光电转换装置的制造方法制造方法及图纸

在晶体硅系太阳能电池的制造中，在导电型单晶硅基板(1)上形成第一本征薄膜(121)后进行氢等离子体蚀刻。在氢等离子体蚀刻后的第一本征薄膜(121)上形成第二本征薄膜(122)，在其上形成导电型硅系薄膜(15)。第二本征薄膜(122)是一边向CVD腔室内导入含硅气体和氢一边通过等离子体CVD而形成的。第二本征薄膜(122)形成时的向CVD腔室内的氢导入量为含硅气体导入量的50～500倍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电转换装置的制造方法
本专利技术涉及一种制造在单晶硅基板表面具有异质结的晶体硅系光电转换装置的方法。
技术介绍
作为转换效率高的太阳能电池，已知有在单晶硅基板的表面具有非晶硅薄膜的异质结太阳能电池。在异质结太阳能电池中，通过在单晶硅基板与导电型硅系薄膜之间插入本征硅系薄膜，从而得到存在于晶体硅基板表面的缺陷(主要是硅的悬空键(danglingbond))的基于氢的终端化等钝化效果。因此，晶体硅基板表面上的载流子再结合得到抑制，能够提高光电转换效率。出于进一步提高异质结太阳能电池的转换效率的目的，提出了使晶体硅基板表面、形成于其上的本征硅系薄膜暴露于氢等离子体的方法(氢等离子体处理)。例如，在专利文献1中提出如下方案：在晶体硅基板上形成本征的非晶硅系薄膜之前，对晶体硅基板表面进行氢等离子体处理，将基板表面清洁化。在专利文献2中提出了如下方法：在晶体硅基板上形成膜厚1～10nm的本征非晶硅薄膜之后进行氢等离子体处理，然后形成剩余的本征非晶硅薄膜。如此，如果在形成本征非晶硅薄膜的一部分的膜厚部分后进行氢等离子体处理，则可以越过硅薄膜将晶体硅基板表面暴露于氢等离子体，因此，能够抑制对晶体硅基板表面的等离子体损伤，并且能够将基板表面的缺陷清洁化。但是，对本征非晶硅薄膜进行氢等离子体处理时，存在根据等离子体处理的条件而非晶硅膜的表面被蚀刻而受到损伤的情况。在专利文献3和专利文献4中，提出了如下内容：除在形成本征非晶硅薄膜的一部分的膜厚部分后进行氢等离子体处理以外，还在形成本征非晶硅薄膜的全部膜厚后、导电型导硅薄膜形成前也进行氢等离子体处理。在专利文献3中有如下记载：通过在形成本征非晶硅薄膜的全部膜厚后进行氢等离子体处理，从而先进行了氢等离子体处理的界面被修复，本征非晶硅薄膜整体的膜质提高，因此，预料转换效率进一步提高。在专利文献4中提出了如下内容：除基于氢等离子体处理的钝化效果以外，还在本征非晶硅薄膜形成时，通过一边对硅烷等原料气体导入2～6倍的氢一边进行CVD成膜来提高钝化效果。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第2841335号公报专利文献2：WO2012/043124号国际公开小册子专利文献3：日本特开2014-72406号公报专利文献4：WO2012/085155号国际公开小册子
技术实现思路
在异质结太阳能电池的制造中，通过等离子体CVD在单晶硅基板上形成硅系薄膜。在晶体硅系太阳能电池的批量生产时，一般在成膜托盘上载置多个硅基板，通过等离子体CVD进行硅系薄膜的成膜。硅系薄膜的成膜中途或成膜后的氢等离子体处理可以在直接将成膜托盘放置在硅系薄膜成膜用的CVD腔室内的状态下实施。如专利文献2～4所公开的那样，通过在单晶硅基板上形成本征硅系薄膜后进行氢等离子体处理，可以期待由界面的缺陷减少、膜质改善所带来的异质结太阳能电池的转换效率提高。然而，根据本专利技术人等的研究判明如果在成膜托盘上载置多个硅基板而进行氢等离子体处理，则存在因CVD腔室内的硅基板的位置不同而产生转换特性的差异、特别是开路电压(Voc)的差异的情况。特别是判明如果在不进行CVD腔室内的维护的情况下一边更换成膜托盘一边连续实施多个批次的成膜，则随着连续成膜批次数的增加，在配置于托盘的中央部和其附近的基板上实施了成膜和氢等离子体处理的单元(cell)的转换特性的降低显著。串联连接多个单元而将太阳能电池模块化时，显示最小的电流值的单元的电流成为模块的电流的瓶颈。并联连接多个单元而将太阳能电池模块化时，显示最小的电压值的单元的电压成为模块的电压的瓶颈。即，在串联和/或并联连接有多个单元的太阳能电池模块中，模块效率受特性最低的单元控制。因此，如果单元制作时的批次内、批次间的单元特性的偏差大，则模块效率大幅降低。另一方面，如果为了减少批次内、批次间的单元特性的偏差而减少连续成膜批次数并提高CVD腔室内的维护频率，则装置的运转率降低，生产效率大幅降低。鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种异质结太阳能电池的制造方法，该制造方法在通过本征硅系薄膜的氢等离子体处理来提高转换特性，且即使连续成膜批次数增加的情况下，也能够抑制批次内、批次间的单元特性的偏差，适于单元的批量生产。本专利技术涉及一种制造在导电型单晶硅基板的一个主面上依次具有本征硅系薄膜和导电型硅系薄膜的晶体硅系太阳能电池的方法。在对本征硅系薄膜进行氢等离子体蚀刻后，以高氢稀释倍率对本征硅系薄膜进行CVD成膜，由此即使在连续成膜批次数增加的情况下，也能够抑制单元特性的偏差。本专利技术的晶体硅系太阳能电池的制造方法依次具有如下工序：在导电型单晶硅基板上形成具有3～15nm的膜厚的第一本征薄膜的工序，将第一本征薄膜的表面暴露于氢等离子体而进行氢等离子体蚀刻的工序，在氢等离子体蚀刻后的第一本征薄膜上形成具有0.5～5nm的膜厚的第二本征薄膜的工序，以及形成在第二本征薄膜上形成与其相接的导电型硅系薄膜的工序。第一本征薄膜优选一边向CVD腔室内导入含硅气体一边通过等离子体CVD而形成。在第一本征薄膜的形成中，除了含硅气体以外，还可以向CVD腔室内导入氢。第二本征薄膜是一边向CVD腔室内导入含硅气体和氢一边通过等离子体CVD而形成的。第二本征薄膜形成时的向CVD腔室内的氢导入量优选为含硅气体导入量的50～500倍。第二本征薄膜形成时的功率密度优选为氢等离子体蚀刻时的功率密度的0.7～1.3倍。氢等离子体蚀刻时的功率密度优选为第一本征薄膜形成时的功率密度的2倍以上。第二本征薄膜形成时的功率密度优选为第一本征薄膜形成时的功率密度的2倍以上。第一本征薄膜形成时的向CVD腔室内的氢的导入量优选小于含硅气体导入量的50倍。第一本征薄膜的成膜速率以换算为在平滑面上的成膜速率而得的值计优选为0.1nm/秒以上。氢等离子体蚀刻前的第一本征薄膜的膜厚d0与氢等离子体蚀刻后的第一本征薄膜的膜厚d1的差d0-d1优选为0.5～5nm。第二本征薄膜的膜厚d2优选为(d0-d1)的0.5～2倍。第一本征薄膜可以分割成多个子层而形成。第一本征薄膜从导电型单晶硅基板侧开始依次分割成从第一子层到第n子层的n层子层而形成时，在形成第n子层后实施上述的氢等离子体蚀刻。另外，可以在分别形成第一子层～第(n-1)子层后实施将子层的表面暴露于氢等离子体的中间氢等离子体处理。多个子层分别优选以1～8nm的膜厚形成。其中，与硅基板相接的第一子层优选以1～6nm的膜厚形成。上述n为2以上的整数。例如，在n＝2时，第一本征薄膜通过层叠第一子层和第二子层而形成。此时，优选在形成第一子层后对第一子层的表面实施氢等离子体处理，在形成第二子层后实施上述的氢等离子体蚀刻。在本专利技术的制造方法中，优选氢等离子体蚀刻处理和第二本征薄膜的形成在同一CVD腔室内实施。此外，可以将第一本征薄膜的形成和/或导电型硅系薄膜的形成与氢等离子体蚀刻处理和第二本征薄膜的形成在同一CVD腔室内实施。根据本专利技术的方法，得到转换效率高的晶体硅系太阳能电池。另外，即使在硅系薄膜的连续成膜批次数增加的情况下，也能够使批次内和批次间的单元特性的偏差小，使单元的品质稳定。因此，能够减少CVD腔室内的维护频率，提高太阳能电池的生产效率。此外，由于单元特性的偏差小，因此，在将多个单元电连接而制作太阳能电池模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体硅系太阳能电池的制造方法，所述晶体硅系太阳能电池在导电型单晶硅基板的一个主面上依次具有本征硅系薄膜和导电型硅系薄膜，所述制造方法依次具有如下工序：在导电型单晶硅基板上形成具有3～15nm的膜厚的第一本征薄膜的工序，将所述第一本征薄膜的表面暴露于氢等离子体而进行氢等离子体蚀刻的工序，在氢等离子体蚀刻后的所述第一本征薄膜上形成具有0.5～5nm的膜厚的第二本征薄膜的工序，以及在所述第二本征薄膜上形成与其相接的导电型硅系薄膜的工序；所述第二本征薄膜是一边向CVD腔室内导入含硅气体和氢一边通过等离子体CVD而形成的，第二本征薄膜形成时的向CVD腔室内的氢导入量为含硅气体导入量的50～500倍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.24 JP 2015-2526981.一种晶体硅系太阳能电池的制造方法，所述晶体硅系太阳能电池在导电型单晶硅基板的一个主面上依次具有本征硅系薄膜和导电型硅系薄膜，所述制造方法依次具有如下工序：在导电型单晶硅基板上形成具有3～15nm的膜厚的第一本征薄膜的工序，将所述第一本征薄膜的表面暴露于氢等离子体而进行氢等离子体蚀刻的工序，在氢等离子体蚀刻后的所述第一本征薄膜上形成具有0.5～5nm的膜厚的第二本征薄膜的工序，以及在所述第二本征薄膜上形成与其相接的导电型硅系薄膜的工序；所述第二本征薄膜是一边向CVD腔室内导入含硅气体和氢一边通过等离子体CVD而形成的，第二本征薄膜形成时的向CVD腔室内的氢导入量为含硅气体导入量的50～500倍。2.根据权利要求1所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，所述第一本征薄膜是一边向CVD腔室内导入含硅气体一边通过等离子体CVD而形成的，第一本征薄膜形成时的向CVD腔室内的氢的导入量小于含硅气体导入量的50倍。3.根据权利要求1或2所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，将所述第一本征薄膜形成时的成膜速率换算为在平滑面上的成膜速率而得的值为0.1nm/秒以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，所述第二本征薄膜形成时的功率密度为所述氢等离子体蚀刻时的功率密度的0.7～1.3倍。5.根据权利要求1～4中任一项所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，所述氢等离子体蚀刻前的第一本征薄膜的膜厚d0与所述氢等离子体蚀刻后的第一本征薄膜的膜厚d1之差d0-d1为0.5～5nm，所述第二本征薄膜的膜厚d2为(d0-d1)的0.5～2倍。6.根据权利要求1～5中任一项所述的晶体硅系太阳能电池的制造方法，其中，所述氢等离子体蚀刻时的功率密度和所述第二本征薄膜形成时的功率密度均为所述第一本征薄膜形成时的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇都俊彦，足立大辅，
申请(专利权)人：株式会社钟化，
类型：发明
国别省市：日本,JP