太阳能电池的制造装置、太阳能电池及其制造方法制造方法及图纸

提供一种太阳能电池的制造装置、太阳能电池及其制造方法，降低异质结太阳能电池的制造成本。太阳能电池的制造装置具备：基板保持架，以使基板的第1主面以及第2主面这两者露出的方式平面地保持多个所述基板；前成膜室，在所述基板保持架被搬入到阳极电极侧时，在所述基板的所述第1主面形成第1膜；后成膜室，在所述基板保持架被搬入到阳极电极侧时，在所述基板的所述第2主面形成第2膜；移动室，以不开放大气地能够从所述前成膜室向所述后成膜室搬运所述基板保持架的方式连接所述前成膜室和所述后成膜室；以及搬运机构，从所述前成膜室向所述后成膜室不开放大气地在搬运路径的大部分中在沿着所述第1主面的方向上搬运所述基板保持架。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池的制造装置、太阳能电池以及太阳能电池的制造方法。
技术介绍
随着化石能源的燃烧所致的ニ氧化碳(CO2)气体的増加，太阳能发电系统作为21世纪的保护地球环境的清洁能源而被期待，其生产量在全世界爆发性地増加。使用厚度为200 U m左右的p型晶体娃基板，在该基板的表面侧依次形成提闻光吸收率的表面纹理、n型杂质扩散层、反射防止膜以及表面电极(例如，梳型Ag电极)，并且通过丝网印刷而在该基板的背面侧形成了背面电极(例如，Al电极)之后，对它们进行烧成，从而制造当前的一般的晶体硅太阳能电池。在上述烧成中，表面电极以及背面电极的溶剂部分挥发，并且在该基板的受光面侦牝梳型Ag电极捅破反射防止膜而与n型杂质扩散层连接，另外，在该基板的背面侧，Al电极的一部分Al扩散到该基板而形成背面电场层(BSF:Back Surface Field)。该BSF层具有如下效果:在与该硅基板的接合面形成内部电场而将在BSF层附近产生的少数载流子推回到硅基板内部，抑制Al电极附近处的载流子再结合。但是，关于该扩散所致的接合、BSF层的膜厚，如果使用具有适度的掺杂物浓度的热エ艺来形成，则成为几百nnT几y m厚的膜厚，发生层内的再结合所致的开路电压降低、光吸收所致的短路电流的降低。因此，开发了在晶体硅基板的背面隔着薄的本征半导体薄膜(i层)而形成由掺杂娃层(impurity-doped silicon layer)构成的接合或者BSF层的异质结(heterojunction)太阳能电池。在异质结太阳能电池中，利用薄膜来形成背面侧的掺杂硅层从而能够自由地设定掺杂硅层的杂质浓度分布，另外由于杂质层薄，所以能够抑制膜中的载流子的再结合、光吸收，可得到大的短路电流。另外，在之间插入的本征半导体层能够抑制接合间的杂质扩散，形成具有陡峭的杂质分布的接合，所以能够通过形成良好的接合界面而得到高的开路电压。而且，在异质结太阳能电池中，背面侧的本征半导体薄膜以及掺杂硅层是在200°C左右的低温下形成的，所以即使基板的厚度薄，也能够降低由于热而在基板中产生的应カ(stress)、基板的翘曲。另外，能够期待对于由于热而易于劣化的晶体硅基板也能够抑制基板质量的降低。在异质结太阳能电池的制造中，在例如使用n型晶体硅基板的情况下，在表面侧，使本征半导体薄膜(i层)和P型掺杂硅层成膜，在背面侧，使本征半导体薄膜(i层)和n型掺杂娃层成膜。另ー方面，在专利文献I中记载有如下内容:在光电动势装置中的具备PIN结的半导体活性层的制造中，在硅烷(silane)和甲烷(methane)的混合气体中添加こ硼烷(diborane)来形成P型的杂质层，在娃化合物气体中强制地混入氮源气体和氧源气体而形成本征层，在娃烧中添加磷化氢(phosphine)来形成N型的杂质层。由此,根据专利文献I,通过使本征层中强制地同时含有氮以及氧，能够抑制长时间照射强光导致的光电转换效率的劣化比例。另外，作为使层叠了多种膜而成的半导体薄膜的层叠体成膜的装置，已知串联地连接多个反应室而成的内联(in-line)型的CVD装置。在专利文献2中记载了如下内容:在用于形成pin构造的连续分离等离子体装置中，串联地具备装料室、第I反应室、第2反应室、第3反应室以及取出室，在将玻璃基板依次搬运到各室的过程中，依次进行P型、i型、η型非晶质半导体膜的成膜，从而形成光电动势装置。在该连续分离等离子体装置的第2反应室中，设定成上侧放电电极与下侧放电电极的间隔在沿着玻璃基板的行进方向逐渐变宽之后逐渐变窄。由此，根据专利文献2，能够沿着基板的行进方向而使放电功率密度正确地变化，所以能够在反应室中移动的多个玻璃基板的每一个中形成具有期望的带隙(band gap)构造的i层。专利文献1:日本特开昭61-222277号公报专利文献2:日本特开平6-151917号公报
技术实现思路
专利文献I以及专利文献2记载的技术都以仅在玻璃基板(绝缘性基板)中的2个主面中的一方进行成膜为前提。因此，在专利文献I以及专利文献2中，关于如何高效地实施向用于制造异质结太阳能电池的半导体基板(例如，硅基板)中的2个主面形成不同的膜的成膜处理，没有任何记载。假设为了制造异质结太阳能电池而使用了专利文献2记载的连续分离等离子体装置的情况下，为了使不同的半导体薄膜的层叠体在半导体基板的2个主面(表面以及背面)的各个中成膜，需要如下工序:在半导体基板的一方的主面形成了半导体薄膜之后，使半导体基板反转。因此，需要形成表面侧、背面侧的半导体薄膜层的多个CVD装置、和在各个CVD装置之间使硅基板进行反转的装置。由此，导致装置成本增大和制造工序复杂化，有可能使制造成本高涨。本专利技术是鉴于上述而完成的，其目的在于得到一种能够降低异质结太阳能电池的制造成本的太阳能电池的制造装置、太阳能电池以及太阳能电池的制造方法。为了解决上述课题并实现目的，本专利技术的一个侧面所涉及的太阳能电池的制造装置的特征在于，具备:基板保持架，以使具有第I主面和所述第I主面的相反侧的第2主面的基板的所述第I主面以及所述第2主面这两者露出的方式，平面地保持多个所述基板；前成膜室，在所述基板保持架被搬入到阳极电极侧时，以使所述基板保持架接触到所述阳极电极上、并使所述第2主面从应发生的放电中隔离且使所述第I主面曝露于所述应发生的放电的方式，载置所述基板保持架，对阴极电极以及所述阳极电极之间施加高频功率而使第I气体放电，从而在所述基板的所述第I主面形成第I膜；后成膜室，在所述基板保持架被搬入到阳极电极侧时，以使所述基板保持架接触到所述阳极电极上、并使所述第I主面从应发生的放电中隔离且使所述第2主面曝露于所述放电的方式，载置所述基板保持架，对阴极电极以及所述阳极电极之间施加高频功率而使第2气体放电，从而在所述基板的所述第2主面形成第2膜；以及搬运机构，从所述前成膜室向所述后成膜室在不开放大气的状态下在搬运路径的大部分中在沿着所述第I主面的方向上搬运所述基板保持架。根据本专利技术，不需要用于使基板保持架反转的エ序，并且相比于进行反转的情況，能够减小连接如成I吴室以及后成I吴室的移动室的大小。由此，能够缩短制造エ序，并且能够抑制制造装置的大型化，所以能够降低异质结太阳能电池的制造成本。附图说明图1是示出实施方式I的太阳能电池的制造装置的结构的图。图2是示出实施方式I中的太阳能电池基板保持架的结构的俯视图。图3是示出实施方式I中的太阳能电池基板保持架的结构的剖面图。图4是示出实施方式I中的成膜室的结构的图。图5是示出实施方式I中的搬运机构的结构以及动作的图。图6是示出实施方式2的太阳能电池的制造装置的结构以及动作的图。图7是示出实施方式2的太阳能电池的制造装置的结构以及动作的图。图8是示出实施方式2中的成膜室的结构的图。图9是示出实施方式3中的太阳能电池基板托盘的结构的部分俯视图。图10是示出实施方式3中的太阳能电池基板托盘的结构的部分剖面图。图11是示出实施方式3中的载置了太阳能电池基板托盘、基板以及太阳能电池基板压板的状态的部分俯视图。图12是图11中的C-C方向的部分剖面图。图13是图11中的D-D方向的部分剖面图。图14是示出实施方式3中的使非晶质半导体层成膜的基板的剖面图。图15是示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池的制造装置，其特征在于，具备：基板保持架，以使具有第1主面和所述第1主面的相反侧的第2主面的基板的所述第1主面以及所述第2主面这两者露出的方式，平面地保持多个所述基板；前成膜室，在所述基板保持架被搬入到阳极电极侧时，以使所述基板保持架接触到所述阳极电极上、并使所述第2主面从应发生的放电中隔离且使所述第1主面曝露于所述应发生的放电的方式，载置所述基板保持架，对阴极电极以及所述阳极电极之间施加高频功率而使第1气体放电，从而在所述基板的所述第1主面形成第1膜；后成膜室，在所述基板保持架被搬入到阳极电极侧时，以使所述基板保持架接触到所述阳极电极上、并使所述第1主面从应发生的放电中隔离且使所述第2主面曝露于所述放电的方式，载置所述基板保持架，对阴极电极以及所述阳极电极之间施加高频功率而使第2气体放电，从而在所述基板的所述第2主面形成第2膜；以及搬运机构，从所述前成膜室向所述后成膜室在不开放大气的状态下在搬运路径的大部分中在沿着所述第1主面的方向上搬运所述基板保持架。

【技术特征摘要】
2011.10.31 JP 2011-239364;2012.09.14 JP 2012-20291.一种太阳能电池的制造装置，其特征在于，具备: 基板保持架，以使具有第I主面和所述第I主面的相反侧的第2主面的基板的所述第I主面以及所述第2主面这两者露出的方式，平面地保持多个所述基板； 前成膜室，在所述基板保持架被搬入到阳极电极侧时，以使所述基板保持架接触到所述阳极电极上、并使所述第2主面从应发生的放电中隔离且使所述第I主面曝露于所述应发生的放电的方式，载置所述基板保持架，对阴极电极以及所述阳极电极之间施加高频功率而使第I气体放电，从而在所述基板的所述第I主面形成第I膜； 后成膜室，在所述基板保持架被搬入到阳极电极侧时，以使所述基板保持架接触到所述阳极电极上、并使所述第I主面从应发生的放电中隔离且使所述第2主面曝露于所述放电的方式，载置所述基板保持架，对阴极电极以及所述阳极电极之间施加高频功率而使第2气体放电，从而在所述基板的所述第2主面形成第2膜；以及 搬运机构，从所述前成膜室向所述后成膜室在不开放大气的状态下在搬运路径的大部分中在沿着所述第I主面的 方向上搬运所述基板保持架。2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于， 所述前成膜室中的所述阴极电极以及所述阳极电极的位置关系与所述后成膜室中的所述阴极电极以及所述阳极电极的位置关系相反。3.根据权利要求2所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于， 所述搬运机构沿着所述基板的所述第I主面从所述前成膜室向连接所述前成膜室以及所述后成膜室的移动室在沿着所述第I主面的方向上搬运所述基板保持架，在所述移动室内从与所述前成膜室的所述阳极电极对应的位置到与所述后成膜室的所述阳极电极对应的位置为止使所述基板保持架在与所述第I主面交叉的方向上移动，沿着所述基板的所述第I主面从所述移动室向所述后成膜室在沿着所述第I主面的方向上搬运所述基板保持架。4.根据权利要求3所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于， 所述移动室在沿着所述基板的所述第I主面的方向上连接所述前成膜室和所述后成膜室。5.根据权利要求3所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于， 所述移动室在与所述基板的所述第I主面交叉的方向上连接所述前成膜室和所述后成膜室。6.根据权利要求5所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于，还具备: 第2基板保持架，以使具有第I主面和所述第I主面的相反侧的第2主面的第2基板的所述第I主面以及所述第2主面这两者露出的方式，保持所述第2基板； 第2前成膜室，在所述第2基板保持架被搬入到阳极电极侧时，以使所述基板保持架接触到所述阳极电极上、并使所述第2主面从应发生的放电中隔离且使所述第I主面曝露于所述应发生的放电的方式，载置所述基板保持架，对阴极电极以及所述阳极电极之间施加高频功率而使所述第I气体放电，从而在所述第2基板的所述第I主面形成第I膜； 第2后成膜室，在所述第2基板保持架被搬入到阳极电极侧时，以使所述基板保持架接触到所述阳极电极上、并使所述第I主面从应发生的放电中隔离且使所述第2主面曝露于所述放电的方式，载置所述基板保持架，对阴极电极以及所述阳极电极之间施加高频功率而使所述第2气体放电，从而在所述第2基板的所述第2主面形成第2膜；以及 第2搬运机构，从所述第2前成膜室向所述第2后成膜室在不开放大气的状态下在搬运路径的大部分中在沿着所述第I主面的方向上搬运所述第2基板保持架，其中， 所述第2前成膜室中的所述阴极电极以及所述阳极电极的位置关系与所述第2后成膜室中的所述阴极电极以及所述阳极电极的位置关系相反， 所述移动室在与所述基板的所述第I主面交叉的方向上连接所述前成膜室和所述后成膜室，并且在与所述基板的和所述第I主面相反的ー侧交叉的方向上连接所述第2前成膜室和所述第2后成膜室。7.根据权利要求6所述的太阳能电池的制造装置，其特征在干， 所述第2搬运机构沿着所述基板的所述第I主面从所述第2前成膜室向所述移动室在沿着所述第I主面的方向上搬运所述第2基板保持架，在所述移动室内从与所述第2前成膜室的所述阳极电极对应的位置到与所述第2后成膜室的所述阳极电极对应的位置为止使所述第2基板保持架在与所述第I主面交叉的方向上移动，沿着所述基板的所述第I主面从所述移动室向所述第2后成膜室在沿着所述第I主面的方向上搬运所述第2基板保持架。8.根据权利要求广7中的任意一项所述的太阳能电池的制造装置，其特征在干， 所述基板保持架具有基板托盘和基板压板， 所述基板托盘和所述基板压板通过分别与基板接触地进行夹持来保持基板， 所述基板与所述基板托盘或所述基板压板的接触部分被配置成如下:在所述基板的两个面成膜的半导体层在端面部不会接触到所述基板托盘以及所述基板压板，并且设置有选择性地遮蔽而未形成所述半导体层的区域。9.根据权利要求广7中的任意一项所述的太阳能电池的制造装置，其特征在于，还具备: 第I...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲村恵右，山口晋作，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：