p Q 型矽半導體與η型矽半導體之pn接合。 此外，雖然在上述第1實施形態至第4實施形態中， 太陽能電池10係具有於基板1依序層疊受光面電極層2、 層疊體3、背面電極層4之構成，但並非以此為限。具體 而言，太陽能電池10亦可為具有於基板1依序層疊背面電 極層4、層疊體3、受光面電極層2之構成。 如上所述，本發明包含未記載於本說明書的各種實施 形態等係不言而喻。因此，本發明的技術範圍應當依上述 說明而由適當之申請專利範圍的發明特定事項來界定。 21 320854 200941748 [實施例] 以下，針對本發明的太陽能電池，舉實施例來具體說 明。但本發明並非限定於下述實施例所揭示者，在不變更 本發明要旨的範圍内，可進行適當變更而實施。 [折射率評價] 首先’將在二氧化矽系結合劑中含有IT〇粒子（透光 性導電材料)與氣泡(折射率調整材）的層（以下稱為「含有氣 泡之ΙΤΟ層」）之折射率、與習知作為反射層主體而使用的 ΖηΟ層及ΙΤΟ層之折射率進行比較。 具體而言’首先，使用在醇系溶劑中混合有ΙΤΟ微粒 子與二氧化石夕系結合劑之分散液，利用旋轉塗佈法製作含 有氣泡之ΙΤΟ層。此時係在分散液即將使用於旋轉塗佈法 之前以機械進行授拌’藉此而使氣泡含有於分散液中。另 外’就ΙΤΟ微粒而言係使用平徑粒徑2〇nm至4〇nm的住 友金屬礦山製的ITO微粒子（SUFP)。再者，二氧化矽系結 合劑的混合比例係相對於IT0微粒子設為10至15體積 %。此外’在進行旋轉㈣之後，為了乾燥及鍛燒，在大 氣中以150 C進;h* 1小時的退火。之後，測量所製得的含 有氣泡之ITO層的折射率。於表丨顯示含有氣泡之加層 的折射率的測量結果。 22 320854 200941748 [表i] 含有氣泡之ITO層及ZnO層的折射率 折射率 含有氣泡之ITO層 1.48 至 1.52 --------- 一般而言，ZnO層及ITO層的折射率約為2.0。因此， 如表1所示，確認了含有氣泡之ITO層的折射率係比Zn〇 層及ITO層的折射率低。因此，藉由將含有氣泡之ιτο層 ❺含有於反射層，能夠提高反射層的反射率。 [光電轉換效率評價] 接著，以下述的方式製作實施例1、實施例2、比較 例1、比較例2及比較例3的太陽能電池，且進行光電轉 換效率的比較。 (實施例1) 以下述的方式製作實施例1的太陽能電池10。首先， 在厚度4mm的玻璃基板(基板1)上形成Sn〇2層（受光面電 ❹ 極層2)。 接著’使用電衆 CVD(Chemical Vapor Deposition ;化 學氣相沉積）法，在Sn〇2層（受光面電極層2)上層疊p型非 晶矽半導體、i型非晶矽半導體、η型非晶矽半導雔，而形 成第1單元（第1光電轉換部31)。ρ型非晶矽半導體、i型 1 非晶矽半導體及η型非晶矽半導體的厚度分別設定為 * 15nm、200nm、30nm。 接著，使用濺鍍法及旋轉塗佈法，在第1單元（第1 23 320854 200941748 光電轉換部31)上形成中間反射層（反射層32)。具體而言， 在第1單兀（第1光電轉換部31)上依序層疊藉由濺鍍法形 成的ZnO層（第1層32a)、藉由旋轉塗佈法形成的含有氣 泡之ITO層（第2層32b)及藉由濺鐘法形成的zn〇層（第3 層32c) ’藉此而形成具有3層構造的中間反射層（反射層 32)。ZnO層（第1層32a)、含有氣泡之IT〇層（第2層32b) 及ZnO層（第3層32c)的厚度分別設定為5nm、20nm、5nm。 接著’使用電漿CVD法，在中間反射層（反射層32) 上層疊p型微晶矽半導體、i型微晶矽半導體、η型微晶矽 丰導體’而形成第2單元（第2光電轉換部33)。ρ型微晶 矽半導體、i型微晶矽半導體及η型微晶矽半導體的厚度 分別設定為 30nm、2000nm、20nm。 接著’使用濺鍍法，在第2單元（第2光電轉換部33) 上形成ZnO層及Ag層（背面電極層4)°ZnO層及Ag層（背 面電極層4)的厚度分別設定為9〇nm、200nm。 藉此’如第3圖所示，在本實施例1中所形成的太陽 能電池10係在第1單元（第1光電轉換部31)與第2單元（第 2光電轉換部33)之間具有中間反射層（反射層32)，而該中 間反射層（反射層32)含有含有氣泡之ITO層（第2層32b)。 此外，含有氣泡之ITO層（第2層32b)與第1單元（第1光 電轉換部31)之間介置有ZnO層（第1層32a)，含有氣泡之 ITO層（第2層32b)與第2單元（第1光電轉換部33)之間介 置有ZnO層（第3層32c)。 <比較例1> 24 320854 200941748 以下述的方式製作比較例1的太陽能電池2〇。首先， 與上述實施例1同樣地’在厚度4mm的玻璃基板(基板21) • 上依序形成Sn〇2(受光面電極層22)、第1單元（第1光電 * 轉換部231)。 接著’使用藏鑛法’在第1單元（第1光電轉換部231) 上形成中間反射層（反射層232)。在本比較例1中係在第1 單元（第1光電轉換部231)上僅形成ZnO層，且以該ZnO 層作為中間反射層（反射層232)。ZnO層（反射層232)的厚 ® 度係設定為30nm。 接著，與上述實施例1相同地，在中間反射層（反射 層232)上依序形成第2單元（第2光電轉換部233)、ZnO 層及Ag層（背面電極層24)。其中，第1單元（第1光電轉 換部231)、第2單元（第2光電轉換部233)、及ZnO層及 Ag層（背面電極層24)的厚度設定為與上述實施例1相同。 藉此’如第5圖所示，在本比較例1中係形成在第1 ❹單元（第1光電轉換部231)與第2單元（第2光電轉換部233) 之間具有由ZnO層所構成的中間反射層（反射層232)的太 陽能電池20。 <比較例2> 以下述的方式製作比較例2的太陽能電池2〇。首先， 與上述實施例1同樣地，在厚度4mm的玻璃基板(基板21) 上依序形成Sn〇2(受光面電極層22)、第1單元（第1光電 轉換部231)。 接著’使用濺鍍法’在第1單元（第1光電轉換部231) 25 320854 200941748 上形成中間反射層（反射層232)。在本比較例2中係在第i . 單元（第1光電轉換部231)上僅形成含有氣泡之ITO層， 且以該含有氣泡之ΙΤΟ層作為中間反射層（反射層232)。 · 含有氣泡之ΙΤΟ層（反射層232)的厚度係設定為3〇nm。 ‘ 接著’與上述實施例1相同地，在中間反射層（反射 層232)上依序形成第2單元（第2光電轉換部233)、ZnO 層及Ag層(背面電極層24)。其中，第1單元（第1光電轉 換部231)、第2單元（第2光電轉換部233)、及ZnO層及 Ag層（背面電極層24)的厚度設定為與上述實施例1相同。 ❹ 藉此，如第5圖所示，在本比較例2中係形成在第1 單元（第1光電轉換部231)與第2單元（第2光電轉換部233) 之間具有由含有氣泡之ITO層所構成的中間反射層（反射 層232)的太陽能電池20。 <特性評價（其一)> 針對實施例1、比較例1及比較例2的太陽能電池’ 進行開路電壓、短路電流、填充因子及光電轉換效率各特 ❹ 性值的比較。於表2顯示比較結果。其中，在表2中係顯 示以比較例1的各特性值為1 00之規格化結果。 26 320854 200941748 ‘[表 2] 實施例1、比較例1及比，例2的太陽能電池的各特性傕 開路電壓 短路電流 填充因子 光電轉換 效率 比較例1 1.00 1.00 l.oo 1.00 比較例2 0.98 1.01 0.92 0.91 實施例1 1.00 1.04 0.99 1.03 ❹ 如表2所示，確認了比較例2的短路電流係較比較例 1若干增加，但填充因子則較比較例丨降低。並且，就結 果而言，確認了比較例2的光電轉換效率較比較例丨降低。 關於短路電流之增加，可認為是比較例2的太陽能電 池20中的中間反射層（反射層232)係由折射率比Ζη〇層還 低的s有氣泡之ΙΤΟ層所構成之故。另一方面，關於填充 因子之降低，可認為是因為比較例2的太陽能電池2〇中構 ❹成中間反射層（反射層232)的含有氣泡之ΙΤΟ層係直接接 觸於第1單元（第1光電轉換部231)及第2單元(第2光電 轉換部233)而使得比較例2的太陽能電池20的串聯電阻 值增大之故。並且，可認為由於比較例2的填充因子之降 低的程度大而使光電轉換效率較比較例1降低。 相對於此，確認了雖然實施例1在填充因子方面較比 較例1若干減少，但在短路電流方面係較比較例1增加。 結果，確認了在實施例1中，能夠使光電轉換效率較比較 例1提升。 320854 27 200941748 (實施例2) 以下述的方式製作實施例2的太陽能電池1〇。首先 在厚度4mm的玻璃基板(基板1)上形成Sn〇2層（受光面電 極層2)。 接著，使用電漿CVD法，在Sn〇2層（受光面電極層 2)上層疊p型非晶矽半導體、i型非晶矽半導體、n型非: 矽半導體，而形成第1單元（第1光電轉換部31)。p型非 晶石夕半導體、i型非晶石夕半導體及η型非晶石夕半導體的严 度分別設定為15nm、360nm、30nm。 接著，使用電漿CVD法’在第1單元（第1光電轉換 部31)上層疊p型微晶矽半導體、i型微晶矽半導體、n型 微晶矽半導體，而形成第2單元（第2光電轉換部33)。 型微晶矽半導體、i型微晶矽半導體及η型微晶；5夕半導體 的厚度分別設定為30nm、2000nm、20nm。 接著，使用濺鍍法及旋轉塗佈法，在第2單元（第j 光電轉換部33)上形成中間反射層（反射層32)。具體而言， 在第2單元（第1光電轉換部33)上依序層疊藉由濺鍍法形 成的ITO層（第1層32a)及藉由旋轉塗佈法形成的含有^ 泡之ITO層（第2層32b)，藉此而形成具有2層構造的背 面反射層（反射層32)。汀0層（第1層32a)及含有氣泡之IT〇 層（第2層32b)的厚度分別設定為45nm。 接著，使用濺鍍法，在背面反射層（反射層32)上形成 Ag層（背面電極層4)。Ag層（背面電極層4)的厚度設定為 200nm。 28 320854 200941748 藉此，如第2圖所示，在本實施例2中所形成的太陽 能電池10係在第2單元（第2光電轉換部33)與Ag層（背 • 面電極層4)之間具有背面反射層（反射層32)，而該背面反 1 射層（反射層32)含有含有氣泡之ITO層（第2層32b)。此 外，含有氣泡之ITO層（第2層32b)與第2單元（第2光電 轉換部33)之間介置有ITO層（第1層32a)。 〈比較例3> 以下述的方式製作比較例3的太陽能電池30。首先， ❹與上述實施例2同樣地’在厚度4mm的玻璃基板(基板31) 上依序形成Sn02層（受光面電極層32)、第1單元（第1光 電轉換部331)及第2單元（第2光電轉換部333)。 接著，使用濺鍍法，在第2單元（第2光電轉換部333) 上形成背面反射層(反射層332)。在本比較例3中係在第2 單元（第2光電轉換部333)上僅形成ZnO層，且以該Zn〇 ❹ 層作為背面反射層（反射層332)。Zn〇層（反射層332)的厚 度係設定為90nm。 接著 ,興上迷實施例1相同地，在背面反射層（反射 層332)上形成Ag層（背面電極層34)。其中，第丨單元 1光電轉換部331)、第2單元（第2光電轉換部333)、及 ^層（背面電極層34)的厚度設定為與上述實施例2相同。 一 圖所示，在本比較例3中係形成在第2 早凡 、轉換部333)與Ag層（背面電極層34)之 麵構成㈣面反射層(反射層332)的太陽能電 320854 29 200941748 <特性評價（其二)> 針對實施例2及比較例3的太陽能電池，進行開路電 壓、短路電流、填充因子及光電轉換效率各特性值的比較。 於表3顯示比較結果。其中，在表3中係顯示以比較例3 的各特性值為1.00之規格化結果。 [表3] 實施例2及比較例3的太陽能電池的各特性值 開路電壓 短路電流 填充因子 光電轉換 效率 比較例3 1.00 1.00 1.00 1.00 實施例2 1.00 1.06 0.99 1.05 如表3所示，確認了雖然實施例2在填充因子方面較 比較例1若干減少，但在短路電流方面係較比較例3增加。 結果，確認了在實施例2中，能夠使光電轉換效率較比較 例3提升。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明第1實施形態的太陽能電池10的剖 面圖。 第2圖係本發明第2實施形態的太陽能電池10的剖 面圖。 第3圖係本發明第3實施形態的太陽能電池10的剖 面圖。 第4圖係本發明第4實施形態的太陽能電池10的剖 30 320854 200941748 面圖。 第5圖係本發明的比較例1及比較例2的太陽能電池 ， 20的剖面圖。 ‘ 第6圖係本發明的比較例3的太陽能電池30的剖面 圖。 【主要元件符號說明】 1 、 21 、 31 2 、 22 、 32 ©3 4 、 24 、 34 4a 10、20、30 10a 31 > 231 > 331 32、 232、332 Q 32a 32b 32c 33、 233、333 基板 受光面電極層 層疊體 背面電極層 延伸部 太陽能電池 太陽能電池元件 第1光電轉換部 反射層 第1層（接觸層） 第2層（低折射率層） 第3層（另一接觸層） 第2光電轉換部 31 320854

Claims (1)

1. 200941748 七、申請專利範圍： 1. 一種太陽能電池，係含有： 具有導電性及透光性的受光面電極層； 具有導電性的背面電極層；及 層疊體，設置在前述受光面電彳虽層與前述背面電 極層之間； 前述層疊體係含有：第1光電轉換部，藉由光的 入射而產生光生載子；及 反射層，將穿透過前述第1光電轉換部的光的一 部分反射至前述第1光電轉換部側； 前述反射層係具有：低折射率層，含有折射率調 整材；及接觸層，介置在前述低折射率層與前述第1 光電轉換部之間； 構成前述折射率調整材的材料的折射率係比構成 前述接觸層的材料的折射率還低； 前述低折射率層的折射率係比前述接觸層的折射 率還低。 2. 如申請專利範圍第1項之太陽能電池，其中，前述層 疊體係具有：自前述受光面電極層侧依序層疊前述第1 光電轉換部、前述反射層、及藉由光的入射而產生光 生載子的第2光電轉換部之構成； 前述反射層尚具有介置在前述低折射率層與前述 第2光電轉換部之間的另一接觸層； 構成前述折射率調整材的材料的折射率係比構成 32 320854 200941748 * 前述另一接觸層的材料的折射率還低； 前述低折射率層的折射率係比前述另一接觸層的 ， 折射率還低。 • 3.如申請專利範圍第1項或第2項之太陽能電池，其中， 前述接觸層係由與前述第1光電轉換部之間的接觸電 阻值比前述低折射率層與前述第1光電轉換部之間的 接觸電阻值還小的材料所構成。 4. 如申請專利範圍第2項之太陽能電池，其中，前述另 ® 一接觸層係由與前述第2光電轉換部之間的接觸電阻 值比前述低折射率層與前述第2光電轉換部之間的接 觸電阻值還小的材料所構成。 5. 如申請專利範圍第3項或第4項之太陽能電池，其中， 前述接觸層或前述另一接觸層的至少一方係含有氧化 辞或氧化銦。 6. 一種太陽能電池，係在具有絕緣性及透光性的基板上 @ 具有第1太陽能電池元件及第2太陽能電池元件者， 其中， 前述第1太陽能電池元件及前述第2太陽能電池 元件的各者係具備： 具有導電性及透光性的受光面電極層； 具有導電性的背面電極層，及 層疊體，設置在前述受光面電極層與前述背面電 極層之間； 前述層疊體係含有：第1光電轉換部，藉由光的 33 320854 200941748 入射而產生光生載子；反射層，將穿透過前述第1光 · 電轉換部的光的一部分反射至前述第1光電轉換部 側；及第2光電轉換部，藉由光的入射而產生光生載 ， 子； 前述第1太陽能電池元件的前述背面電極層係具 有朝著前述第2太陽能電池元件的前述受光面電極層 延伸的延伸部； 前述延伸部係沿著前述第1太陽能電池元件所含 有的前述層疊體的側面而形成； Ο 前述延伸部係與露出於前述第1太陽能電池元件 所含有的前述層疊體的前述側面之前述反射層接觸； 前述反射層係具有：低折射率層，含有折射率調 整材；接觸層，介置在前述低折射率層與前述第1光 電轉換部之間；及另一接觸層，介置在前述低折射率 層與前述第2光電轉換部之間； 構成前述折射率調整材的材料的折射率係比構成 q 前述接觸層的材料的折射率及構成前述另一接觸層的 材料的折射率還低； 前述低折射率層的折射率係比前述接觸層的折射 率及前述另一接觸層的折射率還低。 34 320854