[發明專利]光電設備和用于大量制作球形半導體顆粒的批量生產設備

有效

• 申請號: 01140130.3
• 申請日: 2001-11-26
• 公開（公告）號: CN1357927A
• 公開（公告）日: 2002-07-10
• 發明（設計）人: 浜川圭弘;室園干男;高倉秀行;山口由岐夫;山形順;安田英典
• 申請（專利權）人: 珂琳21風險投資株式會社
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/06;H01L31/18
• 代理公司: 隆天國際專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳紅,潘培坤

技術領域

本發明涉及一種光電設備，和一種適用于制造光電設備等的大量制作球形半導體顆粒的批量生產設備。

在本文所述的公開中，術語“pin結”應理解為包括如下結構，在近似球形的光電轉換元件上形成有n-、i-和p-型半導體層，并由此使這些半導體層以所述順序從該近似球形光電轉換元件的內部向外設置或者從外部向內設置。

背景技術

通常的現有技術提供的光電設備所包括的光電轉換元件由晶體硅半導體晶片制成?，F有技術的光電設備由于其晶體制作步驟復雜而成本較高。另外，制作半導體晶片的步驟不僅復雜，因為它包括塊狀單晶的切割、切片和磨光；而且該步驟也比較浪費，因為由切割、切片、磨光等產生的晶體廢料在體積上多達初始塊狀單晶的大約50％以上。

另一現有技術提供的光電設備所包括的光電轉換元件由非晶硅(簡稱“a-Si”)薄膜制成，它解決了上面所述的問題。由于薄膜光電轉換層由等離子體CVD(化學氣相沉積法)方法形成，所以該現有技術光電設備具有如下優點，不再必需傳統方法所需的諸多步驟例如塊狀單晶切割、切片和磨光，并且沉積膜可以整體用作器件活性層。然而該非晶硅光電設備具有如下缺點，由于非晶結構使得半導體內部具有大量晶體缺陷(即間隙狀態)，非晶硅太陽能電池具有光電轉換效率因光致退化現象而降低的問題。為解決此問題，現已研制開發出一種通過采用氫化處理以消減晶體缺陷的技術，從而實現了諸如非晶硅太陽能電池等電子器件的制造。

然而即使這種處理也不能完全消除晶體缺陷的負面影響，例如非晶硅太陽能電池仍然具有光電轉換效率降低15％至25％的弱點。

一種用于抑制光致退化的新近研制技術已經實現一種堆疊型太陽能電池，其中光電活性i-型層制作得極薄，并且采用2結或3結太陽能電池，由此能成功地將光致退化抑制至大約10％。顯然當太陽能電池的工作溫度較高時其光致退化程度降低。盡管現在已經研制出可使太陽能電池在上述這種條件下工作的模塊技術，但是它不能滿足所有需求，因而還需要進一步的改進。

再一個克服上述問題的現有技術公開在日本已審查的專利公告JP-B27-54855(1995)中。根據該現有技術，以下述方式制作一個太陽能陣列。將每個具有p-型硅球體和n-型硅表層的球形顆粒埋在具有多個孔的鋁箔中。通過從鋁箔的后側蝕刻除去n-型硅表層，將內部的p-型硅球體加以暴露。將暴露式硅球體連接至另一鋁箔板上。

在該現有技術中，為了通過降低高純硅的用量來降低成本，必須通過降低顆粒的外徑來降低整個裝置的平均厚度。為了提高轉換效率，必須增大光接收表面，為此目的，必須將顆粒設置得彼此更加靠近?？傊?，需要將大量具有較小外徑的顆粒密集排布并且連接至鋁箔板上。這使得將顆粒連接至鋁箔板上的步驟復雜化，結果不能實現充分的成本降低。

需要上述這種球形半導體顆粒來制造如公開在JP-B27-54855中的太陽能陣列。在這種太陽能陣列中，通過將硅球形半導體顆粒電連接至金屬箔基板上，可以獲得由照射光至硅球形半導體顆粒產生的光電動力。

如美國專利No.5,012,619中所公開的，這種球形顆粒以如下方式制造，而將固態材料壓碎成具有不規則外形的顆粒，所得顆粒加入一個設有研磨用內襯的園筒中，并且在園筒中形成氣體旋流以使顆粒與內襯碰撞或者使顆粒互相碰撞。

該現有技術需要很多的時間和勞動來制造球形半導體顆粒，因而在成本降低方面是較差的。

另一個現有技術公開在日本未審查的專利公告JP-A8-239298(1996)中。在該現有技術中，用下述方式制作一個較細的硅棒。將一個保持豎直的硅棒的端部通過高頻加熱進行熔化。在硅籽晶熔融粘結至熔化的硅棒上之后，將硅籽晶與硅棒沿豎直方向彼此分離，從而獲得粗細度小于1mm的細硅棒。該現有技術是以例如5mm/min至10mm/min的速度來制作細硅棒。但是，人們期望能以比此制造速度高得多的速度制作大量的球形半導體顆粒。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高度可靠的高效率的光電設備，它可以容易地大量制作同時降低了半導體材料例如高純硅的用量，也即提供一種高度可靠的高效率的可以用較小量資源和能量消耗的低成本制造的光電設備。

本發明的另一個目的在于提供一種能夠容易地用簡單操作來大量制作球形半導體顆粒的設備。

本發明的第一方面提供了一種光電設備，包括：