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TWI579920B - 金屬氧化膜的成膜方法 - Google Patents

金屬氧化膜的成膜方法 Download PDF

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TWI579920B
TWI579920B TW104126684A TW104126684A TWI579920B TW I579920 B TWI579920 B TW I579920B TW 104126684 A TW104126684 A TW 104126684A TW 104126684 A TW104126684 A TW 104126684A TW I579920 B TWI579920 B TW I579920B
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平松孝浩
織田容征
川原村敏幸
藤田□雄
内田貴之
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東芝三菱電機產業系統股份有限公司
國立大學法人京都大學
高知縣公立大學法人
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Description

金屬氧化膜的成膜方法
本發明係關於一種金屬氧化膜之成膜方法，其係使用霧滴法在基板上成膜金屬氧化膜。
在太陽能電池、FPD(Flat Panel Display；平板顯示器)、LED(Light Emitting Diode；發光二極體)等發光裝置或觸控面板等領域中，在基板上形成金屬氧化膜。以往，使用非真空成膜技術而在基板上成膜金屬氧化膜之方法係有噴塗(spray)法、溶膠凝膠(sol-gel)法、霧滴CVD化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沉積)法等大氣開放溶液系的金屬氧化膜之成膜方法。
此等之成膜方法係以成膜金屬氧化膜作為目的時，其原料溶液為一種。雖可預先調和原料溶液，惟在金屬氧化膜的成膜時係利用所調和成的一種原料溶液。
據此，使用以往的非真空成膜技術之金屬氧化膜的成膜方法，由於在成膜時利用所調和成的一種原料溶液，因此藉由原料溶液來成膜金屬氧化膜時所需的反應能量係被唯一地決定。
就使藉由原料溶液來成膜金屬氧化膜時之 反應能量降低，而促進金屬氧化膜的成膜速度之方法而言，以往係有以下兩種方法。
首先，作為直接地進行之第1方法，可考量藉由預先在原料溶液中混合反應支援劑而使上述反應能量降低之方法。作為第1方法係例如專利文獻1所揭示之金屬氧化膜的成膜方法。
第7圖係顯示專利文獻1所揭示之使用第1方法之以往的成膜裝置200的概略構成之說明圖。
如該圖所示，供給同一溶液容器15內的原料溶液18(含有鋅之溶液)以及反應支援溶液24(氨水)，並藉由霧化器16使原料溶液18、反應支援溶液24的混合溶液34霧滴化，而獲得經霧滴化之混合溶液34之混合霧滴M4。
如此，霧滴混合物M4通過路徑L11而向反應容器11內之P型矽基板4的背面(上面)進行供給，而在P型矽基板4的背面上成膜背面鈍化膜5(氧化鋁膜)。
在專利文獻1所揭示之成膜方法中，在成膜使用霧滴法的金屬氧化膜(氧化鋅薄膜)時，將原料溶液18與包含反應支援劑(氨水)之反應支援溶液24在相同之霧化器(溶液容器15、霧化器16)內進行混合而獲得混合霧滴M4，並向反應容器11內之P型矽基板4的背面(一主面)供給混合霧滴M4，藉此達到上述反應能量之降低。
另一方面，作為間接地進行之第2方法，係藉由將反應支援氣體另外供給至上述反應容器而調整金屬 氧化膜成膜時的環境氣體，藉此在上述容器內，藉由經霧滴化之原料溶液而達到降低金屬氧化膜成膜時之上述反應能量，並實現金屬氧化膜的高品質化之方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2011/151889號手冊
然而，上述之第1方法係為了在相同之霧化器內進行混合而獲得混合霧滴，原料溶液18與反應支援溶液24經常被置於進行反應之環境下(霧化器內)。因此，伴隨著表面電極1與支援溶液24的反應時間長期化，混合霧滴M4由所期望之性質產生劣化，結果造成無法使膜質良好的金屬氧化膜成膜之問題點。例如造成作為原料的混合霧滴M4的不安定化，或在混合霧滴M4內產生金屬氧化膜的成膜時所不需要的反應物等，因而難以進行金屬氧化膜之高品質化及實現具有再現性的安定成膜。
又，第2方法，由於供給至反應容器之反應支援氣體為氣體，與第1方法相比，藉由反應支援氣體所進行的促進反應的程度較低，而會有因反應速度的低下或膜內的不均勻分布所造成之金屬氧化膜的膜質低下等產生的可能性高之問題點。
由於本發明係為了解決上述問題點而成 者，其目的係獲得一種提高生產效率並得到高品質的金屬氧化膜之成膜方法。
本發明之金屬氧化膜之成膜方法，其係具備以下步驟：(a)在第1容器內使含有金屬元素之原料溶液霧滴化而獲得原料溶液霧滴之步驟；(b)在獨立於前述第1容器之第2容器內，使含有前述金屬元素用的反應支援劑之反應支援溶液霧滴化而獲得支援劑霧滴之步驟；以及(c)經由相互獨立之第1以及第2路徑而將所得之前述原料溶液霧滴以及前述支援劑霧滴供給至反應容器內，並加熱載置於前述反應容器內之基板而使含有前述金屬元素之金屬氧化膜成膜於前述基板的一主面上之步驟。
關於本發明之金屬氧化膜之成膜方法，於步驟(c)的實行時，藉由在反應容器內混合原料溶液霧滴與支援劑霧滴而獲得混合霧滴，可使含有金屬元素之金屬氧化膜的成膜速度提升而達到生產效率的提升。
並且，在步驟(a)以及步驟(b)的實行時，由於係個別在相互獨立的第1及第2容器內獲得原料溶液霧滴及支援劑霧滴，故原料溶液霧滴與支援劑霧滴的反應係於反應容器內才開始進行。因此，在步驟(c)的實行前，藉由確實地避免原料溶液霧滴與支援劑霧滴進行不必要的反應之現象，可達到金屬氧化膜的膜質提升。
本發明之目的、特徵、方面以及優點係藉 由以下詳細的說明與附加之圖式而更為明白。
1‧‧‧表面電極
2‧‧‧表面鈍化膜
3‧‧‧N型矽層
4‧‧‧P型矽基板
5‧‧‧背面鈍化膜
6‧‧‧背面電極
8‧‧‧混合容器
11‧‧‧反應容器
12‧‧‧噴嘴
13‧‧‧加熱器
14、18‧‧‧原料溶液
15、25‧‧‧溶液容器
16、26‧‧‧霧化器
24‧‧‧反應支援溶液
34‧‧‧混合溶液
80‧‧‧容器本體
81、82‧‧‧霧滴供給部
81I、82I、83I‧‧‧霧滴輸入口
83‧‧‧霧滴擷取部
81O、82O、83O‧‧‧霧滴輸出口
101、102‧‧‧成膜裝置
200‧‧‧以往的成膜裝置
G9‧‧‧臭氧氣體
I1、I2‧‧‧輸入部
L1、L2、L3、L4、L9、L11‧‧‧路徑
M1‧‧‧原料溶液霧滴
M2‧‧‧支援劑霧滴
M3、M4‧‧‧混合霧滴
O3‧‧‧輸出部
R80‧‧‧外周路徑
R83‧‧‧內部路徑
第1圖係顯示用以實現本發明之實施形態1的背面鈍化膜之成膜方法之成膜裝置的概略構成之說明圖。
第2圖係具體地顯示第1圖所示之成膜裝置的反應容器以及反應容器的週邊之說明圖。
第3圖係顯示藉由實施形態1的背面鈍化膜之成膜方法所得的效果之圖表。
第4圖係顯示用以實現本發明之實施形態2的背面鈍化膜5之成膜方法之成膜裝置的概略構成之說明圖。
第5圖(a)及(b)係顯示第4圖所示之混合容器的構造之詳細內容之說明圖。
第6圖係使用本實施形態的背面鈍化膜之製造方法而製造的太陽能電池構造之剖面圖。
第7圖係顯示以往的成膜裝置的概略構成之說明圖。
<前提技術(太陽能電池構造)>
第6圖係使用本實施形態(實施形態1、實施形態2)的金屬氧化膜之製造方法而製造的太陽能電池構造之剖面圖。
如第6圖所示，在具有P型導電型之矽基板4(以下，稱作「P型矽基板4」)的表面(另一主面)上形成具 有N型導電型的矽層3(以下，稱作「N型矽層3」)。而且，在第6圖中係顯示P型矽基板4的表面為上面、背面為下面之態樣。
又，在N型矽層3的表面上，係形成有具有透明性的表面鈍化膜2。如此，藉由貫通表面鈍化膜2的一部份而在N型矽層3的表面上選擇性地形成表面電極1，使表面電極1與N型矽層3電性連接。
進一步，在P型矽基板的背面(一主面)上，形成有背面鈍化膜5(金屬氧化膜)。作為此背面鈍化膜5係採用氧化鋁膜(Al2O3薄膜)或氧化鋁膜與氮化矽膜的積層膜。然後，貫通背面鈍化膜5的一部份而直接形成於P型矽基板4的背面上，並且涵蓋背面鈍化膜5的背面上形成背面電極6。因此，背面電極6與P型矽基板4電性連接。
在第6圖所示之太陽能電池構造中，藉由從表面鈍化膜2側入射，並到達N型矽層3以及P型矽基板4之間的PN接合部之光而產生載子並發電，而所發電之電係由電極1、6擷取。
為了抑制載子生命週期的減少而形成鈍化膜2、5。亦即，在N型矽層3的表面或P型矽基板4的背面中產生大量的缺陷(晶格缺陷等)，經由該缺陷使因光照射而產生之少數載子進行再結合。此處，藉由在N型矽層3的表面以及P型矽基板4的背面上形成表面鈍化膜2以及背面鈍化膜5，而抑制載子的再結合，就結果，可提升載子的生命週期。
本發明係關於太陽能電池的製造方法等所利用之形成於P型矽基板4(基板)的背面(一主面)上之金屬氧化膜的背面鈍化膜5之生產效率提升以及膜質提升，以下根據實施形態所示之圖式來具體地說明本發明。
<實施形態1>
第1圖係顯示用以實現本發明之實施形態1的背面鈍化膜5(金屬氧化膜)之成膜方法之成膜裝置的概略構成之說明圖。
如第1圖所示，在本實施形態之成膜方法中使用之成膜裝置101，係由：反應容器11、加熱反應容器11之加熱器13、收納原料溶液14之溶液容器15、霧滴化溶液容器15內的原料溶液14之霧化器16、收納含有反應支援劑的反應支援溶液24之溶液容器25、以及霧滴化溶液容器25內的反應支援溶液24之霧化器26所構成。而且，反應支援劑係以讓使用霧法之背面鈍化膜5(金屬氧化膜)在成膜步驟中反應促進為目的而使用。
於如此之構成中，藉由霧化器16霧滴化後之原料溶液14之原料溶液霧滴M1係經由路徑L1(第1路徑)而供給至反應容器11中。另一方面，藉由霧化器26霧滴化後之反應支援溶液24之支援劑霧滴M2係經由獨立於路徑L1所設置之路徑L2(第2路徑)而供給至反應容器11中。
經由路徑L1及L2而供給至反應容器11內 之原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2，係藉由以在反應容器11內混合後而得之混合霧滴M3的形式，被噴霧至反應容器11內的P型矽基板4的背面上，可在P型矽基板4的背面上成膜由氧化鋁膜所構成之背面鈍化膜5。此時，P型矽基板4係以背面為上面、表面為下面之態樣載置於反應容器11內的加熱器13上。
亦即，以在加熱器13上載置P型矽基板4之狀態下，將混合霧滴M3(小粒徑之液狀原料溶液14與反應支援溶液24的混合溶液)供給至大氣壓下的反應容器11內，並藉由預定之反應，使背面鈍化膜5成膜於P型矽基板4的背面上。
加熱器13為加熱器等，且可對載置於該加熱器13之P型矽基板4加熱。藉由未圖示之外部控制部，在成膜時，加熱器13係加熱至達到由氧化鋁膜所構成之背面鈍化膜5之成膜時所需的溫度為止。
在溶液容器15內係充填有用以成膜背面鈍化膜5之材料溶液的原料溶液14。該原料溶液14係含有以鋁(Al)作為金屬元素之材料溶液。
作為霧化器16係可採用例如超音波霧化裝置。超音波霧化裝置之霧化器16係藉由對溶液容器15內之原料溶液14施加超音波，而使溶液容器15內的原料溶液14霧滴化。經霧滴化之原料溶液14之原料溶液霧滴M1係通過路徑L1向反應容器11內進行供給。
在溶液容器25內係充填有鋁元素用之反應 支援溶液24。此反應支援溶液24係由氨水(NH3)所構成。
具有與霧化器16同一機能之霧化器26，係藉由對溶液容器25內之反應支援溶液24施加超音波，而使溶液容器25內的反應支援溶液24霧滴化。經霧滴化之反應支援溶液24之原料溶液霧滴M2係通過路徑L2向反應容器11內進行供給。
第2圖係具體地顯示實施形態1之成膜裝置101的反應容器11以及反應容器11的週邊之說明圖。
當經由相互相異之路徑L1及L2而將原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2供給至反應容器11內之(成膜)噴嘴12時，會在噴嘴12內混合原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2，而由噴嘴12供給混合霧滴M3至P型矽基板4的上面上。
其結果，在加熱中之大氣壓下的P型矽基板4的背面上，混合霧滴M3產生反應，而使背面鈍化膜5成膜在P型矽基板4的背面上。再者，噴嘴12中係由路徑L9供給臭氧氣體G9。因此，由噴嘴12除了供給混合霧滴M3，還供給臭氧氣體G9至在P型矽基板4的背面上。臭氧氣體G9係使用於混合霧滴M3的促進反應用。亦即，臭氧氣體G9係作為以往之間接性的第2方法用的反應促進氣體而使用。
(製造方法)
接著，關於實施形態1之背面鈍化膜5(氧化鋁膜)之成 膜方法進行說明。
首先，對以結晶矽作為構成材料之矽基板導入預定之不純物，藉此製作具有P型導電型之P型矽基板4。接著，將此P型矽基板4載置於反應容器11內之加熱器13上。此時，P型矽基板4係以背面為上面、表面為下面之態樣載置於加熱器13上，而反應容器11內係設定為大氣壓。
如此，載置於加熱器13上之P型矽基板4係藉由加熱器13而加熱至達到由氧化鋁膜所構成之背面鈍化膜5的成膜溫度為止，且以成膜溫度保持P型矽基板4的溫度。
另一方面，在溶液容器15內，原料溶液14係藉由霧化器16被霧滴化而獲得原料溶液霧滴M1。原料溶液霧滴M1(小粒徑的液狀之原料溶液14)係通過路徑L1並進行整流而供給至反應容器11內。此處，在原料溶液14中係含有鋁作為金屬源。
如上所述，在溶液容器15(第1容器)內，將含有金屬元素的鋁之原料溶液14霧滴化而獲得原料溶液M1霧滴。
另一方面，在溶液容器25內，藉由霧化器26，使反應支援溶液24霧滴化而獲得支援劑霧滴M2。支援劑霧滴M2(小粒徑的液狀之反應支援溶液24)係通過路徑L2並進行整流而供給至反應容器11內。此處，係使用氨水作為反應支援溶液24。
據此，在獨立於溶液容器15之溶液容器25(第2容器)內，使含有氧化鋁形成用之反應支援劑之反應支援溶液24霧滴化而獲得支援劑霧滴M2。
於是，經由路徑L1及L2(第1及第2路徑)將原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2供給至設置於反應容器11內之噴嘴12。之後，在噴嘴12內混合原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2而獲得混合霧滴M3。然後，供給混合霧滴M3供給至處於加熱狀態之P型矽基板4的背面(一主面)上。再者，亦由噴嘴12供給臭氧氣體G9至P型矽基板4的背面上。
據此，在大氣壓下，藉由對加熱狀態之P型矽基板4背面噴霧混合霧滴M3，可使金屬氧化膜之由氧化鋁所構成之背面鈍化膜5成膜於P型矽基板4的背面上。
進一步，利用混合霧滴M3中所包含之支援劑霧滴M2，來降低背面鈍化膜5之成膜時所需之反應能量，藉此可於相較低溫下成膜背面鈍化膜5。並且，亦供給臭氧氣體G9至P型矽基板4的背面上，故可促進混合霧滴M3的材料化合物之分解/氧化。
之後，使用成膜有背面鈍化膜5之P型矽基板4而製作在第6圖所示之太陽能電池。一般而言，背面鈍化膜5係在表面鈍化膜2及N型矽層3形成後才進行，之後，再形成表面電極1及背面電極6。而且，表面鈍化膜2及背面鈍化膜5之成膜順序亦可為相反。
第3圖係顯示藉由實施形態1的背面鈍化膜 5之成膜方法所得的效果之圖表。在該圖中，係分別顯示藉由實施形態1之製造方法所成膜之背面鈍化膜5，與各種藉由第7圖所示之以往之第1方法所成膜之背面鈍化膜5之絕緣破壞電場強度(MV/cm)。
如該圖所示，可知藉由實施形態1之成膜方法所成膜之背面鈍化膜5相較於藉由以往之成膜方法所成膜之背面鈍化膜5，係大幅地(5倍左右)提升絕緣破壞電場強度。
如上所述，在實施形態1之太陽能電池的製造方法中之背面鈍化膜5(金屬氧化膜)的成膜方法，係藉由霧滴法(亦即，在大氣壓下噴霧混合霧滴M3之成膜方法)而在P型矽基板4的背面上成膜背面鈍化膜5。
如上所述，實施形態1之背面鈍化膜5的成膜方法，係藉由在反應容器11內設置由混合原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2而獲得混合霧滴M3之環境，可使背面鈍化膜5之成膜速度提升而實現生產效率之提升。
又，可藉由含有支援劑霧滴M2之混合霧滴M3而使用以背面鈍化膜5之成膜的反應能量降低，故相較於僅以原料溶液霧滴M1進行成膜時，可在較低溫的狀況下成膜背面鈍化膜5。
並且，可在成膜用之噴嘴12內混合原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2，而確實地供給混合霧滴M3至P型矽基板4的背面上，故可確實地達到背面鈍化膜5之生產效率的提升。
此時，由於分別個別地在相互獨立之溶液容器15及溶液容器25內獲得原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2，故原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2之反應係在反應容器內才開始進行。因此，在溶液容器15內、溶液容器25內、或經由路徑L1及L2之原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2的供給中，均不會產生如同妨礙背面鈍化膜5之成膜般之原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2之反應物。
因此，在反應容器11內進行的背面鈍化膜5之成膜步驟的實行前，可確實地避免原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2進行不必要反應所產生之現象，如第3圖所示，可達到背面鈍化膜5之膜質提升。
又，由於混合霧滴M3係具有相較於氣體為1000倍之密度，在反應容器11內之環境氣體係可實現相較於以往之第2方法使用的氣體狀支援劑為1000倍的高密度環境氣體。因此，相較於以往之第2方法，即使在低溫加熱狀態下亦可製作高品質的背面鈍化膜5。
而且，在實施形態1中如第2圖所示，藉由進一步將反應支援氣體之臭氧氣體G9供給至反應容器11內，可促進混合霧滴M3的材料化合物之分解/氧化。藉由此促進作用，即使在低溫加熱狀態下，在P型矽基板4的背面上仍可成膜背面鈍化膜5。
上述之金屬氧化膜(背面鈍化膜5)之膜質效果，在原料溶液14所包含之金屬元素為鋁，且成膜由氧化鋁所構成之背面鈍化膜5時會特別地顯著。
進一步，成膜由氧化鋁所構成之背面鈍化膜5時，反應支援溶液24係使用上述之氨水或以含有鹽酸之溶液代替氨水為較佳。
<實施形態1之課題>
上述之實施形態1，係使原料溶液14與反應支援溶液24分別在溶液容器15及溶液容器25內霧滴化，將所產生之各個原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2經由相異之路徑L1及L2而供給至設置於反應容器11內之噴嘴12，並在噴嘴12內獲得混合霧滴M3後進行背面鈍化膜5的成膜之方法。
然而，在設置於反應容器11內之噴嘴12內的原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2的混合中，會有不能有效率地混合原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2，混合狀態不充分且混合霧滴M3成為不具有所期望的性質之狀態的可能性。因此，藉由在噴嘴12內獲得之混合霧滴M3，進行背面鈍化膜5之成膜時，仍殘留有無法確實地獲得高品質的背面鈍化膜5之課題。
達到上述課題的解決係藉由以下所述之實施形態2所進行的背面鈍化膜5之成膜方法。
<實施形態2>
第4圖係顯示本發明之實施形態2之用以實現背面鈍化膜5之成膜方法的成膜裝置的概略構成之說明圖。以 下，適當地省略與第1及2圖所示之實施形態1的成膜裝置101同樣構成之說明，以與實施形態1相異之構成為中心進行說明。
如第4圖所示，在本實施形態之成膜方法中使用之成膜裝置102，其特徵係在路徑L1及L2與反應容器11之間設置混合容器8。亦即，混合容器8係具有2個輸入部I1及I2、以及1個輸出部O3，其中輸入部I1與路徑L1連接，輸入部I2與路徑L2連接，輸出部O3係與路徑L3(第3路徑)連接，而路徑L3與反應容器11內之噴嘴12連接。
在第4圖所示之構成中，經由路徑L1及L2將原料溶液霧滴M1及支援劑M2霧滴供給至混合容器8。原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2係在混合容器8內混合，並以混合霧滴M3的形式經由路徑L3而供給至反應容器11內之噴嘴12，再由噴嘴12供給混合霧滴M3至P型矽基板4的背面上。
因此，在P型矽基板4載置於加熱器13上之狀態下，與實施形態1同樣地，由噴嘴12供給混合霧滴M3至大氣壓下的反應容器11內，並藉由預定的反應在P型矽基板4的背面上成膜背面鈍化膜5。
其結果，在加熱中的大氣壓下之P型矽基板4的背面上，混合霧滴M3產生反應，而使背面鈍化膜5成膜於P型矽基板4的背面上。
(製造方法)
接著，說明關於實施形態2之背面鈍化膜5(氧化鋁膜)之成膜方法。而且，關於與實施形態1之相同的內容將適宜地省略說明。
首先，與實施形態1同樣地將P型矽基板4載置於反應容器內之加熱器13上。
然後，載置於加熱器13上的P型矽基板4係藉由加熱器13而加熱至達到由氧化鋁膜所構成之背面鈍化膜5之成膜溫度為止，且以成膜溫度保持P型矽基板4的溫度。
另一方面，與實施形態1同樣地實行下列步驟：在溶液容器15(第1容器)內使原料溶液14霧滴化(霧化)而獲得之原料溶液霧滴M1之步驟；以及在獨立於溶液容器15之溶液容器25內使反應支援溶液24霧滴化而獲得支援劑霧滴M2之步驟。
然後，經由相互獨立之路徑L1及L2將所得之原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2供給至混合容器8內。之後，在混合容器8內實行混合原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2而獲得混合霧滴M3之步驟。此混合霧滴M3係經由霧滴輸出口830(混合霧滴輸出口)以及路徑L3(第3路徑)供給至反應容器11內之噴嘴12。
而且，在反應容器11內，由噴嘴12供給混合霧滴M3至大氣壓下處於加熱狀態之P型矽基板4的背面。將混合霧滴M3噴霧至加熱狀態之P型矽基板4的背 面時，在P型矽基板4的背面上係成膜由氧化鋁膜所構成之背面鈍化膜5。
據此，實行成膜步驟，該成膜步驟係將在混合容器8內所得之混合霧滴M3經由反應容器11內之噴嘴12供給至P型矽基板4的背面(一主面)上，並藉由加熱P型矽基板4而使背面鈍化膜5成膜於P型矽基板4的背面上。
如上所述，在成膜步驟的實行時，將在混合容器8內所得之混合的混合霧滴3供給至獨立於混合容器8而設置之反應容器11內，藉此可使背面鈍化膜5的成膜速度提升而達到生產效率的提升。
進一步，在成膜步驟前所進行之混合霧滴M3的生成步驟之實行時，在混合容器8內，藉由得到合原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2而成之混合霧滴M3，可安定地得到原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2成為經充分地反應的狀態之混合霧滴M3。其結果，可達到在成膜步驟中所成膜之背面鈍化膜5的膜質提升。
並且，在相互獨立之溶液容器15及溶液容器25內獲得原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2，原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2的反應係在混合容器8內才開始進行。因此，如第7圖所示之以往的成膜裝置200般，在混合霧滴M3的生成步驟實行前，藉由確實地避免原料溶液霧滴M1(原料溶液18)與支援劑霧滴M2(反應支援溶液24)進行不必要反應所造成之現象，可高品質地確保背面鈍 化膜5之膜質。
而且，即使在實施形態2之成膜裝置102中，亦可採用與實施形態1之成膜裝置101同樣地供給臭氧氣體G9至噴嘴12，並由噴嘴12供給除了混合霧滴M3，還供給臭氧氣體G9至P型矽基板4的背面上之構成。
(混合容器8之構造)
第5圖係顯示第4圖所示之混合容器8的構造之詳細內容的說明圖，第5圖(a)為俯視圖，而第5圖(b)為顯示第5圖(a)之A-A剖面之剖面圖。第5圖(a)、(b)分別地表示XYZ直交坐標系。
如第5圖所示，混合容器8係由：容器本體80、霧滴供給部81及82(第1及第2之霧滴供給部)、以及霧擷取部所構成。
容器本體80係呈現內部有形成空間的圓筒形狀。由第5圖(a)中之圓形的虛線部分以及第5圖(b)中之矩形的虛線部分形成為內側領域形成於容器主體80內之空間。
另一方面，內部空洞的圓筒形狀之霧滴擷取部83係經由設置於容器本體80上面的開口部，以插通在容器主體80內的方式進行配設。此處，在霧滴擷取部83插通於上述開口部之狀態下，霧滴擷取部83與容器本體80之間係被密封。而且，霧滴擷取部83內之空洞部分係成為內部路徑R83。
霧滴擷取部83係從容器本體80的上面插通，且上方(+Z方向側)的上面開口部之霧滴輸出口83O(相當於第4圖的輸出部O3)係存在於容器本體80外，而下方(-Z方向側)的下面開口部之霧輸入口83I(混合霧滴輸入口)係存在於容器本體80的內部，並配置在離容器本體80的底面有預定高度之位置。又，如第5圖(a)所示，霧滴擷取部83係設置於俯視時的容器主體80之中央部。
上述構成之霧滴擷取部83係由霧滴輸入口83I接受在容器主體80內所得之混合霧滴M3，並使其通過內部路徑R83從輸出口83O(混合霧滴輸出口)擷取混合霧滴M3，而所輸出之混合霧滴M3從霧滴擷取部83的霧滴輸出口83O通過路徑L3被供給至反應容器11內。
然後，藉由容器主體80的側面內周部(在第5圖的以虛線來表示圓形之部分)與霧滴擷取部83的側面外周部之間的空間，如第5圖(a)所示，外周路徑R80(混合路徑)被設置成俯視時為圓周狀。
又，個別的內部具有空洞之霧滴供給部81及82，係如同沿著容器主體80的側面內周部的切線方向供給原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2般，被設置於容器主體80的側面。路徑L1及L2連接於霧滴供給部81及82中之容器本體80外部側的前端部分之霧滴輸入口81I及82I(相當於第4圖之輸入部I1及I2)。
亦即，如第5圖(a)所示，在俯視時的容器主體80之上部(+Y方向)頂點附近，以平行X方向設置霧 供給部81，而沿著-X方向(上述上部頂點附近的切線方向)供給原料溶液霧滴M1。同樣地，在俯視時的容器主體80的下部(-Y方向)頂點附近，以平行X方向設置霧滴供給部82，而沿著+X方向(上述下部頂點附近的切線方向)供給支援劑霧滴M2。
霧滴供給部81及82係在容器主體80的側面被設成相互同一的成形高度(Z方向上之高度)，霧輸入口83I係設成比霧滴供給部81及82更低的成形高度。
混合容器8係藉由呈現如第5圖所示之構造，讓以實施形態2所進行之背面鈍化膜5的成膜方法可發揮以下的效果。
在混合容器8內之混合霧滴M3的生成步驟中，藉由使原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2一邊流通過外周路徑R80內一邊混合，而獲得混合霧滴M3，相對於如實施形態1般在噴嘴12內得到混合霧滴M3之構成，可確實地獲得具有期望之性質的混合霧滴M3。
並且，藉由在霧供給部81及82(第1及第2的霧滴供給部)與霧滴輸入口83I(混合霧滴輸入口)之間設置高低差，可以確保具有充分的路徑長度之外周路徑R80，以便混合原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2而獲得混合霧滴M3。
亦即，在外周路徑R80內，原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2從霧供給部81及82朝向下方的霧輸入口83I的過程中，可確保充分的反應時間，以獲得具有 期望之性質的混合霧滴M3。
而且，雖然霧滴供給部81及82係以在容器主體80的側面設成相互同一的成形高度為較佳，然而即使霧供給部81、82之間的成形高度不同，藉由在霧供給部81、82中較低的霧滴供給部與霧滴輸入口83I之間確保充分的高低差(可確保用以得到混合霧滴M3之充分的反應時間之高低差)，仍可達成同樣的效果。
進一步，在藉由容器本體80的側面內周部與霧滴擷取部83的側面外周部之間的空間而形成俯視時為圓周狀之外周路徑R80內，可使原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2一邊旋轉運動一邊攪拌。亦即，可以分別使原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2以俯視時為逆時針的方式旋轉並攪拌，且導入至下方的霧滴輸入口83I
其結果，可在外周路徑R80上獲得原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2經有效率地混合而成之混合霧滴M3。
而且，在實施形態2中，容器本體80的側面內周部及霧滴擷取部83的側面外周部均設成圓形，且採用將外周路徑R80設成俯視時為圓周狀之構造。代替此結構，亦可將容器本體80的側面內周部及霧滴擷取部83的側面外周部均設成五邊形以上的多邊形狀(較佳為正多邊形狀)，並將外周路徑設成俯視時為多邊形的外周狀，也可達成同樣的效果。
進一步，以沿著容器本體80的側面內周部 的切線方向而供給原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2的方式，將霧滴供給部81及82設置於容體本體80的側面。因此，自從霧滴供給部81及82向外周路徑R80內開始供給起，就可有效率地使原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2旋轉運動，故可獲得將原料溶液霧滴M1與支援劑霧滴M2經更高效率地混合後之混合霧滴M3。
<其他>
而且，在上述之實施形態中，作為於基板的一主面上所形成之金屬氧化膜之成膜方法，雖然顯示太陽能電池的製造方法中之於P型矽基板4的背面上製造背面鈍化膜5之例，但理所當然並不限定於上述之例。例如，可使用如玻璃基板之絕緣性基板作為P型矽基板4以外之基板，亦可以鈍化膜以外之目的形成金屬氧化膜。亦即，本案發明可適用於使用霧滴法而在基板的一主面上成膜金屬氧化膜之金屬氧化膜的成膜方法之全體，並發揮提升氧化鋁膜等金屬氧化膜之性能的效果。
在上述之實施形態中，雖然顯示鋁作為原料溶液14之金屬源，然而只要是溶解有金屬鹽、金屬錯合物或者金屬烷氧化合物之材料溶液即可，包含於原料溶液14內之金屬源係可根據所成膜之金屬氧化膜的用途而任意地選擇。除了鋁(Al)以外，作為金屬源可採用例如鈦(Ti)、鋅(Zn)、銦(In)及錫(Sn)、或者此等內至少任一者。
雖然霧滴供給部81及82係分別設定為原料 溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2所用，但亦可設置一個共通霧滴供給部來取代霧滴供給部81及82，該共通霧滴供給部係共通地接受原料溶液霧滴M1及支援劑霧滴M2，並由同一位置向外周路徑R80內進行供給之態樣。
本發明係已詳細地說明，然而上述之說明在所有的方面均僅為例示，而本發明並不限定於此。未例示之無數個變形例，仍視為在不脫離本發明範圍內所能思及者。亦即，本發明係在本發明的範圍內，可自由地組合各實施形態，或可任意、變形、省略各實施形態。
4‧‧‧P型矽基板
11‧‧‧反應容器
12‧‧‧噴嘴
13‧‧‧加熱器
14‧‧‧原料溶液
15、25‧‧‧溶液容器
16、26‧‧‧霧化器
24‧‧‧反應支援溶液
101‧‧‧成膜裝置
G9‧‧‧臭氧氣體
L1、L2、L9‧‧‧路徑
M1‧‧‧原料溶液霧滴
M2‧‧‧支援劑霧滴
M3‧‧‧混合霧滴

Claims (4)

  1. 一種金屬氧化膜之成膜方法，係具備下列步驟：(a)在第1容器內，使含有金屬元素之原料溶液霧滴化而得到原料溶液霧滴之步驟；(b)在獨立於前述第1容器之第2容器內，使含有前述金屬元素用的反應支援劑之反應支援溶液霧滴化而得到支援劑霧滴之步驟；以及(c)經由相互獨立之第1及第2路徑將所得之前述原料溶液霧滴及前述支援劑霧滴供給至反應容器內，並加熱載置於前述反應容器內之基板而使含有前述金屬元素的金屬氧化膜成膜於前述基板的一主面上之步驟；其中，前述反應支援溶液係含有氨及鹽酸中的一種之溶液。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬氧化膜之成膜方法，其中，前述反應容器在內部具有噴嘴；前述步驟(c)包括下列步驟：(c-1)經由前述第1及第2路徑將前述原料溶液霧滴及支援劑霧滴供給至前述噴嘴之步驟；(c-2)在前述噴嘴內混合前述原料溶液霧滴與前述支援劑霧滴而得到混合霧滴之步驟；以及(c-3)將前述混合霧滴供給至前述基板的一主面上之步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之金屬氧化膜之成 膜方法，其中，前述金屬元素係鋁。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之金屬氧化膜之成膜方法，其中，前述金屬氧化膜係氧化鋁膜。
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