[發(fā)明專利]太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280034187.6
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN103688371A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮫島俊之;安東靖典
• 申請（專利權(quán)）人: 國立大學(xué)法人東京農(nóng)工大學(xué);日新電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/075;H01L31/0368
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 張洋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有在結(jié)晶硅(silicon)基板上形成有硅薄膜的結(jié)構(gòu)的、所謂混合(hybrid)型的太陽能電池及其制造方法。

背景技術(shù)

作為具有在結(jié)晶硅基板上層疊有非晶質(zhì)(無定形(amorphous))硅薄膜的結(jié)構(gòu)的太陽能電池的一例，被廣泛知曉的是如下結(jié)構(gòu)的太陽能電池，即：在結(jié)晶硅基板的兩面形成i型(即，本征(intrinsic))非晶質(zhì)硅薄膜，且在其中之一的i型非晶質(zhì)硅薄膜的表面形成p型非晶質(zhì)硅薄膜，而在另一i型非晶質(zhì)硅薄膜的表面形成n型非晶質(zhì)硅薄膜(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

在上述p型、n型非晶質(zhì)硅薄膜的更外側(cè)，分別形成有透明導(dǎo)電膜及用于導(dǎo)出光電流的梳型電極。

先前，上述非晶質(zhì)硅薄膜是通過如下方式而形成，即：其通過由電容耦合生成等離子體(plasma)的電容耦合型等離子體化學(xué)氣相沉積(Chemical?Vapor?Deposition，CVD)法，使用硅烷氣體(silane?gas)(SiH₄)及氫氣(H₂)作為原料氣體，通過電解而使該原料氣體堆積于基板上。而且，在形成p型、n型的摻雜(dope)薄膜時(shí)，分別在上述原料氣體中少量混合六氫化二硼(diborane)(B₂H₆)、三氫化磷(phosphine)(PH₃)來使用。

已知有如下方案：在結(jié)晶硅基板上，在該結(jié)晶硅基板與作為接觸(contact)層的上述p型、n型非晶質(zhì)硅薄膜之間，插入未摻雜雜質(zhì)的上述i型非晶質(zhì)硅薄膜，從而能夠延長界面上的載流子(carrier)壽命，由此，能夠增大太陽能電池的開路電壓(open?circuit?voltage)，提高轉(zhuǎn)換效率。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開平10-135497號公報(bào)(段落0038-0040，圖4)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

如在非晶質(zhì)硅的物性方面廣泛知曉的，薄膜中的氫會補(bǔ)償硅的未鍵結(jié)鍵，從而大幅有助于作為半導(dǎo)體的特性呈現(xiàn)及性能提高。因而，對于結(jié)晶硅與非晶質(zhì)硅薄膜的界面而言，氫對于成膜過程中及成膜后的界面的幫助也大。

但是，大量的氫反而會產(chǎn)生缺陷，從而導(dǎo)致載流子壽命降低。因此，存在如下課題：結(jié)晶硅／i型薄膜／摻雜(p型、n型)薄膜的氫濃度分布的微妙結(jié)構(gòu)成為必要，成膜工藝(process)的控制甚為困難。

而且，已知的是：在先前作為成膜方法而使用的電容耦合型的等離子體CVD法中，一般要對等離子體施加高電壓，因此等離子體電位高。其結(jié)果，朝向基板表面的入射離子(ion)的能量(energy)高，朝向基板與薄膜的界面及成膜過程中的薄膜表面的離子沖擊大，因此存在如下課題：容易在界面及堆積薄膜中產(chǎn)生缺陷，這會導(dǎo)致載流子壽命降低。

進(jìn)而，電容耦合型的等離子體CVD法中的借由高頻放電的氣體分解效率低，因此在以作為氫化物的硅烷及氫為原料的成膜工序中，將在薄膜中含有過量的氫，這也成為導(dǎo)致載流子壽命降低的因素。

因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種太陽能電池的制造方法，能夠進(jìn)行在成膜時(shí)缺陷少且不含過量的氫的薄膜形成，進(jìn)而，能夠在成膜后對在成膜時(shí)產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行補(bǔ)償，以減少界面及薄膜中的缺陷，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)長載流子壽命。

解決問題的技術(shù)手段

本發(fā)明的制造方法是具有在結(jié)晶硅基板上形成有硅薄膜的結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制造方法，其特征在于包括：薄膜形成工序，其通過由電感耦合生成等離子體的電感耦合型等離子體CVD法，在所述結(jié)晶硅基板上，形成包含微小的硅結(jié)晶的微晶硅薄膜，以作為所述硅薄膜；以及水蒸氣熱處理工序，其在5×10⁵Pa以上壓力的水蒸氣環(huán)境中，對形成有所述微晶硅薄膜的所述結(jié)晶硅基板實(shí)施熱處理。

優(yōu)選的是，將所述薄膜形成工序中的所述結(jié)晶硅基板的溫度設(shè)為100℃～300℃。

優(yōu)選的是，將所述水蒸氣熱處理工序中的溫度設(shè)為150℃～300℃，水蒸氣壓力設(shè)為5×10⁵Pa～1.5×10⁶Pa，處理時(shí)間設(shè)為0.5小時(shí)～3小時(shí)。

當(dāng)所述太陽能電池具有如下結(jié)構(gòu)時(shí)，即，在結(jié)晶硅基板的兩面形成有i型硅薄膜，且在其中之一的i型硅薄膜的表面形成有p型硅薄膜，而在另一i型硅薄膜的表面形成有n型硅薄膜時(shí)，也可通過所述薄膜形成工序，形成相應(yīng)型的所述微晶硅薄膜，以作為所述i型硅薄膜、p型硅薄膜及n型硅薄膜中的至少一者，隨后實(shí)施所述水蒸氣熱處理工序。