用于薄膜与晶圆基太阳能应用的微晶硅合金制造技术

本发明专利技术提供一种形成太阳能电池的方法和设备。使用含碳、氧和氮的掺杂结晶半导体合金作为薄膜太阳能电池的光捕捉加强层和电荷收集层。半导体合金层的形成是通过提供半导体源化合物和共同组成源化合物至处理腔室、以及离子化气体以沉积层至基板上。合金层能提供改善的折射率控制、宽光学能带隙和高导电率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体上涉及太阳能电池及其形成方法。特别地，本专利技术的实施例涉及形成于薄膜与结晶太阳能电池中的波长选择反射层。
技术介绍
结晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池为两种太阳能电池。结晶硅太阳能电池一般采用单晶基板(即纯硅单晶基板)或多晶硅基板(即多晶或聚硅)。附加膜层沉积在硅基板上，以增进光获量、形成电路并保护装置。薄膜太阳能电池使用沉积在合适的基板上的材料薄层构成一或多个p-n结。合适的基板包括玻璃、金属和聚合物基板。为扩展太阳能电池的经济用途，必须改善效率。太阳能电池效率与入射光转换成有用电力的比率有关。为了能用于更多应用，太阳能电池效率必须高于目前最好性能约 15%。随着能量成本提高，需要有改良的薄膜太阳能电池和在工厂环境中形成这样的薄膜太阳能电池的方法与设备。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了形成太阳能电池的方法。一些实施例提供一种制造太阳能电池的方法，包含在基板上形成导电层、以及在导电层上形成P型结晶半导体合金层。本专利技术一些实施例还包括非晶态或本征型半导体层、η型掺杂之非晶态或结晶层、缓冲层、变性掺杂层和导电层。第二导电层可形成在η型结晶层上。替代实施例提供了一种形成太阳能电池的方法，包含在基板上形成导电层、在导电层上形成第一掺杂结晶半导体合金层、以及在第一掺杂结晶半导体合金层上形成第二掺杂结晶半导体合金层。一些实施例还包括未掺杂的非晶态或结晶半导体层、缓冲层、变性掺杂层和导电层。一些实施例还包括在串接结结构中的第三和第四掺杂结晶半导体合金层。另一些实施例提供了一种形成太阳能电池的方法，包含在半导体基板上形成反射层、以及在反射层上形成结晶结，其中反射层包含一或多个结晶半导体合金层。本专利技术的实施例更提供了光伏装置，包含反射层，其置于第一 p-i-n结与第二 p-i-n结间且内含多个穿孔，其中该多个穿孔的每一穿孔是通过在第二 p-i-n结形成于反射层上之前，移除反射层的部分材料而形成。本专利技术的实施例更提供形成太阳能电池装置的方法，包含在基板的表面形成第一 P-i-n结，在第一 p-i-n结上形成第一反射层，其中第一反射层选择性地将波长约550纳米 (nm)至约SOOnm的光反射回第一 p-i_n结，以及在第一反射层上形成第二 p-i-n结。本专利技术的实施例更提供一种用以形成太阳能电池的自动化与整合系统，包含适于沉积P型含硅层至基板表面的第一沉积腔室、适于沉积本征型含硅层和η型含硅层至基板表面的第二沉积腔室、适于沉积η型反射层至基板表面的第三沉积腔室、适于在η型反射层中形成多个穿孔的构图腔室、以及适于在第一沉积腔室、第二沉积腔室、第三沉积腔室与构图腔室间传送基板的自动化输送装置。本专利技术的实施例更提供一种用以形成太阳能电池的自动化与整合系统，其包含第一集群工具及第二集群工具，该第一集群工具包含至少一适于沉积P型含硅层至基板表面的处理腔室、至少一适于沉积本征型含硅层至基板表面的处理腔室及至少一适于沉积η型含硅层至基板表面的处理腔室，该第二集群工具包含至少一适于沉积η型反射层至基板表面的处理腔室及适于在第一与第二集群工具间传送基板的自动化输送装置。附图说明为使本专利技术的上述特征更明显易懂，可配合参考实施例说明，其部分如附图中所7J\ O 图1为根据本专利技术一实施例的串接结薄膜太阳能电池的侧视图，具有波长选择反射层置于结间；图2为根据本专利技术一实施例的单结薄膜太阳能电池的侧视图；图3为根据本专利技术一实施例的串接结薄膜太阳能电池的侧视图，具有波长选择反射层置于结间；图4为根据本专利技术另一实施例的串接结薄膜太阳能电池的侧视图；图5A-5B为根据本专利技术一实施例的串接结薄膜太阳能电池的侧视图，具有波长选择反射层置于结间；图6A-6B为根据本专利技术一实施例，置于结间的波长选择反射层的放大图；图7为根据本专利技术一实施例的设备的截面图；图8为根据本专利技术另一实施例的设备的平面图；以及图9为根据本专利技术一实施例的部分生产线的平面图，内设图7及图8的设备。为助于理解，各图中相同的组件符号尽可能代表相似的组件。应理解某一实施例的组件和特征结构当可并入其它实施例，在此不另外详述。须注意的是，虽然附图公开了本专利技术的特定实施例，但其并非用以限定本专利技术的精神与范围，本领域的普通技术人员当可作各种变动与修改而得到等效实施例。具体实施例方式薄膜太阳能电池一般是以许多不同方式将多种膜或层放置在一起而组成。大部分用于此装置的膜含有半导体元素，其包含硅、锗、碳、硼、磷、氮、氧、氢等。不同的膜特征包括结晶度、掺杂物种类、掺杂物浓度、膜折射率、膜消光系数、膜透明度、膜吸收率和导电率。一般来说，这些膜大多是利用化学气相沉积工艺形成，其包括若干离子化程度或等离子体形成。用于太阳能电池的膜光伏工艺期间一般是由块体半导体层(如含硅层)产生电荷。块体层有时也称为本征层，以区别其与太阳能电池中的各种掺杂层。本征层可有任何预定结晶度，此将影响其光吸收特性。例如，非晶态本征层(如非晶态硅)通常会吸收来自不同结晶度的本征层(如微晶硅)的不同波长光。基于此原因，大部分的太阳能电池使用两种层，以产生最宽的可吸收特性。在一些例子中，本征层作为两种不同层型间的缓冲层，使两层间的光学性质或电气特性平缓转变。硅和其它半导体可形成不同结晶度的固体。本质无结晶度的固体为非晶态，具微量结晶度的硅称为非晶态硅。完全结晶硅称为结晶、多晶或单晶硅。多晶硅为形成许多由晶界隔开的晶粒的结晶硅。单晶硅为硅的单一结晶。具有部分结晶度的固体，结晶分率约 5%至约95%，被称为纳米晶或微晶，其一般是指悬浮于非晶相的晶粒尺寸。具有大晶粒的固体称为微晶，具有小晶粒的固体则称为纳米晶。应注意“结晶硅”一词可指具有任何晶相类型的硅，包括单晶和纳米晶硅。 图1为多重结太阳能电池100的一实施例的示意图，其定位朝向光源或太阳辐射 101。太阳能电池100包含基板102，例如玻璃基板、聚合物基板、金属基板或其它合适的基板，且在其上形成有薄膜。太阳能电池100还包含一形成在基板102上的第一透明导电氧化物(TCO)层104、一形成于第一 TCO层104上的第一 p-i-n结126。在一配置中，一波长选择反射(WSR)层112形成于第一 p-i-n结126上。一第二 p-i-n结128形成于第一 p-i-n结 126上，一第二 TCO层122形成于第二 p-i-n结128上，且一金属背层124形成于第二 TCO 层122上。在一实施例中，WSR层112置于第一 p-i-n结126与第二 p-i-n结128之间，且配置成具有改善光散射的膜性质并于所形成的太阳能电池100中产生电流。此外，WSR层 112亦提供一良好的p-n穿隧结，其具有高导电率和影响其穿透与反射性质的适当能带隙范围，藉以增进形成太阳能电池的光转换效率。WSR层112将进一步详述于后。为了经由加强光捕捉而改善光吸收，可利用湿式、等离子体、离子和/或机械处理来选择性织构基板和/或形成于其上的一或多层薄膜。例如，在图1所示的实施例中，第一 TCO层104经织构，且后续沉积其上的薄膜大致依循底下表面的形貌。第一 TCO层104和第二 TCO层122各自包含氧化锡、氧化锌、氧化铟锡、锡酸镉、其组合物或其它合适材料。应理解TCO材料还可包括附加掺杂物和成分。例如，氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光伏装置，包含：反射层，置于第一ｐ－ｉ－ｎ结与第二ｐ－ｉ－ｎ结之间，其中所述反射层包含：第一层；以及第二层，置于所述第一层上，其中所述第二层与所述第一层的折射率比率大于约１．２。

【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，
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