[發(fā)明專利]光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法及制膜裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980142652.6
• 申請日: 2009-10-02
• 公開（公告）號: CN102197493A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮原弘臣;山口賢剛
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱重工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L21/205
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 岳雪蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，特別涉及通過制膜來形成發(fā)電層的薄膜太陽能電池的制造方法和該發(fā)電層的制膜所使用的制膜裝置。

背景技術(shù)

作為將太陽光的能量轉(zhuǎn)換為電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，已知有具有光電轉(zhuǎn)換層的薄膜硅類太陽能電池，該光電轉(zhuǎn)換層通過等離子體CVD法等制作p型硅類半導(dǎo)體(p層)、i型硅類半導(dǎo)體(i層)及n型硅類半導(dǎo)體(n層)的薄膜而形成。在薄膜硅類太陽能電池中，例如，作為層疊有包含由非晶硅構(gòu)成的i層(非晶硅i層)的光電轉(zhuǎn)換層和包含由晶體硅構(gòu)成的i層(晶體硅i層)的光電轉(zhuǎn)換層的串聯(lián)型太陽能電池，正在謀求提高轉(zhuǎn)換效率。

為了提高薄膜硅類太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，必需提高晶體硅層、特別是晶體硅i層的膜質(zhì)。而且，由于晶體硅i層比其他層厚，因此，要求高速進(jìn)行晶體硅i層的制膜以提高太陽能電池的生產(chǎn)率。

在專利文獻(xiàn)1中公開有如下制膜方法：在堆積晶體硅光電轉(zhuǎn)換層時，進(jìn)行30％的堆積后，逐漸增加硅烷類氣體流量以便在制膜結(jié)束時使硅烷類氣體流量達(dá)到初始量的1.1～1.5倍。根據(jù)上述方法，可以伴隨硅烷類氣體流量增大而增大制膜速度，并提高得到的光電轉(zhuǎn)換裝置的開路電壓。

在專利文獻(xiàn)2中記載有如下技術(shù)：在以一定的氫稀釋率進(jìn)行微晶硅半導(dǎo)體層的制膜的情況下，由于膜厚越厚則越導(dǎo)致粗大粒子生長，因此導(dǎo)致性能降低。于是，在專利文獻(xiàn)2中，在微晶硅半導(dǎo)體層的制膜過程中，在自制膜初期至結(jié)束的期間內(nèi)，使氫稀釋率(硅烷類流量)呈被分成5階段的階梯狀地增加，從而提高膜質(zhì)并提高開路電壓。

專利文獻(xiàn)1：日本特許第3672754號公報(權(quán)利要求1、段落[0021]、[0039])

專利文獻(xiàn)2：美國專利申請公開第2005/0164474號說明書(段落[0014]、[0018]、[0033]、圖1、表2)

如上所述，在自制膜開始至結(jié)束的期間，使硅烷類氣體流量以增大的方式進(jìn)行變化來形成晶體硅薄膜，從而可以增大光電轉(zhuǎn)換裝置的開路電壓并提高光電轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2的公開內(nèi)容，為了獲得提高開路電壓的效果，例如在專利文獻(xiàn)1中，將制膜初期所需的制膜時間延長設(shè)定為全部制膜時間的30％。但是，在專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2所述的低速制膜條件下，延長硅烷類氣體流量小(即，制膜速度更小)的初期制膜時間，這將使作為厚膜的晶體硅i層的制膜時間延長，因此導(dǎo)致生產(chǎn)率降低。

另外，相對于面積超過1m²的大面積基板形成晶體硅層時，因基板面內(nèi)的氣體分布等原因，在基板面內(nèi)產(chǎn)生開路電壓及轉(zhuǎn)換效率的分布。特別是，在以高速(例如1.5nm/sec～2.5nm/sec)進(jìn)行晶體硅層的制膜時，存在如下問題：具有容易產(chǎn)生分布的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種進(jìn)行高品質(zhì)的晶體硅層的制膜并制造高性能的光電轉(zhuǎn)換裝置的方法、以及用于進(jìn)行高品質(zhì)的晶體硅層的制膜的制膜裝置。

本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，用于在基板上利用等離子體CVD法形成包含i層的晶體硅類光電轉(zhuǎn)換層，該制造方法的特征在于，所述i層的形成工序具有初始層制膜階段和塊體i層制膜階段，在所述初始層制膜階段，所述初始層制膜階段下的硅烷類氣體流量比所述塊體i層制膜階段下的硅烷類氣體流量低，將所述初始層制膜階段的制膜時間設(shè)為所述i層的全部制膜時間的0.5％以上20％以下，將所述初始層制膜階段下的SiH^*發(fā)光強(qiáng)度設(shè)為所述塊體i層制膜階段中的穩(wěn)定后的SiH^*發(fā)光強(qiáng)度的80％以下，在上述條件下進(jìn)行所述初始層的制膜。

在利用等離子體CVD法進(jìn)行晶體硅i層的制膜時，對等離子體發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行研究后得知，SiH^*發(fā)光強(qiáng)度在剛產(chǎn)生等離子體后(剛開始制膜后)發(fā)光強(qiáng)度高，此后在100秒鐘左右的期間急劇降低。即，推測出自剛產(chǎn)生等離子體后至100秒鐘左右，硅烷類氣體的供給和消耗之間的平衡性差，等離子體變得不穩(wěn)定。并且可認(rèn)為若制膜持續(xù)進(jìn)行，則SiH^*發(fā)光強(qiáng)度成為大致一定值，從而使等離子體穩(wěn)定化。