專利名稱：用于移除反應(yīng)器的污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)器中的污染物移除的領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于處理 室、特別是用于形成光伏裝置的真空沉積室的清潔工藝。
背景技術(shù)：
光伏裝置或太陽能電池分別為將光、特別是太陽光轉(zhuǎn)換成電能的裝置。為實(shí)現(xiàn)低 成本的大規(guī)模生產(chǎn)，薄膜太陽能電池已受到關(guān)注，這是因?yàn)槠湓试S使用玻璃、玻璃陶瓷或其 他剛性或撓性基板代替晶體硅或多晶硅來分別作為基底材料或基板。對(duì)于薄膜太陽能電 池，可設(shè)置一系列薄的、經(jīng)局部摻雜的硅或硅合金薄膜，并將其夾置在載體基板(例如玻 璃、塑料或鋼)上的透明導(dǎo)電電極之間。目前，可商購(gòu)獲得各種太陽能電池技術(shù)。可在低溫下大規(guī)模地處理此種電池是此 種技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)。太陽能電池結(jié)構(gòu)或?qū)有蛄胸?fù)責(zé)產(chǎn)生或能夠產(chǎn)生光伏效應(yīng)?？衫美鏟VD、CVD、 PECVD、及/或APCVD等已知的真空沉積技術(shù)將各個(gè)層沉積為薄層，這些沉積技術(shù)均可用于 半導(dǎo)體技術(shù)中。傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池通常包括沉積于基板上的透明電極層(也稱為前電極)。 在此第一電極層的頂上，通常沉積有光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層以及后電極層，光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層 是由非晶硅薄膜及/或微晶硅薄膜形成。所述后電極還可包括透明導(dǎo)電層以及反射層、導(dǎo) 電性反射金屬層或其技術(shù)等效物。詳細(xì)而言，來自現(xiàn)有技術(shù)的圖1顯示基本的簡(jiǎn)單光伏電池10，光伏電池10包括透 明基板12，透明基板12上沉積有一層例如由氧化鋅(SiO)或二氧化錫(SnO2)形成的透明 導(dǎo)電氧化物(transparent conductive oxide ;TC0) 14。該層也稱為前觸點(diǎn)并用作光伏元 件的第一電極?；?2與前觸點(diǎn)14的組合也稱為上板(superstrate)。下一層16用作活 性光伏層并顯示出形成p-i-n接面的三個(gè)“子層(sub-layer)”。所述層16包括氫化微晶 硅、納米晶硅、或非晶硅、或其組合。鄰近TCO前觸點(diǎn)14布置的子層18經(jīng)正性摻雜，相鄰的 子層20為本征層，而最后的子層22經(jīng)負(fù)性摻雜。在替代實(shí)施例中，可將所述層序列p-i-n 反轉(zhuǎn)為n-i-p。在此種情形中，層16被標(biāo)識(shí)為η層，層20還是本征層，而層22被標(biāo)識(shí)為ρ 層。最后，電池包括后接觸層24(也稱為后觸點(diǎn))。另外，提供反射層26。作為另外一 種選擇，可實(shí)現(xiàn)金屬后觸點(diǎn)，其可將后反射器26以及后觸點(diǎn)M的物理特性相組合。出于例 示目的，箭頭表示照射光。氧化鋅可較佳地通過低壓CVD(LPCVD)進(jìn)行沉積，其由于其表面粗糙度而在霧度 (haze)方面顯示出杰出的特性，因而被廣泛用于前觸點(diǎn)及后觸點(diǎn)。因此，氧化鋅能增強(qiáng)太陽 能電池的光俘獲特性。然而，鋅(Zn)或另外的類似的金屬(例如錫(Sn)或銦(In))或各自的氧化物還 可對(duì)光伏模塊的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。詳細(xì)而言，在通過PECVD沉積后續(xù)硅層期間，例如，難以避免由PECVD氫等離子體對(duì)鋅、錫或銦的氧化物的還原。一般而言，對(duì)于所有可用于前觸 點(diǎn)的金屬氧化物，均可出現(xiàn)此種影響。此缺點(diǎn)主要是由于在硅的等離子體輔助沉積中常常使用氫而造成。例如，在廣泛 使用的氧化鋅的情形中，鋅會(huì)在某些情形中被沉積并因此被存儲(chǔ)在反應(yīng)器的內(nèi)部(即反應(yīng) 器的室中)，例如存儲(chǔ)在反應(yīng)器的壁上或其他組件上。因此，鋅在反應(yīng)器的內(nèi)部形成污染物。 然后，在后續(xù)的沉積步驟期間，由于相當(dāng)大的蒸氣壓力，存儲(chǔ)在反應(yīng)器中的鋅或前述金屬以 及它們的氧化物將會(huì)緩慢地釋放。由于在硅的沉積期間會(huì)這樣緩慢地釋放污染物，因而污 染物會(huì)嵌入所沉積的硅層中，從而導(dǎo)致如此形成的光伏電池的模塊性能降低。因此，需要移除反應(yīng)器內(nèi)部(即反應(yīng)器室)的污染物。詳細(xì)而言，一種用于移除反 應(yīng)器或其內(nèi)部的污染物的方法將使得能夠提高在反應(yīng)器中形成的太陽能電池的效率以及 光穩(wěn)定性。用于移除污染物(例如鋅)的已知方法通常需要打開被污染的反應(yīng)器并利用清潔 劑、溶劑或其他化合物來清潔內(nèi)部表面。這些解決方案費(fèi)時(shí)且成本高昂。用于減少積聚在反應(yīng)器中的鋅量的另一種可能的方式則需要在無TCO前觸點(diǎn)的 玻璃上沉積太陽能電池并然后丟棄玻璃。然而，此種工藝雖然有效，但是成本高昂且費(fèi)時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于移除反應(yīng)器內(nèi)部的污染物的方法，該方法能克服如 上所述的缺陷中的至少一者。本發(fā)明的特定目的是提供一種用于移除反應(yīng)器內(nèi)部的污染物的方法，該方法能節(jié) 約時(shí)間并因此節(jié)約成本。本發(fā)明的另一具體目的是提供一種用于移除反應(yīng)器內(nèi)部的污染物的方法，該方法 不需要復(fù)雜的反應(yīng)器構(gòu)造。這些目的是通過本發(fā)明方案所述的方法來實(shí)現(xiàn)。其進(jìn)一步的優(yōu)化技術(shù)特征體現(xiàn)于 對(duì)較佳的實(shí)施例的描述中。本發(fā)明涉及一種用于移除真空涂覆用反應(yīng)器內(nèi)部的金屬污染物及/或金屬氧化 物污染物的方法，該方法包括以下步驟a)通過沉積涂層來執(zhí)行空閑涂覆步驟，其中該涂層包含硅；以及b)至少部分地移除所沉積的涂層。根據(jù)本發(fā)明，所述用于移除反應(yīng)器內(nèi)部的污染物的方法是基于如下的發(fā)現(xiàn)在各 個(gè)沉積操作開始時(shí)，甚至在執(zhí)行各個(gè)后續(xù)沉積操作時(shí)，尤其是包含入硅層中的污染物(例 如鋅)會(huì)顯著增多。換句話說，就污染物移除而言，與時(shí)間相等的單一沉積步驟或清潔步驟 相比，具有多個(gè)清潔步驟或沉積循環(huán)會(huì)更為有效。因此，分別執(zhí)行后續(xù)沉積步驟或涂覆步驟 便足夠，從而涂覆相當(dāng)薄的涂層。由于上述原因，污染物將大量地嵌入所沉積的涂層中，從 而被從反應(yīng)器的內(nèi)部移除。根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用空閑涂覆步驟。根據(jù)本發(fā)明，空閑涂覆步驟應(yīng)意味著，這些 涂覆步驟或沉積步驟不是用于有意地涂覆基板以形成或產(chǎn)生所期望的產(chǎn)品(例如光伏電 池)，而是此涂覆步驟僅僅用于污染物移除。因此，此空閑涂覆步驟可使得反應(yīng)器內(nèi)部的至少某些區(qū)域被涂覆有涂層(例如硅)。為完成根據(jù)本發(fā)明的方法或者為應(yīng)用若干個(gè)涂覆循環(huán)或清潔循環(huán)，在開始新的循環(huán)之 前，必須從反應(yīng)器移除涂層。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要對(duì)現(xiàn)有反應(yīng)器進(jìn)行任何修改。相比之下，反 應(yīng)器可在無實(shí)質(zhì)準(zhǔn)備的情況下，在兩個(gè)生產(chǎn)循環(huán)之間經(jīng)受根據(jù)本發(fā)明的方法。另外，可僅使 用例如硅烷等現(xiàn)有工作氣體以及具有普通清潔氣體的自清潔設(shè)備(例如內(nèi)部等離子體或 遠(yuǎn)程等離子體源(Remote Plasma Source ;RPS))。另外，根據(jù)本發(fā)明的方法能節(jié)省時(shí)間并因此節(jié)省成本，從而允許例如更有效地實(shí) 現(xiàn)光伏電池的生產(chǎn)。因此，本發(fā)明提供一種用于移除反應(yīng)器內(nèi)部的污染物(例如鋅污染物)的方法。與 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的已知方法相比，所述方法成本更低且更節(jié)省時(shí)間。該方法將顯著地減少反 應(yīng)器中的污染物(例如鋅污染物)。根據(jù)本發(fā)明的用于移除污染物的方法可包括一系列工序，這些工序是使用氫通過 等離子體對(duì)所釋放的污染物進(jìn)行并將污染物結(jié)合或包封至薄的沉積涂層(例如硅層)中。 后續(xù)的等離子體輔助清潔步驟能夠抽出硅以及例如鋅或鋅化合物。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，在接連的循環(huán)中執(zhí)行步驟a)與步驟b)。由于污染物被 引入所沉積的涂層中，因而根據(jù)本發(fā)明的方法在應(yīng)用若干個(gè)循環(huán)時(shí)尤其有效?？赡茌^佳的 是，將這些循環(huán)執(zhí)行10次至20次，以獲得充分的效果。然而，使循環(huán)重復(fù)5次至10次可能 便足夠。在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，涂層被沉積至最大為20nm至80nm、特別是25nm至 60nm、尤其較佳地為30nm至50nm的厚度。這允許在有限的時(shí)間中執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法， 從而使根據(jù)本發(fā)明的方法尤其節(jié)省時(shí)間并因此節(jié)省成本。另外，由于大多數(shù)污染物是在涂 覆工藝的一開始階段被引入涂層中，因而此種薄層便可足夠。因此，具有上述厚度的層足以 移除大量的污染物。另外，僅使用很少的涂覆材料，從而使根據(jù)本發(fā)明的方法額外地節(jié)省成 本。在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，該方法還包括以下步驟在反應(yīng)器內(nèi)引入假仿基 板(dummy substrate)，以將涂層沉積于所述假仿基板上。通過在反應(yīng)器內(nèi)引入假仿基板， 例如，可不對(duì)反應(yīng)器的內(nèi)部(即反應(yīng)器的內(nèi)壁)執(zhí)行沉積或涂覆，而是對(duì)假仿基板進(jìn)行涂 覆。這降低了在清潔循環(huán)之后要清潔反應(yīng)器的需要。假仿基板可以是任何適于涂覆有相應(yīng)物質(zhì)的基板。舉例來說，可使用玻璃基板作 為假仿基板。關(guān)于這一點(diǎn)，可能較佳的是，該方法還包括以下步驟在兩個(gè)循環(huán)之間，從反應(yīng)器 取出經(jīng)過涂覆的假仿基板，以清潔假仿基板。因此，可在反應(yīng)器外部獨(dú)立于后續(xù)的清潔步驟 來清潔假仿基板本身?？衫缭诖髿鈼l件下通過濕式蝕刻執(zhí)行清潔，在執(zhí)行清潔之后，可將 假仿片材重新用于后續(xù)循環(huán)中。進(jìn)一步較佳地，該方法還包括以下步驟驗(yàn)證反應(yīng)器中的污染物水平。這使得可確 定是否須進(jìn)行進(jìn)一步的清潔循環(huán)或者是否污染物被徹底地移除或至少被移除到足夠的程 度。因此，本實(shí)施例使得能夠使執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法所需的時(shí)間以及涂覆材料的量最小 化，從而達(dá)到特別有效且節(jié)省成本的狀況。關(guān)于所沉積的涂層，較佳地，該層包含硅，特別是a-Si及/或μ c_Si。通過沉積所述層，可尤其有效地移除例如鋅或氧化鋅等污染物。關(guān)于這一點(diǎn)，可能較佳的是，接連地執(zhí)行a-Si及μ c_Si的沉積。如果反應(yīng)器被多 于一種污染物污染，則本實(shí)施例尤其較佳。舉例來說，反應(yīng)器可被鋅以及氧化鋅二者污染。 通過執(zhí)行如上所述的方法，可非常有效地移除污染物的殘留物。在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，該方法還包括以下步驟界定用于應(yīng)用根據(jù)本發(fā) 明的方法的時(shí)間間隔。這使得可僅在確實(shí)必要時(shí)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。因此，可避免導(dǎo) 致不期望的及不恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器停機(jī)時(shí)間而造成高的成本。另外，用戶能確切地知道執(zhí)行清 潔循環(huán)的時(shí)間，這又會(huì)改善使用反應(yīng)器進(jìn)行的生產(chǎn)循環(huán)的計(jì)劃性。在本發(fā)明的又一較佳實(shí)施例中，該方法是以250°C的最高溫度執(zhí)行。在替代實(shí)施例 中，該方法是以300°C的最高溫度執(zhí)行。一般而言，較佳不低于該溫度，這是因?yàn)槲廴疚锏囊?除至少部分地依賴于蒸氣壓力，而蒸氣壓力又可通過調(diào)節(jié)溫度來改變。在本發(fā)明的又一較佳實(shí)施例中，該方法還包括以下步驟對(duì)反應(yīng)器執(zhí)行最終清潔 步驟。反應(yīng)器的最終清潔步驟使得能夠移除可能存在于反應(yīng)器內(nèi)部的所沉積涂層的所有殘 留物。與“正?！鼻鍧嵅襟E(步驟b))的區(qū)別主要在于持續(xù)時(shí)間，與步驟b)相比，該步驟的 持續(xù)時(shí)間可較佳長(zhǎng)2倍至5倍。在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，使用等離子體沉積反應(yīng)器、特別是等離子體增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉禾只(plasma enhanced chemical vapour deposition ；PECVD)反應(yīng)器。根據(jù)本 發(fā)明的方法尤其有效地用于清潔此種反應(yīng)器。在本發(fā)明的又一較佳實(shí)施例中，污染物包括金屬及/或金屬氧化物、特別是鋅、 錫、銦、及/或氧化鋅、氧化錫、氧化銦。還進(jìn)一步較佳地，該方法是與光伏電池的制造相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行。本文所述的發(fā)明適 用于會(huì)出現(xiàn)所述問題的任何種類的薄膜太陽能電池的制造。其可指基于硅以及基于其他半 導(dǎo)體的單接面p-i-n電池及堆疊式多接面電池，例如串聯(lián)式電池、三接面電池等。


參照以下所述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些及其他方面將變得顯而易見并將得到闡 明。在附圖中圖1示意性地顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單薄膜太陽能電池的常用設(shè)計(jì)；圖2示意性地顯示在無前觸點(diǎn)的玻璃上所沉積的300nm厚a_Si層上的鋅濃度的 曲線圖；圖3示意性地顯示在0. 7V偏壓下鋅污染物對(duì)單接面a-Si電池的外量子效率的影 響的曲線圖；以及圖4示意性地顯示鋅污染物對(duì)單接面a-Si電池的電流-電壓(IV)特性的影響的 曲線圖。主要元件標(biāo)記說明10:光伏電池12:透明基板14:透明導(dǎo)電氧化物 16:下一層18:子層20:相鄰的子層
22 最后的子層M 后接觸層26 反射層
具體實(shí)施例方式在下文中，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行說明。該方法尤其適合于移除反應(yīng)器內(nèi)部的 污染物并因此用于清潔反應(yīng)器。污染物主要包括為產(chǎn)生所期望的產(chǎn)物而在反應(yīng)器中使用的前驅(qū)物。此種污染物主 要由固體材料形成，詳細(xì)而言，主要由金屬化合物或金屬氧化物(例如鋅、錫、銦、或在反應(yīng) 器正常操作期間形成的各種氧化物)形成。據(jù)此，反應(yīng)器可以是具體使用某種物質(zhì)來涂覆基板的任何反應(yīng)器。舉例來說，反 應(yīng)器可以是涂覆用反應(yīng)器或沉積用反應(yīng)器。詳細(xì)而言，反應(yīng)器可包括蒸氣沉積模塊?？?在大氣條件或真空條件下進(jìn)行沉積。較佳地，模塊是化學(xué)氣相沉積(chemical vapour deposition ；CVD)模塊或物理氣相沉積(physical vapour deposition ；PVD)模塊。更佳 地，模塊是等離子體增強(qiáng) CVD(PECVD)模塊、常壓 CVD (atmospheric pressure CVD ；APCVD) 模塊及/或有機(jī)金屬CVD (metal-organic CVD ；M0CVD)模塊。在另一較佳實(shí)施例中，模塊用 于薄膜沉積，更佳地用于氧化鋅薄膜沉積。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，反應(yīng)器包括大于等于 1個(gè)模塊。尤其，反應(yīng)器可用于生產(chǎn)光伏裝置、光電轉(zhuǎn)換裝置、太陽能電池、及/或半導(dǎo)體。在 較佳實(shí)例中，反應(yīng)器為大型及/或工業(yè)規(guī)模的反應(yīng)器，因?yàn)榇朔N較大規(guī)模的系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較 大量的污染物并且高度地依賴于對(duì)這些污染物的適當(dāng)處置。此外，對(duì)于此種較大規(guī)模的反 應(yīng)器，甚至在這些反應(yīng)器未被用于所期望的過程只是最少量的時(shí)間時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)容量閑置， 從而導(dǎo)致產(chǎn)生極高的成本。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的方法是基于以下發(fā)現(xiàn)在涂覆工藝或沉積工藝的早期階 段移除污染物尤其有效。圖2即顯示了此種效果。詳細(xì)而言，圖 2 顯示二次離子質(zhì)譜(Secondary Ions Mass Spectrometry ；SIMS) 測(cè)量，其顯示在無前觸點(diǎn)的玻璃基板上所沉積的300nm厚a-Si層上的鋅濃度(實(shí)線)。已 在被鋅污染的PECVD反應(yīng)器中進(jìn)行了沉積。根據(jù)圖2，x軸顯示硅層的厚度。詳細(xì)而言，χ軸 的左側(cè)對(duì)應(yīng)于沉積過程的開始(即接近玻璃基板)時(shí)的濃度；χ軸的右側(cè)對(duì)應(yīng)于沉積過程 結(jié)束時(shí)的濃度并因此對(duì)應(yīng)于a-Si層的表面。虛線顯示相對(duì)于在典型的沉積過程期間所釋 放的總量而包含于某一厚度內(nèi)的鋅的量。根據(jù)圖2所示的測(cè)量，鋅僅來自被污染的反應(yīng)器， 因?yàn)槲词褂们坝|點(diǎn)。可清楚地看出，從反應(yīng)器內(nèi)部移除的鋅中的大約60%包含于硅層的前 50nm中，并因此是在沉積過程的開始階段被引入所述層中。在50nm以上的厚度處，可看出 從反應(yīng)器移除的鋅的相對(duì)量?jī)H有很小的增加。根據(jù)本發(fā)明，因此，沉積僅具有小的厚度的涂層便足以移除存在于反應(yīng)器內(nèi)部的 大量污染物。詳細(xì)而言，20nm至80nm、特別是25nm至60nm、尤其較佳地為30nm至50nm的
厚度便可足夠。現(xiàn)在，將對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行說明。該實(shí)施例將稱為實(shí)施例A。根據(jù)實(shí)施例A，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟1.)在反應(yīng)器內(nèi)引入假仿基板。假仿基板可以是例如玻璃基板，而反應(yīng)器則可以是PECVD反應(yīng)器。引入假仿片材是為了根據(jù)下一步驟將涂層沉積于該假仿片材上。2.)沉積厚度介于20nm與80nm之間、較佳介于25nm與60nm之間、尤其較佳介于 30nm與50nm之間的硅層。該層可以是a_Si或μ c_Si，并且其應(yīng)為本征性的。也可使用形 成所沉積的涂層的經(jīng)摻雜硅；然而，這并不是必需的并可能會(huì)增加耗氣量。從下文顯而易 見，a-Si層或μ c-Si層之間的選擇取決于反應(yīng)器的污染物。所沉積的涂層的最佳厚度是 在所要移除的污染物(例如鋅)的量(或者換句話說，污染程度)與涂覆該層所需的時(shí)間 之間所作的折衷。當(dāng)該層的厚度已達(dá)到大約30nm時(shí)，引入所述層的鋅的量達(dá)到最大濃度?？赏ㄟ^沉積厚度最大為SOnm的層來實(shí) 現(xiàn)從反應(yīng)器移除的鋅的總量的合理增加(參見圖幻。進(jìn)一步增大厚度并不會(huì)顯著提高從反 應(yīng)器移除的鋅的量。3.)從反應(yīng)器移除假仿基板。然后，可在反應(yīng)器外部獨(dú)立于后續(xù)的清潔步驟來清潔 假仿基板。例如，可應(yīng)用在大氣條件下的濕式蝕刻來清潔假仿基板，并且假仿基板可重新用 于稍后的沉積步驟或清潔循環(huán)。關(guān)于步驟3.)，被包封在假仿基板的較佳大的表面上的硅層 中的污染物被整體從反應(yīng)器移除。在步驟4.)中，例如，通過基于NF3、SF6或F2氣體的標(biāo)準(zhǔn)清潔程序來移除反應(yīng)器或 反應(yīng)器室中的剩余硅層。清潔程序的持續(xù)時(shí)間應(yīng)被選擇成能移除在步驟2.)中所沉積的娃。關(guān)于另一步驟5.)，可將步驟1至步驟4重復(fù)多次，以確保移除存在于反應(yīng)器內(nèi)部 的全部污染物。例如，重復(fù)10次至20次可為恰當(dāng)?shù)摹橥瓿筛鶕?jù)本發(fā)明的方法，關(guān)于步驟6.)，可執(zhí)行最終清潔步驟?？蓪⒋俗罱K清潔 步驟調(diào)整至與步驟4.)相比較佳長(zhǎng)2倍至5倍。如果使用等離子體蝕刻工藝，則假設(shè)等離 子體蝕刻能力是恒定的并與步驟4.)相當(dāng)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例(稱為實(shí)施例B)中，在實(shí)施例A的步驟3.)中并不移除假 仿基板。即使對(duì)假仿片材進(jìn)行清潔步驟可能是有利的，然而在不移除假仿片材的情況下，假 仿片材將與反應(yīng)器或其室一起得到清潔。因此，本實(shí)施例可節(jié)省時(shí)間，因?yàn)椴恍枰徇\(yùn)假仿 基板。此種情形中的工藝流程可如下所述1.)如上，實(shí)施例A。2.)如上，實(shí)施例A。3.)省略。4.)如上，實(shí)施例A。5.)如上，實(shí)施例A。6.)如上，實(shí)施例A。在本發(fā)明的又一實(shí)施例(稱為實(shí)施例C)中，根本不使用假仿基板。因此，在無假 仿基板的情況下并因此使用空的反應(yīng)器來執(zhí)行沉積。此種情形中的工藝流程可如下所述1)省略。
2)如上，實(shí)施例A。
3)省略。
4)如上，實(shí)施例A。
5)如上，實(shí)施例A。
6.)如上，實(shí)施例A。如上所述的所有實(shí)施例A、B及C均可根據(jù)以下所述而有所變化I)略過最終清潔步驟(步驟6.))。這是可能的，因?yàn)樽罱K清潔步驟的主要目的是 移除硅，但對(duì)其他污染物(例如鋅)影響甚微。因此，存在于反應(yīng)器室中的很少量的硅將不 會(huì)使在反應(yīng)器中形成的產(chǎn)品(例如光伏電池)的特性惡化。II)調(diào)查涂層的沉積以驗(yàn)證性能水平。換句話說，如圖2所示，可例如通過SIMS或 相關(guān)技術(shù)來驗(yàn)證鋅污染物水平?？赏ㄟ^監(jiān)測(cè)太陽能電池性能(即在反應(yīng)器中形成的太陽能電池的性能)來獲得更 快的結(jié)果。例如，這可通過外量子效率(external quantum efficiency ;ΕζΒ)測(cè)量來實(shí)現(xiàn)。 這顯示于圖3中，其中顯示了在0. 7V偏壓下鋅污染物對(duì)單接面a-Si電池的外量子效率的 影響。如果要形成非晶硅太陽能電池，則可在EQE曲線中觀察到的鋅污染物征兆是EQE在 例如0. 7V的偏壓下出現(xiàn)總體下降。另外，可通過測(cè)量所制成的太陽能電池的電流-電壓特性來監(jiān)測(cè)太陽能電池性 能。這顯示于圖4中，其中顯示了鋅污染物對(duì)單接面a-Si電池的電流電壓(IV)特性的影 響。在IV曲線中，填充因數(shù)的喪失常常與鋅污染物相關(guān)。在圖3及圖4中，顯示了清潔的系統(tǒng)或反應(yīng)器(參見曲線A)與表現(xiàn)出很少污染 (參見曲線B)及嚴(yán)重污染(參見曲線C)的反應(yīng)器的比較。圖3及圖4為在單接面非晶硅 太陽能電池中所測(cè)量的實(shí)例。根據(jù)太陽能電池材料及結(jié)構(gòu)(單接面或多接面)而定，測(cè)量 設(shè)定值及結(jié)果將會(huì)不同。根據(jù)結(jié)果而定，可提高或降低步驟1.)至步驟4.)的重復(fù)率。已發(fā)現(xiàn)上述值適合于PECVD系統(tǒng)，該P(yáng)ECVD系統(tǒng)具有平行板反應(yīng)器加上額外的遠(yuǎn) 程等離子體源(remote plasma source ；RPS)支持。平行板所遞送的等離子體功率共計(jì)最 高為0. 3W/cm2。因此，顯而易見，可通過在不背離本發(fā)明范圍的情況下相應(yīng)地改變過程參數(shù) 而將根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用于其他類似的系統(tǒng)著重于最有效的20nm至SOnm硅沉積來收 集鋅污染物。例如，是選擇沉積a-Si還是沉積μ c_Si來執(zhí)行以上所標(biāo)識(shí)的步驟2.)可取決于 氫氣的量以及沉積工藝所用的功率。通常，與a-Si相比，μ C-Si分別需要更大的氫氣流以 及更大的功率或功率密度。在此種工藝條件下，氫分子在等離子體中離解為原子氫。因此， 氧化鋅被原子氫還原成鋅，并且此后氧作為水被移除。如果預(yù)期反應(yīng)器被多于一種的污染物污染，例如不僅被金屬鋅污染而且還被氧化 鋅殘余物污染(例如因氧化鋅粉末附著至具有前觸點(diǎn)的玻璃的背面)，則執(zhí)行μ C-Si沉積 可能會(huì)適用。在此種情形中，氧化鋅將被還原，并且可通過沉積程序被移除。在根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)例中，僅執(zhí)行少數(shù)幾次μ C-Si沉積，接著進(jìn)行后續(xù)的 電池性能檢查，以避免釋放與利用該程序在合理時(shí)間中所能移除的量相比更多的鋅。例如，如果反應(yīng)器被鋅及氧化鋅二者嚴(yán)重污染，則根據(jù)本發(fā)明的以下實(shí)施例(稱 為實(shí)施例D)為較佳的。在以下實(shí)施例中，使用a-Si及μ C-Si來接連地執(zhí)行沉積步驟或涂 覆步驟。因此，根據(jù)實(shí)施例D的工藝流程可如下所述。1.)在反應(yīng)器(例如PECVD反應(yīng)器)內(nèi)引入例如由玻璃形成的假仿基板。2.)執(zhí)行一次μ c-Si沉積，以實(shí)現(xiàn)例如25nm至80nm的厚度。
3.)如在實(shí)施例A的步驟3.)中一樣，從反應(yīng)器移除假仿基板。4.)通過執(zhí)行清潔程序來移除所沉積的硅，這類似于實(shí)施例A的步驟4.)。清潔程 序應(yīng)適合于徹底地移除所沉積的yc-Si。5.)在反應(yīng)器內(nèi)引入或重新引入例如由玻璃形成的假仿基板。6.)如實(shí)施例A的步驟2.)所述，執(zhí)行a-Si沉積。7.)如在實(shí)施例A的步驟3.)中一樣，從反應(yīng)器移除假仿基板。8.)如在實(shí)施例A的步驟4.)中一樣，移除硅。9.)重復(fù)步驟5.)至步驟8.)達(dá)10次至20次。10.)如在實(shí)施例A的步驟6.)中一樣，執(zhí)行最終清潔步驟。在本發(fā)明的替代實(shí)施例(稱為實(shí)施例E)中，在步驟3.)及步驟7.)中并不移除假 仿基板，因此與實(shí)施例D相比，在步驟5.)中并不重新引入假仿基板。假仿基板將與室或反 應(yīng)器一起得到清洗。此程序進(jìn)一步地節(jié)省時(shí)間，因?yàn)椴恍枰獙?duì)假仿基板進(jìn)行搬運(yùn)。因此，根 據(jù)實(shí)施例E的工藝流程可如下所述。1.)如上，實(shí)施例D。2.)如上，實(shí)施例D。3.)省略。4.)如上，實(shí)施例D。5.)省略。6.)如上，實(shí)施例D。7.)省略。8.)如上，實(shí)施例D。9.)如上，實(shí)施例D。10.)如上，實(shí)施例D。在另一實(shí)施例(稱為實(shí)施例F)中，根本不使用假仿基板。因此，在空的反應(yīng)器室 中執(zhí)行沉積步驟。因此，根據(jù)實(shí)施例F的工藝流程可如下所述。1.)省略。
2.)如上，實(shí)施例D。3.)省略。4.)如上，實(shí)施例D。5.)省略。6.)如上，實(shí)施例D。7.)省略。8.)如上，實(shí)施例D。9.)如上，實(shí)施例D。10.)如上，實(shí)施例D。這三個(gè)實(shí)施例D-F可隨以下工序而有所變化。I)視需要略過額外的清潔步驟10。II)調(diào)查所沉積的層，以驗(yàn)證性能水平，或換句話說，以檢查鋅污染物水平。III)重復(fù)實(shí)施例D-F直到基于b)的結(jié)果達(dá)到所期望的性能為止。
本文所述的根據(jù)本發(fā)明方法的所有實(shí)施例的效率均可通過相對(duì)于用于生產(chǎn)太陽 能電池的溫度來提高反應(yīng)器(例如PECVD反應(yīng)器)的溫度而得到提高。這可被解釋為通 過提高溫度，污染物(例如金屬鋅)的蒸氣壓力增大，并且因此從反應(yīng)器內(nèi)部釋放的速率 增大。結(jié)果，提高溫度會(huì)使得通過每一步驟所移除的鋅的量增大。因此，尤其較佳地，使用 250°C的最高溫度來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。本發(fā)明的另一實(shí)施例(稱為實(shí)施例G)可防止污染物(例如鋅)積聚，并較佳地定 期(即每天或每周)使用以限制積聚在反應(yīng)器中的污染物的量。這可有助于避免根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)所進(jìn)行的清潔工作，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)如上所述的實(shí)施例A-F之間的間隔。為此目的，可 使用以下工藝。1.)界定用于執(zhí)行污染物移除工藝的時(shí)間間隔。例如，如果期望具有極低的污染， 則可能的間隔可對(duì)應(yīng)于僅幾個(gè)沉積循環(huán)(即每3次至10次)。相反，則可將時(shí)間間隔設(shè)定 為所界定的時(shí)間范圍，例如幾周。時(shí)間間隔可取決于所執(zhí)行的沉積的量、在每一沉積中所釋 放的污染物的量、例如太陽能電池對(duì)鋅的敏感度、以及其他因素。2.)如在實(shí)施例A的步驟1.)中一樣，引入假仿基板。3.)如在實(shí)施例A的步驟2.)中一樣，沉積a-Si。4.)如在實(shí)施例A的步驟3.)中一樣，移除假仿基板。5.)如在實(shí)施例A的步驟4.)中一樣，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行清潔以移除所沉積的涂層。6.)根據(jù)步驟1中所界定的間隔而定，重復(fù)步驟2至步驟5最多10次。步驟1及 步驟2僅執(zhí)行一次便可足夠。在替代實(shí)施例(稱為實(shí)施例H)中，假仿基板或玻璃可分別留在反應(yīng)器中。因此， 根據(jù)實(shí)施例H的工藝流程可如下所述。1.)如上，實(shí)施例G。2.)如上，實(shí)施例G。3.)如上，實(shí)施例G。4.)省略。5.)如上，實(shí)施例G。6.)如上，實(shí)施例G。在另外的實(shí)施例中，可完全省略玻璃(即假仿基板)。因此，工藝流程可如下所述。1.)如上，實(shí)施例G。2.)省略。3.)如上，實(shí)施例G。4.)省略。5.)如上，實(shí)施例G。6.)如上，實(shí)施例G。視需要，執(zhí)行較長(zhǎng)的清潔程序(步驟5.))或最終清潔步驟可能是有利的。之后， 可使用經(jīng)過清潔的反應(yīng)器來繼續(xù)進(jìn)行正常生產(chǎn)。盡管已在附圖及上文說明中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)例示及說明，然而此種例示及說 明應(yīng)被視為例示性或?qū)嵗缘亩窍拗菩缘?；本發(fā)明并不僅限于所揭露的實(shí)施例。根據(jù)對(duì) 附圖、揭露內(nèi)容以及隨附權(quán)利要求書的研究，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可理解并作出所揭露實(shí)施例的其他變化形式。在權(quán)利要求書中，詞語“包括(comprising)”并不排 除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一(a或an)”并不排除復(fù)數(shù)形式。只是在互不相同的附 屬權(quán)利要求中引用某些措施這一事實(shí)并不表示不能有利地利用這些措施的組合。權(quán)利要求 書中的任何參考符號(hào)均不應(yīng)被理解為會(huì)限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于移除真空涂覆用反應(yīng)器內(nèi)部的金屬污染物及/或金屬氧化物污染物的方 法，所述方法包括以下步驟a)通過沉積涂層來執(zhí)行空閑涂覆步驟，其中所述涂層包含硅；以及b)至少部分地移除所述所沉積的涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在接連的循環(huán)中執(zhí)行步驟a)與步驟b)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述涂層被沉積至最大為20nm至SOnm的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟在所述反應(yīng)器內(nèi) 引入假仿基板，以將所述涂層沉積于所述假仿基板上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟在兩個(gè)循環(huán)之 間，從所述反應(yīng)器取出經(jīng)過涂覆的所述假仿基板，以清潔所述假仿基板。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟驗(yàn)證所述反應(yīng)器 中的污染物水平。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂層包含a-Si硅及/或μc-Si硅。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，接連地執(zhí)行a-Si及μc-Si的沉積。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟界定用于應(yīng)用如 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的時(shí)間間隔。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是在250°c的最高溫度下執(zhí)行。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟對(duì)所述反應(yīng)器 執(zhí)行最終清潔步驟。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用等離子體沉積反應(yīng)器、特別是PECVD反應(yīng)器。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述污染物包括鋅、錫、銦、及/或氧化鋅、 氧化錫、氧化銦。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是與光伏電池的制造相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于移除真空涂覆用反應(yīng)器內(nèi)部的金屬污染物及/或金屬氧化物污染物的方法，所述方法包括以下步驟a)通過沉積涂層來執(zhí)行空閑涂覆步驟，其中所述涂層包含硅；b)至少部分地移除所沉積的涂層。根據(jù)本發(fā)明的方法特別適用于在太陽能電池制造中對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行清潔。所述方法既節(jié)約時(shí)間又節(jié)約成本。
文檔編號(hào)C23C16/24GK102140628SQ20101054434
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者J·卡拉斯, O·克盧斯, P·羅希歐 申請(qǐng)人:歐瑞康太陽能(處貝區(qū)市)公司