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TW201011934A - Microcrystalline silicon alloys for thin film and wafer based solar applications - Google Patents

Microcrystalline silicon alloys for thin film and wafer based solar applications Download PDF

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TW201011934A
TW201011934A TW098129736A TW98129736A TW201011934A TW 201011934 A TW201011934 A TW 201011934A TW 098129736 A TW098129736 A TW 098129736A TW 98129736 A TW98129736 A TW 98129736A TW 201011934 A TW201011934 A TW 201011934A
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layer
alloy layer
semiconductor alloy
crystalline semiconductor
doped
Prior art date
Application number
TW098129736A
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English (en)
Inventor
Shuran Sheng
Yong-Kee Chae
Original Assignee
Applied Materials Inc
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Publication date
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Description

201011934 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明的實施例一般涉及太陽能電池及其形成方法和 設備。更明確地，本發明的實施例涉及薄膜及結晶太陽 能電池中的層結構。 【先前技術】 結晶矽太陽能電池和薄膜太陽能電池是太陽能電池的 兩種類型。結晶矽太陽能電池通常使用單晶基板（即純 砍製成的皁結晶基板）或多晶梦基板（即多晶或多晶 矽）。爲了改進光捕獲、形成電路及保護元件，將額外的 膜層沉積到矽基板上。薄膜太陽能電池使用沉積在適當 基板上的材料薄層’以形成一個或幾個P_n接面。適當 基板包括玻璃、金屬和聚合物基板。 爲了擴展太陽能電池的商業使用，必須提高效率。太 陽能電池效率涉及入射輻射轉換爲有效電力的比例。爲 了可用於更多應用，必須將太陽能電池效率提高到超過 當前最佳的大約15%的性能。隨著能源成本的提高，需 要改進的薄膜太陽能電池及在工業條件下形成所述電池 的方法和設備。 【發明内容】 本發明的實施例提供形成太陽能電池的方法。某些實 201011934 施例提供製造太陽能電池的方法，包括在基板上形成導 電層，及在所述導電層上形成P型結晶半導體合金層。 本發明的某些實施例還可以包括非晶或本質（intrinsic) 半導體層、η型摻雜非晶或結晶層、緩衝層、降級換雜 層、及導電層。可以在η型結晶層上形成第二導電層。 替代實施例提供形成太陽能電池的方法，包括在基板 上形成導電層，在所述導電層上形成第一摻雜結晶半導 體合金層，及在所述第一摻雜結晶半導體合金層之上形 ❹ 成第二摻雜結晶半導體合金層。某些實施例還可以包括 非摻雜非晶或結晶半導體層、緩衝層、降級捧雜層、及 導電層。某些實施例還可以包括串聯接面結構的第三和 第四捧雜結晶半導體合金層。 其他實施例提供形成太陽能電池的方法，包括在半導 體基板上形成反射層，及在所述反射層之上形成結晶接 面’其中所述反射層包括一個或多個結晶半導體合金層。
【實施方式】 薄膜太陽能電池以多種不同方式將衆多類型的薄膜整 合在一起。在這種元件中使用的大多數薄膜整合了半導 體元素，諸如矽、鍺等。所述不同薄膜的特性包括結晶 度、摻雜類型及摻雜量、和導電率。大多數這種薄膜可 以由化學氣相沉積工藝形成，所述工藝可以包括某種程 度的離子化或電漿形成。 4 201011934 太陽能電池中使用的薄膜 一般由例如矽層的本體半導體層提供電荷産生。爲了 與太陽能電池中存在的各種摻雜層相區別，有時也將所 述本體層稱爲本質層。所述本質層可以具有任何預期程 度的結晶度，結晶度將影響其光吸收特性。舉例而言， 例如非晶矽的非晶本質層一般將與具有不同結晶度的本 質層（例如，微晶矽）吸收不同波長的光。因此，大多數 ❹ 太陽能電池將使用兩種類型的層，以便獲得最寬的可能 吸收特性。在某些實例中，可以將本質層用作兩種不同 層類型之間的緩衝層，以便在所述兩種層之間提供光或 電性能的較平滑過渡。 可以將梦和其他半導體製成具有不同結晶度的固體。 基本不具有結晶度的固體是非晶的，並將具有可忽略結 晶度的矽也被稱作非晶矽。完全結晶的矽被稱爲結晶、 ❿ 多晶或單晶矽，多晶矽是被形成爲由晶界分隔的許多晶 粒的結晶矽。單晶矽是矽的單一結晶。將具有部分結晶 度的固體，即在大約5%和大約95〇/〇之間的晶化率的固體 稱爲奈米結晶或微結晶，一般是指在非晶相中懸浮的晶 粒尺寸。將具有較大晶粒的固體稱爲微結晶，而將具有 較小晶粒的固體稱爲奈米結晶。應當指出的是，「結晶矽」 可以指任何形式具有晶相的矽，包括微晶和奈米晶矽。 ,一般通過將矽源化合物提供到容納基板的處理室，來 形成本體矽層。一般將所述基板佈置在所述處理室中的 5 201011934 支撐件上’以便暴露於所述矽源化合物。將包含所述梦 源化合物的氣體混合物引入到所述室中。在許多實例 中’所述發源化合物是矽烷，但是也可以使用其他化合 物’諸如經取代之發燒（substituted silane)、寨或聚秒 烧、及環發烷》某些適當矽源化合物是矽烷（siH4 )、乙 砍炫* ( Si2H6 )、四氟化矽（SiF4 )、四氣化矽（SiCl4 )、 和二氣甲石夕烷（Sil^Ch )。爲了控制結晶度，也可以提 供氫氣’結晶度一般將隨著所述氣體混合物中氫與矽的 ® 比值升高和下降。還可以使用惰性氣體，以通過稀釋或 滚縮所述反應物來控制整個反應。爲了提高反應速率和 降低形成薄膜所需溫度，還可以通過離子化來活化所述 反應物。常常將本趙梦或半導體稱爲「本質」，以便與已 經摻雜過並具有與本質半導體不同性能的「非本質」半 導體區別。 在某些實施例中’可以通過將含有矽烷和氳氣的氣體 混合物提供到容納基板的處理室中，來形成本質矽層β 可以以在每升反應體積每分鐘大約〇5標準立方公分 (sccm/L)和大約1〇〇〇 Sccm/L之間的流速、且在大約 5:1和大約500:1之間或更高的氫與石夕烧的比值，來提供 所述氣體混合物。一般由在其中進行所述反應的處理室 來限定所述反應體積。在許多實施例中，由所述室的室 壁、所述基板支撐件及一般佈置在所述基板支撐件上方 的氣體分配器’來限定所述反應體積。理論上不限制所 述氫氣與矽烷的比值’但是隨著所述比值在給定反應中 201011934 gjk ^ 呀’由於矽的可用性限制了反應速率，所以沉積速 $降低*°以大約50或更小的氫與矽烷的比值而執行的沉 積可導致非晶矽層的沉積。對於12或更小的比值，所述 ea> 一般是非晶的。一般將具有小於大約30%的結晶度的 發層稱爲非晶的。以大約100或更大的氫與矽烷的比值 執行的沉積一般將導致具有大約60%或更高的結晶度分 數的沉積薄膜。當然，精確轉化點還取決於其他反應條 件’如溫度和壓力。在某些實施例中，在沉積期間改變 所述比值將有利於調整所述沉積薄膜的不同部分中的結 晶度分數。例如，可能期望的是通過在沉積期間改變反 應條件’在一次沉積中沉積本體矽層和緩衝層。 可以將室壓維持在大約〇.丨T〇rr和大約1〇〇 T〇rr之 間°較高的壓力一般將促進沉積速率和結晶度，但是爲 了維持反應物的給定程度的離子化，將需要更高的功 率。因此，對於大多數實施例，壓力較佳在大約4 T〇rr 和大約12 Torr之間》施加在大約每平方公分基板面積 15毫瓦（mW/cm2)和大約500 mW/cm2之間的RF功率， 一般將導致以每分鐘1〇〇埃（A/分）或更好的速率來沉 積本質矽。 可以通過提供氫氣與矽烷氣體的比值爲大約2〇:1或更 低的氣體混合物，來沉積本質非晶梦層。可以以在大約 0.5 sccm/L和大約7 Sccm/L之間的流速提供矽烷氣鱧。 可以以在大約5 sccm/L和大約60 sccm/L之間的流速提 供氫氣。可以將在15 mW/cm2和大約250 mW/cm2之間 201011934 的RF功率施加到喷頭（showerhead )。可以將室壓維持 在大约0.1 Torr和20 Torr之間，較佳在大約〇.5 Torr和 大約5 Torr之間。本質型非晶矽層的沉積速率將爲大約 100 A/分或更高。在示範實施例中，以大約12.5:1的氫 與矽烷比值沉積本質型非晶矽層。 可以通過提供氫氣與矽烷氣體的比值爲大約50:1或更 低的氣體混合物來沉積p-i緩衝型本質非晶矽（PIB )層， 所述比值例如小於大約30:1，例如在大約20:1和大約 ❹ 30:1之間，例如大約25:1。可以以在大約〇.5 sccm/L和 大約5 sCcm/L之間的流速來提供矽烷氣體，比如大約2 3 sccm/L。可以以在大約5 sccm/L和大約80 sccm/L之間 的流速來提供氫氣，比如在大約2〇 sCcm/L和大約65 sccm/L之間’例如大約57 sccm/L。可以將在15 mW/cm2 和大約250 mW7cm2之間的RF功率施加到喷頭，比如大 約30mW/cm2。可以將室壓維持在大約0.1 Ton*和20T〇rr ❷ 之間’較佳在大約0.5 Torr和大約5 Torr之間，例如大 約3 Torr。PIB層的沉積速率將爲大約100 A/分或更高》 可以通過提供氫與矽烷的比值在大約20:1和大約 200:1之間的氫氣和矽烷氣體的氣體混合物，來沉積本質 型微晶矽層。可以以在大約〇·5 sccm/L和大約5 sccm/L 之間的流速提供矽烷氣體。可以以在大約40 SCCm/L和 大約400 Sccin/L之間的流速提供氫氣。在某些實施例 中，在沉積期間可以使矽烷流速從第一流速斜線上升到 第一流速。在某些實施例中，在沉積期間可以使所述矽 201011934 烧流速從第一流速斜線下降到第二流速。以在大約1 T〇rr 和大約1 00 Torr之間（較佳在大約3 Torr和大約20 Torr 之間，更佳是在大約4 Torr和大約12 Torr之間）的室壓 施加在大約300 mW/cm2或更高（較佳爲600 mW/cm2或更 高）的RF功率’ 一般將以大約2〇〇 分或更高（較佳爲 大約500 A/分）的速率，沉積具有在大約20%和大約8〇0/〇 之間（較佳在大約55%和大約75%之間）的晶化率的本 質型微晶矽層。在某些實施例中，在沉積期間，使所施 加RF功率的功率密度從第一功率密度斜線變化到第二 功率密度將是有利的。 可以在多個步驟中沉積本質型微晶矽層，每個步驟具 有不同的晶化率》在一個實施例中，例如，可以在四個 步驟中將氫與矽烷的比值從1〇〇:1降低到95:1，到90:1， 隨後降低到85:1。在一個實施例中，可以以在大約〇.丄 sccm/L和大約5 sccm/L之間（例如大約0.97 sccm/L) 的流速’提供矽烷氣體。可以以在大約1〇 sccm/L和大 約200 sccm/L之間（例如在大約8〇 sccm/L和大約1〇5 sccm/L之間）的流速，提供氫氣。在其中所述沉積具有 多個步驟（諸如四個步驟）的示範實施例中，在第一步 称中所述氫氣流可以開始於大約97 sccm/L，並且在後續 處理步驟中逐漸地將其分別降低到大約92 sccm/L、88 sccm/L 和 83 sccm/L» 以在大約 1 Torr 和大約 100 Torr 之間（例如在大約3 Torr和大約20 Torr之間，例如在大 約4 T〇rr和大約i 2 Torr之間，例如大約9 Torr )的室壓 201011934 施加在大約300 mW/cm2或更高（例如大約49〇 mw/em2) 的RF功率，將導致以大約200 A/分或更高（例如4〇〇 A/ 分）的速率沉積本質型微晶矽層。 一般由摻雜半導體層（例如以p型或η型摻雜劑摻雜 的矽層）來提供電荷收集。ρ型摻雜劑一般是ΠΙ族元素， 例如硼或鋁型摻雜劑一般是V族元素，例如碗、坤 或銻。在大多數實施例中，將硼用作ρ型摻雜劑，而將 磷用作η型摻雜劑。可以通過在所述反應混合物中包括 含硼或含磷化合物，將這些摻雜劑添加到上述層中。適 當的硼和磷化合物一般包含硼和磷的經取代和非經取代 的較小型寡聚物。某些適當的硼化合物包括三甲基硼 (B(CH3)3 或 ΤΜΒ )、乙硼烷（β2η6 )、三氟化硼（bf3 )、 和二乙基蝴（Β(〇2Η5)3或TEB )。麟化氫是最普通的麟化 合物。一般利用载體氣體（例如氫、氦、氬、和其他適 當氣體）來提供所述摻雜劑。如果將氫用作所述載體氣 體，則其增加反應混合物中的總氫。因此，氫比值將包 括用作摻雜劑之載體氣體的氫。 一般以作爲惰性氣體中的稀釋氣體混合物來提供摻雜 劑。例如’可以以載體氣體中大約0.5%的摩爾或體積濃 度來提供摻雜劑。如果以在以1·〇 sccm/L流動的載體氣 體中的0.5%的體積濃度提供摻雜劑，所得摻雜劑流速將 是0.005 sccm/L。取決於所期望的摻雜程度，可以以在 大約0.0002 sccm/L和大約〇丨sccm/L之間的流速將摻雜 劑提供到反應室。一般來說，將摻雜劑濃度維持在大約 201011934 1018原子/cm2和大約1〇2。原子/cm2之間》 可以通過以氳與矽烷的比值爲大約200:1或更高（例 如1000:1或更低，例如在大約250:1和大約800:1之間， 而在進一步的示例中爲大約601:1或401:1)提供氫氣和 梦烧氣體的氣體混合物，來沉積p型微晶梦層。可以以 在大約0.1 sccm/L和大約〇.8 sccm/L之間（例如在大约 0.2 sccm/L和大約0.38 sccm/L之間）的流速提供梦燒氣 體。可以以在大約60 sccm/L和大約500 sccm/L之間（例 ❿ 如大約143 sccm/L)的流速提供氫氣。可以以在大約 0.0002 sccm/L和大約0.0016 sccm/L之間（例如大約 0.00115 sccm/L)的流速提供TMB。如果以載體氣體中 〇·5°Λ摩爾或體積濃度提供TMB，那麼可以以在大約〇.〇4 sccm/L 和大約 0.32 sccm/L 之間（例如大約 0.23 sccm/L) 的流速提供摻雜劑/載髏氣艎混合物。以在大約1 T〇rr和 大約100 Torr之間（較佳在大約3 T〇rr和大約2〇 T〇rr ❿ 之間，更佳在大约4 Torr和大約12 Torr之間，例如大約 7 Torr或大約9 T〇rr )的室壓施加在大約5〇 mW/cm2和 大約700 mW/cm2之間（例如在大約29〇 mW/cm2和大約 44〇 mW/cm2之間）的RF功率，將導致以大約1〇 A/分或 更高（例如大約143 A/分或更高）來沉積具有在大約2〇0/〇 和大約80。/。之間（對於微晶層較佳在大約5〇%和大約7〇〇/〇 之間）的晶化率的P型微晶層。 可以通過以比值爲大約20:1或更低提供氫氣與矽烷氣 體的氣體混合物’來沉積p型非晶矽層。可以以在大約 201011934 1 sccm/L和大約1 0 sccm/L之間的流速提供石夕烧氣難。 可以以在大約5 sccm/L和大約60 sccm/L之間的流速提 供氫氣。可以以在大約0.0Ό5 sccm/L和大約〇.〇5 sccm/L 之間的流速提供三曱基硼。如果以載體氣體中0.5%摩爾 或體積濃度提供三甲基硼，那麼可以以在大約1 sccm/L 和大約10 sccm/L之間的流速提供摻雜劑/載體氣體混合 物。以在大約0.1 Torr和20 Torr之間（較佳在大約1 Torr 和大約4 Torr之間）的室壓施加在大約15 mW/cm2和大 約200 mW/cm2之間的RF功率，將導致以大約1〇〇 A/ 分或更高來沉積p型非晶矽層。 可以通過以比值爲大約100:1或更高（例如500:1或更 低’例如在大約1 50:1和大約400:1之間，例如大約304:1 或203:1)提供氫氣與矽烧氣體的氣體混合物，來沉積η 型微晶梦層。可以以在大約o.l sccm/L和大約0.8 sccm/L 之間（例如在大約0.32 sccm/L和大約0.45 sccm/L之間， 例如大約0.3 5 sccm/L)的流速提供矽烷氣體。可以以在 大約30 sccm/L和大約之⑼以⑽几之間㈠列如在大約⑽ sccm/L 和大約 143 sccm/L 之間，例如大約 71.43 sccm/L) 的流速提供氫氣》可以以在大約0.0005 Sccm/L和大約 0.006 sccm/L之間（例如在大約0 0025 sccm/L和大約 0·015 sccm/L之間，例如大約〇 〇〇5 sccm/L )的流速提供 磷化氮。換句話說，如果以載體氣體中〇·5%摩爾或體積 濃度提供磷化氫，那麼可以以在大約^ Sccm/L和大約
5 sccm/L之間（例如在大約〇 5 Sccm/L和大約3 sCcm/L 12 201011934 之間，例如在大约0.9 sccm/L和大約1.088 sccm/L之間） 的流速提供捧雜劑/載體氣體混合物。以在大約.1 T〇rr和 大約100 Torr之間（較佳在大約3 Torr和大約20 Torr 之間’更佳在大約4 Torr和大約12 Torr之間，例如大約 6 1'〇1^或大約9 1'〇1'1')的室壓施加在大約1〇〇111评/(}1112和
大約900 mW/cm2之間（例如大約370 mW/cm2)的RF 功率，將導致以大約50 A/分或更高（例如大約15〇 A/ 分或更高）的速率沉積具有在大約20%和大約8〇%之間 (較佳在大約50%和大約70%之間）的晶化率的^型微 晶梦層。 可以通過以比值爲大約20:1或更低（例如5·5:ι或 7.8:1)提供氫氣與矽烷氣體的氣體混合物，來沉積η型 非晶梦層。可以以在大約0.1 sccm/L和大約1〇 Sccm/L 之間（例如在大約1 sccm/L和大約10 sccm/L之間，在 大約0.1 sccm/L和5 sccm/L之間，或在大約〇.5 sccm/L 和大約3 sccm/L之間，例如大約1.42 sccm/L或5.5 sccm/L)的流速提供矽烷氣體。可以以在大約i sccm/L 和大約40 sccm/L之間（例如在大約4 sccm/L和大約40 sccm/L之間，或在大約1 sccin/L和大約10 sccm/L之間， 例如大約6.42 sccm/L或27 sccm/L )的流速提供氫氣。 可以以在大約0.0005 sccm/L和大約0.075 sccm/L之間 (例如在大約0.0005 sccm/L和大約0.0015 sccm/L之間 或在大約0.0015 sccm/L和大約〇.〇3 sccm/L之間，例如 大約0.0095 sccm/L或0.023 sccm/L)的流速提供磷化 13 201011934 氫。如果以載體氣體中〇.5%摩爾或體積濃度提供磷化 氫’那麼可以以在大約〇·! sccm/L和大約15 sCCm/L之 間（例如在大約〇·1 Sccm/L和大約3 sccm/L之間，在大 約2 sccm/L和大約15 Sccm/L之間，或在大約3 sccm/L 和大約ό sccm/L之間’例如大約i p sccrn/L或大約4.71 sccm/L )的流速提供摻雜劑/載體氣體混合物。以在大約 〇·1 T〇rr和大約20 Torr之間（較佳在大約〇 5 τ〇ΓΓ和大 約4 Torr之間，例如大約！ 5 τ〇ΓΓ)的室壓施加在大約 ❹ 25 mW/cm2和大約250 mW/cm2之間（例如大約60 mW/cm2或大約80mW/cm2)的RF功率，將導致以大约 1〇〇 A/分或更高（例如大約2〇〇 A/分或更高例如大約 3〇〇 A/分或大約600 A/分）的速率沉積n型非晶矽層。 在某些實施例中，可以通過以高速率（例如在上述配 方的上限刀中的速率）提供摻雜劑化合物，來重換雜· 或降級摻雜所述層。一般認爲降級摻雜通過提供低電阻 參接觸接面而改善電荷收集。還認爲降級摻雜改進例如非 晶層的某些層的導電率β 在某些實施例中，矽與例如氧、碳、氮和鍺的其他元 素的α金將是有用的。可以通過以每種源補充反應氣體 混合物，將這些其他元素添加到矽膜。例如，可以通過 將例如甲炫*((：Η4)#碳源添加到所述氣體混合物，將碳 添加到膜中。一般來說，可以將大多數C1_ q的碳氫化 物用作碳源。或者，現有技術中已知的有機矽化合物， 例如有機矽烷、有機矽氧、有機矽烷醇等等可以作爲 201011934 發和碳兩者的源。鍺化合物，例如鍺燒 :含有發和鍺的化合物，例如梦錯烧或錯發烧’；二 ^源翁氧氣(〇2)可以作爲氧源。其他氧源包 限於，氮的氧化物（一氧化_条 H $ 軋化一氮A20、氧化一氮-NO、 二氧化二氮-n2〇3、二氧化氮彻2、四氧化二氮_n办、
五氧化二氮-N2〇5、及三氧化翁M 乳化氮-no3)、過氧化氫（h2〇2)、 一氧化破或二氧化碳（C0或c〇2)、臭氧（〇3)、氧斤子、
氧基、和醇（丽，其中R是任何有機或異質有機基團）。 氮源可以包括氮氣（M2)、氨氣（NH3)、肼（N2H2)、胺 (H，其中…到3,每個尺和R，獨立表示任何 有機或異質有機基族）、醯胺（（rc〇)xNr，3x，其中乂是 〇到3’每個，獨立表示任何有機或異質有機基族）、 酿亞胺⑽隱，，其中每個…，獨立表示任何有機 或異質有機基族）、烯胺（RiR2C=C3NR4R5，其中每個 獨立表示任何有機或異質有機基族）、及氮原子和 氮基。 需要注意的是，在許多實施例中，可以將預清洗工藝 用於準備基板和/或沉積上述層的反應室。爲了從基板和 /或室壁去除污染物，可以通過向所述處理室供應在大南 10 sccm/L和大約45 sccm/L之間（例如15 sccm/L和大 約40 sccm/L之間’例如大約2〇 sCcm/L和大約36 sccm/L )的氫氣或氬氣’來執行氫或氬電漿預處理工藝。 在一個示例中’可以以大約21 sccm/L供應氫氣或以大 約36 sccm/L供應氬氣。通過施加在大約1〇 mW/em2和 15 201011934 大約250 mW/cm之間（例如在大約a mW/cm2和大約 250 mW/cm之間’例如對於氫處理的大約6〇 mw/cm2 或大約80 mW/cm2和對於氬處理的大約25 mW/cm2)的 RF功率，實現所述處理。在許多實施例中，在沉積口型 非晶矽層之前執行氬電漿預處理工藝、以及在沉積其他 類型的層之前執行氫電漿預處理工藝是有利的。 太陽能電池實施例 ❹ 本發明的實施例提供用於形成具有改進效率的薄膜和 結晶太陽能電池的方法和設備。在下面的實施例中根 據上述配方實現各層的沉積。取決於不同實施例的需 要’可以將在下面的實施例中描述的層形成爲任何適宜 厚度。η型摻雜層一般具有在大約1〇〇A和大約1〇〇〇人 之間的厚度，例如在大約200 A和大約5〇〇 A之間，例 如大約300 A。p型摻雜層一般具有在大約5〇 A和大約 3〇〇 A之間的厚度，例如在大約15〇 A和大約25〇 A之 間，例如大'約200 Αβ導電層一般具有在大約5〇〇入和 大約20000 Α之間的厚度，例如在大約5000 Α和大約 11000 Α之間，例如大約_人。本質層—般具有在大 約1000 A和大約10000 A之間的厚度，例如在大約雇 人和大約4000人之間，例如大約3〇〇〇人。1>比層一般具 有在大約50 A和大約500 A之間的厚度，例如在大約 1〇〇 A和大約3〇〇 A之間，例如大約2〇〇a。 第1圖是根據本發明的一個實施例的單接面薄膜太陽 16 201011934 能電池100的示意側視圖。太陽能電池1〇〇包含具有在 其上形成的薄膜的基板1〇1，例如玻璃基板聚合物基 板、金屬基板、或其他適當基板。在所述基板101上形 成導電層104。所述導電層104較佳是實質透明的，例 如透明導電氧化物（TC0)層。在這裏描述的全部實施 例中，TCO層可以包含氧化錫、氧化辞、氧化錫銦錫 酸鎘、它們的組合，或其他適當材料，並且還可以包括 額外摻雜劑和組成》例如，氧化鋅還可以包括摻雜劑， 例如鋁、鎵、硼、和其他適當摻雜劑。氧化鋅較佳包含 5原子％或更低的摻雜劑，並且更佳地，包含2 5原子 %或更低的鋁。在某些實例中，可以由玻璃製造商提供 具有已在其上形成導電層1〇4的基板1〇1。爲了通過減 少光反射來改進光吸收’可以可選地通過濕法、電漿、 離子和/或機械工藝，將基板和/或在其上形成的一個或幾 個薄膜形成紋理。例如，在某些實施例中，將所述導電 層104形成紋理，並且隨後在其上沉積的薄膜一般將遵 循下面的表面形貌。 在導電層104之上形成降級摻雜ρ型非晶矽層ι〇6。 在降級摻雜ρ型非晶矽層106之上形成ρ型非晶矽合金 層108。在ρ型非晶矽合金層ι〇8之上形成ρΙΒ層丨1〇。 在PIB層110之上形成本質非晶矽層丨12。在本質非晶 矽層112之上形成η型非晶矽層114。 在形成所述太陽能電池的頂部接觸層Η8之前，在η 型非晶矽層114之上形成η型結晶矽合金層116βη型結 17 201011934 晶發合金層116可以是微晶的、奈米晶的、或多晶的， 並且可以使用這裏描述的配方形成層116βη型結晶矽合 金層116可以包含碳、氧、氮、或它們的任何組合。; 以將其沉積成單一同質層、具有一個或多個漸變特性的 單一層、或多層。所述漸變特性可以包括結晶度、摻雜 劑濃度、合金材料濃度、或其他特性，例如介電常數、 折射係數、導電率、或能帶隙。所述Μ結晶發合金層 可以是11型碳化矽層、η型氧化矽層、η型氮化矽層、和 η型氮氧化矽層、η型碳氧化矽層、或η型氮碳氧化矽層。 在某種程度上，η型結晶矽合金層116中二次組成的 量會偏離化學計量比。例如，η型碳化矽層可以具有在 大約1原子％和大約50原子％之間的碳。同樣地， 氮化矽層可以具有在大約i原子％和大約5〇原子％之 間的氮。η型氧化矽層可以具有在大約丨原子％和大約 5〇原子％之間的氧。在包含超過一種的二次組成的合金 • 中，所述二次組成含量可以在大約1原子％和大約50 原子％之間，其中矽含量在50原子％和99原子％之 間》可以通過調整處理室中的前體氣體的比值來調整所 述二次組成的量。可以在用於形成分層結構或連續形成 漸變單層的步驟中調整所述比值。 可以將甲烷添加到用於η型微晶矽層的反應混合物， 以便形成η型微晶碳化矽層。在一個實施例中，甲烷氣 體流速與矽烷氣體流速的比值在大約0和大約0.5之 間例如在大約0.20和大約0.35之間，例如大約0.25。 201011934 爲了調整所述沉積膜中的碳量，可以改變送料中的曱烷 氣體與發烧的比值。可以在多層中沉積所述薄膜’每層 具有不同的碳含量，或者可以在沉積層中連續地調整碳 含量。而且’可以在層内同時調整和漸變碳和摻雜劑含 量。將膜作爲多層沉積的優點在於具有不同折射係數的 多層可以用作布拉格反射器，明顯增強所述層在令與長 波範圍内的反射率。 臨近頂部接觸層118形成的η型結晶矽合金層116爲 ® 所述太陽能電池實施例提供幾個優點。所述層是高導電 性的’具有可調的能帶隙和折射係數。例如，微晶碳化 秒呈現60%以上的晶化率、2電子伏特（eV )以上的能 帶隙寬度、及大於每公分〇.丨西門子（S/cm)的導電率。 而且’可以以150-200 A/分的速率且小於10%的厚度變 化來沉積所述層。可以通過改變反應混合物中的甲烷與 矽烷的比值，來調整能帶隙和折射係數。可調的折射係 φ 數允許形成高導電性的且具有寬能帶隙的反射層，從而 帶來改進的電流和占空係數。 頂部接觸層118 —般是導電層，其可以是金屬層，例 如包含一種或幾種從由八卜Ag、Ti、Cp Au、Cu、Pt、 匕們的合金或它們的組合構成的組中選擇的材料的層。 或者，頂部接觸層118可以是在這種金屬層之上形成的 透明導電氧化物（TCO )層，例如金屬/TC〇番層。 第2圖疋根據本發明的另—個實施例的串聯接面薄膜 太陽能電池200的示意侧視圖。與第i圖的基板UH相 19 201011934 似的基板201具有在其上形成的與第j圖的導電層ι〇4 相似的導電層204 »接下來，形成降級和正常摻雜p型 非晶矽層206和208 ’與第1圖的相應層1〇6和1〇8相 似，隨後形成第一 PIB層21(^形成本質非晶矽層212, 隨後形成η型非晶梦層214。在η型非晶珍層214上形 成第一 η型結晶梦合金層216，以便完全第一電池。η型 結晶矽合金層216形成串聯接面薄膜太陽能電池2〇〇之 第一 p-i-n接面的η層》 Ο 第2圖的實施例的特徵在於用於增加電荷産生的兩個 p-i-n接面，因此在η型結晶矽合金層216之上形成？型 結晶矽合金層218，以便開始第二電池。在ρΐΒ層22〇 和本質結晶矽層222之後，在形成接觸層226之前形成 第二η型結晶矽合金層224，與第1圖的太陽能電池1〇〇 的所述結構相似。對於特徵在於結晶層的大多數實施 例’較佳係微晶形態’但是也可以使用奈米晶、單晶、 及多晶層。 翁 在第2圖的實施例中，η型結晶矽合金層有兩個用途， 作爲反射背接觸層和作爲接面層。包含作爲接面層的合 金層212促進所述太陽能電池對長波光線的吸收並改善 短路電流，結果帶來改進的量子和轉換效率。 第3圖是根據本發明的另一個實施例的單接面薄膜太 陽能電池300的示意側視圖。第3圖的實施例與第i圖 的實施例的不同在於包含了在p型非晶矽層與頂部tc〇 層之間的p型結晶矽合金層，取代了例如第1圖的層1丄4 20 201011934 的降級摻雜層》因此第3圖的實施例包含在其上形.成例 如TCO層的導電層3〇4的基板301。如上所述，在導電 層304之上形成p型結晶矽合金層3〇6<»p型結晶矽合金 層3 06具有由較低摻雜導致的改進能帶隙、一般低於降 級摻雜層的可調折射係數、高導電率、和由所包括的合 金組成導致的抗氧侵触能力。通過形成.P .型非晶發層 308、PIB層310、本質非晶矽層312、及η型非晶矽層 314’在ρ型結晶梦合金層306之上形成p-i-η接面.。使 _ 用η型結晶矽層316和導電層318與前述實施例相似地 完成第3圖的太陽能電池3〇〇，導電層318可以是金屬 或金屬/TCO堆疊，與第1圖的導電層丨i 8相似。 第4圖是根據本發明的另一個實施例的串聯接面薄膜 太陽能電池400的示意側視圖。第4圖的實施例與第2 圖的實施例的不同在於包含了在導電層2〇4與p型非晶 矽合金層208之間的第一 p型結晶矽合金層，取代了降 ❹ 級摻雜P型非晶矽層206 ^因此第4囷的實施例包含與 前述實施例的基板相似的基板4〇1，具有在其上形成的 導電層404、第一 p型結晶石夕合金層4〇6 金層構、及第-…"一—:; 406取代第2圖的降級摻雜p型非晶梦層鳩。通過在 PIB層410之上形成本質非晶發層412、n型非晶砍層 414、及第一 η型結晶矽合金屉4 日曰7 416，完成串聯接面薄膜 太陽能電池400的第一 p_i_n接面。 隨後，用在所述第一 η剞蛙曰坊人人a n m結矽合金層之上形成的第 21 201011934 二P型結晶矽合金層418、第二PIB層420、本質結晶發 層422、及第二η型結晶矽合金層424，在所述第—ρ_“η 接面之上形成第二p-i-n接面。所述第二p-i-n接面與第 2圖的太陽能電池200的第二p-i-n接面相似。通過在第 二η型結晶矽合金層424之上添加頂部接觸層426，來 完成太陽能電池400。如上所述，頂部接觸層426可以 是金屬或金屬/TCO疊層。 第5圖是根據本發明的另一個實施例的結晶太陽能電 池500的示意侧視圖。第5圖的實施例包含半導體基板 502 ’在其上形成結晶矽合金層5〇4。可以根據這裏公開 的任何實施例和配方來形成結晶矽合金層504，並且其 可以是單一合金層或組合或多層堆昼。如上所述，結晶 石夕合金層504具有可調的低折射係數’並且可以將其構 建成增強反射率’允許結晶矽合金層5〇4作爲用於在其 上形成的結晶太陽能電池5〇6的背反射器層。在第5圖 的實施例中，取決於所述層的結構，可以將結晶矽合金 層504形成爲具有任何適宜厚度。單一層實施例可以具 有在大約500 Α和大約5000 Α之間（例如在大約1000 A 和大約2000 A之間，例如大約15〇〇 A)的厚度。多層 結構可以特徵在於多個層，每個層的厚度在大約100A 和大約looo A之間。 本發明的其他實施例特徵在於在其中全部層是結晶層 的薄膜太陽能電池。第8圖是根據另一個實施例的串聯 接面薄膜太陽能電池的示意側視圖。第8圖的實施例特 22 201011934 徵在於由結晶層形成的兩個簡單p-i-n接面。因此第8圖 的實施例包含與前述實施例相似的在其上形成導電層 804的基板801。在導電層804上形成的第一 p-i-n接面 包含第一 p型結晶矽合金層806、在所述p型結晶矽合 金層之上形成的第一本質結晶矽合金層808、及在第一 本質結晶矽合金層808之上形成的第一 η型結晶矽合金 層810。在所述第一 p-i-n接面之上形成第二p-i-n接面， 其包含第二p型結晶矽合金層812、在第二p型結晶矽 ® 合金層812之上的第二本質結晶矽合金層814、及在第 二本質結晶矽合金層814之上的第二η型結晶矽合金層 816。在所述第二p-i-n接面之上形成頂部接觸層818。 第9圖是根據本發明的另一個實施例的三接面薄膜太 陽能電池的示意側視圖。第9囷的實施例特徵在於由結 晶層形成的三個p-i-n接面。因此第9圖的實施例包含與 前述實施例相似的基板901和導電層904,在其上形成 魯 第一 p-i-n接面。所述第一 p-i-n接面包含第一 p型、本 質、和η型結晶矽合金層，分別爲906、908、和910。 在所述第一 p-i-n接面之上形成第二p-i-n接面，其包含 第二p塑、本質、和η型結晶矽合金層，分別爲912、 914、和916。在所述第二p-i-n接面之上形成第三p_i_n 接面，其包含第三P型、本質、和η型結晶矽合金層， 分別爲918、920、和922。在所述第三p-i_n接面之上形 成頂部接觸層924。 第8圖和第9圖的串聯接面和三接面實施例構思了不 23 201011934 同層中包括的合金材料_中可用的變化。例如，在一 個實施例中’個PM_n接面的各層可以使用碳作爲合金 材料’而另-個P_i_n接面的各層使用錯。例如，在第8 圖的實施例中，結晶合金層_、_、及81G可以包含 梦和碳的合金，而層812、814、及816彳以包切和錯 的合金。相似地，在笛Q剧 虫 畏第9圖的實施例中，層906、908、 910、912、914、及916可以包切和碳的合金，而層 918、92G、及922包切和鍺的層。最後，第8圖和第 9圖的實施例還構思了其中所述本質層中的-個不是合 金層的變化。例如’在帛8圖的替代實施例中層8〇〇8 是本質結晶矽層，而不是合金層。相似地，在第9圓的 替代實施例中，本質層914是本f結晶㈣，而不是合 金層。這種變化擴寬了電池的吸收特性，並且改善了其 電荷分離能力。 ' 實施例 表1包含不同結晶度的各種n型碳化矽層的示例。以 5〇000 SCCm/L的氫氣流速及3 kw的RF功率，在測量爲 72 cm X 60 cm’面積爲4320 cm2的基板上沉積這些示例。 表1 層類 型 0¾ (seem) SiH4 (seem) 壓力 (Torr) H2/S1H4 流速 D/R (A/min) 導電率 (S/cm) 光能帶 隙 (eV) 晶化率 (%) 均 勻性 (〇/0\ 24 201011934
Ο 表1表明可以使用高壓電漿沉積工藝沉積結晶碳化 矽，以便産生具有高導電率、寬能帶隙、及良好均句性 ❼ 的層。 由280 Α微晶碳化矽η層構建的單接面太陽能電池呈 現每平方公分13.6毫安培（mA/cm2)的短路電流（jsc) 和73.9%的填充因子（1?17)，及134%的量子效率（（^) 和9.4%的轉換效率（ce )。作爲對比，使用微晶矽的相 似電池呈現 13.2 mA/cm2 的 Jsc、73.6%的 FF、13.0。/〇的 QE和9.00/。的CE。作爲進一步對比，使用28〇 a非晶矽 n層（其中降級摻雜80A)的相似電池呈現13.1 mA/cm2 25 201011934 的 Jsc、74.7% 的 FF、12.7〇/0 的 qe 和 9 〇% 的 CE。 構建了串聯接面太陽能電池，其具有包含27〇 A的微 晶碳化矽的底部電池η層和包含丨〇〇 A的n型非晶矽和 250 A的η型微晶碳化矽的頂部電池n層。對於7〇〇打瓜 光線’所述底部電池呈現9.69 mA/cm2的I和58%的 QE。對於50〇nm光線，所述頂部電池呈現1〇 82mA/cm2 的Jsc和78%的QE。構建了另一個串聯接面太陽能電池， 龜 其具有包含270 A的η型微晶碳化矽的底部電池n層和 包含50 Α的η型非晶矽和25〇入的η型微晶碳化矽的頂 部電池η層。對於700 nm光線，所述底部電池呈現9 Q mA/cm2的Jsc和58%的QEe對於5〇〇 nm光線，所述頂 部電池呈現10.86 mA/cm2的Jse和78%的qE。作爲對比， 構建了串聯接面太陽能電池，其具有包含27〇人的11型 微晶碳的底部電池η層和包含2〇〇 A的n型非晶矽和9〇 A的降級摻雜（n型）非晶矽的頂部電池n層。對於 % nm光線’所述底部電池呈現9.00 mA/cm2的jsc和53% 的QE。對於500 nm光線，所述頂部電池呈現1〇 69 mA/cm的Jsc和5 6%的QE。因此，使用碳化矽改進了兩 種電池中的吸收，在所述底部電池中尤其顯著。 設備 第6圖是電漿增強化學氣相沉積（pEC VD )室6〇〇的 一個實施例的示意剖視圖，在所述室中可以沉積例如第 1-4圖中的太陽能電池的薄膜太陽能電池的一個或多個 26 201011934 膜。-種適當的電漿增強化學氣相沉積室可從位於加利 細尼亞州聖克拉拉市的應用材料股份有限公司獲得。還 構思了可以將其他沉積室，包括來自其他製造商的沉積 室’用於實現本發明。 室600 -般包括壁602、底部6〇4、及喷頭61〇、基板 支撐件㈣，它們限定了處理空間6〇6。可以通過閥門 _進入所述處理空間’以便可以將基板，例如基板 00傳送進出至600 〇基板支撐件63〇包括用於支撐基 ❹板的基板接收表面632和搞接到提升機構636用於升高 和降低基板支揮件63G的桿634。可選地，可以將遮蔽 環633放置在基板1〇〇的周邊之上。穿過基板支撐件 可移動地佈置提舉升銷638，用於將基板移向和移離基 板接收表面632。基板支撐件63〇還可以包括用於將基 板支撐件630維持在期望溫度的加熱和/或冷卻元件 639。基板支撐件63〇還可以包括用於在基板支撐件63〇 參 的周邊提供RF接地的接地帶63 1。 由懸架614將喷頭610在其周邊處連接到背板612〇 還可以通過一個或幾個中心支撐件616將噴頭61〇耦接 到所述背板，以幫助防止鬆他和/或控制噴頭61〇的平直 度/曲率。將氣體源620連接到背板612，以通過背板612 和通過喷頭610向基板接收表面632提供氣體。將真空 系609耦接到室600，以將處理空間606控制在期望壓 力下。將RF功率源622耦接到背板612和/或喷頭610， 以向喷頭610提供rf功率，以便在所述噴頭和所述基板 27 201011934 支撐件之間產生電場，使得可以由在喷頭610和基板支 揮件630之間的氣體産生電漿。可以使用不同RF頻率， 例如在大約0.3 MHz和大約200 MHz之間的頻率。在一 個實施例中，提供頻率爲13.56MHz的RF功率源。
還可以將遠端電漿源624，例如感應耦合遠端電漿源， 輕接在所述氣體源和所述背板之間。在處理基板之間， 可以將清洗氣體提供給遠端電漿源624，以便産生遠端 _ 電衆並將其用於清洗室元件。還可以由提供給喷頭的RF 功率源622來活化所述清洗氣體。適當清洗氣體包括但 不限於NF3、F2、及SF6。 用於一個或多個層（例如第1_4圊的層中的一個或多 個）的沉積方法可以包括下述在第6圖的處理室或其他 適當室中的沉積參數。將具有10000 cm2或更高（較佳 爲40000 cm2或更高，更佳爲55000 cm2或更高）的表面 積的基板提供到所述室。應該理解的是，在處理之後， _ 可以將所述基板切割，以便形成較小太陽能電池。 在一個實施例中，可以將加熱和/或冷卻元件639設置 成在沉積期間提供大約400它或更低（較佳在大約1〇〇 °C和大約400 t之間，更佳在大約15〇它和大約3〇〇 °C之間，例如大約200。(：）的基板支撐件溫度。 沉積期間在佈置在基板接收表面632上的基板的頂部 表面與喷頭㈣之間的空間可以在4〇〇密爾（mii)和大約 1200密爾之間，較佳在4⑽密爾和大約8⑼密爾之間。 第7圖是處理系統700的一個實施例的頂部示意圖， 28 201011934 該處理系統700具有多個處理室731_737 』如第6圖的 PECVD至嶋或其他能夠沉㈣薄膜的適當室。處理系 統700包括輕接到負載鎖定室川和處理室731々7的 傳送室720。負載鎖定室71〇允許在所述系统外 圍環境與傳送至72G及處理室731_737内的真空環 間傳送基板。負载鎖定t 71。包括用於保持 基板的-個或多個可排空區域。在基板進入系統;二 間向所述可排空區域㈣，而在基板退出__ 排空所述區域。傳送室72G至少具有—個佈置在 真空機料722’其適於在負載鎖定室71〇與處理乂 W之間傳送基板。在第7圖中示出了 7個處理室至; 但疋’㈣系統可以具有任何適當數量的處理室。 積ΐ=ΙΓ些實施例中’將一個系統7。。配置成沉 積多接面太陽能電池的第一 ρ小η接面，例如 W或第4圖的層4〇4_4心將處理室731737中^ ❹ 一個配置成沉積所诚笛—._ ^ ^ 其餘處理…3中一的 中的每個配置成沉積本質型層和 。可以在相同室中沉積所述第一…接面的本質 =層和η型層，在所述沉積步驟之間沒有任何純化處 =此’基板通過負載鎖定室m進人所述系統，由 用處^ Ϊ機械手將其傳送到配置成沉積P型層的所述專 質型層Γ纟所述真空機械手將其傳送到配置成沉積本 =!:型層的其餘處理室731·737中的-個，並由 '二械手將其傳送回負載鎖定$ 710。在某些實 29 201011934 施例中，使用處理室處理基板㈣成p型層所 大約比在單一室中形成本質型層和、型層所用的時間： 4倍或更多倍，較佳是快6倍或更多倍。因此在用二 沉積第一 P-i4接面的系統的某些實施例中，p室與、 室的比值是Η或更高，較佳爲1:6或更高。包括用於提η 供處理室的電漿清洗的時間的系統的産量可以大約是 個基板/小時或更多，較佳是2〇個基板/小時或更多&。1(> 在本發明的某些實施例中，將一個系統7〇〇配置成竹 積多接面太陽能電池的lp]_n接面，例如第2圖的層匕 212-222或第4圖的層412_422。將處理室m m中的 一個配置成沉積第二p-i-n接面的p型層，同時，將其餘 處理室731-737中的每一個配置成沉積本質型層和^型 層。可以在相同室中沉積第二ρ“_η接面的本質型層和η
型層，在所述沉積步驟之間沒有任何鈍化處理。在某些 實施例中’使用處理室處理基板以形成p型層所用的時 間大約比在單-室中形成本f型層和i層所用的時間 快4倍或更多倍。因此，在用於沉積第二p_in接面的系 統的某些實施例t，p室與i/n室的比值是〗·4或更高， 較佳爲1:6或更高。包括用於提供處理室的電漿清洗的 時間的所述系統的産量可以大約是3個基板/小時或更 多’較佳是5個基板/小時或更多。 在某些實施例中，由於本質型微晶矽層的厚度一般比 本質型非晶矽層厚，所以用於沉積包含本質型非晶矽層 的第二p_i_n接面的系統7〇〇的產量大約是用於沉積包含 30 201011934 本質型微晶發層的第—· …… 的系統700的產量的2 . 適於此積包含本質型非晶矽層 的第一 ρ_卜η接面的單一 微晶矽層的第.系統7〇0與適於沉積包含本質型 層的第一 Ρ，接面的兩個或多個系統700相匹 :而-旦在一個系統中的一個基板上已經形成第…η 賴2以將所述基板暴露於周圍環境（即真空破壞） 一、.送到第二系統。不需要在沉積第- P-i-n接面和
第- P+n接㈣第—线之間用濕法或幹 述 基板。 雖然前面的描述面向本發明的實施例，然而可以在不 偏離本發㈣基本範_條件下設計出本發明的其他及 進-步的實施例’本發明的範圍由隨後的申請專利範圍 所確定。例如，已經將第6圖的處理室示爲位於水平位 置。應該理解的是’在本發明的其他實施财，所述處 理室可以位於任何非水平位置，比如垂直位置。已經參 考第7圖中的多處理室集成工具描述了本發明的實施 例’但是也可錢肖m❹混合連線/集成系統。已 經參考設置成形成第一 p_“n接面和第二p_i n接面的第 一系統來描述本發明的實施例’但是也可以在單一系統 中形成第一 p-i-η接面和第二p_i n接面。已經參考適於 沉積本質型層和η型層兩者的處理室描述了本發明的實 施例，但是可以將單獨的室適用於沉積所述本質型層和 所述η型層，也可以將單一處理室適用於沉積ρ型層和 本質層型兩者。最後，這裏描述的實施例是一般可應用 31 201011934 於透明基板（例如玻璃基板）的p-i_n配置，也構思了其 他實施例’其中以逆向沉積序列在例如不銹鋼或聚合物 的不透明基板上構建單一或多重堆疊的p i n接面 【圖式簡單說明】 爲了可以更加詳細地理姐太恭L丄 埋解本發明的上述特徵，參考某 些在附圖中示出的實施例，給出上面概述的本發明的更 加明樹。然而，需要指出的是，附圖僅示出本發明 的典型實施例，由於本發明 贫明可以允許其他等效實施例， 因此不能認爲附圊限制了本發明的範圍。 第1圖是根據本發明的一個 惘貫施例的單接面薄膜太陽 能電池的示意側視囷。 第2圓是根據本發明 太陽能電池的-咅v 個實施例的串聯接面薄膜 苁防能電池的不意側視圖。 第3圖是根據本發明的 ❹ 陽能電池的示意侧視圖 個實施例的單接面薄膜太 第4圏是根據本發明的另一 太陽能電池的示意側視圖。-個實施例的串聯接面薄膜 第5圖是根據本發明其 池的示意側視圖。 一個實施例的結晶太陽能電 第6圖疋根據本發明一 第7圖是根據本發明的實施例的裝置的剖視圏。 圖。 另一個實施例的裝置的平面 32 201011934 第8圖是根據本發明的另一個實施例的串聯接面薄膜 太陽能電池的示意側視圖。 第9圖是根據本發明的另一個實施例的三接面薄膜太 陽能電池的示意側視圖。 爲了便於理解，已經盡可能地使用相同參考數位表示 附圖中共有的相同元件。預計’不需要明確描述，可以 有益地將在一個實施例中公開的元件用於其他實施例。
【主要元件符號說明】 100 ' 200 ' 300 ' 400、500、800、900 太陽能電池 101、201、301、401、801、901 基板 104、204、304、318、404、804、904 導電層 106、206 降級摻雜Ρ型非晶梦層 108、208、408 ρ型非晶矽合金層 110、220、310 ΡΙΒ 層 112、212、312、412本質非晶矽層 114' 214' 314' 414 η 型非晶矽層 116 η型結晶秒合金層 118、426、818、924頂部接觸層 210 、 410 第一 ΡΙΒ 層 216、416、8Η)、910第一 _結晶梦合金層 218、3 06 Ρ型結晶矽合金層 222、422 本質結晶矽層 33 201011934 224、424、816、916 第二η型結晶矽合金層 226 接觸層 308 ρ型非晶矽層 3 1 6 η型結晶矽層 406、806、906 第一 ρ型結晶矽合金層 418、812、912 第二ρ型結晶矽合金層 420 第二 ΡΙΒ 層 502 半導體基板
504 結晶矽合金層 506 結晶太陽能電池 600 電漿增強化學氣相沉積室 602 壁 604 底部 606 處理空間 608 閥門 609 真空泵 610 喷頭 612 背板 614 懸架 616 中心支撐件 620 氣體源 622 RF功率源 624 遠端電漿源 基板支撐件 34 630 201011934 631 接地帶 632 基板接收表面 633 遮蔽環 634 桿 636 提升機構 638 舉升銷 639 加熱和/或冷卻元件 700 處理系統
710 負載鎖定室 720 傳送室 722 真空機械手 處理室 731 、 732 、 733 、 734 、 735 、 736 、 737 808、908 第一本質結晶矽合金層 814、914 第二本質結晶矽合金層 918 第三p型結晶矽合金層 920 第三本質結晶矽合金層 922 第三η型結晶矽合金層 35

Claims (1)

  1. 201011934 七、申請專利範圍： i 一種製造一太陽能電池的方法，包括： 在一基板上形成一 η型結晶半導體合金層；以及 在該η型結晶半導體合金層上形成一導電層。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該η型結 晶半導體合金層包含一或更多選自矽和鍺所構成之組的材 料，以及一或更多選自碳、氮、和氧所構成之組的材料。 3.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該η型結 晶半導體合金層係由一處理所形成，該處理包含· 將一碳源和一石夕源提供到一處理室； 藉由施加RF功率，將該碳源和該矽源離子化；以及 在該處理室中維持至少8 Torr的麗力。 φ 4·如中請專利範圍第1項所述之方法，其中^型結 晶半導體合金層具有在大約1ί5和3,6之間的折射係數、至 少2 eV的能帶隙、和至少〇.丨s/Cm的導電率。 其更包含在該 的p-i-n接面。 5.如申清專利範圍第1項所述之方法， 基板上形成一包含一或更多非晶半導體材料 6. —種形成一太陽能電池的方法，包括 在一基板上形成一導電層； 36 201011934 在該導電層上形成一第一掺雜結晶半導體合金層；以 及 在該第一摻雜半導體合金層上形成一第二摻雜結晶半 導體合金層。 7.如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第一摻 雜結晶半導髏合金層係以一 p型摻雜劑加以摻雜而該第 二摻雜結晶半導體合金層係以一 n型掺雜劑加以摻雜。 8·如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第一和 第二摻雜結晶半導體合金層各自包含一半導電材料以及一 或更多選自碳、氮、和氧所構成之組的材料。 如申請專利範圍第6項所述之方法其巾各個該第 和第二摻雜結晶半導體合金層係由—處理所形成，該處 包含： 將一碳源和一矽源提供到一處理室； 施加RF功率，將該碳源和該梦源離子化；以及 該處理室中維持至少8 τ。"的堡力。 10.如中請專利範園第7項所述之方法，其更包含藉 由在該第一和第-、 # ^ a ^ 一 ，、，σ 半導體合金層之間形成一非摻 雜結晶丰導體層而形成一第一接面。 37 201011934 11.如申請專利範圍第10項所述之大、土 々在，其更包含在 該第一接面上形成一第二接面，該第二接人 吐 我甸包含一第三捧 雜結晶半導體合金層和一第四摻雜結晶半導體入金層 中該第三換雜結晶半導體合金層係以一卩型摻雜劑加以推 雜’而該第四摻雜結晶半導體合金層係以一 η型捧雜舞丨加 以摻雜。 12. —種形成一太陽能電池的方法，其包含： φ 在一半導體基板上形成一反射層；以及 在該反射層上形成一結晶接面，其中該反射層包含一 或更多結晶半導體合金層。 13. 如申請專利範面第12項所述之方法，其中該一或 更多結晶半導體合金層各自包含一半導電材料以及一或更 多選自碳、氮、和氧所構成之組的材料。 ❹ 14. 一種光伏特元件，其包含： 一 η型結晶半導髏合金層；以及 一導電層，形成於該η型結晶半導體合金層上。 15. 如申請專利範圍第14項所述之元件，其中該11型 結晶半導體合金層包含一或更多選自碳、氮、和氧所構成 之組的材料。 38 201011934 上以形成 p-i-n接面0 16.如申請專利範圍第14項所述之元件，其更包含 或更多非晶半導體層於該n型結晶半導體合金層 17. 如申請專利範圍第16項所述之元件，其更包含-P型結晶半導體合金層於該些非晶半導體層上。 18. 如申請專利範圍第14 參 堉所述之疋件，其中該η型 結晶半導體合金層具有在大約1s .5和3.6之間的折射係數、 至少.2 eV的能帶隙、和至少〇 5>/cm的導電率。 19. 一種光伏特元件，其包含： 一導電層； 以及 第一摻雜結晶半導體合金層， 形成於該導電層上； 形成於該第一摻雜結 一第二摻雜結晶半導體合金層， 晶半導體合金層上。 2〇.如申請專利範圍第19項所述之元件，其中該第 換雜結晶半導體合金層係一 p型層 其中該第二 •如申請專利範圍第20項所述之元件， 換·雜結晶半導體合金層係一 P型層 39 201011934 22. 如申請專利範圍第21項所述之元件，其更包含一 第一 p-i-n接面於該第一摻雜結晶半導體合金層上以及一 第二p-1-n接面於該第二摻雜結晶半導體合金層上。 23. 如申請專利範圍第19項所述之元件，其更包含一 第三摻雜結晶半導體合金層於該第二摻雜結晶半導體合金 層上以及一第四摻雜結晶半導體合金層於該第三摻雜結晶 半導體合金層上。 24·如申請專利範圍第23項所述之元件，其 和第三掺雜半導體合金層係p型層而該第二知钕該第一 導體合金層係η型廣。 四穆雜半 其更包含一導 25.如申請專利範圍第24項所述之元件， 電層形成於該第四摻雜半導體合金層上。
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