[發明專利]光電轉換裝置的制造方法

無效

• 申請號: 201080034145.3
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN102473757A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 宮原弘臣;吳屋真之;坂井智嗣;西宮立享
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;C23C16/24;H01L21/205
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

技術領域

本發明涉及光電轉換裝置的制造方法，尤其是涉及通過成膜來形成發電層的薄膜系太陽電池的制造方法。

背景技術

作為將太陽光的能量轉換成電能的光電轉換裝置，已知有具備光電轉換層的薄膜硅系太陽電池，該光電轉換層利用等離子體CVD法等制成p型硅系半導體(p層)、i型硅系半導體(i層)及n型硅系半導體(n層)的薄膜而形成。在薄膜硅系太陽電池中，作為薄膜硅系太陽電池的優點，可列舉有容易大面積化，膜厚減薄至結晶系太陽電池的1/100左右，減少材料等。因此，薄膜硅系太陽電池與結晶系太陽電池相比，能夠以低成本來制造。

在薄膜硅系太陽電池中使用的光電轉換層通常使用以非晶硅為主的膜、以結晶硅為主的膜。關于具備非晶硅膜作為光電轉換層的太陽電池，已知有光電轉換層中的雜質(氧及氮)會對電池性能造成影響的情況(非專利文獻1)。

在專利文獻1中公開有一種太陽電池單元，具備以結晶硅為主的膜作為光電轉換層，結晶硅膜的拉曼比(結晶化率)與電池效率具有相關關系。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2008-66343號公報(段落〔0037〕～〔0038〕，圖7～圖8)

【非專利文獻】

【非專利文獻1】Kinoshita?et?al.，“Influence?of?Oxygen?and?Nitrogen?in?the?Intrinsic?Layer?of?a-Si：H?Solar?Cells”，Japan?Journal?of?Applied?Physics，1996年7月，Vol.35，Part?1，No.7，pp.3819-3824(圖7，3.2.1節)

發明內容

在結晶硅太陽電池中，考慮了結晶硅層中的雜質對電池性能給予的影響。可是，未明確結晶硅層的拉曼比與雜質濃度之間的相關關系。

本發明的目的在于得到在光電轉換層具備結晶硅i層的高效率的光電轉換裝置。

為了解決上述課題，本發明提供一種光電轉換裝置的制造方法，包含在基板上形成光電轉換層的工序，該光電轉換層具備以結晶硅為主的i層，其中，根據所述i層的拉曼比決定所述i層中的雜質的濃度的上限值，制成該決定的雜質的濃度的上限值以下的所述i層。

通過本發明者們的研討可知，具備結晶硅i層的光電轉換裝置的電池性能中，拉曼比越高而越容易受到膜中的雜質濃度的影響，膜中的雜質濃度增加引起的轉換效率的下降顯著。根據上述見解，可以說根據結晶硅i層的拉曼比而結晶硅i層中包含的雜質濃度的容許量不同。在本發明中，以不超過根據拉曼比所決定的雜質濃度的上限值的方式控制結晶硅i層中的雜質濃度并進行成膜，由此能夠制造出具有優異的電池性能的光電轉換裝置。

需要說明的是，本發明中的拉曼比被定義為使用波長532nm的激光而計測的拉曼光譜中的520cm^-1的結晶硅相的峰值強度lc相對于480cm^-1的非晶硅相的峰值強度la的比lc/la。

在上述發明中，優選，在所述拉曼比處于3.5至4.5的范圍內時，所述雜質的濃度的上限值為5×10¹⁸cm^-3，在所述拉曼比處于4.5至5.5的范圍內時，所述雜質的濃度的上限值為2×10¹⁸cm^-3，在所述拉曼比處于5.5至6.5的范圍內時，所述雜質的濃度的上限值為8×10¹⁷cm^-3，在所述拉曼比處于6.5至7.5的范圍內時，所述雜質的濃度的上限值為7×10¹⁷cm^-3。

如此，根據所希望的拉曼比，通過將結晶硅i層中的雜質濃度控制成上述的上限值以下，而能夠生產高效率的光電轉換裝置。

另外，本發明提供一種光電轉換裝置的制造方法，包含在基板上形成光電轉換層的工序，該光電轉換層具備以結晶硅為主的i層，其中，根據所述i層的拉曼比來決定成膜氣氛中的雜質氣體的濃度的上限值，以成為該決定的上限值以下的方式控制所述雜質氣體的濃度來制成所述i層。

通過控制成膜中的雜質氣體的濃度，而能夠控制在結晶硅i層中含有的雜質的濃度。因此，能夠穩定地生產維持高電池性能的光電轉換裝置。