專利名稱：用于制造襯底上的SiN:H層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造襯底上的SiN: H層的方法、以及使用包括Si基 合金的管狀靶用于制造太陽能電池上的SiN: H層。
背景技術(shù)：
電能能夠直接通過光伏元件從太陽光獲得。光伏效應(yīng)是基于通過吸收 電離輻射產(chǎn)生電動勢。借助于太陽光，利用光伏效應(yīng)以產(chǎn)生電壓的裝置稱 為太陽能電池。太陽能電池必須與光伏電池區(qū)別開來，光伏電池在光的輻 射下改變電阻，并用作相機(jī)中的測光儀器。這樣的光伏電池不產(chǎn)生電能， 并需要電池以使它們可操作。
從大約1955年起太陽能電池就已經(jīng)存在。它們首先用在衛(wèi)星中，后 來，從1960年到1970年，還用在陸地系統(tǒng)中。從1975年起，太陽能電池 大規(guī)模地應(yīng)用到陸地系統(tǒng)中。通常，它們由半導(dǎo)體材料(優(yōu)選為硅)組 成。然而，還可以用諸如GaAs或者CdTe (碲化鎘)的半導(dǎo)體。
在原理上，太陽能電池效應(yīng)還在兩個(gè)不同材料的結(jié)合下發(fā)生，例如， 在金屬和半導(dǎo)體的結(jié)合。
為了從太陽輻射中產(chǎn)生電壓，必須進(jìn)行三個(gè)程序。首先，光子必須吸 收在材料的活性(active)部分中，并使電子升高到更高的能級。已經(jīng)通過 吸收所產(chǎn)生的電荷載流子隨后必須物理隔離，并傳輸?shù)教柲茈姵氐倪?緣。最后，電荷載流子在能夠被重新結(jié)合之前必須傳導(dǎo)到太陽能電池的外 部，并送到用戶。
太陽能電池的效率越高，轉(zhuǎn)化成電能的所捕獲光的量就越大。例如， 必須避免入射在太陽能電池上的光反射。
為了減小或者消除光的反射，太陽能電池設(shè)置有由電介質(zhì)材料組成的 涂層。如果電介質(zhì)層置于兩個(gè)介質(zhì)(例如，太陽能電池和空氣)之間，則
電介質(zhì)層幾乎不吸收能量，并適于在反射和透射之間重新分布能量。
通常，在由多晶硅組成的太陽能電池中，使用由SiNx:H組成的材料作為抗反射層。這種摻雜有氫的氮化硅的反射度和吸收度較低，使得其幾 乎完全透射入射光。
傳統(tǒng)地，含氫的氮化硅借助于PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉 積)應(yīng)用到太陽能電池。
還公知，借助于濺射，將SiN: H抗反射層應(yīng)用到太陽能電池(Wolk 等人SiN:H Anti-Reflection Coatings for C-Si Solar Cells by Large Scale Inline Sputtering,第19屆歐洲光伏太陽能論壇，2004年6月7-11日，巴 黎，第419-422頁)。在此方法中，對由硅制成的平面靶進(jìn)行濺射，氮和 氫或者氨組成的反應(yīng)氣體引入到濺射室中，使得SiNx:H由濺射的硅和反 應(yīng)氣體形成。所使用的硅必須非常純，這是因?yàn)槔缇哂需F或者銅的污染 物能夠擴(kuò)散到吸收器中，因而降低了效率。
通常，平面靶的效率比旋轉(zhuǎn)的管狀靶更低，這是因?yàn)樵谄矫姘械那闆r 下大約75%的介電不能夠用于層產(chǎn)生。另一方面，管狀靶比平面靶更難以 制造，在摻雜硅的管狀靶的情況下尤其如此。
還公知一種由Al的含量為5至50wt.。/。的硅基合金組成的管狀濺射靶 (DE 102 53 319 B3)。在此方法中，通過在真空的條件下熔化和澆鑄材 料的澆鑄處理中制造靶材，澆鑄是用石墨芯體在中空的圓柱形澆鑄模子中 進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是解決當(dāng)將由SiN:H組成的抗反射層涂覆到太陽能電池時(shí)，增 大效率的問題。
根據(jù)專利權(quán)利要求1的特征解決該問題。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明因而涉及一種用于制造襯底上的SiN:H層的方法，該SiN:H層 將光轉(zhuǎn)換成電壓，其中對含硅的靶進(jìn)行濺射，并且至少一個(gè)反應(yīng)氣體引入
到靶和襯底之間的空間中。此處含硅的靶以管狀靶的形式實(shí)現(xiàn)，并包括A1的含量為2至50wt.X的Si基合金。
與平面靶相比較，本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)具體包括濺射設(shè)備的工作壽 命由于更多的材料供應(yīng)而增加。此外，制造太陽能電池的成本得到降低。 出乎意料地發(fā)現(xiàn)到，將鋁添加到硅最小地?fù)p壞濺射到太陽能電池上的層的 光學(xué)屬性。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是Al的含量是2至50wt.% 。
在本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，管狀靶由緊固在支撐管上的兩個(gè)半管 形成。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)半管通過粘接劑緊固。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，管狀靶在濺射操作中繞其縱向軸線 旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，反應(yīng)氣體由氫和氮組成，或者包括 在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，反應(yīng)氣體是或者包括氨。
在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，靶包括GaAs。 在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，靶包括CdTe。 如果太陽能電池上的SiN:H層通過濺射來制造，則優(yōu)選利用包括Al 含量為2至50wt.X的Si基合金的管形靶。
權(quán)利要求
1.一種在襯底上制造SiN:H層的方法，所述SiN:H層將光轉(zhuǎn)換成電壓，其中，對包括硅的靶進(jìn)行濺射，并且將至少一個(gè)反應(yīng)氣體引入到靶和襯底之間的空間中，其特征在于所述靶以管狀靶的形式實(shí)現(xiàn)，并包括Al的含量為2至50wt.％的Si基合金。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，Al含量是2至lOwt./0 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述管狀靶由緊固在支 撐管上的兩個(gè)半管形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，借助于粘合劑進(jìn)行所述 兩個(gè)半管的所述緊固。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述管狀耙在所述濺射 操作過程中繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)氣體是或者包 括氫和氮。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)氣體是或者包 括氨。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述靶包括硅。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述靶包括GaAs。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述靶包括CdTe。
11 .一種在濺射過程中使用管狀靶，所述濺射用于制造太陽能電池上的 SiN:H層，所述管狀靶包括Al含量為2至50wt.X的Si基合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造襯底上的SiN:H層的方法，該SiN:H層將光轉(zhuǎn)換成電壓，其中對包括硅的靶進(jìn)行濺射，并且至少一個(gè)反應(yīng)氣體引入到靶和襯底之間的空間中，其特征在于靶以管狀靶的形式實(shí)現(xiàn)，并由Al的含量為2至50wt.％的Si基合金組成。
文檔編號C23C14/34GK101200795SQ20071016739
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者安德里亞斯·紹爾, 斯蒂芬·威爾德, 羅蘭·特拉斯里 申請人:應(yīng)用材料公司