TW201019494A - Photoelectric conversion device manufacturing method and photoelectric conversion device - Google Patents

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201019494 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光電轉換裝置，特別係關於一種以製 膜製作發電層之薄膜矽系太陽電池之製造方法，及以該製 造方法製作之光電轉換裝置。 【先前技術】 作為將太陽光之能量轉換成電能之光電轉換裝置，已知 存在具備將P型矽系半導體（P層）、i型矽系半導體（i層）及n 型碎系半導體（η層）之薄膜以電漿CVD法等製膜形成之光電 轉換層之薄膜矽系太陽電池。作為薄膜矽系太陽電池之優 點，可列舉有易於大面積化，膜厚為結晶系太陽電池之 "loo左右薄，材料很少即可完成等。因此，薄膜矽系太 陽電池與結晶系太陽電池相比可實現低成本之製造。 為提高具有高轉換效率之薄膜矽系太陽電池之量產性， 重點在提高製膜速度，且以使光電轉換層於基板面内成為 ❹ 句質之方式製膜，提咼模组輸出。例如，使用結晶質梦之 太陽電池之情形，已知結晶質矽丨層之結晶性與太陽電池 之轉換效率有關。 .例如，專利文獻1及專利文獻2中，揭示有用於以高速製 膜兩。〇質之光電轉換層之較佳之製膜條件。 但，使用電漿CVD法之薄膜矽之製造中，於基板面内， 產生原料氣體流量、投入電力密度、基板溫度、基板-電 極間距離等之製膜條件之分布。又，產生批次間之製膜條 件之變動。因此，基板面内或批次間產生薄膜特性之偏 141781.doc 201019494 差。特別係使用基板面積在1 m2以上之大面積基板之情 形’易產生基板面内之製膜條件之變動。因基板面内存在 薄膜特性差之區域，故產生太陽電池模組輸出降低，或批 次間之太陽電池模組輸出之偏差變大之問題。從此觀點來 看’有必要評價相對於製膜條件之變動之薄膜特性之穩健 性，改善製造製程。 專利文獻3中’揭示有於使用大氣壓電漿CVD法之透明 導電膜之製膜方法中，評價改變反應氣體種類之情形之透 明導電膜之比電阻值之穩健性。 [專利文獻1]日本特開2005-259853號公報 [專利文獻2]日本特開2006-216921號公報 [專利文獻3]日本特開2005-20073 7號公報 【發明内容】 於專利文獻1及專利文獻2所記載之製膜條件範圍下製膜 光電轉換層’即使於相同條件下製膜光電轉換層，亦將產 生各模組出現發電輸出偏差之問題。如專利文獻！及專利 文獻2 ’雖已進行各種以太陽電池之性能提高為目的之製 膜條件之研究’但對相對於製膜條件之變動之電池性能之 穩健性’目别幾乎未被評價。 本發明之目的在於提供一種光電轉換裝置之製造方法’ 其可抑制大面積基板面内之光電轉換效率之偏差、及批次 間之太陽電池模組輸出之變動，提高生產性。又，本發明 之目的在於提供一種光電轉換裝置，其係藉由前述製造方 法控制結晶質矽i層之基板面内之薄膜特性，特別係結晶 141781.doc 201019494 性之偏差，其結果具有高輸出。 本發明之光電轉換裝置之製造方法，其特徵在於包含以 下步驟，即：於基板上，使用含有矽烷系氣體與氫氣之氣 體作為原料氣體之電漿CVD法，以前述基板之每單位面積 之岫述氫氣流量為80 slm/m2以上之條件，形成矽系之光電 轉換層。 本發明者們調查矽系光電轉換層之製膜條件、矽膜之結 φ 晶性及光電轉換裝置之性能之關係，結果發現結晶性及光 電轉換效率之偏差係依存於製膜氣體之流量，特別係基板 每單位面積之氫氣流量。又，發現若以前述之氫氣流量條 件製膜，則對於氣體總流量、對電漿放電電極之投入電力 雀度、基板溫度、基板-電極間距離之任一條件，為獲得 一定水準之轉換效率之變動容許幅度將擴大。 氣體量或基板溫度，伴隨基板面積之擴大，亦易產生基 板面内之分布。又，有因基板之翹曲產生而於基板面内基 _ 板-電極間距離不同之情形。若使用本發明之製造方法製 造光電轉換裝置，因對於基板面内之氣體總流量、基板溫 度、基板-電極間距離之變動之穩健性高，故即使於前述 製膜條件產生基板面内分布，亦可抑制膜質及性能（光電 轉換效率）之偏差。其結果，可使每一光電轉換裝置之發 電輸出提高。 此外，氣體流量或實際投入電力，易於組次間或批次間 變動。若使用本發明之製造方法，因對於氣體總流量及投 入電力之穩健性高，故即使組次間或批次間氣體流量或投 141781.doc 201019494 入電力變動之情形，亦可使對臈質及光電轉換效率之變化 之影響減小。因此’可抑制組次間或減狀發電輸出之 偏差。 可穩定地生產高品質之 如此’根據本發明之製造方法 製品。 刖述發明中，前述基板之面積為i ^以上之大面積基板 之情形，穩健性提高效果明顯。 大面積基板中’易產生基板面内之氣體分布、基板溫度 分布、對電漿放電電極之投人電力密度及基板電極間距 離之分布。因本發明之製造方法中，即使使用大面積基板 之情形’亦可抑制基板面内之膜質及光電轉換效率之偏 差’故可提高每—光電轉換裝置之發電輸出。&，因亦可 抑制組次間或批次間之發電輪出之偏差，故可提高高品質 之大面積光電轉換裝置之生產性。 前述發明中，將前述光電轉換層以15 nm/s以上之高速 製膜時’穩健性提高效果較大。特別於製膜速度2 _以 上’穩健性提南效果顯著。 一般而言’若以高it製膜光電轉換存在膜厚之基板 面内分布變大之傾向。光電轉換層為結晶質矽之情形，因 高速製膜，結曰曰曰性易於產生偏差。又，為以比15 nm/s低 之製膜速度確保生產性，有必要並列配置多數之製膜室， 同時進行基板製膜處理，因為關係到工廒設備費之顯著增 加故不好。本發明之光電轉換裝置之製造方法中，即使^ 1_5 nm/s以上之高速製膜光電轉換層，亦可抑制膜厚及膜 141781.doc 201019494 質之偏差，故可以高生產性穩定地製造高輸出之光電轉換 裝置。 、 本發明係提供一種光電轉換裝置，其特徵在於··其係使 用前述之製造方法製造者，前述基板之面積為lm2以上'， 前述光電轉換層具備結晶質矽丨層，該結晶質矽丨層包含結 晶質矽相之拉曼峰值強度相對於非晶質矽相之拉曼峰值強 度之比之拉曼峰值比為3.5以上、8以下之範圍内之區域， φ 且前述基板面内之前述拉曼峰值比為2.5以下之範圍内之 區域之面積比例為3 %以下。 為使於光電轉換層包含結晶質矽之光電轉換裝置之轉換 效率提尚，使結晶質矽i層之膜質提高可特別有效。此次 發現，非晶質與結晶質之邊界附近，發電效率最高。為提 高大面積之薄膜矽系太陽電池之模組之輸出，有必要抑制 基板面内之結晶質矽i層之非晶質區域之產生，且抑制結 晶化率過高之區域之產生。從而，宜以基板面内之結晶性 〇 在非晶質與結晶質之附近區域成為均一之方式製膜結晶質 碎i層。 結晶質矽i層之拉曼峰值比為3.5以上、8以下之情形，可 獲得高輸出之光電轉換裝置《但，面積超過i m2之大面積 基板中，因為基板面内之氣體分布、基板溫度分布、對電 漿放電電極之投入電力密度及基板_電極間距離之分布， 易局部性產生拉曼♦值比低或過高之區$。特另以系拉曼峰 值比為2.5以下之區$ ’為亮度高之區域（高《度反射區 域），為輸出降低之原因。又，拉曼峰值比過高之區域中 141781.doc 201019494 因開放電壓降低，故輸出降低。從而，為使光電轉換裝置 之輸出提高，有必要使結晶質矽丨層之拉曼峰值比在3 5以 上、8以下’抑制高亮度反射區域之產生。 根據本發明之製造方法，對於氣體流量、投入電力密 度、基板溫度及基板-電極間距離之基板面内之變動的膜 質（結晶性）之穩健性提高。從而，可控制結晶質矽i層之基 板面内之膜質分布，可使結晶質矽丨層之拉曼峰值比（即結 晶性）為3.5以上、8以下之範圍内之區域為大部分可將基 板面内拉曼峰值比為2 5以下之區域之面肖比例抑制在 以内。因此’成為高模組輸出之光電轉換裝置。 又，本發明中之拉曼峰值比，係作為測定光使用532 nm(YAG雷射光之2倍波），表示拉曼光譜中結晶質矽相之 峰值強度（頻率520 cnT1附近之峰值強度）1(;相對於非晶質矽 相之峰值強度（頻率480 cnrl附近之峰值強度）Ia之比（拉曼 峰值比Ic/Ia)。 根據本發明，可抑制基板面内之光電轉換層之膜質之偏 差及性能之偏差，使光電轉換裝置之發電輸出提高。此 外，可減小組次間或批次間之發電輸出之偏差。其結果， 因可提间質，且可以尚成品率穩定地製造高品質之製 口口’故可大幅提南生產性。 特別係若於結晶質矽i層之製膜上適用本發明之製造方 法，則可使結晶質矽i層之基板面内之結晶性，拉曼峰值 比3.5以上、8以下之範圍内之區域為大部分，且將基板面 内拉曼峰值比2.5以下之區域之面積比例抑制在3%以内。 14178I.doc 201019494 其結果’成為具有高光電轉換效率之光電轉換裝置。 【實施方式】 圖1係顯示本發明之光電轉換裝置之構成之概略圖。光 電轉換裝置1〇〇係串疊型矽系太陽電池，具備基板i、透明 電極層2、作為太陽電池光電轉換層3之第丨單元層91(非晶 貝矽系）與第2單το層92(結晶質石夕系;）、巾間接觸層5及背面 電極層4。又，此處石夕系係包含石夕（Si)、碳化石夕（SiC)及鍺 參化石夕（SiGe)之總稱。又，結晶質石夕系係指非晶詩系以外 之矽系，亦包含微結晶矽及多結晶矽。 以下對本發明之製造方法適用於結晶質矽丨層之製膜 之實施形態’以製造太陽電池面板之步驟為例進行說明。、 圖2至圖5係顯示本實施形態之太陽電池面板之製造方法 之概略圖。 ⑴圖2(a) 參 工 作為基W使用面積為i m2以上之浮法鈉玻璃基板（例如 1.1 rnx板厚.3 5 mm〜4 5 _卜基板端面為防止熱 應力或衝擊等所造成之破損而宜進行角倒角或r倒角加 -Γ - (2)圖 2(b) 作為透明導電層2,藉由熱CVD裝置在約峨下製膜氧 化錫（Sn〇2)為主要成分之膜厚約5〇〇 mn以上_ nm以下之 ' V電膜&時’於透明電極膜之表面，形成具有適當 凹=之紋理。作為透明導電層2，除透明電極膜外，亦可 :土板與透月電極膜之間形成驗性障壁膜（未圖示）。驗性 141781.doc 201019494 障壁膜係藉由熱CVD裝置在50(rc下製膜處理5〇 nm〜i5〇 nm之氧化矽膜（Si02)。 (3) 圖 2(c) 之後，將基板丨設置於X-Y工作台，如圖之箭頭所示， 從透明電極膜之膜面側照射YAG雷射之第丨諳波 nm)。調整雷射功率以使加工速度適當，向相對於發電單 元之串聯連接方向垂直之方向，使基⑹與雷射光相對移 動，將透明電極膜以形成槽1〇之方式雷射飯刻成寬約6醜 至15 mm之特定寬度之長條狀。 (4) 圖 2(d) 作為第1單元層91，包含電漿CVD裝置製膜非晶質矽薄 膜之P層、i層及η層。以石夕院（SiH4)氣體及氫氣（H2)為主要 原料，減壓氣氛：30 Pa以上1000 Pa以下，基板溫度：約 2〇(TC，於透明電極層2上從太陽光之入射侧依照非晶質矽 P層31、非晶質矽i層32、非晶質矽11層33之順序製膜。非 晶質矽p層31係以非晶質之B摻雜矽為主，膜厚為1〇 上30 nm以下。非晶質矽丨層32係膜厚2〇〇 nm以上35〇 ^^以 下。非晶質矽η層33係以於非晶質矽含有微結晶矽之p摻雜 矽為主，膜厚30 nm以上50 nm以下。非晶質矽口層^與非 晶質矽i層32之間，亦可設置用於界面特性之提高之緩衝 層。 ’ 接著，於第1單元層91之上，藉由電漿CVD裝置，以矽 烷氣體及氫氣為主要原料，減壓氣氛· 3〇〇〇 pa以下基 板溫度：約20(TC，電漿產生頻率·· 4〇 MHz以上〗⑼MHz 141781.doc •10- 201019494 以下’按照作為第2單元層92之結晶質矽p層41、結晶質矽 i層42及結晶質矽n層43之順序製膜。結晶質矽卩層41係以B 摻雜之微結晶石夕為主，膜厚1 〇 nm以上5 0 nm以下。結晶質 矽1層42係以微結晶矽為主，膜厚丨2 μηι以上3 〇 以下。 結晶質矽η層43係以ρ摻雜之微結晶矽為主，膜厚2〇 nmg 上50 nm以下。 以電漿CVD法形成以微結晶矽為主之丨層膜時，電漿放 φ 電電極與基板1之表面之距離d宜為3 mm以上10 mm以下。 比3 mm小之情形，因對應於大型基板之製膜室内之各構成 機器精度而難以一定地保持距離d，且存在距離過近而放 電不穩定之虞。比10 mm大之情形，難以獲得充分之製膜 速度（1 nrn/s以上），且電漿之均一性下降，因離子衝擊而 使膜質下降。 結晶質矽1層42之製膜中，基板每單位面積之氫氣流量 在 〇°C、101.3 kPa 之標準狀態下為8〇 slm/m2(135 pa.m3/s/m2) ❹ 以上，以100 slm/m2(169pa.m3/s/m2)以上為佳，較佳為156 slm/m2(264 Pa.m3/s/m2)以上。於矽烷系氣體，可使用矽烷 氣體、乙矽烷氣體等，作為代表例使用之矽烷氣體流量， 係適當設定為可獲得特定之膜質（結晶性）之結晶質矽丨層之 氫稀釋率。本實施形態中，作為相對於矽烷系氣體流量之 氫氣流量之比之氫稀釋率（氫氣流量/矽烷系氣體流量）為4〇 倍以上ISO倍以下。若氫稀釋率不滿4〇倍，則難以獲得拉 曼峰值比3.5以上之結晶性。若氫稀釋率超過15〇倍，則因 成為拉曼峰值比過高之區域而開放電壓下降，使輸出下 I41781.doc •11 - 201019494 降。 伴隨風鐵i流量及砂炫氣03¾ Θ 矽烷虱體流量之增加，製造成本亦增 加。若基板每單位面積之氫氣流量至260 Slm/m2(440 則可不使製造成本大幅增大，而獲得太陽電 池之發電輸出提高之效果。 第1單元層91與第2單元層92之„ Μ 士 m 干凡漘％之間，設有用於改善接觸性 且取得電流整合性之作為半反射膜之中間接觸層5。作為 中間接觸層5 ’使用靶材：Ga摻雜Zn〇燒結體藉由濺鍍裝 置製膜膜厚·· 20 nm以上_ nm以下之咖⑹推雜Zn〇) _ 膜。又，亦存在未設置中間接觸層5之情形。 (5) 圖 2(e) 將基板1設置於X-Y工作台，如圖之箭頭所示’從光電 轉換層3之膜面側照射雷射二極體激發YAG雷射之第2諧波 (532 nm)。脈衝振盪：1〇 1^2至2〇 kHz，並調整雷射功率 以使加工速度變得適當，對透明電極層2之雷射蝕刻線之 約100 μιη至150 μιη之橫側進行雷射蝕刻，以形成槽u。又 該雷射亦可從基板1側照射，該情形因可利用光電轉換層3 © 之非晶質石夕系之第1單元層所吸收之能量所產生之高蒸氣 壓對光電轉換層3钱刻，故可進行更穩定之雷射蚀刻加 工。雷射蝕刻線之位置係以不與前步驟之蝕刻線交叉之方 式考慮定位交叉後選定。 (6) 圖 3(a) 作為背面電極層4’藉由濺鍍裝置在減壓氣氛下，以製 膜溫度：15(TC至200°C製膜Ag膜/Ti膜。本實施形態中， 141781.doc -12· 201019494 依序積層Ag膜：150 nm以上500 nm以下，作為保護Ag膜 之抗蝕效果高之Ti膜：10 nm以上20 nm以下。或者，背面 電極層4亦可為具有25 nm至100 nm之膜厚之Ag膜與具有15 nm至500 nm之膜厚之A1膜之積層構造。以結晶質石夕η層43 與背面電極層4之接觸電阻降低與光反射提高為目的，亦 可於光電轉換層3與背面電極層4之間，藉由濺鍍裝置製膜 設置膜厚：50 nm以上100 nm以下之GZO(Ga摻雜ΖηΟ)膜。 ⑺圖3(b) 將基板1設置於Χ-Υ工作台，如圖之箭頭所示，從基板1 側照射雷射二極體激發YAG雷射之第2諧波（532 nm)。利用 此時產生之高氣體蒸氣壓將背面電極層4爆裂除去。脈衝 振盪：1 kHz以上10 kHz以下，並調整雷射功率以使加工 速度成為適當，對透明電極層2之雷射蝕刻線之250 μπι至 400 μηι之橫側進行雷射触刻，以形成槽12。 (8)圖 3(c)與圖 4(a) 區分發電區域，除去於基板端周邊之膜端部因雷射蝕刻 所產生之串聯連接部分易短路之影響。將基板1設置於Χ-Υ 工作台，如圖之箭頭所示，從基板1側照射雷射二極體激 發YAG雷射之第2諧波（532 nm)。雷射光於透明電極層2與 光電轉換層3被吸收，利用此時產生之高氣體蒸氣壓將背 面電極層4爆裂，除去背面電極層4/光電轉換層3/透明電極 層2。脈衝振盪：1 kHz以上、100 kHz以下，並調整雷射 功率以使加工速度變得適當，如圖3(c)所示，將距離基板1 之端部5 mm至2 0 mm之位置進行雷射姓刻，以形成X方向 141781.doc •13· 201019494 絕緣槽15。又’圖3(c)中，因係光電轉換層3於串聯連接方 向切斷之X方向剖面圖，故本來應顯示於絕緣槽15位置存 在研磨除去背面電極層4/光電轉換層3/透明電極層2之膜之 周圍膜除去區域14之狀態（參照圖4(a))，但為便於說明對 基板1之端部之加工，將於該位置表示γ方向剖面而形成之 絕緣槽作為X方向絕緣槽丨5進行說明。此時，因Y方向絕 緣槽於後續步驟進行基板1周圍膜除去區域之膜面研磨除 去處理，故無設置必要。 因絕緣槽15藉由於距離基板丨之端5爪^至^ mm之位置 結束蝕刻，對於抑制從太陽電池面板端部朝太陽電池模組 6内部之外部濕分浸入上，呈現有效效果，故而較好。 又，雖然前述為止之步驟中之雷射光係YAG雷射，但亦 存在可同樣地使用YV04雷射或光纖雷射等者。 (9)圖4(a :從太陽電池膜面側所見之圖，b :從受光面之 基板側所見之圖） 為確保經由後續步驟之EVA等與背板24之健全之接著及 密封面，因基板1周邊（周圍膜除去區域14)之積層膜存在階 差且易剝離，故除去該膜而形成周圍膜除去區域14。距離 基板1之端5〜20 mm遍及基板丨之全周圍除去膜時，χ方向 係於比前述之圖3(c)步驟所設之絕緣槽15更靠近基板端 側，Υ方向係於比基板端側部附近之槽1〇更靠近基板端 側，將背面電極層4/光電轉換層3/透明電極層2使用低石研 磨或喷砂研磨等進行除去。 研磨屑或砥粒係於洗淨處理基板】後除去。 141781.doc 201019494 (10)圖 5(a)(b) 端子箱23之安裝部分係於背板24設置開口貫通窗而取出 集電板。於該開口貫通窗部分複數層設置絕緣材而抑制來 自外部之濕分等之浸入。 以由串聯排列之一方端之太陽電池發電單元、與另—方 端部之太陽電池發電單元使用銅箔集電，而從太陽電池面 板背侧之端子箱23之部分取出電力之方式進行處理。為防 φ 止銅箔與各部之短路而配置比銅箔寬更大之絕緣片體。 將集電用銅箔配置於特定位置後，以包覆太陽電池模組 6整體，且不從基板丨露出之方式配置包含EVA(乙烯-醋酸 乙烯酯共聚物）等之接著填充材片體。 於EVA之上，設置防水效果高之背板24。背板24於本實 施形態中係包含PET片體/A1落/PET片體之3層構造，以使 防水防濕效果高。 將包括背板24配置於特定位置後，藉由層壓機以減壓氣 φ 氛進行内部之脫氣，一面在約150〜16(TC下層壓，一面使 EVA交聯密著。 (11) 圖 5(a) 於太陽電池模組6之背側以接著劑安裝端子箱23。 (12) 圖 5(b) 銅箱與端子箱23之輸出電纜以焊料等連接，將端子箱23 之内部以封止劑（封裝劑）充填後密閉。以此完成太陽電池 面板5 0。 (13)圖 5(c) 141781.doc -15· 201019494 對至圖5(b)之步驟所形成之太陽電池面板50進行發電檢 查及特定之性能試驗。發電檢查係使用AM1.5，全天曰射 基準太陽光（1000 W/m2)之太陽光模擬器進行。 (14)圖 5(d) 於發電檢查（圖5(c))前後，以外觀檢查為始進行特定之 性能檢查。 圖6顯示改變基板每單位面積之氫氣流量而於玻璃基板 上製膜結晶質矽i層之情形，氣體總流量（氫氣流量+矽烷氣 體流量）與結晶質矽i層之拉曼峰值比之關係。同圖中，橫 軸係氣體總流量，縱軸係拉曼峰值比。圖7顯示相對於氣 體總流量之變動之結晶質矽i層之拉曼峰值比之變化。同 圖中，橫軸係氣體總流量之變動率，縱軸係拉曼峰值比。 氣體總流量變動率係表示相對於各條件所設定之基準總流 量之變化量。圖6及圖7中，平均值以象徵標誌表示，基板 内之分布範圍以誤差桿表示。以作為先前條件之氫氣流量 52 slm/m2為1(基準），選定作為氫氣流量1.5倍之80 slm/m2， 作為3倍之170 slm/m2。 玻璃基板之大小為1.4 mx 1.1 m。氣體總流量以外之製膜 條件（基板-電極間距離、對電漿放電電極之投入電力密 度、基板溫度等）係固定。 作為先前條件之氫氣流量52 slm/m2之條件中，基準條件 (圖7之氣體總流量之變動中0之條件）係使用氫稀釋率：40 倍〜150倍，基板溫度：190°C，對電漿放電電極之投入電 力密度：1.5 W/m2〜2.0 W/m2之範圍，製膜速度2 nm/s之條 141781.doc -16- 201019494 件。 如圖6所不，氫氣流量52 slm/m2之情形，增加氣體總流 量％，拉曼峰值比急劇地減少。存在基板每單位面積之氫 氣流量越大，相對於氣體總流量之增加之拉曼峰值比之變 化越平緩之傾向。又，如圖7所示，基板每單位面積之氫 氣流量越增大，相對於氣體總流量之變動之拉曼峰值比之 變化越小。圖6及圖7之結果表示，基板每單位面積之氫氣 φ 极里越大，相對於氣體總流量之變動之膜質之穩健性越提 而從而’藉由使氫氣流量為80 slm/m2以上，用以使拉曼 峰值比於目標數值範圍之氣體總流量條件範圍擴大，故可 使大面積基板之面内拉曼峰值比之分布於目標數值範圍 内，且即使相對於製膜條件之變動亦可確保穩定之膜質分 布。 圖8顯示結晶質矽i層製膜時之氣體總流量與包含非晶質 矽及結晶質矽之串疊型太陽電池之模組輸出（穩定化輸出） 參之關係。同圖中，橫軸係氣體總流量，縱轴係模組輸出。 圖9顯不相對於結晶質矽丨層製膜時之氣體總流量之變動之 串疊型太陽電池之模組輸出（穩定化輸出）之變化。同圖 中，橫轴係氣體總流量之變動率，縱軸係模組輸出（穩定 化輸出）之相對值。又，作為先前條件之氫氣流量52 之條件中，基準條件（圖9之氣體總流量之變動中〇之條件） 係使用氫稀釋率：40倍〜150倍，基板溫度：19〇〇c，對電 漿放電電極之投入電力密度：15 w/m2〜2〇 w/m2之範圍， 製膜速度2 nm/s之條件。 141781.doc -17- 201019494 如圖8及圖9所示，雖不依存於基板每單位面積之氫氣流 量，最大之模組輸出幾乎一定，但基板每單位面積之氫氣 流量越多，最大模組輸出附近之曲線之寬度越大。其結果 顯示’隨著每單位面積之氫氣流量變A,相對於氣體總流 量之變動之太陽電池模組輸出之穩健性提高。 如前所述，若基板每單位面積之氫氣流量為8〇 slm/m2以 上（先前之氫氣流量之1.5倍以上），則可減小對矽丨層之結 晶性所施加之影響。又，對矽丨層之電池性能所施加之影 響可減小至約1 0%以内之氣體總流量之變動為土丨5%以上，❹ 相對於先前條件容許2倍以上之變動幅度。其結果，因即 使於結晶質矽i層之製膜時於基板面内產生氣體流量變化 之區域，亦可抑制光電轉換效率低之區域之產生，故作為 整體可提高太陽電池之發電輸出。又’即使組次間或批次 間氣體流量變動’因電池性能之變化小，故可縮小組次間 或批次間之輸出之分布。 圖1 〇顯示基板-電極間距離與結晶質矽i層之拉曼峰值比 之關係。同®巾，橫轴係基板-電極間距_，縱軸係拉曼粵 峰值比。X，玻璃基板之大小為14xl lm。製膜速度係$ 為基準之中心條件下為2 nm/s以上。基板-電極間距離以外 之=膜條件（氣體總流量、投人電力密度、基板溫度等）係 固定。以作為先前條件之氫氣流量52 Slm/m2為1(基準）， 選定作為氫氣流量5倍之27〇 slm/m2。 基板每單位面積之氫氣流量越增大，特別於易非晶質化 -之基板·電極間距離擴大之條件下，可抑制拉曼峰值 141783.doc -18· 201019494 比之降低。即，基板每單位面積之氮氣流量越大， 基板-電極間距離之變動之膜質之穩健性越高。 於 圖u顯示結晶㈣i層製膜時之基板.電極間距離與勺人 非晶質矽及結晶質矽之串疊型太陽電池之模組輪出:：： 化輸出)之關係。同圖中，橫轴係基板-電極間距離，二 係、模組輸出(穩定化輸出)之相對值。不依存於基板每單位 面積之氫氣流量’最大模組輸出（穩定化輸出）幾乎相同^ 〇 相對於基準條件，即使基板·電極間距離較大（易非晶質化） 之條件，或基板-電極間距離較小（易高結晶化）之條件，亦 可以藉由使每單位面積之氫氣流量增加，抑制模組輸出之 降低。如此，藉由每單位面積之氫氣流量增大，相對於基 板·電極間距離之變動之模組輸出之穩健性提高。 如前所述’若使基板每單位面積之氫氣流量為8〇 slm/m2，則可減小對矽i層之結晶性之影響。又，可將對石夕 1層之電池性能之影響減小至約1〇%内之基板_電極間距離 Φ 為±〇.5 mm以内之變動。即，容許通常之機械性可調整範 圍。其結果，可使太陽電池之發電輪出提高。 . 圖12顯示投入電漿放電電極之電力密度與結晶質矽i層 之拉曼峰值比之關係。同圖中，橫轴係投入電力密度，縱 轴係拉曼峰值比。投入電力密度係以可獲得製膜速度2 nm/s 之條件作為82.5，以相對值表示。又，玻璃基板之大小為 1 ·4 mx 1 · 1 m ^製膜速度係作為基準之中心條件下為2 以上。電力密度以外之製膜條件（氣體總流量、基板-電極 間距離、基板溫度等）係固定。 141781.doc -19· 201019494 存在投入電力密度越高，拉曼峰值比越大，結晶性增加 之傾向，投入電力密度越低，拉曼峰值比越小，易非晶質 化之傾向。如此，藉由增大基板每單位面積之氫氣流量， 可使相對於投入電力密度之變動之膜質之穩健性提高。 圖13顯示結晶質矽i層製膜時之電力密度與包含非晶質 矽及結晶質矽之串疊型太陽電池之模組輸出（穩定化輸出） 之關係。同圖中，橫軸係投入電力密度，縱軸係模組輸出 (穩定化輸出）之相對值。相對於電力密度之變動之模組輸 出之穩健性，亦隨基板每單位面積之氫氣流量增加而提 高。 如前所述，若基板每單位面積之氫氣流量為8〇 Slm/m2以 上，則可減小對矽i層之結晶性之影響。又，為將結晶質 石夕i層之電池性能之變化減小至約10%内，投入電力密度為 ±0.5%之變動。即，容許電漿條件下通常之反射波變動程 度。即使組次或批次間投入電力密度變化之情形，亦可防 止太陽電池輸出之降低。因此，可穩定地製造高輸出之太 陽電池。 圖14顯示製獏時之玻璃基板溫度與結晶質矽丨層之拉曼 峰值比之關係。同圖中，橫軸係基板溫度，縱軸係拉曼峰 值比。又，玻璃基板之大小為i 4 mx丨」m。製膜速度係作 為基準之中心條件下為2 nm/s以上。基板溫度以外之製膜 條件（氣體總流量、基板-電極間距離、電力密度等）係固 定。 如此，藉由增大基板每單位面積之氫氣流量，可使相對 141781.doc •20· 201019494 於基板溫度之變動之膜質之穩健性提高。 圖15係結晶質矽i層製膜時之基板溫度與包 、g 3非晶質矽 及結晶質矽之串疊型太陽電池之模組輸出（穩定化輪出）之 關係。同圖中，橫軸係基板溫度，縱軸係模組輸出（穩= 化輸出）之相對值。已確認相對於基板溫度變動之模組2 出之變化，雖與氣體總流量、電力密度、基板·電極=距 離相比為平緩，但藉由使氫氣流量增加，模組輸出相對於 ©溫度具有穩健性。 如前所述，若基板每單位面積之氫氣流量為8〇 si〜m2以 上，為將結晶質矽i層對電池性能之影響抑制於約丨〇❶乂以 内，基板溫度之變化為±15〇C之變動。即，因容許大型"基 板之通常之溫度分布程度，故可使太陽電池之發電輸出 高。 面積超過1 m2之大面積基板中，特別於基板面内易產生 氣體分布、基板-電極間距離之差。 Ο 氫氣流量為52 slm/m2之條件下，參照圖7，若氣體總流 量由設定值變動㈣，則產生拉曼峰值比不到3·5之區^ 又，參照圖10,基板-電極間距離從基準值即使略微擴 張，拉曼峰值比亦不到3.5。因此，對大面積基板上之結 晶質矽i層製膜之情形，氫氣流量52 shn/m2之條件下以 氬氣流量或基板-電極間距離之分布為起因，產生拉曼峰 值比不到3.5之區域’特別係高亮度反射區域(拉曼峰：比 2·5以下之區域）’而為太陽電池模組輸出易下降之狀況。 與之相對’由圖7及圖10可知’若氫氣流量為8〇她2 141781.doc -21 - 201019494 以 即’若以先前虱稀釋率45倍〜5〇倍為選定基準之氫 氣流量之1.5倍以上，因拉曼峰值比下降之條件（氣體總流 里增加之條件，基板_電極間距離大之條件）下之穩健性 高’故可抑制產生拉曼峰值比不到3.5之區域，特別係高 亮度反射區域。其結果，因太陽電池模組輸出可維持在高 位’可穩定地生產高品質之製品，故可提高成品率，提高 生產性。 前述實施形態中，雖以結晶質矽i層為例進行說明，但 本發明亦可同樣適用於結晶質石夕p層、結晶質石夕η層及非晶瘳 質梦層之製膜。 又’前述實施形態中作為太陽電池，雖對串疊型太陽電 池進行了說明，但本發明並非局限於該例者。亦可同樣適 用於例如非晶質矽太陽電池、以微結晶矽為首之結晶質石夕 太陽電池、鍺化矽太陽電池，或三層型太陽電池等其他種 類之薄膜太陽電池。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示由本發明之光電轉換裝置之製造方法所製造 〇 之光電轉換裝置之構成之概略圖； 圖2(a)〜(e)係說明使用本發明之光電轉換裝置之製造方 法製造太陽電池面板之一實施形態之概略圖； 圖3(a)〜(c)係說明使用本發明之光電轉換裝置之製造方 法製造太陽電池面板之一實施形態之概略圖； 圖4(a)、（b)係說明使用本發明之光電轉換裝置之製造方 法製造太陽電池面板之一實施形態之概略圖； 14178I.doc •22- 201019494 圖5(a)〜(d)係說明使用本發明之光電轉換裝置之製造方 法製造太陽電池面板之一實施形態之概略圖； 圖6係顯示結晶質矽i層製膜時之氣體總流量與結晶質矽i 層之拉曼峰值比之關係圖； 圖7係顯示結晶質矽i層製膜時之氣體總流量之變動率與 結晶質矽i層之拉曼峰值比之關係圖； 圖8係顯示結晶質矽丨層製膜時之氣體總流量與串疊型太 ❿ 陽電池之模組輸出之關係圖； 圖9係顯示結晶質矽丨層製膜時之氣體總流量之變動率與 串疊型太陽電池之模組輸出之關係圖； 圖10係顯示結晶質矽i層製膜時之基板-電極間距離與結 晶質矽i層之拉曼峰值比之關係圖； 圖11係顯示結晶質矽i層製膜時之基板-電極間距離與串 疊型太陽電池之模組輸出之關係圖； 圖12係顯示結晶質矽丨層製膜時之電力密度與結晶質矽i _ 層之拉曼峰值比之關係圖； 圖13係顯示結晶質矽丨層製膜時之電力密度與串疊型太 陽電池之模組輸出之關係圖； 圖14係顯示結晶質矽i層製膜時之玻璃基板溫度與結晶 質石夕1層之拉曼峰值比之關係圖；及 圖15係顯示結晶質矽i層製膜時之基板溫度與串疊型太 陽電池之模組輸出之關係圖。 【主要元件符號說明】 1 基板 141781.doc •23- 201019494 2 透明電極層 3 光電轉換層 4 背面電極層 5 中間接觸層 6 太陽電池模組 31 非晶質矽P層 32 非晶質矽i層 33 非晶質矽η層 41 結晶質矽Ρ層 42 結晶質矽i層 43 結晶質矽η層 91 第1單元層 92 第2單元層 100 光電轉換裝置 141781.doc

Claims (1)

1. 201019494 七、申請專利範圍： 其特徵在於包含以下步 1· 一種光電轉換裴置之製造方法 驟，即： 於暴板上 料^ 仗用兮有我Μ趙與氫氣之氣體作為原 以前述基板之每單位面積之前述 :量為80 slm/m以上之條件’形切系之光電轉換 教造方法，其中作為相對 述氫氣之流量之比的氫稀

   2.如請求項1之光電轉換裝置之 於前述矽烷系氣體之流量之前 釋率為40倍以上、15〇倍以下。 其中前述基板 其中前述基板 3.如請求項1之光電轉換裝置之製造方法 之面積為1 m2以上。 4·如請求項2之光電轉換裝置之製造方法 之面積為1 m2以上。 5_如請求項1至4中任一項之光電轉換裝置之製造方法，其 係以1.5 nm/s以上製膜前述光電轉換層。 八 6. 如請求項1至4中任一項之光電轉換裝置之製造方法，其 係以2 nm/s以上製膜前述光電轉換層。 、 7. —種光電轉換裝置，其特徵在於： 其係使用請求項1至4中任一項之製造方法製造者· 前述基板之面積為1 m2以上； 前述光電轉換層具備結晶質矽i層； 該結晶質矽i層包备結晶質矽相之拉曼峰值強度相對於 非晶質矽相之拉曼峰值強度之比之拉曼峰值比為3 5以 141781.doc 201019494 · 上、8以下之範圍内之區域；且 則述基板面内之前述拉曼峰值比為25以下之範圍内之 區域之面積比例為3%以下。 8. —種光電轉換裝置，其特徵在於： 其係使用請求項5之製造方法製造者； 前述基板之面積為1 m2以上； 前述光電轉換層具備結晶質矽W ; 該結晶質矽i層包含結晶質矽相之拉曼峰值強度相對於 非晶質矽相之拉曼峰值強度之比之拉曼峰值比為3 5以 上、8以下之範圍内之區域；且 前述基板面内之前述拉曼峰值比為25以下之範圍内之 區域之面積比例為3 %以下。 9. 一種光電轉換裝置，其特徵在於： 其係使用請求項6之製造方法製造者； 前述基板之面積為lm2以上； 前述光電轉換層具備結晶質矽i層； 該結晶質矽i層包含結晶質矽相之拉曼峰值強度相對於 非晶質矽相之拉曼峰值強度之比之拉曼峰值比為3 $以 上、8以下之範圍内之區域；且 如述基板面内之前述拉曼蜂值比為2_5以下之範圍内之 區域之面積比例為3 %以下。 141781.doc