光伏电池制造技术

本发明专利技术公开了用来在可去除衬底上制造光伏器件的序列式方法。该方法公开了形成有源区的两个半导体层；所述半导体层中的至少一层通过高纯度等离子喷涂工艺形成；可选层包括脱模层、一个或多个阻挡层、盖层、导电支撑层、机械支撑层、防反射层、以及分布布拉格反射器。该方法也可以用来形成多个有源区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏电池优先权本申请要求分别于2009年8月20日和2009年9月3日提交的美国临时申请第61/235，610号和第61/239，739号的优先权。相关申请的交叉引用本申请部分涉及美国申请序号11/782，201、12/074，651、12/720，153、12/749，160,12/789, 357,61/235, 610,61/239, 739 以及于 2010 年 8 月 20 日提交的题为“Photovoltaic Cell on Substrate (衬底上的光伏电池)”、序号12/860，048的美国申请,其全部归同一受让人所有并以引用方式整体并入本文。其它技术解释和背景在参考材料中引用。
技术介绍
1.领域本技术主要涉及通过在可去除衬底上沉积基于半导体的层而形成的光伏器件。2.相关技术的描述本领域的现有技术包括US2010/0059107 ；US2008/0295882 ；US2008/0072953 ；US2008/0023070 ;AstroPower 公司的 J.Rand 于 2002 年 2 月在 NREL/SR-520-30881 提出的“Silicon-Film.TM.Solar Cells by a Flexible Manufacturing System” ；Nadir, K.的名为“ Thermal Simulation Model of a Roll-to-Roll Si I iconThin-F i Im Solar CellDeposition Reactor”的报告，见 2007Society of Vacuum Coaters (2007 年真空锻膜机协会)，《第50届技术大会论文集(2007)》，ISSN0737-5921号192-194页。前述引文均以引用方式整体并入于此。所引用的现有技术均没有有效地解决太阳能电池的主要问题，即结合商业级转换效率的低制造成本；太阳能电池模块的成本必须低于$0.50/瓦特，以实现与传统的使用定价相当。
技术实现思路
本专利技术公开了用来在可去除衬底上制造光伏器件的序列式(inline)方法。该方法公开了形成有源区的两个半导体层；所述半导体层中的至少一层通过高纯度等离子喷涂工艺形成；可选层包括脱模层、一个或多个阻挡层、盖层、导电支撑层、机械支撑层、防反射层、以及分布布拉格反射器。该方法也可以用来形成多个有源区。附图说明图1A是第一实施例的示意图；图1B是包括连续沉积步骤的第一实施例的示意图。图2是第二实施例的示意图。图3是第三实施例的示意图。图4是第四实施例的示意图。图5A是第五实施例的示意图；图58是包括连续沉积步骤的第五实施例的示意图。图6是第六实施例的示意图。图7A是示出了可选层和步骤的工艺流程。图7B是示出了可选层和步骤的工艺流程。具体实施例方式在一些实施例中，如图1所示，在诸如不锈钢片材、石墨箔、涂有石墨的柔性箔、涂有石墨的不锈钢片材或者适合卷对卷沉积的其他材料之类的柔性、支撑、可去除的衬底105上沉积高纯度η型硅层110。所述高纯度η型硅层的厚度可以在大约0.01微米至大于100微米的范围内。在将η型硅层沉积到柔性、支撑、可去除的衬底上之前，可以将诸如氮化硅之类的脱模层106涂敷在柔性衬底上。沉积工艺150和154可以是包括CVD、PVD、MOCVD,PECVD, RF-PECVD和高纯度等离子喷涂以及本领域技术人员公知的其它工艺中的任何方法或方法的组合。在一些实施例中，接着再结晶已沉积的η型硅层，以形成太阳能电池的光吸收层。在高温下再结晶已沉积的η型硅层，以增加晶粒的大小以及改善其电特性。再结晶工艺可以通过激光、IR加热、RF加热、电阻加热、或这些的组合的步骤152来实现。在一些实施例中，在再结晶之前或在再结晶的工艺中，在η型硅上形成薄的氮化硅或薄的氧化硅的“盖层”;可选地，形成该层来代替再结晶。如图7所示，可以通过在合适的高温下将η型硅暴露于氮化或氧化环境下来形成盖层111 ;可选地，可以沉积盖层。在一些实施例中，再结晶工艺可以在有助于在再结晶的η型硅层的顶部表面上形成盖层的诸如氧气或氮气之类的气体氛围下发生；或者，可以使用还原性气氛；或者，可以添加氦气或氢气来提高该环境的热传导性。在一些实施例中，如图3所示，除了盖层以外，还可以在再结晶η型层上可选地涂敷564由氧化物、氮化物、碳化物、或这些的组合构成的第一半导体阻挡层330。可选的盖层和第一阻挡层可被构造为具有以规则间距穿过这些层的通孔335。可以通过激光加工、光刻或其它物理手段566和570来形成通孔。除了这些故意的方法以外，还可以通过所述第一阻挡层得到例如来自小孔的随机通孔。无论是通过激光加工、光刻还是通过随机小孔，得到的通孔的密度将足以使得通过该第一阻挡层的串联电阻损耗最小化。在一些实施例中，接着在再结晶η型硅/柔性衬底组合物的顶部沉积P++和/或P+硅层120 ;可选地，在沉积表面可以存在盖层和/或第一阻挡层。该P++ (或P+)硅层的目的是最终形成整流P-n结。可以通过将P型掺杂物热扩散进η型层中，或者通过离子注入或沉积步骤来形成该结。沉积该P++ (或P+)硅层的热量本身可能就足以形成整流结。可选地，可以使用后续的加热步骤来形成或完成整流P-n结。在一些实施例中，沉积的硅层或其它半导体层是非晶态、纳米晶、微晶、或宏晶；在一些实施例中，该层被氢化，例如，S1:H ;或者，nc-S1:H。在一些实施例中，再结晶后的硅层或其它半导体层是纳米晶、微晶、或宏晶；在一些实施例中，半导体层被氢化，例如S1:H ;或者nc-S1:H、纳米晶氢化硅。在一些实施例中，再结晶、沉积的半导体层展现的少数载流子扩散长度大于晶粒大小的横向尺寸，而晶粒大小的横向尺寸大于沉积材料层的厚度；可选地，沉积材料层的厚度可以在大约0.01微米至大约100微米之间变化。在一些实施例中沉积的半导体层实质上从由硅、锗、硅锗合金、IV族元素或化合物、II1-V族化合物以及I1-VI族化合物构成的集合中选择。在一些实施例中，硅或锗或SiGe半导体层处于应变状态，使得其具有直接带隙。对于硅层，可以通过与锗和/或碳合金化来引起应变；或者通过与半导体层邻近的具有不同的热膨胀系数的沉积层来引起应变。在一些实施例中，如图4所示，接着在p+/p++/n基底结构上沉积568第二半导体阻挡层331。该层的用途是将有源层与随后涂敷的机械支撑层125隔离。第二阻挡层可以包括氧化物、氮化物、碳化物、或这些的组合。正如第一阻挡层，无论是通过激光加工570还是通过随机小孔得到的可选通孔336的密度都将足以使得通过阻挡层的串联电阻损耗最小化。第二半导体阻挡层331可以是诸如TiN或掺杂SiC之类的导电材料，并且导电通孔336是可选的。图5A示出了同时具有阻挡层330和331的实施例。在一些实施例中，将机械支撑层125沉积或涂敷在p++/p+/阻挡层/n/衬底结构上。机械支撑层可以是硅、冶金级硅、金属、碳基材料或以上的组合。机械支撑层可以通过包括等离子沉积156、烧结在内的各种方法沉积至或粘合或接合至先前的材料堆上。如果进行沉积，该沉积步骤的热量同样可以被用来通过将P型掺杂物扩散到再结晶η型层中来形成或完成整流P-n结11本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙伦·泽哈维，杰尔姆·S·丘利克，
申请(专利权)人：集成光伏公司，
类型：
国别省市：