專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法及光電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，特別是涉及使用硅作為發(fā)電層的太陽
電池的制造方法。
背景技術(shù)：
作為接受光而轉(zhuǎn)換成電力的光電轉(zhuǎn)換裝置，公知有太陽電池。太陽電池中，例如發(fā) 電層(光電轉(zhuǎn)換層)上層積有薄膜硅系的層的薄膜系太陽電池，與結(jié)晶系太陽電池比較具 有下述優(yōu)點(diǎn)，可以抑制硅的材料費(fèi)、能夠?qū)Υ竺娣e基板進(jìn)行制膜并得到大面積制品、在夏天 等高溫環(huán)境下也可以獲得高輸出，因此備受關(guān)注。 作為所述薄膜系太陽電池，公知有光電轉(zhuǎn)換層使用非結(jié)晶硅系(非晶質(zhì)硅系)的 層的薄膜系太陽電池，作為光電轉(zhuǎn)換層，例如在基板上依次層積有由非結(jié)晶硅構(gòu)成的P層、 i層、n層。另外，近年一直研究在非結(jié)晶硅系的光電轉(zhuǎn)換層中以微結(jié)晶硅層為n層。由于 以微結(jié)晶硅層為n層時(shí)n層的結(jié)晶化率(拉曼比)增大，所以短路電流降低，并且透射率變 高，光損失降低。另外，n層和i層的界面的電特性得以改善。由此，可以提高電池性能。
近年來，希望降低薄膜系太陽電池的制造成本，為了提高生產(chǎn)性，提高光電轉(zhuǎn)換層 的成膜速度成為課題。特別是對(duì)膜厚較大的i層的高速成膜進(jìn)行了各種研究。例如，在專 利文獻(xiàn)1中公開有通過在基板電極間距離為8mm以下、成膜壓力為600Pa 2000Pa的條件 下，制成由微結(jié)晶硅構(gòu)成的i層，從而可以得到成膜速度2nm/sec。 對(duì)由非結(jié)晶硅構(gòu)成的i層也研究了通過設(shè)置多個(gè)成膜室來制成i層、及使i層的
成膜線變長(zhǎng)而進(jìn)行成膜，從而提高生產(chǎn)性。 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2006-216921號(hào)公報(bào) 如上所述，對(duì)于i層的高速成膜進(jìn)行了大量的研究，但對(duì)于p層及n層，與i層相 比較膜厚較薄，故而對(duì)于高速成膜幾乎沒有研究。 另外，由于在p層及n層摻雜雜質(zhì)元素，因此很難實(shí)現(xiàn)高速成膜。其原因是因?yàn)閷?duì) 于硅來說，對(duì)硅摻雜硼(B)及磷(P)等元素后結(jié)晶性降低，因此為了得到高結(jié)晶性的p層 及n層，需要使氫稀釋為50倍 100倍程度的高氫稀釋率，但由于成為硅膜的原料的硅烷 (SiH4)氣體濃度降低，所以成膜速度降低，所得的p層及n層的膜厚分布變差。另外，例如 在i層上制成n層的情況下，如果以高速制成n層，則摻雜元素向i層擴(kuò)散而界面特性降低， 產(chǎn)生太陽電池的轉(zhuǎn)換效率降低。因此，通常情況下在低壓力且低速下制成P層及n層。
因此，例如，即使設(shè)置多個(gè)i層成膜室來嘗試提高生產(chǎn)性，p層及n層的成膜速度也 為0. 2nm/sec以下，非常小，因此，p層及n層的成膜被控制速度且作為整體大幅度地提高 生產(chǎn)性的情況無法實(shí)現(xiàn)。為了使太陽電池的生產(chǎn)性提高，需要縮短P層形成工序及n層形 成工序的生產(chǎn)節(jié)拍間隔時(shí)間。例如生產(chǎn)節(jié)拍間隔時(shí)間為3分鐘時(shí)，優(yōu)選成膜時(shí)間為100秒 以下。在成膜時(shí)間100秒以內(nèi)成膜所希望的膜厚，例如膜厚30nm，需要成膜速度為0. 30nm/ sec以上。 這樣，產(chǎn)生增大p層及n層的成膜速度的必要性。例如，應(yīng)用與專利文獻(xiàn)1公開的微結(jié)晶硅i層的成膜條件相同的條件制成n層時(shí)，可以提高成膜速度，使膜厚分布良好。但 是，得到的n層結(jié)晶性較低，轉(zhuǎn)換效率大幅降低。通過使氫流量增大而為高氫稀釋率，從而 能夠得到高結(jié)晶性，但此時(shí)SiH4原料氣體濃度降低，所以成膜速度降低，膜厚分布惡化。另 外，增大RF功率同時(shí)滿足成膜速度和結(jié)晶性時(shí)，摻雜元素向下層擴(kuò)散，界面特性惡化，因此 轉(zhuǎn)換效率大幅度降低。這樣，以往不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)n層的高速成膜和電池性能提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，其目的在于，提供一種通過以高速制成高結(jié)晶
性n層而提高生產(chǎn)性來制造具有較高的轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置的方法。 為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其包含n層形成
工序，該工序中，使設(shè)置于減壓環(huán)境的成膜室內(nèi)的基板為利用加熱單元加熱的狀態(tài)，向所述
成膜室內(nèi)供給原料氣體，對(duì)與所述基板相對(duì)配置的放電電極供電，從而在所述基板上制成
由結(jié)晶質(zhì)硅構(gòu)成的n層，其中，所述n層形成工序是將所述成膜室內(nèi)的壓力設(shè)為500Pa以上
且lOOOPa以下、并且將所述基板和所述放電電極間的距離設(shè)為6mm以上且12mm以下來制
成所述n層的工序。 越提高成膜壓力，等離子體中的原料氣體密度越增加，因此即使增大成膜速度也 可以制成結(jié)晶性較高的結(jié)晶質(zhì)硅n層。但是，成膜壓力超過lOOOPa時(shí)，等離子體局部化而 結(jié)晶質(zhì)硅n層的膜厚分布惡化。另外，氫基和原料氣體撞擊，能量降低，n層的結(jié)晶性降低。 通過將成膜室內(nèi)的壓力設(shè)為500Pa以下且lOOOPa以下，從而可以增大n層成膜速度，可以 制成結(jié)晶性高且膜厚分布良好的結(jié)晶質(zhì)硅n層。 若使基板和放電電極之間的距離低于6mm，則等離子體區(qū)域變窄，等離子體量減 少，因此成膜速度變小。另外，由于基板和放電電極間的距離在面內(nèi)的偏差增大，面內(nèi)的成 膜速度的偏差增大，因此膜厚分布惡化。另一方面，使基板和放電電極之間的距離大于12mm 時(shí)，等離子體被限定在基板及電極附近，成膜速度降低。通過使基板和放電電極之間的距離 為6mm以上12mm以下，可以高速制成膜厚分布良好的結(jié)晶質(zhì)硅n層。 在所述發(fā)明中，優(yōu)選所述n層的成膜速度為0.3nm/sec以上成膜速度。通過以所 述成膜速度形成n層，可以縮短n層成膜工序要求的生產(chǎn)節(jié)拍間隔時(shí)間，提高生產(chǎn)性。
在所述發(fā)明中，優(yōu)選以所述n層的拉曼比為3. 5以上的方式制成所述n層。若n 層的拉曼比為3.5以上，則可以得到高轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置。另外，所謂拉曼比是指， 通過基于拉曼分光法的測(cè)定，520cm—1的結(jié)晶性硅的峰值強(qiáng)度和480cm—1的非結(jié)晶硅的峰值 強(qiáng)度的比(結(jié)晶性硅的峰值強(qiáng)度/非結(jié)晶硅的峰值強(qiáng)度)。 在所述發(fā)明中，優(yōu)選以所述n層的膜厚分布為20X以下的方式制成所述n層。在 量產(chǎn)工序中，即使對(duì)大面積基板也能夠以良好的膜厚分布進(jìn)行成膜，因此能夠以高成品率 生產(chǎn)高品質(zhì)的光電轉(zhuǎn)換裝置。 另外，所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法也可以在所述n層形成工序緊前包含初期 n層形成工序，所述初期n層形成工序是將所述成膜室內(nèi)的壓力設(shè)定為低于500Pa、并且將 所述基板和所述放電電極之間的距離設(shè)定為6mm以上且12mm以下來制成所述初期n層的工序。 在成膜壓力較低的條件下成膜速度減小，但可以抑制摻雜元素的擴(kuò)散造成的界面電特性的惡化。這樣，若在壓力低于500Pa的條件下在基板上制成初期n層，并接著制成所 述n層，則就可以防止界面特性降低，可以提高光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而可以縮短成 膜所需時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 該情況下，優(yōu)選以所述初期n層的膜厚為5nm以上且為所述n層和所述初期n層 的總膜厚的1/2以下的方式進(jìn)行成膜。 初期n層的膜厚低于5nm時(shí)，成膜所需的時(shí)間縮短，但無法得到抑制初期n層造成 的界面特性降低的效果。另一方面，初期n層較厚時(shí)，成膜時(shí)間變長(zhǎng)，生產(chǎn)效率降低。若以 使初期n層的膜厚為5nm以上且為n層和初期n層的總膜厚的1/2以下的方式進(jìn)行成膜， 則可以使界面特性良好，使轉(zhuǎn)換效率提高，并且可以縮短n層成膜的生產(chǎn)節(jié)拍間隔時(shí)間并 進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換裝置的生產(chǎn)性。 本發(fā)明提供一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，在基板上至少具有透明導(dǎo)電膜、一層以上的 光電轉(zhuǎn)換層、及背面電極層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層至少具有n層，該n層是拉曼比為3.5以 上、膜厚分布為20%以下的結(jié)晶質(zhì)硅層。 所述構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換裝置由于n層結(jié)晶性高且面內(nèi)的膜厚分布良好，因此成為具 有高轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置。 另外，本發(fā)明提供一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，在基板上至少具有透明導(dǎo)電膜、一層以 上的光電轉(zhuǎn)換層、及背面電極層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層至少具有初期n層和n層的層積體， 所述n層是拉曼比為3.5以上、膜厚分布為20X以下的結(jié)晶質(zhì)硅層，所述初期n層是拉曼比 低于3.5的硅層。 所述構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換裝置由于n層結(jié)晶性高且面內(nèi)膜厚分布良好，利用初期n層 改善界面的電特性，因此成為具有更高的轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置。 根據(jù)本發(fā)明，能夠以比以往更高速地制成結(jié)晶性高且面內(nèi)膜厚分布良好的結(jié)晶質(zhì) 硅n層。由此，能夠提高生產(chǎn)性來制造高效率的光電轉(zhuǎn)換裝置。另外，通過在低壓力下制成 初期n層來使界面特性提高，能夠制造具有高轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置。


圖1是表示利用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法制造的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu) 的概略圖； 圖2是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法制造太陽電池板的一實(shí)施方 式的概略圖； 圖3是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法制造太陽電池板的一實(shí)施方 式的概略圖； 圖4是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法制造太陽電池板的一實(shí)施方 式的概略圖； 圖5是說明使用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法制造太陽電池板的一實(shí)施方 式的概略圖； 圖6是在本實(shí)施方式的n層成膜中所使用的放電電極的概略圖；
圖7是表示n層成膜成膜壓力和成膜速度的關(guān)系的曲線圖；
圖8是表示n層成膜成膜壓力和膜厚分布的關(guān)系的曲線 圖9是表示n層成膜成膜壓力和拉曼比的關(guān)系的曲線圖； 圖10是表示基板和放電電極間距離和成膜速度的關(guān)系的曲線圖； 圖11是表示基板和放電電極間距離和膜厚分布的關(guān)系的曲線圖； 圖12是表示基板和放電電極間距離和拉曼比的關(guān)系的曲線圖； 圖13是表示n層成膜成膜壓力和太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系的曲線圖； 圖14是表示基板和放電電極間距離和太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系的曲線
圖； 圖15是表示初期n層膜厚和n層成膜時(shí)間的關(guān)系的曲線圖； 圖16是表示初期n層膜厚和太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系的曲線圖。 標(biāo)號(hào)說明 1 基板 2透明電極層 3光電轉(zhuǎn)換層 4背面電極層 5 中間接觸層 6 太陽電池模塊 100光電轉(zhuǎn)換裝置
具體實(shí)施例方式
對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法進(jìn)行說明。 圖1是表示利用本實(shí)施方式的制造方法制造的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的概略圖。圖 1中，光電轉(zhuǎn)換裝置100是硅系太陽電池，具備基板1、透明電極層2、光電轉(zhuǎn)換層3、及背面 電極層4。光電轉(zhuǎn)換層3構(gòu)成為從太陽光入射的一側(cè)開始按順序?qū)臃e由非結(jié)晶硅薄膜構(gòu)成 的P層及i層、由結(jié)晶質(zhì)硅薄膜構(gòu)成的n層。另外，在此，硅系是指包含硅(Si)、碳化硅(SiC) 及鍺硅(SiGe)的總稱。另外，結(jié)晶質(zhì)硅是指非結(jié)晶硅即非晶質(zhì)硅以外的硅，也包含微結(jié)晶 硅及多結(jié)晶硅。 下面，使用圖2 圖5對(duì)利用第一實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法來制造太
陽電池板的工序進(jìn)行說明。
(1)圖2(a) 作為基板1使用鈉浮法玻璃基板( 一邊長(zhǎng)lm以上，例如1. 4mX 1. lmX板厚3 4mm)。為了防止因熱應(yīng)力及沖擊等造成的破損而優(yōu)選對(duì)基板端面進(jìn)行拐角倒角及倒圓角加工。
(2)圖2 (b) 作為透明電極層2，用熱CVD裝置在約50(TC下制成以氧化錫(Sn02)為主成分的 膜厚約500nm以上且800nm以下的透明電極膜。此時(shí)，在透明電極膜的表面形成具有適當(dāng) 的凹凸的紋理。作為透明電極層2，除透明電極膜外也可以在基板1和透明電極膜之間形 成堿性阻擋膜(未圖示)。堿性阻擋膜是用熱CVD裝置在約50(TC下制成膜厚50nm以上且 150nm以下的氧化硅膜(Si02)。
(3)圖2 (c)
6
其后，將基板1設(shè)置于X-Y工作臺(tái)上，使YAG激光的第一高次諧波(1064nm)按照 圖中箭頭所示那樣從透明電極層的層面?zhèn)热肷?。調(diào)整激光功率以使加工速度合適，且使基 板1和激光向相對(duì)于發(fā)電電池的串聯(lián)連接方向垂直的方向移動(dòng)，對(duì)透明電極膜激光蝕刻出 寬度約6mm 15mm的規(guī)定寬度的長(zhǎng)方形以形成槽10。
(4)圖2 (d) 利用RF等離子體CVD裝置，在透明電極層2上從太陽光入射側(cè)依次層積p層膜、 i層膜、n層膜，形成光電轉(zhuǎn)換層3。 首先，在p層成膜室內(nèi)作為原料氣體導(dǎo)入SiH4氣體』2氣體、B^e氣體及CH4氣體， 在成膜壓力30Pa以上且lOOOPa以下，基板溫度約20(TC，頻率40 100MHz下，制成膜 厚為8nm以上且30nm以下的非結(jié)晶的B摻雜Si膜。 接著，向i層成膜室作為原料氣體導(dǎo)入SiH4氣體及H2氣體，在成膜壓力30Pa以上 且1000Pa以下，基板溫度約220°C ，頻率40 100MHz下，制成膜厚為200nm以上且350nm 以下的非結(jié)晶的Si膜。 也可以在p層膜和i層膜之間設(shè)置用于提高界面特性的緩沖層。 接著，制成由結(jié)晶質(zhì)硅構(gòu)成的n層。在非結(jié)晶硅系太陽電池中，以結(jié)晶質(zhì)硅層為n
層時(shí)，短路電流降低，透射比變高，光損失降低，因此能夠提高電池性能。 作為n層成膜室的放電電極，例如使用圖6所示的電極。圖6的電極的多個(gè)放電
電極60與基板61的成膜面大致平行(紙面向里方向)地延伸。在與各放電電極60的基
板61相對(duì)的面上沿放電電極的延伸方向形成有槽。即，與放電電極60的延伸方向垂直的
截面的形狀為向基板61面?zhèn)乳_放的-字狀。在放電電極的基端部?jī)?nèi)部配設(shè)有原料氣體流
動(dòng)的氣體流路62，將原料氣體向基板61大致均一地排出。在本實(shí)施方式中，基板和放電電
極之間的距離d設(shè)定為6mm以上且12mm以下，優(yōu)選設(shè)定為8mm以上且10mm以下。由此，在
基板和放電電極之間的空間整體可以以高密度維持等離子體，因此成膜速度加快。另外，可
以降低基板和放電電極間的距離d的面內(nèi)的偏差，可以使膜厚分布減小。 向n層成膜室作為原料氣體導(dǎo)入SiH4氣體、H2氣體及PH3氣體，調(diào)整為成膜壓力
500Pa以上且1000Pa以下，優(yōu)選調(diào)整為500Pa以上且800Pa以下。在基板溫度約180°C，
頻率40 lOOMHz，成膜速度0. 3nm/sec以上的條件下，制成膜厚為20nm以上且50nm以
下的由結(jié)晶質(zhì)硅構(gòu)成的n層。 在使基板和放電電極間的距離d為6mm以上且12mm以下，使成膜壓力為500Pa以 上且1000Pa以下的條件下進(jìn)行成膜，從而可以使原料氣體的密度增加，且可以產(chǎn)生均一的 等離子體。由此，可以實(shí)現(xiàn)成膜速度0.3nm/sec以上的高速成膜。在上述條件下制成的n 層為面內(nèi)的膜厚分布為20X以下且具有良好的膜厚分布的n層。另外，由于拉曼比能夠抑 制氫基和原料氣體的撞擊，因此可以制成拉曼比為3. 5以上的高結(jié)晶性的n層。
(5)圖2 (e) 將基板1設(shè)置于X-Y工作臺(tái)上，按圖中箭頭所示的那樣從光電轉(zhuǎn)換層3的膜面 側(cè)入射激光二極管激發(fā)YAG激光的第二高次諧波(532nm)。設(shè)定脈沖振蕩10kHz以上且 20kHz以下，調(diào)整激光功率以使加工速度合適，對(duì)透明電極層2的激光蝕刻線的約100iim 150iim的橫側(cè)進(jìn)行激光蝕刻以形成槽11。另外該激光也可以從基板l側(cè)入射。該情況下， 由于可利用因被光電轉(zhuǎn)換層3吸收的能量而產(chǎn)生的較高的蒸汽壓力，因而可進(jìn)行更穩(wěn)定的激光蝕刻加工。激光蝕刻線的位置以不與在前工序的蝕刻線相交叉的方式考慮定位公差而 選定。 (6)圖3(a) 作為背面電極層4，利用濺射裝置在減壓環(huán)境、約15(TC下按順序制成Ag膜/Ti 膜。在本實(shí)施方式中，背面電極層4制成為將Ag膜200nm以上且500nm以下、作為保護(hù)它 的防腐蝕效果較高的Ti膜10nm以上且20nm以下按順序?qū)臃e。以降低光電轉(zhuǎn)換層3的n 層和背面電極層4的接觸電阻和提高光反射為目的，也可以設(shè)置為在光電轉(zhuǎn)換層3和背面 電極層4之間利用濺射裝置制出膜厚為50nm以上且100nm以下的GZO (Ga摻雜ZnO)膜。另 外，替換Ti膜也可以是Al膜250nm以上且350nm以下。通過將Ti替換為Al，可以保持防 腐蝕效果，并且可以降低材料成本。
(7)圖3 (b) 將基板1設(shè)置于X-Y工作臺(tái)上，按圖中箭頭所示從基板1側(cè)入射激光二極管激發(fā) YAG激光的第二高次諧波(532nm)。激光被光電轉(zhuǎn)換層3吸收，利用此時(shí)產(chǎn)生的較高的氣體 蒸汽壓使背面電極層4爆裂而去除。設(shè)定脈沖振蕩lkHz以上且10kHz以下，調(diào)整激光功 率以使加工速度合適，對(duì)透明電極層2的激光蝕刻線的約250 ii m 400 y m的橫側(cè)進(jìn)行激 光蝕刻以形成槽12。
(8)圖3 (c) 劃分發(fā)電區(qū)域，將在基板端周邊的膜端部上由激光蝕刻引起的串聯(lián)連接部分容易 短路的影響除去。將基板1設(shè)置于X-Y工作臺(tái)上，從基板1側(cè)入射激光二極管激發(fā)YAG激 光的第二高次諧波(532nm)。由透明電極層2和光電轉(zhuǎn)換層3吸收激光，利用此時(shí)產(chǎn)生的 較高的氣體蒸汽壓力使背面電極層4爆裂，去除背面電極層4/光電轉(zhuǎn)換層3/透明電極層 2。設(shè)定脈沖振蕩lkHz以上且10kHz以下，調(diào)整激光功率，以使加工速度合適，如圖3(c)所 示，對(duì)從基板1的端部起5mm 20mm的位置進(jìn)行激光蝕刻，以形成X方向絕緣槽15。此時(shí)， Y方向絕緣槽由于在后續(xù)工序進(jìn)行基板1周圍區(qū)域的膜面研磨去除處理，因而不必設(shè)計(jì)。
絕緣槽15由于在距離基板1 一端5mm 10mm的位置完成蝕刻，從而有效地抑制 了外部濕分從太陽電池板端部向太陽電池模塊6內(nèi)部的浸入，故而優(yōu)選。
另外，在到此為止的工序中的激光采用YAG激光，但是有時(shí)同樣可使用YV04激光 及光纖維激光等。
(9)圖(4) (a) 為了確保與介入了后續(xù)工序的EVA等的后板24的牢固的粘接/密封面，基板1周 邊(周圍區(qū)域14)的層積膜由于具有臺(tái)階而容易剝離，由此去除層積膜。在距離基板1 一 端5mm 20mm遍及基板l的整個(gè)周圍，X方向在比由上述的圖3 (c)工序中設(shè)置的絕緣槽 15靠近基板端側(cè)、Y方向在比基板端側(cè)部附近的槽10靠近基板端側(cè)，使用砂輪研磨及噴砂 研磨等去除背面電極層4/光電轉(zhuǎn)換層3/透明電極層2。通過對(duì)基板1進(jìn)行洗凈處理而去 除研磨屑及磨料。
(10)圖4(b) 端子箱安裝部分在后板24上設(shè)有開口貫通窗來取出集電板。在該開口貫通窗部 分設(shè)置有多層絕緣材料，抑制從外部浸入濕分。 以從串聯(lián)排列的一端的太陽電池發(fā)電電池和另一端部的太陽電池發(fā)電電池使用銅箔進(jìn)行集電并從太陽電池板里側(cè)的端子箱部分取出電力的方式進(jìn)行處理。為了防止銅箔 與各部之間的短路而配置比銅箔寬度寬的絕緣板。 將集電用銅箔等配置于規(guī)定位置之后，以覆蓋整個(gè)太陽電池模塊6且不從基板1 露出的方式配置EVA(乙烯_醋酸乙烯酯共聚物)等構(gòu)成的粘接充填材料板。
在EVA上設(shè)置防水效果較高的后板24。在本實(shí)施方式中，由PET板/Al箔/PET板 3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成后板24以使防水防濕效果較高。 直至后板24配置在規(guī)定位置而成的構(gòu)件，通過層壓裝置在減壓氛圍中進(jìn)行內(nèi)部 的脫氣，且在約150°C 16(TC下邊擠壓邊使EVA交聯(lián)而貼緊。
(11)圖5(a) 用粘接劑將端子箱23安裝于太陽電池模塊6的里側(cè)。
(12)圖5(b) 用焊錫等將銅箔和端子箱23的輸出電纜連接，用密封劑(澆灌劑)充填端子箱內(nèi) 部而進(jìn)行密閉。至此完成太陽電池板50。
(13)圖5(c) 對(duì)到圖5(b)為止的工序所形成的太陽電池板50進(jìn)行發(fā)電檢查及規(guī)定的性能試 驗(yàn)。使用AM1.5、全天日照標(biāo)準(zhǔn)太陽光(1000W/m2)的太陽模擬器而進(jìn)行發(fā)電檢查。
(14)圖5(d) 在發(fā)電檢查(圖5(c))前后，進(jìn)行以外觀檢查為主的規(guī)定的性能檢查。 根據(jù)上述實(shí)施方式，能夠以比以往更高速地制成高結(jié)晶性的硅n層。因此，能夠縮
短n層成膜工序需要的生產(chǎn)節(jié)拍間隔時(shí)間而以較高的生產(chǎn)性高效率地制造太陽電池模塊。
另外，根據(jù)上述實(shí)施方式，由于對(duì)大面積的基板也可以均一地制成n層的膜厚，因此能夠以
高成品率生產(chǎn)具有較高的發(fā)電性能的光電轉(zhuǎn)換裝置。 下面，對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法進(jìn)行說明。
在本實(shí)施方式中，在第一實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換層的i層和n層之間形成初期n層， 形成初期n層和n層的層積體。該情況下，如果考慮成膜的生產(chǎn)節(jié)拍間隔時(shí)間，則優(yōu)選初期 n層的形成和后段n層的形成在同一成膜室內(nèi)進(jìn)行。 下面，對(duì)第二實(shí)施方式的初期n層形成工序及n層形成工序進(jìn)行說明。
作為n層成膜室的放電電極例如使用圖6所示的電極，將基板和放電電極間的距 離d設(shè)定為6mm且以上12mm以下。向n層成膜室導(dǎo)入SiH4氣體、4氣體、及PH3氣體作為 原料氣體，將成膜壓力調(diào)整為低于500Pa。使基板溫度為約18(TC、頻率40 lOOMHz，制成 初期n層。優(yōu)選初期n層的膜厚為5nm以上，且為n層和初期n層的總膜厚的1/2以下。
接著，在生成RF等離子體的狀態(tài)下使原料氣體流量增加，將成膜壓力調(diào)整為 500Pa以上且1000Pa以下，優(yōu)選500Pa以上800Pa以下，和第一實(shí)施方式同樣地制成n層。 該情況下，由于連續(xù)地制出初期n層和n層，因此可以縮短生產(chǎn)節(jié)拍間隔時(shí)間?；蛞部梢栽?制出初期n層后暫時(shí)使等離子體消失，改變壓力而達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)后，再次生成等離子體， 制成n層。 提高成膜壓力并提高n層的成膜速度時(shí)，n層中的摻雜元素(P)向下層的i層擴(kuò) 散，n層和i層的界面特性惡化。另一方面，在成膜壓力低于500Pa而較低的情況下，拉曼 比低于3. 5且結(jié)晶性降低，成膜速度減慢，但不會(huì)產(chǎn)生摻雜元素向i層的的擴(kuò)散，界面特性提高。如第二實(shí)施方式所述，若是以低速形成膜厚為5nm以上且為n層和初期n層的總膜 厚的1/2以下的初期n層，并接著以高速在初期n層上形成n層，則能夠不使成膜需要的時(shí) 間大幅度增加地提高界面特性。由此，能夠得到較高的轉(zhuǎn)換效率的太陽電池模塊，能夠提高 生產(chǎn)性。 另外，在上述的實(shí)施方式中，以單層型非結(jié)晶硅太陽電池為例進(jìn)行了說明，但本發(fā) 明不限于此。本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法也可適用于微結(jié)晶硅太陽電池、串聯(lián)型太 陽電池、三層型太陽電池等中。 另外，上述實(shí)施方式對(duì)基板上依次形成p層、i層、n層且從p層側(cè)進(jìn)行光照射的太 陽電池進(jìn)行了說明，但也可以在導(dǎo)電性基板上依次形成n層、i層、p層，另外，也可以從n層 側(cè)照射光。由于n層能夠高速成膜，從而生產(chǎn)性提高，由于n層的拉曼比變高，從而在n層 的光吸收損失降低而能夠提高發(fā)電性能。另外，通過形成初期n層，可以提高界面特性，且 可以抑制發(fā)電性能降低。 進(jìn)而，本發(fā)明也可以適用于在結(jié)晶系半導(dǎo)體基板上通過等離子體CVD形成結(jié)晶質(zhì) 硅n層的太陽電池中。 下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(實(shí)施例l) 作為RF等離子體CVD裝置的放電電極使用圖6所示的放電電極，將基板和放電電 極之間的距離d分別設(shè)定為5mm、6mm、8mm、10mm、12mm。
向n層成膜室以流量比si4 : h2 : ph3 = i : ioo : o. 005供給原料氣體，以使
成膜壓力成為200Pa 1200Pa的范圍。將基板溫度設(shè)定為18(TC，施加60腿z、5kW的頻率 而生成等離子體，在鈉浮法玻璃基板(1. 4mX1. lmX板厚4mm)上用得到膜厚120nm的成 膜時(shí)間制成n型硅膜。 對(duì)于成膜后的基板，使用分光偏振光分析測(cè)定法計(jì)測(cè)面內(nèi)189點(diǎn)的膜厚，并測(cè)定 平均膜厚和膜厚分布。在此，膜厚分布為K最大值)-(最小值M/(2X(平均值M。
分割成膜后的基板，測(cè)定面內(nèi)25點(diǎn)的拉曼比。作為測(cè)定用光使用YAG激光的第二 高次諧波(波長(zhǎng)532nm)。從膜面?zhèn)热肷錅y(cè)定用光，檢測(cè)拉曼散射光，從拉曼散射光譜得到 520cm—1的結(jié)晶性硅的峰值強(qiáng)度和480cm—1的非結(jié)晶硅的峰值強(qiáng)度的比。
圖7表示n層成膜壓力和成膜速度的關(guān)系。在該圖中，橫軸是成膜壓力，縱軸是成 膜速度。發(fā)現(xiàn)成膜壓力越高成膜速度越快的趨勢(shì)。在對(duì)于任一基板電極間距離d均為成膜 壓力500Pa以上且1000Pa以下、成膜速度為0. 3nm/sec以上。 圖8表示成膜壓力和膜厚分布的關(guān)系。在該圖中橫軸是成膜壓力，縱軸是膜厚分 布。在任一基板電極間距離d均為成膜壓力1000Pa以下、膜厚分布20X以下。超過1000Pa 時(shí)，膜厚分布超過20%，出現(xiàn)面內(nèi)的膜厚的偏差增大的趨勢(shì)。 圖9表示成膜壓力和拉曼比的關(guān)系。在該圖中，橫軸是成膜壓力，縱軸是拉曼比。 成膜壓力較低時(shí)拉曼比為3. 5以上，得到結(jié)晶性較高的硅膜。在成膜壓力為1200Pa的情況 下，拉曼比為3.5以下，結(jié)晶性降低。
(實(shí)施例2) 作為RF等離子體CVD裝置的放電電極，使用圖6所示的放電電極，在5mm 15mm 范圍內(nèi)改變基板和放電電極之間的距離d，制成n層。在實(shí)施例2中，將成膜壓力設(shè)為700Pa
10或1000Pa，其它的成膜條件及測(cè)定條件和實(shí)施例1相同。 圖IO是將橫軸設(shè)為基板電極間距離，縱軸設(shè)為成膜速度的曲線圖。圖11是將橫軸設(shè)為基板電極間距離，縱軸設(shè)為膜厚分布的曲線圖。圖12是將橫軸設(shè)為基板電極間距離，縱軸設(shè)為拉曼比的曲線圖。 將基板電極間距離設(shè)定為6mm以上且12mm以下的情況下，能夠以高速(0. 3nm/sec以上)制成拉曼比為3. 5以上的高結(jié)晶性硅膜。基板電極間距離為5mm時(shí)，膜厚分布非常差，但設(shè)定為6mm以上且12mm以下時(shí)，得到良好的膜厚分布。 根據(jù)實(shí)施例1及實(shí)施例2的結(jié)果，以成膜壓力500Pa以上且1000Pa以下、基板電極間距離為6mm以上且12mm以下制成n層，從而可以使n層的成膜速度增大，可以得到結(jié)晶性高且膜厚分布良好的n層。
(實(shí)施例3) 利用第一實(shí)施方式所記載的工序制作太陽電池模塊。作為光電轉(zhuǎn)換層的p層、i層及n層、背面電極層的形成條件如下所述。 向p層成膜室以流量比SiH4 : H2 : 82116(氫基的濃度為0. 5% ) : CH4 =0.2 : 4.8 : 0.8 : l. 0供給原料氣體，成膜壓力為140Pa。將基板溫度設(shè)定為200°C 。施加60MHz、5kW的高頻率而生成等離子體，制成膜厚8nm的p型非結(jié)晶硅膜作為p層。其后制成膜厚5nm的緩沖層。 向i層成膜室以流量比SiH4 : H2 = 1 : 3供給原料氣體，成膜壓力為200Pa。將基板溫度設(shè)定為22(TC，施加60MHz、5kW的高頻率而生成等離子體，制成膜厚250nm的i型非結(jié)晶硅膜作為i層。 將RF等離子體CVD裝置的基板電極間距離設(shè)定為8mm，以和實(shí)施例1相同的條件制成膜厚30nm的n型硅膜作為n層。 其后，在n層上依次層積膜厚60nm的GZO膜、作為背面電極層的膜厚250nm的Ag膜、膜厚15nm的Ti膜。 圖13表示將橫軸設(shè)為成膜壓力、縱軸設(shè)為太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率的曲線圖。在成膜壓力400Pa 500Pa的范圍內(nèi)，能夠得到高達(dá)9. 7 9. 8%的轉(zhuǎn)換效率。但是，成膜壓力低于500Pa時(shí)，如圖7所示，因n層的成膜速度較慢，因此生產(chǎn)節(jié)拍間隔時(shí)間增加且太陽電池模塊的生產(chǎn)性不能夠增大?？砂l(fā)現(xiàn)成膜壓力變高、轉(zhuǎn)換效率降低的趨勢(shì)，在1000Pa以下轉(zhuǎn)換效率為8.5%以上。 比較圖9和圖13后，可知太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率和n層的拉曼比有良好的相互關(guān)系。因此，即使基板電極間距離是6mm、10mm、12mm的情況下，在可得到高拉曼比的成膜壓力1000Pa以下，也可以得到高轉(zhuǎn)換效率。
(實(shí)施例4) 利用第一實(shí)施方式記載的工序制成了太陽電池模塊。作為光電轉(zhuǎn)換層的p層及i層、背面電極層的形成條件和實(shí)施例3相同。對(duì)于n層，在將成膜壓力設(shè)為700Pa，其它的成膜條件和實(shí)施例2相同的條件下，制成膜厚30nm的n型硅膜。 圖14表示將橫軸設(shè)為基板電極間距離，將縱軸設(shè)為太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率的
曲線圖?；咫姌O間距離是6mm以上且12mm以下，可得到轉(zhuǎn)換效率8. 5%以上。 比較圖12和圖14后，可知太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率和n層的拉曼比有良好的相互關(guān)系，因此例如即使是成膜壓力為1000Pa的情況下，在基板電極間距離為6mm以上且12mm以下的范圍內(nèi)可以得到較高的轉(zhuǎn)換效率。 作為n層形成n型非結(jié)晶硅的情況的太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率約為8% 。因此，如在實(shí)施例3及實(shí)施例4中所說明，在使基板電極間距離為6mm以上12mm以下、使成膜壓力為500Pa以上lOOOPa以下的條件下形成高結(jié)晶性硅n層，從而可以提高太陽電池模塊的轉(zhuǎn)換效率。另外，由于可以在上述條件下以高速制成結(jié)晶性較高的硅n層，因此可以提高太陽電池模塊的生產(chǎn)性。
(實(shí)施例5) 利用第一實(shí)施方式記載的工序制成了太陽電池模塊。作為光電轉(zhuǎn)換層的p層及i
層、背面電極層的形成條件和實(shí)施例3相同。初期n層及n層形成條件如下所述。 將RF等離子體CVD裝置的基板和放電電極之間的距離設(shè)定為8mm。向n層成膜
室以流量比siH4 : h2 : ph3 = i : 100 : o. 005供給原料氣體，以使成膜壓力成為400Pa。
將基板溫度設(shè)定為180°C ，施加60MHz、5kW的高頻率而生成等離子體，制成初期n層。上述條件下的初期n層的成膜速度為0. 25nm/sec。 接著，在生成RF等離子體的狀態(tài)下，將成膜壓力從400Pa變更為700Pa，以使初期n層和n層的總膜厚為30nm的方式制成n層。上述條件下的n層成膜時(shí)間為0. 4nm/sec。成膜壓力條件變更所需要的時(shí)間約為5秒。 圖15是將橫軸設(shè)為初期n層的膜厚，將縱軸設(shè)為制成總膜厚為30nm的初期n層和n層的層積體所需要的成膜時(shí)間的曲線圖。圖16表示將橫軸設(shè)為初期n層膜厚，將縱軸設(shè)為太陽電池模塊轉(zhuǎn)換效率的曲線圖。圖15及圖16中，所謂膜厚0nm表示僅成膜n層的情況，所謂膜厚30nm表示僅成膜初期n層的情況。 如果在形成膜厚5nm以上的初期n層后形成n層，則轉(zhuǎn)換效率為9. 7%左右、可得到高效率的太陽電池模塊。但是，如果加厚初期n層，則成膜時(shí)間變長(zhǎng)。如果考慮太陽電池模塊的生產(chǎn)性，則優(yōu)選初期n層及n層的成膜時(shí)間的合計(jì)為IOO秒以下。如果初期n層的膜厚在圖15中為膜厚15nm以下，即n層總膜厚的1/2以下，則就能夠?qū)崿F(xiàn)成膜時(shí)間為100秒以下。
權(quán)利要求
一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其包含n層形成工序，該工序中，使設(shè)置于減壓環(huán)境的成膜室內(nèi)的基板為利用加熱單元加熱的狀態(tài)，向所述成膜室內(nèi)供給原料氣體，對(duì)與所述基板相對(duì)配置的放電電極供電，從而在所述基板上制成由結(jié)晶質(zhì)硅構(gòu)成的n層，其中，所述n層形成工序是將所述成膜室內(nèi)的壓力設(shè)為500Pa以上且1000Pa以下、并且將所述基板和所述放電電極間的距離設(shè)為6mm以上且12mm以下來制成所述n層的工序。
2. 如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中， 以0. 3nm/sec以上的成膜速度制成所述n層。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中， 以所述n層的拉曼比為3. 5以上的方式制成所述n層。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中， 以所述n層的膜厚分布為20%以下的方式制成所述n層。
5. 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中， 在所述n層形成工序緊前包含初期n層形成工序，所述初期n層形成工序是將所述成膜室內(nèi)的壓力設(shè)為低于500Pa、并且將所述基板和 所述放電電極間的距離設(shè)為6mm以上且12mm以下來制成所述初期n層的工序。
6. 如權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中，以所述初期n層的膜厚為5nm以上且為所述n層和所述初期n層的總膜厚的1/2以下 的方式進(jìn)行成膜。
7. —種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，在基板上至少具有透明導(dǎo)電膜、一層以上的光電轉(zhuǎn)換層、及 背面電極層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層至少具有n層，該n層是拉曼比為3.5以上、膜厚分布為20X以下的結(jié)晶質(zhì)硅層o
8. —種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，在基板上至少具有透明導(dǎo)電膜、一層以上的光電轉(zhuǎn)換層、及 背面電極層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層至少具有初期n層和n層的層積體，所述n層是拉曼比為3. 5以上、膜 厚分布為20%以下的結(jié)晶質(zhì)硅層，所述初期n層是拉曼比低于3. 5的硅層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高生產(chǎn)性制造具有較高的轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置的方法。光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法包含n層形成工序，該工序中，使設(shè)置于減壓環(huán)境的成膜室內(nèi)的基板為利用加熱單元加熱的狀態(tài)，向所述成膜室內(nèi)供給原料氣體，對(duì)與所述基板相對(duì)配置的放電電極供電，從而在所述基板上制成由結(jié)晶質(zhì)硅構(gòu)成的n層，其中，所述n層形成工序是將所述成膜室內(nèi)的壓力設(shè)為500Pa以上且1000Pa以下、并且將所述基板和所述放電電極間的距離設(shè)為6mm以上且12mm以下來制成所述n層的工序。
文檔編號(hào)H01L31/20GK101765922SQ20088010114
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者中野要治 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社