光电转换装置的制造方法及光电转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种提高生产性制造具有较高的转换效率的光电转换装置的方法。光电转换装置的制造方法包含ｎ层形成工序，该工序中，使设置于减压环境的成膜室内的基板为利用加热单元加热的状态，向所述成膜室内供给原料气体，对与所述基板相对配置的放电电极供电，从而在所述基板上制成由结晶质硅构成的ｎ层，其中，所述ｎ层形成工序是将所述成膜室内的压力设为５００Ｐａ以上且１０００Ｐａ以下、并且将所述基板和所述放电电极间的距离设为６ｍｍ以上且１２ｍｍ以下来制成所述ｎ层的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光电转换装置的制造方法，特别是涉及使用硅作为发电层的太阳电池的制造方法。
技术介绍
作为接受光而转换成电力的光电转换装置，公知有太阳电池。太阳电池中，例如发 电层(光电转换层)上层积有薄膜硅系的层的薄膜系太阳电池，与结晶系太阳电池比较具 有下述优点，可以抑制硅的材料费、能够对大面积基板进行制膜并得到大面积制品、在夏天 等高温环境下也可以获得高输出，因此备受关注。 作为所述薄膜系太阳电池，公知有光电转换层使用非结晶硅系(非晶质硅系)的 层的薄膜系太阳电池，作为光电转换层，例如在基板上依次层积有由非结晶硅构成的P层、 i层、n层。另外，近年一直研究在非结晶硅系的光电转换层中以微结晶硅层为n层。由于 以微结晶硅层为n层时n层的结晶化率(拉曼比)增大，所以短路电流降低，并且透射率变 高，光损失降低。另外，n层和i层的界面的电特性得以改善。由此，可以提高电池性能。 近年来，希望降低薄膜系太阳电池的制造成本，为了提高生产性，提高光电转换层 的成膜速度成为课题。特别是对膜厚较大的i层的高速成膜进行了各种研究。例如，在专 利文献1中公开有通过在基板电极间距离为8mm以下、成膜压力为600Pa 2000Pa的条件 下，制成由微结晶硅构成的i层，从而可以得到成膜速度2nm/sec。 对由非结晶硅构成的i层也研究了通过设置多个成膜室来制成i层、及使i层的成膜线变长而进行成膜，从而提高生产性。 专利文献1 :日本特开2006-216921号公报 如上所述，对于i层的高速成膜进行了大量的研究，但对于p层及n层，与i层相 比较膜厚较薄，故而对于高速成膜几乎没有研究。 另外，由于在p层及n层掺杂杂质元素，因此很难实现高速成膜。其原因是因为对 于硅来说，对硅掺杂硼(B)及磷(P)等元素后结晶性降低，因此为了得到高结晶性的p层 及n层，需要使氢稀释为50倍 100倍程度的高氢稀释率，但由于成为硅膜的原料的硅烷 (SiH4)气体浓度降低，所以成膜速度降低，所得的p层及n层的膜厚分布变差。另外，例如 在i层上制成n层的情况下，如果以高速制成n层，则掺杂元素向i层扩散而界面特性降低， 产生太阳电池的转换效率降低。因此，通常情况下在低压力且低速下制成P层及n层。 因此，例如，即使设置多个i层成膜室来尝试提高生产性，p层及n层的成膜速度也 为0. 2nm/sec以下，非常小，因此，p层及n层的成膜被控制速度且作为整体大幅度地提高 生产性的情况无法实现。为了使太阳电池的生产性提高，需要縮短P层形成工序及n层形 成工序的生产节拍间隔时间。例如生产节拍间隔时间为3分钟时，优选成膜时间为100秒 以下。在成膜时间100秒以内成膜所希望的膜厚，例如膜厚30nm，需要成膜速度为0. 30nm/ sec以上。 这样，产生增大p层及n层的成膜速度的必要性。例如，应用与专利文献1公开的微结晶硅i层的成膜条件相同的条件制成n层时，可以提高成膜速度，使膜厚分布良好。但 是，得到的n层结晶性较低，转换效率大幅降低。通过使氢流量增大而为高氢稀释率，从而 能够得到高结晶性，但此时SiH4原料气体浓度降低，所以成膜速度降低，膜厚分布恶化。另 外，增大RF功率同时满足成膜速度和结晶性时，掺杂元素向下层扩散，界面特性恶化，因此 转换效率大幅度降低。这样，以往不能同时实现n层的高速成膜和电池性能提高。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，提供一种通过以高速制成高结晶性n层而提高生产性来制造具有较高的转换效率的光电转换装置的方法。 为了解决上述课题，本专利技术提供一种光电转换装置的制造方法，其包含n层形成工序，该工序中，使设置于减压环境的成膜室内的基板为利用加热单元加热的状态，向所述成膜室内供给原料气体，对与所述基板相对配置的放电电极供电，从而在所述基板上制成由结晶质硅构成的n层，其中，所述n层形成工序是将所述成膜室内的压力设为500Pa以上且lOOOPa以下、并且将所述基板和所述放电电极间的距离设为6mm以上且12mm以下来制成所述n层的工序。 越提高成膜压力，等离子体中的原料气体密度越增加，因此即使增大成膜速度也 可以制成结晶性较高的结晶质硅n层。但是，成膜压力超过lOOOPa时，等离子体局部化而 结晶质硅n层的膜厚分布恶化。另外，氢基和原料气体撞击，能量降低，n层的结晶性降低。 通过将成膜室内的压力设为500Pa以下且lOOOPa以下，从而可以增大n层成膜速度，可以 制成结晶性高且膜厚分布良好的结晶质硅n层。 若使基板和放电电极之间的距离低于6mm，则等离子体区域变窄，等离子体量减 少，因此成膜速度变小。另外，由于基板和放电电极间的距离在面内的偏差增大，面内的成 膜速度的偏差增大，因此膜厚分布恶化。另一方面，使基板和放电电极之间的距离大于12mm 时，等离子体被限定在基板及电极附近，成膜速度降低。通过使基板和放电电极之间的距离 为6mm以上12mm以下，可以高速制成膜厚分布良好的结晶质硅n层。 在所述专利技术中，优选所述n层的成膜速度为0.3nm/sec以上成膜速度。通过以所 述成膜速度形成n层，可以縮短n层成膜工序要求的生产节拍间隔时间，提高生产性。 在所述专利技术中，优选以所述n层的拉曼比为3. 5以上的方式制成所述n层。若n 层的拉曼比为3.5以上，则可以得到高转换效率的光电转换装置。另外，所谓拉曼比是指， 通过基于拉曼分光法的测定，520cm—1的结晶性硅的峰值强度和480cm—1的非结晶硅的峰值 强度的比(结晶性硅的峰值强度/非结晶硅的峰值强度)。 在所述专利技术中，优选以所述n层的膜厚分布为20X以下的方式制成所述n层。在 量产工序中，即使对大面积基板也能够以良好的膜厚分布进行成膜，因此能够以高成品率 生产高品质的光电转换装置。 另外，所述的光电转换装置的制造方法也可以在所述n层形成工序紧前包含初期 n层形成工序，所述初期n层形成工序是将所述成膜室内的压力设定为低于500Pa、并且将 所述基板和所述放电电极之间的距离设定为6mm以上且12mm以下来制成所述初期n层的工序。 在成膜压力较低的条件下成膜速度减小，但可以抑制掺杂元素的扩散造成的界面电特性的恶化。这样，若在压力低于500Pa的条件下在基板上制成初期n层，并接着制成所 述n层，则就可以防止界面特性降低，可以提高光电转换装置的转换效率，进而可以縮短成 膜所需时间，提高生产效率。 该情况下，优选以所述初期n层的膜厚为5nm以上且为所述n层和所述初期n层 的总膜厚的1/2以下的方式进行成膜。 初期n层的膜厚低于5nm时，成膜所需的时间縮短，但无法得到抑制初期n层造成 的界面特性降低的效果。另一方面，初期n层较厚时，成膜时间变长，生产效率降低。若以 使初期n层的膜厚为5nm以上且为n层和初期n层的总膜厚的1/2以下的方式进行成膜， 则可以使界面特性良好，使转换效率提高，并且可以縮短n层成膜的生产节拍间隔时间并 进一步提高光电转换装置的生产性。 本专利技术提供一种薄膜光电转换装置，在基板上至少具有透明导电膜、一层以上的 光电转换层、及背面电极层，其中，所述光电转换层至少具有n层，该n层是拉曼比为3.5以 上、膜厚分布为20%以下的结晶质硅层。 所述构成的光电转换装置由于n层结晶性高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换装置的制造方法，其包含ｎ层形成工序，该工序中，使设置于减压环境的成膜室内的基板为利用加热单元加热的状态，向所述成膜室内供给原料气体，对与所述基板相对配置的放电电极供电，从而在所述基板上制成由结晶质硅构成的ｎ层，其中，所述ｎ层形成工序是将所述成膜室内的压力设为５００Ｐａ以上且１０００Ｐａ以下、并且将所述基板和所述放电电极间的距离设为６ｍｍ以上且１２ｍｍ以下来制成所述ｎ层的工序。

【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：中野要治，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]