多接面太阳能电池及其形成方法与设备技术

本发明专利技术的实施例大致是关于太阳能电池及其形成方法和设备。更明确地，本发明专利技术实施例是关于薄膜多接面太阳能电池及其形成方法和设备。本发明专利技术实施例还包括改良的薄膜硅太阳能电池及其形成方法和设备，其中太阳能电池中一或更多层包括至少一非晶硅层，其具有改良的电性与机械性能，并能够以比传统非晶硅沉积处理快上好几倍的速率被沉积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术实施例大致是关于太阳能电池及其形成方法和设备。更明确地，本专利技术实施例是关于薄膜多接面太阳能电池及其形成方法和设备。
技术介绍
太阳能电池将太阳辐射与其它光线转换成可用的电能。因为光伏(photovoltaic)效应而发生能量转换。太阳能电池可由晶态材料或由非晶或微晶材料所形成。 一般而言，现今大量生产的太阳能电池主要类型有两种，分别为结晶硅太阳能电池与薄膜太阳能电池。结晶硅太阳能电池通常应用单结晶基材(即，纯硅的单晶基材)或多结晶硅基材(即，多晶或多晶硅)。在硅基材上沉积附加膜层以改善光线捕获、形成电路以及保护组件。薄膜太阳能电池使用沉积在适合基材上的材料薄层，好形成一或多个p-n接面。适合的基材包括玻璃、金属和聚合物基材。已经发现薄膜太阳能电池的性能在暴露于光线后会随着时间而降低，这会导致组件稳定性不如预期。通常会降低的太阳能电池性能为充填因子(fill factor, FF)、短路电流(shortcircuit current)与开路电压(Voc》目前薄膜太阳能电池的问题包括低效率与高成本。因此，需要改良的薄膜太阳能电池及在工厂环境中制造其的方法与设备。还需要可制造具有高充填因子、高短路电流、高开路电压与良好组件稳定性的高稳定性p-i-n太阳能电池的制程。
技术实现思路
本专利技术的实施例是关于薄膜多接面太阳能电池与其形成方法与设备。一实施例中，在基材上形成薄膜多接面太阳能电池的方法包括形成第一p-i-n接面并于第一 p-i-n接面上形成第二 p-i-n接面。形成第一 p-i-n接面可包括形成p型非晶硅层、在p型非晶硅层上形成本质型(intrinsic type)非晶硅层、并在本质型非晶硅层上形成n型微晶硅层。形成第二p-i-n接面 可包括形成p型微晶硅层、在p型微晶硅层上形成本质型微晶硅层、并在 本质型微晶层上形成n型非晶硅层。 一实施例中，形成薄膜多接面太阳能 电池的设备包括至少一适以形成第一 p-i-n接面的第一系统与至少一适以 在第一 p-i-n接面上形成第二 p-i-n接面的第二系统。第一系统可包括适以 沉积p型非晶硅层的单一 p-腔室与数个各自适以沉积本质型非晶硅层与n 型微晶硅层的i/n-腔室。第二系统可包括适以沉积p型微晶硅层的单一 p-腔室与数个各自适以沉积本质型微晶硅层与n型非晶硅层的i/n-腔室。本专利技术实施例更包括提供在基材上形成薄膜多接面太阳能电池的方 法，该方法包括在基材上形成第一光伏接面并在第一光伏接面上形成第二 光伏接面，形成第二光伏接面包括形成p型微晶硅层、在p型微晶硅层上 形成本质型微晶硅层(其中当本质型微晶硅层被形成时， 一或更多处理变量 经调整以控制本质型微晶硅层厚度内二或更多位置的结晶系数(crystalline fraction))、并在本质型微晶层上形成n型非晶硅层。本专利技术实施例更提供在基材上形成薄膜多接面太阳能电池的方法，该 方法包括在基材上形成第一光伏接面，其包括形成p型非晶硅层、在p型 非晶硅层上形成本质型非晶硅层(其中本质型非晶硅层包括p-i緩冲本质型 非晶硅层与主体(bulk〉本质型非晶硅层)、并在本质型非晶硅层上形成n型 微晶硅层；并在第 一光伏接面上形成第二光伏接面，其包括形成p型微晶 硅层、在p型微晶硅层上形成本质型微晶硅层、并在本质型微晶层上形成 n型非晶硅层。本专利技术实施例更包括提供串行式(tandem)接面光伏组件，其包括第一 光伏接面与第二光伏接面，其中第二光伏接面包括p型掺杂微晶硅层、本 质型微晶硅层(其中本质型微晶硅层是由多步骤沉积处理加以形成，其中各 个沉积步骤具有不同氬/硅烷比例的气体混合物，以在各个沉积步骤中形成 不同的薄膜结晶系数)、与n型掺杂非晶硅层，其邻接本质型微晶硅层。附图说明因此，其中可详细理解本专利技术的上述陈述特征的方式，专利技术的更特定描述是简述于上，可通过参考实施例(其中某些描述于附图中)得到。图1是朝向光线或太阳辐射的多接面太阳能电池的某些实施例的概要图。图2是图1的多接面太阳能电池进一步包括n型非晶硅緩冲层的概要图。图3是图1的多接面太阳能电池进一步包括p型微晶硅接触层的概要图。图4是其中可沉积一或多个太阳能电池膜的等离子辅助化学气相沉积 (PECVD)室的一实施例的概要截面图。图5'是具有数个处理室的处理系统的 一 实施例的概要俯视图。 图6描述了用以形成串行式p-i-n接面太阳能电池的沉积参数设定。 图7描述了本专利技术 一实施例的太阳能电池的特性。 图8A-C描述单一接面太阳能电池的不同实施例的概要图。 图9描述单一接面太阳能电池的不同实施例的概要图。 图10是根据本专利技术 一 实施例的单一接面太阳能电池的概要图。 然而，值得注意的是附图仅描述本专利技术的典型实施例，因此并不视为 其范围的限制，因为本专利技术允许其它等效实施例。为了有助于理解，尽可能使用相同的组件符号来代表图标中相同的组主要组件符号说明100、 1000 太阳能电池 101 太阳辐射102 基材 110 第一TCO层120、 130、 1020 p-i-n接面121 p型微晶硅接触层122、 1022 p型非晶硅层124、 1024 本质型非晶硅层126 n型微晶半导体层 132、 810 p型微晶硅层134、 812、 914 本质型微晶硅层136、 804、 916、 1026 n型非晶硅层140 第二TCO层 150、 1034 金属背层400PECVD室402壁404底406处理容积408阀409泵410喷头412背板414悬架415、416 中心支撑件420气体源422RF功率源424远程等离子源430基材支撑件432接收表面433遮蔽才匡434杆436升降系统438举升销439冷却组件500处理系统510负载锁定室520传送室522真空机械臂531、532、 533、 534、 535、536、537 处理室802初步p型非晶硅层806重度掺杂型非晶硅层808、814 n型微晶硅层820、906 n型非晶硅緩冲层821n型非晶硅阻障层902第一上接口层904、912 P旧层908接口层910第一接面918第二下接口层920第二接面1027n—型非晶半导体层1032TCO层具体实施例方式本专利技术实施例包括改良的薄膜多接面太阳能电池及其形成方法和设备。图1是朝向光或太阳辐射101的多接面太阳能电池100的某些实施例 的概要图。太阳能电池100包括薄膜形成于其上的基材102,诸如玻璃基 材、聚合物基材、金属基材或其它适当基材。太阳能电池100进一步包括 形成在基材102上的第一透明导电氧化物(transparent conducting oxide, TCO)层110、形成在该第一 TCO层110上的第一 p小n接面120、形成 在该第一 p-i-n接面120上的第二 p-i-n接面130、形成在该第二 p-i-n接面130上的第二 TCO层140以及形成在该第二 TCO层140上的金属背层 150。为了通过降低光反射来改善光吸收，通过湿式、等离子、离子和/或 机械处理，随意地使基材和/或一或多个形成在其上的薄膜具有纹理 (texture)。例如，在图1中所示的实施例中，使第一TCO层110具有 紋理则随后沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基材上形成薄膜多接面太阳能电池的方法，包括：　在基材上形成第一光伏（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）接面；及　在该第一光伏接面上形成第二光伏接面，包括：　形成ｐ型微晶硅层；　在该ｐ型微晶硅层上形成本质型（ｉｎｔｒｉｎ ｓｉｃ　ｔｙｐｅ）微晶硅层，其中当该本质型微晶硅层被形成时，一或更多处理变量经调整以控制本质型微晶硅层厚度内二或更多位置的结晶系数（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ）；及　在该本质型微晶层上形成一ｎ型非晶硅层。

【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：盛殊然，蔡容基，崔寿永，元泰景，李立伟，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]