利用等离子内侧气相沉积的多结硅薄膜太阳能电池制造技术

用于制造硅薄膜太阳能电池模块的等离子内侧气相沉积装置包括：支撑衬底的构件，衬底具有外表面和内表面；位置靠近内表面用于在衬底内表面上沉积至少一个薄膜层的等离子炬构件，等离子炬构件位于距离衬底一定距离处；和用以供应反应物化学物质到等离子炬构件的构件，其中所述至少一个薄膜层形成硅薄膜太阳能电池模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气相沉积装置，更具体地涉及用于制备硅薄膜太阳能电池模块和面板 的气相沉积装置和方法。问题随着油价持续增长和其它能源保持有限，还仍然存在不断增长的来自于燃烧化石燃料 的排放物造成的全球变暖的压力。需要发现和使用替代能源，如太阳能，因为它无费用且不 会产生二氧化碳气体。为此，许多国家正增加他们在安全可靠的长期电力源尤其是“绿色” 或“清洁”能源方面的投资。然而，尽管太阳能电池(也称为光伏电池或模块)已经开发了多 年，但仍具有非常有限的使用，因为制造这些电池或模块的成本仍很高，难以与化石燃料产 生的能源竞争。目前，单晶硅太阳能电池具有最好的能量转换效率，但它也具有最高的制造成本。 可替换地，薄膜硅尽管不具有与单晶电池一样高的效率，但它生产起来便宜得多。因此，它 具有用于低成本光伏发电的潜力。其它类型薄膜材料如铜铟镓联硒化物(“CIGS”)也表现出 有前景的结果，其效率接近单晶硅，然而成本更低，但仍未低到足以与化石燃料有效竞争。制造昂贵的部分原因在于这些方法的沉积速率低并且耗时。例如，在高浓度氢气 存在时硅烷等离子辉光放电形成所需硅层的典型工艺获得大约20A/s或0. 12微米/分钟 的沉积速率。再例如，形成高质量i型硅层的典型等离子化学气相沉积(“CVD”)方法获得 大约15A/s或0. 09微米/分钟的报道沉积速率。还例如，使用碘蒸气作为传输介质沉积多 晶硅的典型化学气相传输(“CVD”)方法获得达到大约3微米/分钟的膜生长速率。报道的 等离子增强化学气相沉积(“PECVD”)的最佳沉积速率为大约5A/s。类似于硅太阳能电池技术，已使用不同技术进行制造CIGS型太阳能电池的努力。 在一种尝试中，在使用各种前体结构的二步法中制造CIGS型太阳能电池，其被称为硒化技 术。已经尝试来改进所述硒化技术。在一种这样尝试中，利用带有输送器系统的磁控溅射 技术制备薄膜的二步法是已知的。在另一种尝试中，使用气相再结晶过程制备CIGS膜。再 结晶过程用作该过程的第二个步骤，其取代现有技术中教导的硒化过程。在还一种尝试中， 使用在溶液中的电化学沉积然后是物理气相沉积来制备CIGS膜。这种技术产生总体转换 效率为13. 6%的CIGS型太阳能电池。除了有效制造上述类型的太阳能电池的努力外，还花费了其它努力来有效制造其 它类型的太阳能电池，如多结太阳能电池。这些类型的太阳能电池具有不同材料的多层构 造。不同材料具有不同能带隙，它们将吸收太阳能的各种波长。因此，这些类型的太阳能电 池覆盖较宽的太阳光谱并可提高太阳能电池的效率。已花费了一些努力来有效生产这些类型的太阳能电池。在一种这类努力中，利用无定形硅和铜铟联硒化物(“CIS”)和它们的合 金制造多结太阳能电池。然而，这种制造方法非常复杂，并且需要不同种类的设备，因而生 产这些类型的太阳能电池很昂贵。生产CIS或CIGS层的一些例子包括利用溶液生长、溅射 或蒸发来沉积这些层。另外，利用增强等离子化学气相沉积来沉积硅层。此外，除了慢的沉积速率外，太阳能电池制造中存在的另一个缓慢的工艺步骤涉 及掺入ρ型和η型掺杂剂形成半导体材料的ρ-η结。这个步骤正常情况下在已经沉积薄膜 层后在极其缓慢扩散炉中完成，从而进一步减缓了有效生产太阳能电池的整个过程。另外，对于制造CIGS薄膜的过程，过程通常使用二步或更多步。过程附加步骤的 目的是沉积或调整这些元素以获得CIGS薄膜的所需或最佳组成比和相结构。在第一个步 骤中，各种技术已被用于构建所需的膜厚度，并且浓度比相对接近设计值。这些步骤的组合 抑制了制造CIGS薄膜的有效生产过程。另外，已考虑了多结太阳能电池。例如，J. Yang等在第一届World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (1994)做了题为"Progress in Triple-Junction Amorphous Silicon-Based Alloy Solar Cells and Modules Using Hydrogen Dilution，， 的 艮告。最近，X. Deng 在第 31 届 IEEE Photovoltaic Specialist Conference (2005) 上也报道了三结光伏电池结构，题目为“Optimization of a SiGe-based triple, tandem and single-junction solar cells”。为了沉积这些半导体薄膜层，Deng使用了电容性耦 合等离子增强化学气相沉积(“PEVCD”)工艺，其中完成的系统还包括用于背反射的磁控溅 射单元和透明导电金属氧化物(“TC0”)层。这种系统由四个PECVD室、四个溅射室和一个 加载互锁室(load-lock)组成。其可不破坏真空制造沉积管4”x4”三结太阳能电池。与尝试解决这些问题相关的信息可在以下专利中找到1997年7月8日授权给 Li等的US5646050 ； 1999年8月M日授权给Li等的US5942049 ；2000年8月8日授权给 Nishimoto 的 US6100466 ；2001 年 4 月 10 日授权给Madan 等的 US6214706 ；2001 年 8 月 28 日 授权给Wang等的US6^1098 ；1992年8月25日授权给Chen等的US5141564 ；1989年1月17 日授权给Ermer等的US4798660 ；1990年4月10日授权给Pollock等的US4915745 ；2000年 4月11日授权给Kushiya等的US6048442 ；2001年7月10日授权给Morel等的US6258620 ； 2003年2月11日授权给Beck等的US6518086 ； 1991年9月3日授权给Eberspacker等 的US5045409 ;1994年10月18日授权给Tuttle等的US5!356839 ;1995年8月15日授权 给 Noufi 等的 US5441897 ； 1995 年 7 月 25 日授权给 Albin 等的 US5436204 ；1998 年 3 月 24日授权给Bhattacharya等的US5730852 ； 1998年9月8日授权给Bhattacharya等的 US5804054 ； 1999 年 2 月 16 日授权给 Bhattacharya 等的 US5871630 ； 1999 年 11 月 2 日授权 给 Bhattacharya 等的 US5976614 ;2000 年 9 月 19 日授权给 Arya 等的 US6121541 ；2002 年 4 月 9 日授权给 Arya 的 US6368892 ;1976 年 11 月 23 日授权给 Milnes 等的 US399!3533 ； 1990 年1月2日授权给Ovshinsky的US4891074 ； 1993年7月27日授权给Guha等的US5231048 ； 2003年9月2日授权给Husher的US6613974 ；和2003年12月30日授权给Kibbel等的 US6670544。解决方案通过本申请中公开的制备多结硅薄膜太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造硅薄膜太阳能电池模块的等离子内侧气相沉积装置，包括：　　用于支撑衬底的构件，所述衬底具有外表面和内表面；　　位置靠近所述内表面用于在所述衬底的所述内表面上沉积至少一个薄膜层的等离子炬构件，所述等离子炬构件位于距离所述衬底一定距离处；和　　用于供应反应物化学物质到所述等离子炬构件的构件，其中所述至少一个薄膜层形成所述硅薄膜太阳能电池模块。

【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：C·德卢卡，
申请(专利权)人：硅石技术责任有限公司，
类型：发明
国别省市：US