CN101542745B - 多结太阳能电池及其形成方法与设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例一般涉及太阳能电池及其形成方法和设备。更具体地，本发明实施例涉及薄膜多结太阳能电池及其形成方法和设备。本发明实施例还包括改良的薄膜硅太阳能电池及其形成方法和设备，其中太阳能电池中一个或更多个层包括至少一个非晶硅层，该至少一个非晶硅层具有改良的电性与机械性能，并能够以比传统非晶硅沉积处理快上许多倍的速率沉积。
Description
技术领域
本发明实施例一般涉及太阳能电池及其形成方法和设备。更具体地，本发明实施例涉及薄膜多结太阳能电池及其形成方法和设备。
背景技术
太阳能电池将太阳辐射与其它光线转换成可用的电能。因为光伏(photovoltaic)效应而发生能量转换。太阳能电池可由晶态材料或由非晶或微晶材料所形成。一般而言，现今大量生产的太阳能电池主要类型有两种，分别为结晶硅太阳能电池与薄膜太阳能电池。结晶硅太阳能电池通常应用单结晶基材(即，纯硅的单晶基材)或多结晶硅基材(即，多晶或多晶硅)。在硅基材上沉积附加膜层以改善光线俘获、形成电路以及保护器件。薄膜太阳能电池使用沉积在适合基材上的材料薄层，以形成一个或多个p-n结。适合的基材包括玻璃、金属和聚合物基材。已经发现，薄膜太阳能电池的性能在暴露于光线后会随着时间而降低，这会导致器件稳定性不如预期。通常会降低的太阳能电池性能为填充因数(FF)、短路电流与开路电压(Voc)。
目前薄膜太阳能电池的问题包括低效率与高成本。因此，需要改良的薄膜太阳能电池及在工厂环境中制造改良的薄膜太阳能电池的方法与设备。还需要可制造具有高填充因数、高短路电流、高开路电压与良好器件稳定性的高稳定性p-i-n太阳能电池的工艺。
发明内容
本发明的实施例涉及薄膜多结太阳能电池及其形成方法与设备。在一实施例中，在基材上形成薄膜多结太阳能电池的方法包括形成第一p-i-n结并于第一p-i-n结上形成第二p-i-n结。形成第一p-i-n结可包括形成p型非晶硅层、在p型非晶硅层上形成本征型(intrinsic type)非晶硅层、并在本征型非晶硅层上形成n型微晶硅层。形成第二p-i-n结可包括形成p型微晶硅层、在p型微晶硅层上形成本征型微晶硅层、并在本征型微晶层上形成n型非晶硅层。在一实施例中，形成薄膜多结太阳能电池的设备包括至少一个配置成形成第一p-i-n结的第一系统与至少一个配置成在第一p-i-n结上形成第二p-i-n结的第二系统。第一系统可包括配置成沉积p型非晶硅层的单一p-腔室与数个各自配置成沉积本征型非晶硅层与n型微晶硅层的i/n-腔室。第二系统可包括配置成沉积p型微晶硅层的单一p-腔室与数个各自配置成沉积本征型微晶硅层与n型非晶硅层的i/n-腔室。
本发明实施例还包括提供一种在基材上形成薄膜多结太阳能电池的方法，该方法包括在基材上形成第一光伏结并在第一光伏结上形成第二光伏结，形成第二光伏结包括形成p型微晶硅层、在p型微晶硅层上形成本征型微晶硅层、并在本征型微晶层上形成n型非晶硅层，其中当本征型微晶硅层形成时，一个或更多个处理变量被调整以控制本征型微晶硅层厚度内二个或更多个点处的结晶系数(crystalline fraction)。
本发明实施例还提供一种在基材上形成薄膜多结太阳能电池的方法，该方法包括：在基材上形成第一光伏结，在基材上形成第一光伏结包括形成p型非晶硅层、在p型非晶硅层上形成本征型非晶硅层、并在本征型非晶硅层上形成n型微晶硅层，其中本征型非晶硅层包括p-i缓冲本征型非晶硅层与主体(bulk)本征型非晶硅层；以及在第一光伏结上形成第二光伏结，在第一光伏结上形成第二光伏结包括形成p型微晶硅层、在p型微晶硅层上形成本征型微晶硅层、并在本征型微晶层上形成n型非晶硅层。
本发明实施例还包括提供一种串接(tandem)结光伏器件，该串接结光伏器件包括第一光伏结与第二光伏结，其中第二光伏结包括p型掺杂微晶硅层、本征型微晶硅层、与邻接本征型微晶硅层的n型掺杂非晶硅层，其中本征型微晶硅层通过多步骤沉积处理加以形成，其中每个沉积步骤具有不同氢/硅烷比例的气体混合物，以在每个沉积步骤中形成不同的薄膜结晶系数。在一实施例中，不同的氢/硅烷比例控制跨本征型微晶硅层的整个厚度均匀地形成的结晶系数。
附图说明
因此，可详细理解本发明的上述陈述特征的方式，即对以上简述发明的更具体描述可通过参考实施例得到，一些实施例在附图中描述。
图1是朝向光线或太阳辐射的多结太阳能电池的某些实施例的示意图。
图2是图1的多结太阳能电池进一步包括n型非晶硅缓冲层的示意图。
图3是图1的多结太阳能电池进一步包括p型微晶硅接触层的示意图。
图4是可沉积一个或多个太阳能电池膜的等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)室的一实施例的示意截面图。
图5是具有数个处理室的处理系统的一实施例的示意俯视图。
图6描述了用以形成串接p-i-n结太阳能电池的沉积参数设定。
图7描述了本发明一实施例的太阳能电池的特性。
图8A-C描述单结太阳能电池的不同实施例的示意图。
图9描述单结太阳能电池的不同实施例的示意图。
图10是根据本发明一实施例的单结太阳能电池的示意图。
然而，值得注意的是附图仅描述本发明的典型实施例，因此并不视为对本发明范围的限制，因为本发明允许其它等效实施例。
为了有助于理解，尽可能使用相同的附图标记来表示附图中相同的元件。
具体实施方式
本发明实施例包括改良的薄膜多结太阳能电池及其形成方法和设备。图1是朝向光或太阳辐射101的多结太阳能电池100的某些实施例的示意图。太阳能电池100包括基材102，诸如玻璃基材、聚合物基材、金属基材或其它适当基材，基材102形成有薄膜。太阳能电池100进一步包括形成在基材102上的第一透明导电氧化物(TCO)层110、形成在第一TCO层110上的第一p-i-n结120、形成在第一p-i-n结120上的第二p-i-n结130、形成在第二p-i-n结130上的第二TCO层140以及形成在第二TCO层140上的金属基底层150。为了通过增强光俘获来改善光吸收，通过湿法、等离子体、离子和/或机械处理，可任选地使基材和/或一个或多个形成在基材上的薄膜具有纹理。例如，在图1中所示的实施例中，使第一TCO层110具有纹理，随后沉积于第一TCO层110上的薄膜通常会跟随下方表面的形貌起伏。
第一TCO层110和第二TCO层140各自包括氧化锡、氧化锌、氧化铟锡、锡酸镉、上述的组合物或其它适合的材料。可以理解TCO材料还可包括附加的掺杂物和成分。例如，氧化锌可进一步包括掺杂物，诸如铝、镓、硼和其它适当掺杂物。氧化锌较佳地包括5原子％或更少的掺杂物，并且更佳为包括2.5原子％或更少的铝。在某些情况中，可由玻璃制造商提供已经设置有第一TCO层110的基材102。
第一p-i-n结120可包括p型非晶硅层122、形成在p型非晶硅层122上的本征型非晶硅层124以及形成在本征型非晶硅层124上的n型微晶硅层126。在某些实施例中，p型非晶硅层122可形成的厚度在约
和约
之间。在某些实施例中，本征型非晶硅层124可形成的厚度在约
和约
之间。在某些实施例中，n型微晶半导体层126可形成的厚度在约
和约
之间。
第二p-i-n结130可包括p型微晶硅层132、形成在p型微晶硅层132上的本征型微晶硅层134以及形成在本征型微晶硅层134上的n型非晶硅层136。在某些实施例中，p型微晶硅层132可形成的厚度在约和约
之间。在某些实施例中，本征型微晶硅层134可形成的厚度在约
和约
之间。在某些实施例中，n型非晶硅层136可形成的厚度在约
和约
之间。
金属基底层150可包括但不限于选自Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt、上述的合金或上述的组合物所构成的群组的材料。可执行例如激光刻划处理的其它处理以形成太阳能电池100。可在金属基底层150上设置其它膜、材料、基材和/或封装以完成太阳能电池。可使太阳能电池相互连接以形成模块，接着可连接模块以形成阵列。
太阳辐射101通过p-i-n结120、130的本征层吸收，并转换成电子空穴对。延伸穿过本征层且在p型层和n型层之间产生的电场，可使电子流向n型层并使空穴流向p型层，因而产生电流。因为非晶硅和微晶硅吸收不同波长的太阳辐射101，所以第一p-i-n结120包括本征型非晶硅层124而第二p-i-n结130包括本征型微晶硅层134。因此，太阳能电池100由于俘获较大部分的太阳辐射光谱而更具效率。由于非晶硅与微晶硅相比具有较宽的能带隙，因此非晶硅本征层和微晶本征层以使得太阳辐射101首先通过本征型非晶硅层124，然后通过本征型微晶硅层134的方式堆叠。不被第一p-i-n结120吸收的太阳辐射继续入射到第二p-i-n结130上。令人惊讶地发现，此处公开为太阳能电池设置的第一p-i-n结120以及第二p-i-n结130的p-i-n层的厚度可改进效率并且降低制造成本。除了明确地在权利要求中陈述之外，不希望为理论所限制，一般认为：一方面，较厚的本征层124、134有利于吸收更多量的太阳辐射光谱，另一方面，若本征层124、134和/或p-i-n结120、130太厚，则从那里穿过的电子流会受阻碍。
在一方面中，太阳能电池100不需利用第一p-i-n结120和第二p-i-n结130之间的金属隧道层。第一p-i-n结120的n型微晶硅层126和p型微晶硅层132具有充分的导电性，以提供隧道结从而允许电子从第一p-i-n结120流向第二p-i-n结130。
在一方面中，一般认为由于第二p-i-n结130的n型非晶硅层136更耐氧(例如，空气中的氧)的侵蚀，因此可提供更高的电池效率。氧会侵蚀硅膜并因此形成杂质，杂质降低膜参与电子/空穴穿过膜的传输的性能。还认为非晶硅层相对于结晶硅层较低的电阻率可使已形成的太阳能电池结构/器件的电特性将有所改善，这是因为所形成的第二p-i-n结130中发电时不合需要的分流路径(shunt path)的影响减少。通常垂直延伸穿越所形成的p-i-n层的分流路径，通过使所形成的太阳能电池器件的局部横向区域短路而降低太阳能电池性能。因此，由于非晶n型层的横向电阻(即，与垂直方向垂直)远高于结晶层，因此分流型缺陷对所形成的太阳能电池其余部分的影响便较低。减少分流型缺陷的影响将改善太阳能电池的器件性能。
图2是图1的多结太阳能电池100进一步包括形成在本征型非晶硅层124与n型微晶硅层126之间的n型非晶硅缓冲层125的示意图。在某些实施例中，n型非晶硅缓冲层125可形成的厚度在约
和约
之间。一般认为n型非晶硅缓冲层125有助于桥接能带隙偏移，而该能带隙偏移认为存在于本征型非晶硅层124和n型微晶硅层126之间。因此认为增强电流收集可改善电池效率。
图3是图1的多结太阳能电池100进一步包括形成在第一TCO层110和p型非晶硅层122之间的p型微晶硅接触层121的示意图。在某些实施例中，p型微晶硅接触层121可形成的厚度在约和约
之间。一般认为p型微晶硅接触层121有助于实现与TCO层的低阻抗接触。因此认为改进本征型非晶硅层122和氧化锌第一TCO层100间的电流可改善电池效率。由于大量氢用以形成接触层，因此p型微晶硅接触层121较佳与包括耐氢等离子体的材料(例如，氧化锌)的TCO层一起使用。已发现由于氢等离子体可化学还原氧化锡，因此氧化锡不适合结合p型微晶硅接触层一起使用。进一步可理解的是，太阳能电池100进一步包括形成在本征型非晶硅层124和n型微晶半导体层126之间的可任选n型非晶硅缓冲层，如图2所述。
图4是可沉积诸如图1、图2或图3的太阳能电池100的一个或多个太阳能电池膜的等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)室400的一实施例的示意截面图。一适合的等离子体辅助化学气相沉积室可从美国加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司(Applied Materials，Inc.)得到。可预期的是，可利用包括来自其它制造商的其它沉积室来实践本发明。
腔室400通常包括界定处理容积406的壁402、底404、喷头410以及基材支撑件430。可通过阀408进入处理容积，从而可将基材(例如，基材100)传送进和传送出腔室400。基材支撑件430包括用以支撑基材的基材接收表面432，以及耦接到升降系统436以升高和降低基材支撑件430的杆434。可任选地在基材100的周边放置遮蔽框433。通过基材支撑件430可移动地布置举升销438以将基材移动至基材接收表面432和从基材接收表面432移动基材。基材支撑件430还包括加热和/或冷却元件439，用以使基材支撑件430保持在所期望的温度上。基材支撑件430还包括接地带431，用以在基材支撑件430的周边提供RF接地。在2000年2月15日授权给Law等人的美国专利6,024,044和2006年12月20日Park等人申请的美国专利申请No.11/613,934公开接地带431的示例，这两个申请的与本公开不矛盾范围的全部内容都被并入作为参考。
喷头410在周边通过悬架414与背板412耦接。喷头410还可通过一个或多个中心支撑件416与背板耦接，以有助于防止喷头410的下垂和/或控制喷头410的平直度/曲率。气源420被耦接至背板412以通过背板412和通过喷头410将气体提供至基材接收表面432。真空泵409被耦接至腔室400以控制处理容积406处于期望压力。RF功率源422被耦接至背板412和/或喷头410，以将RF功率提供给喷头410，而在喷头和基材支撑件之间产生电场，从而可由喷头410和基材支撑件430之间的气体产生等离子体。可使用各种的RF频率，例如约0.3MHz和约200MHz间的频率。在一实施例中，以13.56MHz的频率提供RF功率源。2002年11月12日授权给White等人的美国专利6,477,980，2006年11月17日公开的Choi等人的美国专利申请公开No.20050251990，以及2006年3月23日公开的Keller等人的美国专利申请公开No.2006/0060138公开了喷头的示例，这些专利申请中所有与本公开不矛盾范围的全部内容都被并入作为参考。
远程等离子体源424(例如，感应耦合远程等离子体源)还可耦合在气源和背板之间。在处理基材之间，可将清洁气体提供给远程等离子体源424，因此产生并提供远程等离子体以清洁腔部件。通过提供给喷头的RF功率源422进一步激发清洁气体。适合的清洁气体包括但不限于NF3、F2和SF6。1998年8月4日授权给Shang等人的美国专利5,788,778公开了远程等离子体源的示例，该专利中所有与本公开不矛盾范围的全部内容都被并入作为参考。
一个或多个硅层(例如，图1、图2或图3的太阳能电池100的一个或多个硅层)的沉积方法，可包括图4的处理室或其它适合腔室中的下列沉积参数。将具有10,000cm2或更大，较佳为40,000cm2或更大，且更佳为55,000cm2或更大的表面积的基材提供给腔室。可以理解，在处理之后，可切割基材以形成较小的太阳能电池。
在一实施例中，可设定加热和/或冷却元件439来提供沉积过程中温度为约400℃或更少，较佳为约100℃和约400℃之间，更佳为约150℃和约300℃之间，例如约200℃的基材支撑件。
在设置在基材接收表面432上的基材顶表面和喷头410之间沉积的过程中，间距可为400密耳(mil)和约1,200密耳之间，较佳为400密耳和约800密耳之间。
为了沉积硅膜，可提供硅系气体和氢系气体。适合的硅系气体包括但不限于硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、二氯硅烷(SiH2Cl2)和上述的组合物。适合的氢系气体包括但不限于氢气(H2)。p型硅层的p型掺杂物可各自包括III族元素(例如，硼或铝)。较佳地将硼作为p型掺杂物。含有硼的源的示例包括三甲基硼(TMB(或B(CH3)3))、二硼烷(B2H6)、BF3、B(C2H5)3和相似化合物。较佳地将TMB作为p型掺杂物。n型硅层的n型掺杂物可各自包括V族元素(例如，磷、砷或锑)。较佳地将磷作为n型掺杂物。含有磷的源的示例包括磷化氢和相似化合物。通常通过载气提供掺杂物，载气例如氢、氩、氦和其它适合的化合物。在本文中公开的处理方式中，提供氢气总流率。因此，如果提供氢气作为载气，例如为了掺杂，则应从氢的总流率中减去载气流率，以确定应向腔室提供多少附加氢气。
沉积p型微晶硅接触层(例如，图3中的接触层121)的某些实施例，可包括提供比例约200∶1或更大的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约0.1sccm/L和约0.8sccm/L之间的流率提供硅烷气体。可以约60sccm/L和约500sccm/L之间的流率提供氢气。可以约0.0002sccm/L和约0.0016sccm/L之间的流率提供三甲基硼。换句话说，如果在载气中以0.5％的摩尔浓度或体积浓度来提供三甲基硼，那么可以约0.04sccm/L和约0.32sccm/L之间的流率提供掺杂物/载气气体混合物。本公开中的流率以每内部腔室容积的sccm来表示。内部腔室容积的定义为气体可占用的腔室内部容积。例如，腔室400的内部腔室容积为，由腔室的背板412和壁402以及底404界定的容积，减去喷头器件(即，包括喷头410、悬架414、中心支撑件415)和基材支撑器件(即，基材支撑件430、接地带431)所占用的容积。将约50毫瓦/cm2和约700毫瓦/cm2之间的RF功率提供给喷头。本公开中的RF功率以提供到每基材面积的电极上的瓦数来表示。例如，为了提供10,385瓦的RF功率给喷头以处理面积220cm×260cm的基材，RF功率应为10,385瓦/(220cm×260cm)＝180毫瓦/cm2。腔室压力保持在约1托(Torr)和约100托之间，较佳为约3托和约20托之间，更佳为4托和约12托之间。p型微晶硅接触层的沉积速率可为约
/分或更大。p型微晶硅接触层具有约20％和80％之间，较佳为50％和70％之间的结晶系数。
沉积p型非晶硅层(例如，图1、图2或图3的硅层122)的某些实施例，可包括提供比例约20∶1或更少的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约1sccm/L和约10sccm/L之间的流率提供硅烷气体。可以约5sccm/L和60sccm/L之间的流率提供氢气。可以约0.005sccm/L和约0.05sccm/L之间的流率提供三甲基硼。换句话说，如果在载气中以0.5％的摩尔浓度或体积浓度提供三甲基硼，那么可以约1sccm/L和约10sccm/L之间的流率提供掺杂物/载气气体混合物。可以约1sccm/L和约15sccm/L之间的流率提供甲烷。可将约15毫瓦/cm2和约200毫瓦/cm2之间的RF功率提供给喷头。腔室压力保持在约0.1托和20托之间，较佳为约1托和约4托之间。p型非晶硅接触层的沉积速率可为约/分或更大。甲烷或其它含碳化合物(诸如，C3H8、C4H10、C2H2)可用于改进p型非晶硅层的窗(window)特性(例如，降低对太阳辐射的吸收)。因此，可通过本征层吸收更多量的太阳辐射并因此改进电池效率。在利用三甲基硼来提供p型非晶硅层122中的硼掺杂物的实施例中，硼掺杂物浓度维持于约1×1018原子/cm2与约1×1020原子/cm2之间。在利用甲烷气体提供以形成p型层作为碳化硅层的实施例中，碳掺杂物浓度被控制于层的约10原子％与20原子％之间。
沉积本征型非晶硅层(例如，图1、图2或图3的硅层124)的某些实施例，包括提供比例约20∶1或更少的氢气/硅烷气体混合物。可以约0.5sccm/L和约7sccm/L之间的流率提供硅烷气体。可以约5sccm/L和约60sccm/L之间的流率提供氢气。可将约15毫瓦/cm2和约250毫瓦/cm2之间的RF功率提供给喷头。腔室压力保持在约0.1托和20托之间，较佳为约0.5托和约5托之间。本征型非晶硅层的沉积速率可为约
/分或更大。在示例性实施例中，在氢/硅烷比例约12.5∶1下沉积本征型非晶硅层。
在一实施例中，本征型非晶硅层(诸如，图1、图2或图3的硅层124)的沉积可包括多于一个步骤，例如多步骤沉积处理。举例而言，在主体本征型非晶硅层沉积处理之前，可将图9A所示的p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)904沉积于p型非晶硅层上。PIB层904的详细描述将在后面参照图9A更加详细地描述。可在单一腔室通过平滑地改变沉积过程中的处理参数而沉积p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)与主体i型非晶硅层124，以形成具有不同期望薄膜特性的多个层。p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)以相对较低的RF功率沉积从而最小化对下方的p型非晶硅层的伤害。此外，因为下方的p型非晶硅层与主体i型非晶硅层124各自具有不同的薄膜透明度与性质，缓冲i型非晶硅层可有助于平滑地转变各层中的薄膜性质，藉此最小化光学能隙(OBG)中的显著变化，并因此提供较宽的能隙以及约20meV至50meV的改良开路电压。
在一实施例中，可通过提供比例约为40∶1或更少(例如，低于约30∶1，例如约20∶1与与30∶1之间(例如，约25))的氢气/硅烷气体的气体混合物来沉积p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)。可以约0.5sccm/L与约5sccm/L之间的流率(例如，约2.28sccm/L)提供硅烷气体。可以约5sccm/L与80sccm/L之间的流率(例如，约20sccm/L与约65sccm/L之间，例如约57sccm/L)提供氢气。可将约15毫瓦/cm2和约250毫瓦/cm2之间的RF功率(例如，约30毫瓦/cm2)提供给喷头。腔室压力保持在约0.1托和20托之间，较佳为约0.5托和约5托之间(例如，约3托)。p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)的沉积速率约
/分或更大。p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)的厚度在约
与约
之间(例如，约
与约
之间，例如约
)。值得注意的是p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)与主体本征型非晶硅层124可在单一腔室中整合式沉积或在不同腔室中分别沉积。
当p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)达到期望厚度时，可改变向缓冲本征型非晶硅层124供应的气体混合物以沉积接下来的主体本征型非晶硅层124。在p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)至主体本征型非晶硅层124的沉积转变过程中，气体混合物中供应的氢气逐渐减少而硅烷气体保持相同或逐渐增加。在一实施例中，气体混合物中的氢/硅烷气体的比例由25∶1转变成约12.5∶1，以将p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)的沉积转变至主体本征型非晶硅层124的沉积。RF功率可逐渐由p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)沉积的30毫瓦/cm2爬升至主体本征型非晶硅层沉积的50毫瓦/cm2。处理压力可大致维持相同或由约3托逐渐调整至约2.5托。
沉积n型非晶硅缓冲层(例如，图2的硅层125)的某些实施例包括提供比例约20∶1或更小的氢气/硅气。可以约1sccm/L与约10sccm/L之间的流率提供硅烷气体。可以约4sccm/L与约50sccm/L之间的流率提供氢气。可以约0.0005sccm/L与约0.0075sccm/L之间的流率提供磷化氢。换句话说，若在载气中以0.5％摩尔或体积浓度来提供磷化氢，那么可以约0.1sccm/L与约1.5sccm/L之间的流率提供掺杂物/载气的气体混合物。可将约15毫瓦/cm2和约250毫瓦/cm2之间的RF功率提供给喷头。腔室压力保持在约0.1托和20托之间，较佳为约0.5托和约4托之间。n型非晶硅缓冲层的沉积速率约为
/分或更高。在使用磷化氢提供n型非晶硅层中的磷掺杂物的实施例中，磷掺杂物浓度维持于约1×1018原子/cm2与约1×1020原子/cm2之间。
沉积n型微晶硅层(例如，图1、图2或图3的硅层126)的某些实施例包括提供比例约100∶1或更高的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约0.1sccm/L与约0.8sccm/L之间的流率(例如，约0.35sccm/L)提供硅烷气体。可以约30sccm/L与约250sccm/L之间的流率(例如，约71.43sccm/L)提供氢气。可以约0.0005sccm/L与约0.006sccm/L之间的流率提供磷化氢。换句话说，若在载气中以0.5％摩尔或体积浓度提供磷化氢，那么可以约0.1sccm/L与约1.2sccm/L之间的流率提供掺杂物/载气。可将约100毫瓦/cm2和约900毫瓦/cm2之间的RF功率提供给喷头。腔室压力保持在约1托和100托之间，较佳为约3托和约20托之间，更佳为4托与约12托之间。n型微晶硅层的沉积速率约为/分或更高。n型微晶硅层的结晶系数介于约20％与约80％之间，较佳为50％与约70％之间。在使用磷化氢提供n型微晶硅层中的磷掺杂物的实施例中，磷掺杂物浓度维持于约1×1018原子/cm2与约1×1020原子/cm2之间。
在沉积n型微晶硅层(例如，图1、图2或图3的硅层126)的另一实施例中，沉积处理包括提供比例约500∶1或更低(例如，约100∶1与约400∶1之间，例如约304∶1或约203∶1)的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约0.1sccm/L与约0.8sccm/L之间的流率(例如，约0.32sccm/L与约0.45sccm/L之间)提供硅烷气体。可以约30sccm/L与约250sccm/L之间的流率(例如，约68sccm/L与约142.85sccm/L之间)提供氢气。可以约0.0005sccm/L与约0.025sccm/L之间的流率(例如，约0.0025sccm/L与约0.015sccm/L之间，例如约0.005sccm/L)提供磷化氢。换句话说，若在载气中以0.5％摩尔或体积浓度提供磷化氢，那么可以约0.1sccm/L与约5sccm/L之间的流率(例如，约0.5sccm/L与约3sccm/L之间，例如约0.9sccm/L与约1.088sccm/L之间)提供掺杂物/载气。可将约100毫瓦/cm2和约900毫瓦/cm2之间的RF功率(例如，约370毫瓦/cm2)提供给喷头。腔室压力保持在约1托和100托之间，较佳为约3托和约20托之间，更佳为4托与约12托之间，诸如约6托或约9托。n型微晶硅层的沉积速率约为
/分或更高。
沉积p型微晶硅层(例如，图1、图2或图3的硅层132)的某些实施例包括提供比例约200∶1或更高的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约0.1sccm/L与约0.8sccm/L之间的流率提供硅烷气体。可以约60sccm/L与约500sccm/L之间的流率提供氢气。可以约0.0002sccm/L与约0.0016sccm/L之间的流率提供三甲基硼。换句话说，若在载气中以0.5％摩尔或体积浓度提供三甲基硼，那么可以约0.04sccm/L与约0.32sccm/L之间的流率提供掺杂物/载气混合物。可将约50毫瓦/cm2和约700毫瓦/cm2之间的RF功率提供给喷头。腔室压力保持在约1托和100托之间，较佳为约3托和约20托之间，更佳为4托与约12托之间。p型微晶硅层的沉积速率约为
/分或更高。p型微晶硅接触层的结晶系数介于约20％与约80％之间，较佳为50％与约70％之间。在使用三甲基硼来提供p型微晶硅层中的硼掺杂物的实施例中，硼掺杂物浓度维持于约1×1018原子/cm2与约1×1020原子/cm2之间。
在沉积p型微晶硅层(诸如，图1、图2或图3的硅层132)的又一实施例中，沉积处理包括提供比例约1000∶1或更低(例如，约200∶1与约800∶1之间，例如约601∶1或约401∶1)的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约0.1sccm/L与约0.8sccm/L之间的流率(诸如，约0.2sccm/L与约0.38sccm/L)提供硅烷气体。可以约60sccm/L与约500sccm/L之间的流率(例如，约142.85sccm/L)提供氢气。可以约0.0002sccm/L与约0.0016sccm/L之间的流率(例如，约0.00115sccm/L)提供三甲基硼。换句话说，若在载气中以0.5％摩尔或体积浓度提供三甲基硼，那么可以约0.04sccm/L与约0.32sccm/L之间的流率(例如，约0.23sccm/L)提供掺杂物/载气混合物。可将约50毫瓦/cm2和约700毫瓦/cm2之间的RF功率(例如，约290毫瓦/cm2和约440毫瓦/cm2之间)提供给喷头。腔室压力保持在约1托和100托之间，较佳为约3托和约20托之间，更佳为4托与约12托之间，诸如约9托或约7托。p型微晶硅层的沉积速率约为
分或更高。
沉积本征型微晶硅层(诸如，图1、图2或图3的硅层134)的某些实施例可包括提供比例为1∶20与1∶200间的硅烷气体/氢气的气体混合物。可以约0.5sccm/L与约5sccm/L之间的流率提供硅烷气体。可以约40sccm/L与约400sccm/L之间的流率提供氢气。在某些实施例中，硅烷流率在沉积过程中由第一流率爬升至第二流率。在某些实施例中，氢气流率在沉积过程中由第一流率下降至第二流率。可将约300毫瓦/cm2或更高(较佳为600毫瓦/cm2或更高)的RF功率提供给喷头。在某些实施例中，功率密度在沉积过程中由第一功率密度下降至第二功率密度。腔室压力保持在约1托和100托之间，较佳为约3托和约20托之间，更佳为4托与约12托之间。本征型微晶硅层的沉积速率约为
分或更高，较佳为
分。2006年6月23日提交的题为“Methods and Apparatus forDepositing a Microcrystalline Silicon Film for Photovoltaic Device”的美国专利申请11/426,127公开了沉积微晶本征层的方法和设备，该申请的与本公开不矛盾范围内的全部内容都被并入作为参考。微晶硅本征层具有约20％和80％之间，较佳为55％和75％之间的结晶系数。令人惊讶地发现，结晶系数为约70％或以下的微晶硅本征层提供增大的开路电压并且导致更高的电池效率。
在沉积本征型微晶硅层(诸如，图1、图2或图3的硅层134)的又一实施例中，可通过一个或更多个步骤(例如，多个沉积步骤)来沉积本征型微晶硅层。由于结晶系数会随着沉积薄膜的厚度增加而改变，沉积过程中供应的气体比例还会改变以维持整体本征型微晶硅层的结晶系数。因此，可在利用不同处理参数或处理变量的数个步骤中执行沉积以在得到的薄膜中形成不同的结晶系数。数个沉积步骤可使本征型微晶硅层能形成倾斜薄膜，该本征型微晶硅层在膜中不同厚度水平处具有不同的期望薄膜特性。在一实施例中，在各个沉积步骤中改变的处理参数或处理变量包括RF功率、沉积时间、气体混合物中供应的氢/硅烷气体比例、气体混合物中供应的气体种类、处理压力、气体流率、间隔、RF频率和/或其它适当的处理参数。在一实施例中，氢气/硅烷气体比例、处理压力、RF功率或沉积时间的处理变量可加以改变以控制形成的本征型微晶硅层的不同部分中的结晶系数。在另一实施例中，改变各个沉积步骤中氢气/硅烷气体比例的处理变量以控制形成的本征型微晶硅层不同部分中的结晶系数。
在一实施例中，沉积处理中所执行的步骤数目根据本征型微晶硅层所期望的厚度决定。例如，若需要本征型微晶硅层沉积相当大的厚度(超过
)，则整体处理可分成更多个步骤以维持薄膜的结晶系数一致。相反，若需要本征型微晶硅层沉积较薄的厚度，则可在适当的范围内控制沉积处理中的步骤数目。
在形成厚度约
的本征型微晶硅层的示例性实施例中，沉积处理可分成四个步骤，且各个沉积步骤中气体混合物内的氢/硅烷气体的比例不同。可将各个步骤中形成的厚度控制成大致等于各个步骤约
(例如，
总厚度/4沉积步骤＝每步骤
)。在沉积过程中，氢气/硅烷气体的气体比例在各个连续步骤中逐渐减少以将沉积薄膜的整体结晶系数有效地维持于预定范围内，从而避免薄膜的整体结晶系数随着整体薄膜厚度增加而提升。可通过减少气体混合物中供应的氢气量与/或增加气体混合物提供的硅烷气体量达成小比例的氢气/硅烷气体。此处所讨论的比例为提供给处理室的流率比例(例如，体积比)。在一特别实施例中，可将氢气/硅烷气体的气体比例控制在沉积处理的第一步骤中约为100∶1、第二步骤中为95∶1、第三步骤中为90∶1、而第四/最终步骤中为85∶1。值得注意的是氢气/硅烷气体的气体比例可在约20∶1与200∶1之间可任选地调整以符合不同的处理方案。在一实施例中，在调整沉积过程的气流中，硅烷气流可保持一致而逐渐减少气体混合物中供应的氢气流，从而造成气体混合物中较低的氢气/硅烷气体比例，这可降低本征型微晶硅层形成的结晶系数，反之亦然。其它处理参数(诸如，气体压力、基材温度、RF功率等)可在各个沉积步骤过程中保持大致相同。
在一实施例中，可以约0.1sccm/L与约5sccm/L之间的流率(例如，约0.97sccm/L)提供硅烷气体。可以约10sccm/L与约200sccm/L之间的流率(例如，约80sccm/L与约105sccm/L之间)提供氢气。在沉积具有多个步骤(例如，四个步骤)的示例性实施例中，氢气气流可配置成在第一步骤中为约97sccm/L，并在随后的处理步骤中分别逐渐减少至92sccm/L、87.5sccm/L与82.6sccm/L。可将约300毫瓦/cm2或更高(例如，约490毫瓦/cm2)的RF功率提供给喷头。腔室压力保持在约1托和100托之间，例如约3托和约20托之间，例如为4托与约12托之间，例如约9托。本征型微晶硅层的沉积速率约为
/分或更高，例如
/分。
沉积n型非晶硅层(诸如，图1、图2或图3的硅层136)的方法的某些实施例包括以第一硅烷流率沉积可任选第一n型非晶硅层并以第二硅烷流率(低于第一硅烷流率)在第一可任选n型非晶硅层上沉积第二n型非晶硅层。第一可任选n型非晶硅层可包括提供比例约20∶1或更少(例如，约5∶5∶1)的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约1sccm/L与约10sccm/L之间的流率(例如，约5.5sccm/L)提供硅烷气体。可以约4sccm/L与约40sccm/L之间的流率(例如，约27sccm/L)提供氢气。可以约0.0005sccm/L与约0.0015sccm/L之间的流率(例如，约0.0095sccm/L)提供磷化氢。换句话说，若在载气中以0.5％摩尔或体积浓度提供磷化氢，那么可以约0.1sccm/L与约3sccm/L之间的流率(例如，约1.9sccm/L)提供掺杂物/载气混合物。可将约25毫瓦/cm2和约250毫瓦/cm2之间的RF功率(例如，约80毫瓦/cm2)提供给喷头。腔室压力保持在约0.1托和20托之间，较佳为约0.5托和约4托之间，例如约1.5托。第一n型非晶硅层的沉积速率约为
/分或更高，例如约/分。在使用磷化氢来提供n型非晶硅层中的磷掺杂物的实施例中，磷掺杂物浓度维持于约1×1018原子/cm2与约1×1020原子/cm2之间。
第二n型非晶硅层沉积可包括提供比例为约20∶1或更小(例如，约7.8∶1)的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约0.1sccm/L与约5sccm/L之间的流率(诸如，约0.5sccm/L与约3sccm/L，例如约1.42sccm/L)提供硅烷气体。可以约1sccm/L与约10sccm/L之间的流率(例如，约6.42sccm/L)提供氢气。可以约0.01sccm/L与约0.075sccm/L之间的流率(诸如，约0.015sccm/L与约0.03sccm/L，例如约0.023sccm/L)提供磷化氢。换句话说，若在载气中以0.5％摩尔或体积浓度提供磷化氢，那么可以约2sccm/L与约15sccm/L之间的流率(诸如约3sccm/L与约6sccm/L，例如，约4.71sccm/L)提供掺杂物/载气混合物。可将约25毫瓦/cm2和约250毫瓦/cm2之间的RF功率(例如，约60毫瓦/cm2)提供给喷头。腔室压力保持在约0.1托和20托之间，较佳为约0.5托和约4托之间，例如约1.5托。第二n型非晶硅层的沉积速率约为
/分或更高，例如约
/分。第二n型非晶硅层的厚度低于约
诸如在约
与约
之间，例如约
第二n型非晶硅层被重度掺杂(heavily doped)并具有约500Ω-cm或以下的电阻率。一般认为重度(例如，退化)n型掺杂非晶硅提供与TCO层(例如，TCO层140)的改良欧姆接触。因此，可改善电池性能。可任选的第一n型非晶硅被用来提高整个n型非晶硅层的沉积速率。可以理解，n型非晶硅层可在不具有可任选第一n型非晶硅的情况下形成，且主要由重度(例如，退化)掺杂第二n型非晶层形成。
值得注意的是，在多个层(包括n型、本征型与p型含硅层)各自沉积之前，可进行可任选的氢或氩等离子体气体处理。可执行氢处理工艺以处理下层从而抑制表面污染。再者，等离子体处理工艺还可改善界面的电性，因为在处理工艺过程中可移除或排除表面缺陷。在一实施例中，可通过将氢气或氩气供应给处理室来执行等离子体处理工艺。用于供应氢气或氩气的气流介于约10sccm/L与约45sccm/L之间，例如约15sccm/L与约40sccm/L之间，诸如约20sccm/L与约36sccm/L.在一示例中，可以约21.42sccm/L供应氢气或可以约35.7sccm/L供应氩气。用来执行处理工艺的RF功率可被控制在约25milli瓦/cm2与约250milli瓦/cm2之间(例如，约60milli瓦/cm2)，并可向喷头提供10milli瓦/cm2与约250milli瓦/cm2之间的RF功率，例如针对氢气处理为约80milli瓦/cm2而针对氩气处理为约25milli瓦/cm2。
在一实施例中，在p型非晶硅层沉积之前执行氩处理工艺。在一实施例中，当有利时，可在沉积本征型非晶硅层、n型微晶硅层、p型微晶硅层与本征型微晶硅层以及其它层的每一个之前执行氢气处理工艺。
图8A-C示意性地描述太阳能电池的不同实施例。虽然图8A-C所示的实施例描述单结太阳能电池，但应当注意所述的层可为利用不同材料所形成的串接结、三合结或更大结的太阳能电池的部分，这些测量包括但不限于多晶硅、非晶硅、微晶硅或通过本文所述的方法制成的任何上述的组合。
图8A描绘基材102具有放置于TCO层110上的太阳能电池850。太阳能电池850具有p型非晶硅层122、本征型非晶层124与n型非晶层804。在沉积p型非晶硅层122之前，可在基材102上形成初步p型非晶硅层802。通过在p型非晶硅层沉积处理过程中控制硅烷流率来形成初步p型非晶硅层802。在沉积过程中，可提供第一硅烷流率以沉积初步p型非晶硅层802，且可提供第二硅烷流率以在初步p型非晶硅层802上沉积p型非晶硅层122。可将第二硅烷流率控制为高于第一硅烷流率。
得到的初步p型非晶硅层802为重度(例如，退化)掺杂p型非晶硅层且具有约105Ω-cm或更低的电阻率。一般认为重度(例如，退化)掺杂初步p型非晶硅层802可提供与TCO层(例如，TCO层110)的改善欧姆接触。重度掺杂初步p型非晶硅层802提供宽度减小的耗尽区(depletionregion)(例如，TCO层110与太阳能电池850之间的势垒)，因此，有助于有效电流传输的隧穿效应。此外，重度掺杂初步p型非晶硅层802中存在的大量类受体元素还可降低TCO层110与太阳能电池850界面处的势垒。因此，p型非晶硅层122用作为宽能隙层。藉此改善电池性能。p型非晶硅层122被用来提高整个p型硅形成处理的沉积速率。可以理解，p型非晶硅层122还可由相同的重度掺杂初步p型非晶硅802材料形成。
重度掺杂初步p型非晶硅层802的沉积处理可包括提供比例为约20∶1或更小的氢气/硅烷气体的气体混合物。可以约0.5sccm/L与约5sccm/L之间的流率提供硅烷气体。可以约1sccm/L与约50sccm/L之间的流率提供氢气。可以约0.0025sccm/L与约0.15sccm/L之间的流率提供三甲基硼。换句话说，若在载气中以0.5％摩尔或体积浓度提供三甲基硼，那么可以约0.5sccm/L与约30sccm/L之间的流率提供掺杂物/载气混合物。可将约15毫瓦/cm2和约250毫瓦/cm2之间的RF功率提供给喷头。腔室压力保持在约0.1托和20托之间，例如约0.5托和约4托之间。初步p型非晶硅层802的沉积速率约为
/分或更大。在一实施例中，重度掺杂p型非晶硅层802的掺杂物浓度介于约1020原子/立方公分与约1021原子/立方公分之间。
在一实施例中，可用与参照图1-3所述的相似方法制备p型非晶硅层122。
同样地，n型非晶硅层804沉积处理可包括两步骤的沉积处理以沉积n型非晶硅层804以及重度掺杂非晶硅层806。两步骤的沉积处理相似于参照图1-3所讨论的n型非晶硅层136沉积处理。或者，n型非晶硅层804可主要形成重度掺杂n型非晶硅层806，以提供与TCO层(例如，TCO层140)的改良欧姆接触。在一实施例中，重度掺杂n型非晶硅层806的掺杂物浓度介于约1020原子/立方公分与约1021原子/立方公分之间。
在一实施例中，p型非晶硅层122的厚度介于约
与约之间而重度掺杂p型非晶硅层802的厚度介于约与约
之间。n型非晶硅层804的厚度介于
与约
之间而重度掺杂n型非晶硅层806的厚度介于约
与约
之间。
图8B描绘放置于基材102上的太阳能电池852的另一实施例。类似于图8A的太阳能电池850，太阳能电池852与图8A一样包括重度掺杂p型非晶硅层802、p型非晶硅层122与本征型非晶硅层124，并包括n型非晶硅缓冲层820与n型微晶硅层808。n型非晶硅缓冲层820相似于图2的缓冲层125且在本征型非晶硅层124与n型微晶硅层808之间形成。n型非晶硅缓冲层820有助于桥接可能发生在本征型硅层124与n型硅层808之间的能隙偏移。因此，一般认为因为电流收集的增强而改善电池性能。可通过任何适当的处理(例如，上述的处理)制备这些层802、122、124、808。
图8C描绘放置于基材102上的太阳能电池854的又一实施例。类似于上述的电池结构，太阳能电池854包括p型微晶硅层810、本征型微晶硅层812、n型非晶硅阻挡层821与n型微晶硅层814。n型非晶硅阻挡层821作为形成于本征型微晶硅层812与n型微晶硅层814之间的阻挡层。n型非晶硅阻挡层821有助于提高薄膜横向电阻率并避免周边电流问题。在一实施例中，可用与图8B的n型非晶硅缓冲层820和图2的缓冲层125相似的沉积方法沉积n型非晶硅阻挡层821。可用薄膜成分类似于缓冲层820、125的方法制备n型非晶硅阻挡层821。由于阻挡层821接触基于微晶的硅膜(诸如，本征型微晶硅层812与n型微晶硅层814)而不是缓冲层820、125所接触的非晶硅膜，阻挡层821用来提高薄膜横向电阻率并避免周边电流问题。
在需要一个或更多个(例如，数个)结的实施例中，图8A的太阳能电池850可构成接触基材的顶部电池而图8C的太阳能电池854可构成放置于顶部太阳能电池850上的底部电池。由于需要顶部电池提供较高的能隙，因此太阳能电池850的本征型非晶硅层124可提供高于太阳能电池854的本征型微晶硅层812的能隙。或者，可以任何适当方法构建电池的配置以实现期望的电池性能。
图9描绘多结太阳能电池900的另一示例性实施例，该多结太阳能电池900包括设置于电池900中的数个不同的接触层、缓冲层或界面层。电池900包括放置于基材102上的第一结910与第二结920，且具有放置于基材102上的TCO层110。界面层908可沉积于第一结910与第二结920之间。界面层908被沉积以改善界面接触电阻与导电率并提供较宽的光学能隙。此外，界面层908的材料被选择成可调整层908的反射系数(RI)与光线吸收以提供不同器件需要的不同电特性与光线俘获效率。在一实施例中，用于形成界面层908的适当材料包括SiON、SiN、SiC、SiO、SiOC、SiCN与其它适当含碳、含氧或氮的硅系材料或硅合金。在一实施例中，界面层908为碳化硅(SiC)、氧化硅(SiO)或氧氮化硅(SiON)层。可通过改变在沉积过程中供应用来沉积层908的气体混合物来调整界面层908的反射系数(RI)。当供应用来沉积的气体混合物改变时，沉积的界面层908中所形成的碳或氮掺杂物也会不同，以使得到的薄膜具有所期望的薄膜能隙、光线吸收性与结晶系数。当薄膜能隙与光线吸收性改善时，电池转换性能因此提高。再者，界面层908还可用于任何与TCO层、金属背板和/或基材接触的界面。
在图9描绘的实施例中，界面层908被置于第一结910与第二结920之间。第一结包括第一上界面层902、p型非晶硅层233、PIB层904、i型非晶硅层124、n型非晶硅缓冲层906与n型微晶硅层126。在一实施例中，第一上界面层902的薄膜特性可具有类似于上述的界面层908的膜特性。或者，第一上界面层902类似于上述参照图1-3与图8A-C所述的p型微晶硅接触层121、重度(例如，退化)掺杂初步p型非晶硅层802、p型微晶硅层810或p型非晶硅层。在另一实施例中，PIB层904可类似于上述的p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)。n型非晶硅缓冲层906可类似于参照图8B-C与图2所示的非晶硅缓冲层820、821或缓冲层125。
第二结920包括p型微晶硅层132、可任选的PIB层912、本征型微晶硅层914、n型非晶硅层916与第二下界面层918。第二下界面层918可类似于上述的界面层908。或者，第二下界面层918可类似于上述参照图8B-C的重度(例如，退化)掺杂非晶硅层806或n型微晶硅层814或其它相似的n型接触层。p型微晶硅层132已经参照图1-3在以上描述。可任选的PIB层912可类似于上述的p-i缓冲本征型非晶硅层(PIB层)。或者，因为PIB层912接触p型微晶硅层(例如，p型微晶硅层132)，可视需要将可任选PIB层912沉积为基于微晶硅或非晶硅的材料。可将可任选PIB层912沉积为基于微晶硅或非晶硅的材料的沉积处理可选自任何上述的本征型硅式沉积处理。如上所述，可用单一步骤或多个步骤沉积本征型微晶硅层914。在一特定实施例中，利用一四步骤处理沉积本征型微晶硅层914，该四步骤处理通过逐渐调整气体混合物中的氢气/硅烷比例来提供所得到薄膜中一致的结晶系数。n型非晶硅层916可类似于上述参照图1-3与图8A所述的n型非晶硅层136、804。
第二TCO层140与背电极层150可随后放置于第二结920上以完成结形成处理。
图5是具有多个处理室531-537的处理系统500的一实施例的示意顶视图，处理室是例如图4中的PECVD腔室400或其它可沉积硅膜的适合腔室。处理系统500包括耦合至负载锁定室510和处理室531-537的传送室520。负载锁定室510允许在系统外的周围环境与传送室520和处理室531-537内的真空环境之间传送基材。负载锁定室510包括一个或多个支撑一个或多个基材的可排空区域。在将基材放入系统500中的过程中可排空区域抽气，并且在将基材从系统500拿出的过程中从可排空区域排气。传送室520设置有至少一个真空机械臂522，该真空机械臂522适合在负载锁定室510和处理室531-537之间传送基材。图5中示出七个处理室；然而，系统可具有任何适合数目的处理室。
在发明的某些实施例中，配置一个系统500以沉积多结太阳能电池的包含本征型非晶硅层的第一p-i-n结，例如第一p-i-n结120。其中一个处理室531-537配置成沉积第一p-i-n结的p型硅层而其余处理室531-537各自配置成沉积本征型非晶硅层和n型硅层两者。第一p-i-n结的本征型非晶硅层和n型硅层可在相同腔室中沉积而在沉积步骤间不需要任何钝化处理。因此，基材通过负载锁定室510进入系统，通过真空机械臂传送到配置成用来沉积p型硅层的专用处理室中，通过真空机械臂传送到配置成用来沉积本征型硅层和n型硅层两者的其它处理室中，以及通过真空机械臂传送回负载锁定室510中。在某些实施例中，处理室处理基材以形成p型硅层的时间，比在单个腔室中形成本征型非晶硅层和n型硅层的时间快大约4或更多倍，较佳地为快6或更多倍。因此，在用于沉积第一p-i-n结的系统的某些实施例中，p腔室与i/n腔室的比例为1∶4或更多，较佳为1∶6或更多。包括提供处理室的等离子体清洁的时间的系统生产量约为10基材/小时或更多，较佳为20基材/小时或更多。
在发明的某些实施例中，配置一个系统500以沉积多结太阳能电池包含本征型微晶硅层的第二p-i-n结，例如第二p-i-n结130。处理室531-537之一配置成沉积第一p-i-n结的p型硅层而其余处理室531-537各自配置成沉积本征型微晶硅层和n型硅层两者。第二p-i-n结的本征型微晶硅层和n型硅层可在相同腔室中沉积而在沉积步骤之间不需要任何钝化处理。在某些实施例中，处理室处理基材以形成p型硅层的时间，比在单一腔室中形成本征型微晶硅层和n型硅层的时间快大约4或更多倍。因此，在沉积第二p-i-n结的系统的某些实施例中，p腔室与i/n腔室的比例为1∶4或更多，例如约1∶6或更多。包括提供处理室的等离子体清洁的时间的系统生产量约为3基材/小时或更多，例如约5基材/小时或更多。
在某些实施例中，由于本征型微晶硅层比本征型非晶硅层厚，用来沉积包含本征型非晶硅层的第一p-i-n结的系统500的生产量，是用来沉积包含本征型微晶硅层的第二p-i-n结的系统500的生产量的近2倍或更多。因此，适合沉积包含本征型非晶硅层的第一p-i-n结的单一系统500，可与两个或更多个适合沉积包含本征型微晶硅层的第二p-i-n结的系统500相配。一旦在一个系统中将第一p-i-n结形成在一个基材上，就可将该基材暴露在周围环境中(也就是，真空消失)并且传送至第二系统。在第一系统沉积第一p-i-n结和第二p-i-n结之间的对基材的湿式或干式清洁，并非是必需的。
示例
除非明确地在权利要求中阐述，本文中公开的实施例本质上是示意性的，并且不旨在限制本发明范围。
处理具有4,320cm2表面积的基材，可在具有130公升内部腔室容积的AKT 4300PECVD系统中进行，该系统可从美国加利福尼亚州圣克拉拉的AKT America Inc.获得。在PECVD系统的第一腔室中沉积层1。在PECVD系统的第二腔室中沉积层2-4。在PECVD系统的第三腔室中沉积层5。在PECVD系统的第四腔室中沉积层6-11。在沉积层1-11的过程中，设置间距为550密耳并且设置基材温度为200℃。图6中阐述的沉积参数被用来形成串接p-i-n结太阳能电池。在氢载气中以0.5％混合物提供磷化氢。在氢载气中以0.5％混合物提供三甲基硼。图6中氢气流率示出了与掺杂载气分开的氢气流率。太阳能电池具有图7中阐述的下列特性。
非晶沉积处理
本发明的一方面包括改良的薄膜硅太阳能电池及其形成方法与设备，其中太阳能电池中的一个或多个层包括至少一个非晶硅层，该至少一个非晶硅层具有改良的电特性与机械特性且能以比传统非晶硅沉积处理快上许多倍的速率加以沉积。利用本文所述的方法实现的改良沉积速率能通过太阳能电池基材处理系统大幅改善基材产量。在一实施例中，本文所述的处理被用于形成薄膜p-i-n太阳能电池中的非晶本征型层，其中非晶本征型层的沉积速率大于约
/分。在一实施例中，非晶本征型层沉积速率在至少2200mm×2600mm大小的基材上介于约
/分与约/分之间。
由于一般认为在非晶硅沉积处理过程中使用高压将通过降低所产生的等离子体中的离子能量与电子温度而导致减少成长薄膜表面的离子轰击，已经意外地发现本文所述的方法可改善所形成的薄膜太阳能电池的光稳定性。再者，一般还认为当还在处理过程中利用高氢气/硅烷气体比例时，会抑制较高阶硅烷相关化学物种的产生，已经发现这不利于所形成的太阳能电池器件的光稳定度。虽然以下大致讨论单结太阳能电池的形成方法，但此配置并不预期会限制本发明的范围，因为以下所述的一个或更多个处理步骤可与先前所述的一个或更多个步骤组合应用。在一示例中，阻挡层沉积处理步骤、本征型层沉积步骤、功率提升(power lift)步骤、温度稳定步骤与等离子体清洁步骤可与以上结合图1-9所述的一个或更多个步骤一起应用。
图10描述利用本文所述的方法所形成的太阳能电池1000的一示例。太阳能电池1000包括具有基材102，诸如玻璃基材、聚合物基材或其它适当基材，基材102上形成有薄膜。太阳能电池1000可进一步包括形成于基材102上的第一透明导电氧化物(TCO)层110；形成于第一TCO层110上的p-i-n结1020；形成于p-i-n结1020上的第二TCO层1032；与形成于第二TCO层1032上的金属基底层1034。如上所述，为了通过增加光线俘获来提高光线吸收，通过湿式、等离子体、离子和/或机械处理，可任选地使基材和/或一个或多个形成于基材上的薄膜具有纹理。例如，使太阳能电池1000中第一TCO层110具有纹理，随后沉积于第一TCO层110上的薄膜通常会跟随下方表面的地形起伏。第一TCO层110和第二TCO层1032各自包括氧化锡(SnxOy)、氧化锌(ZnxOy)、氧化铟锡(InxSnyOz)、锡酸镉、上述的组合物或其它适合的材料，且还可如上所述地包括附加的掺杂物和成分。
p-i-n结1020可包括：p型非晶硅层1022；形成于p型非晶硅层1022上的本征型非晶硅层1024；以及形成于本征型非晶硅层1024上的n型非晶硅层1026。在某些实施例中，p型非晶硅层1022可形成的厚度在约和约
之间。在某些实施例中，本征型非晶硅层1024可形成的厚度在约
和约
之间。在某些实施例中，n型非晶半导体层1026可形成的厚度在约
和约
之间。在某些实施例中，如图10所示，p-i-n结1020还可包括退化(例如，重度)掺杂n++型非晶半导体层1027，该退化)掺杂n++型非晶半导体层1027可形成的厚度在约
与约
之间。
金属基底层1034可包括但不限于选自Al、Ag、Ti、Cr、Au、Cu、Pt、上述的合金或上述的组合物所构成的群组的材料。可执行例如激光刻划处理的其它处理以形成太阳能电池1000。可在金属基底层1034上设置其它膜、材料、基材和/或封装以完成太阳能电池。
参照图4，虽然描述了单一腔室，但系统500(例如，图5所述)可包括数个围绕基材机器臂522排列的腔室。在上述的系统中，在将基材移到沉积附加层的另一腔室之前，可在一腔室中沉积一个或更多个非晶硅层。一般而言，在第一腔室将p型层沉积于基材上并接着将基材移到另一腔室，在另一腔室中将i型层与n型层沉积于基材上。
在一实施例中，可设定加热和/或冷却元件439以在沉积过程中提供温度为约250℃或更少的基材支撑件。在一实施例中，将基材支撑件温度维持于约150℃与约250℃之间。在一示例中，将基材支撑件温度维持于约200℃。在不同沉积步骤的过程中，设置在基材支撑件430的基材接收表面432上的基材顶表面和喷头410(即，RF电极)之间的间距可为600密耳和约6000密耳之间。用于太阳能应用的玻璃基材的一般厚度介于约40密耳和约200密耳之间。
在一实施例中，利用下述步骤形成p-i-n非晶硅太阳能电池。下述的处理数值与示例并非用来限制此处所述的发明范围，而在某些实例中，涉及腔室容积约2900公升且适合处理2200mm×2600mm基材的60k处理系统。首先，将具有TCO层110放置于至少一个表面上的基材被插入PECVD腔室400并置于基材支撑件430上，以使TCO 110可接收包含于p-i-n结1020中的一个或更多个层。
在一实施例中，在沉积p-i-n结1020中的一个或更多个层之前，通过使气体(诸如，氩、氢或氦)流过处理室约3至5分钟的一段时间来稳定基材的温度，以使通常3mm至5mm厚的玻璃基材温度提升到期望温度，例如约200℃。在一示例中，温度稳定步骤包括以约25.8sccm/L(例如，75,000sccm)的流率提供氩气，以达成约2.0与约2.5托之间的腔室压力从而在约5分钟内将基材(与喷头410相隔约640密耳)温度稳定于所期望的水平。在此示例中，可将基材支撑件温度维持于约200℃。
在下一步骤或等离子体清洁步骤中，当传送氩、氢或氦气通过腔室时在处理容积406中产生等离子体以清洁TCO层110的表面并改善TCO层110的电特性。在一实施例中，由于含氢等离子体会侵略性地与TCO层(例如，含有氧化锡的TCO层)反应，流过处理容积的气体包括氩。在一实施例中，需要使用清洁气体(包括氢气)来在TCO层(包括氧化锌)上执行等离子体清洁步骤。
在下一步骤中，通常在清洁TCO层110表面之后，将p型掺杂非晶层沉积于TCO表面上。在一实施例中，分两阶段沉积p型掺杂非晶层，第一阶段处理可利用约0与约6.0之间的氢/硅烷稀释比例。此低氢稀释比例用来避免对TCO层的可能因为TCO层与产生的等离子体的相互作用而发生的伤害。在一实施例中，第一p型掺杂非晶层为退化(例如，重度)掺杂p++型非晶硅层，该退化掺杂p++型非晶硅层的掺杂浓度相当于在约2与约2.5托之间的压力下以约2∶1与约6∶1之间的TMB：硅烷前体气体混合物比例形成的层，其中TMB前体包括0.5％TMB。在一实施例中，在约45毫瓦/cm2(2400瓦)与约91毫瓦/cm2(4800瓦)之间的等离子体功率下形成第一p型掺杂非晶层。在一示例中，p型非晶硅层的第一阶段(例如，图10所示的层1022的一部分)可通过下述条件加以形成：以约2.1sccm/L(例如，6000sccm)与约3.1sccm/L(例如，9000sccm)间的流率提供硅烷、以使氢气/硅烷气体混合物比例约为6.0的流率提供氢气、以相当于0.5％TMB气体/硅烷气体混合物比例约为6∶1的流率提供掺杂前体，同时将基材支撑件温度维持于约200℃、将等离子体功率控制于约57毫瓦/cm2(3287瓦)下并在约2.5托的腔室压力下维持约3-5秒以形成约
的薄膜。在此示例中，可将基材与喷头410相隔640密耳地放置。一般认为此掺杂浓度下形成的非晶p型掺杂硅层可改善硅太阳能电池的空穴传输。
在第一p型掺杂非晶层的沉积之后，可接着沉积第二p型掺杂非晶层。第二p型掺杂非晶层的厚度在约80与
之间，该第二p型掺杂非晶层通常利用一掺杂浓度沉积，该第二p型掺杂非晶层的掺杂浓度相当于利用TMB：硅烷前体混合物比例为约1∶1与约2∶3之间且氢气/硅烷稀释比例为约5与约10之间所形成的层。在一实施例中，在约45毫瓦/cm2(2400瓦)与约91毫瓦/cm2(4800瓦)之间的等离子体功率下形成第二p型掺杂非晶层。再者，在一实施例中，需要在第二非晶硅p型掺杂层沉积处理过程中，通过将含碳前体气体(例如，甲烷(CH4))传送到处理区域中而将一定量的碳提供给沉积薄膜以提高沉积的薄膜的导电性。在一实施例中，纯甲烷/硅烷比例在约1∶1至约2∶3(甲烷∶硅烷)之间变化，其中硅烷流率可在约2.1sccm/L(6000sccm)与约3.1sccm/L(9000sccm)之间变化。在一示例中，p型非晶硅层的第二阶段可通过下述条件加以形成：以约2.3sccm/L(6702sccm)的流率提供硅烷、以使氢气/硅烷气体混合物比例为约10.0的流率提供氢气、以相当于0.5％TMB气体/硅烷气体混合物比例约5.8∶1的流率提供掺杂前体、以使甲烷/硅烷气体混合物比例为约1∶1的流率提供甲烷气体，同时将基材支撑件温度维持于约200℃、将等离子体功率控制于约56毫瓦/cm2(3217瓦)下并将腔室压力维持于约2.5托下以在约21秒中形成约在此示例中，可将基材与喷头410相隔640密耳放置。一般认为在第一p型掺杂非晶层之后立即使用第二p型掺杂非晶层有助于减少光学吸收损失，因为使用了薄的重度(例如，退化)掺杂第一p型层以及较厚较宽能带间隙的第二p型非晶层材料。
在一个或更多个PECVD沉积步骤的过程中，例如p型层沉积步骤过程中，基材上会产生静电。当通过机械式基材举升机构从基材接收表面432强制地移除静电时，静电可能大到足以造成基材的损坏。为了消除静电，在腔室内产生氢等离子体的同时可改变基材上表面与喷头间之间距。因此，在一实施例中，由于某些用来形成太阳能电池器件的沉积步骤在不同腔室中执行(诸如，p型沉积步骤、i型沉积步骤、n型沉积步骤)，因此在由处理室传输基材之前可使用可任选的等离子体处理步骤或功率提升步骤来帮助将基材102与基材支撑件430分隔开。所产生的等离子体可使先前处理步骤过程中介电基材所收集的电荷排放。在此步骤中，当氩、氢或氦气通过处理室时在处理容积406中产生等离子体以形成路径从而使基材中俘获的电荷消散。还可将基材支撑件维持于所期望的温度，例如约200℃。在一实施例中，功率提升步骤包括在不同基材至喷头间距下的多个步骤，例如不同间距下的6个步骤，以完全消除静电。在一实施例中，可以在约38毫瓦/cm2(1000瓦)与约76毫瓦/cm2(4000瓦)之间的RF功率下以约5.2sccm/L(15,000sccm)与约15.5sccm/L(45000sccm)之间的流率将主要含氢气体传送通过处理容积。在一示例中，功率提升步骤包括以约10.3sccm/L(30,000sccm)的流率提供氢气以实现约2.0托的腔室压力，同时将基材与喷头410相隔约1400密耳地放置并传送约57毫瓦/cm2的RF功率约3秒。在另一示例中，功率提升步骤包括第一步骤与第二步骤。在第一步骤中，以约10.3sccm/L(30,000sccm)的流率传送氢气以实现约2.0托的腔室压力，同时将基材与喷头410相隔约1400密耳地放置并传送约57毫瓦/cm2的RF功率约3秒。在第二步骤中，以约10.3sccm/L(30,000sccm)的流率传送氢气以实现约2.0托的腔室压力，同时将基材与喷头410相隔约6000密耳地放置并传送约57毫瓦/cm2的RF功率约5秒。
在下一步骤中，可任选地将氢气传送通过处理室约20秒的时间以使基材稳定于所期望的温度下，例如约200℃。在某些示例中，用来完成此步骤的时间周期是短的，因为一般认为当在真空环境下沉积有p型材料的基材在多腔室PECVD系统中从一腔室传送至另一腔室时，不会损失大量温度。在一示例中，温度稳定步骤以约25.9sccm/L(75,000sccm)的流率提供氩气以实现约2.5托的腔室压力，以在20-60秒后稳定基材(与喷头410相隔约640密耳)的温度。可将基材支撑件温度维持于约200℃。
在通常对基材执行一次的下一步骤或等离子体清洁步骤，已将基材加载到第二处理室中。在此步骤中，在下一材料层(例如，阻挡层)沉积之前，在第二处理室的处理容积中产生氢等离子体以适当地清洁沉积p型层的表面。氢等离子体处理可钝化p型层、移除任何已经形成的表面缺陷、并抑制在没有氢等离子体处理步骤的情况下倾向于扩散至i型层的任何碳与硼污染。在一实施例中，氢等离子体清洁步骤包括提供约35毫瓦/cm2(2000瓦)与约136毫瓦/cm2(7200瓦)之间的等离子体功率与足够的氢气以实现约2与约2.5托之间的腔室压力长达约0与约60秒之间的时间。在一示例中，氢等离子体清洁步骤包括提供约10.3sccm/L(30,000sccm)的流率的氢气与52毫瓦/cm2(3000瓦)的等离子体功率以实现约2.5托的腔室压力达约15秒，而基材与喷头410相隔640密耳地放置。
已经发现p-i层之间界面处的阻挡层1023可改善太阳能电池的电特性。在一实施例中，阻挡层1023类似于上述的PIB层。在某些实施例中，阻挡层1023通过等离子体沉积形成，等离子体沉积在等于随后的i-层沉积处理的压力或比该压力大约0.5托的压力下利用稀释于氢气中且比例约20与约50之间的硅烷前体达约38与约225秒来形成厚度在约50与
之间的阻挡层。一般认为阻挡层提供的宽的能带间隙可改善太阳能电池的开路电压高达约50meV。阻挡层还可用来最小化先前沉积层的离子轰击，因为阻挡层置于先前沉积层与随后沉积的高沉积速率本征型层(如后所述)之间。为了最小化阻挡层沉积步骤过程中先前沉积层的轰击，沉积处理通常使用低的RF等离子体沉积功率。在一实施例中，阻挡层为利用比例为稀释比为约20与约50之间的氢气稀释的硅烷气体混合物、在等于或大于i-层沉积处理的腔室压力的压力下、约23毫瓦/cm2(1200瓦)与约61毫瓦/cm2(3240瓦)之间的RF等离子体功率在长达约18与约3600秒之间的时间段内形成于基材上的本征型非晶材料。在一配置中，腔室压力与i-层沉积处理相等或比i-层沉积处理大约0.5托。在一示例中，阻挡层包括本征型非晶硅层，该阻挡层通过以下形成：以约1.5sccm/L(4235sccm)的流率提供硅烷、以使氢气/硅烷气体混合物比例为约25的流率提供氢气，同时将基材支撑件温度维持于约200℃、将等离子体功率控制于约27毫瓦/cm2(1525瓦)、并将腔室压力维持于约3.0托长达约35秒。在一配置中，由于利用上述的处理所形成的阻挡层薄膜的特性，一般认为阻挡层可用来帮助改善所形成的太阳能电池器件的蓝光吸收，并改善太阳能电池的性能。一般认为在氢气/硅烷稀释比例为约20与约50之间且流率超过37.9sccm/L(110,000sccm)时沉积的阻挡层相对于其它常规形成的太阳能电池器件，可改善电特性(例如，填充因数)与较佳的光稳定度。
在下一步骤中，本征型层1024被沉积于基材表面。缓冲层沉积之后，通过利用稀释比例约8与约15间的氢气稀释的硅烷气体混合物、约2与约3托之间的腔室压力、约27毫瓦/cm2(1440瓦)与约91毫瓦/cm2之间的RF等离子体功率在长达约300与约1800秒之间的时间内，2000至厚的本征型非晶材料层被形成于基材上。在一示例中，
的本征型非晶层可通过以下形成：以约9000sccm的流率提供硅烷、以使氢气/硅烷气体混合物比例为约12.5的流率提供氢气，同时将基材支撑件温度维持于约200℃、将等离子体功率控制于约55毫瓦/cm2(3168瓦)、并将腔室压力维持于约2.5托长达约736秒。
在下一步骤中，通过利用约5.0与约9.0之间的氢气/硅烷稀释比例、流率相当于约1∶1与约1∶3掺杂物：硅比例之间的0.5％磷化氢(PH3)气体/硅烷气体混合物比例的掺杂前体、约68(3600瓦)与约114毫瓦/cm2(6000瓦)之间的RF等离子体功率、以及约1与约3托之间的腔室压力长达约24与约36秒之间的时间，n型掺杂非晶层1026被沉积于i型本征型层1024表面上。在一示例中，
的n型非晶硅层通过以下形成：以约1.0sccm/L(3000sccm)与约3.1sccm/L(6000sccm)的流率提供硅烷、以使氢气/硅烷气体混合物比例为约5.0的流率提供氢气、以相当于约1∶3的0.5％磷化氢((PH3)气体/硅烷气体混合物比例的流率提供掺杂前体，同时将基材支撑件温度维持于约200℃、将等离子体功率控制于约81毫瓦/cm2(4678瓦)并将腔室压力维持于约1.5托长达约25秒。在此示例中，基材与喷头410相隔约640密耳地放置。
在下一步骤中，通过利用约5.0与约9.0之间的氢/硅烷稀释比例、流率相当于约1∶2与约1∶5(磷化氢∶硅比例)之间的0.5％磷化氢(PH3)气体/硅烷气体混合物比例的掺杂前体、约68毫瓦/cm2(3600瓦)与约113毫瓦/cm2(6000瓦)之间的RF等离子体功率、及约1与约3托之间的腔室压力长达约8与约25秒之间以形成50至
厚的层，退化掺杂(例如，n++)n型掺杂非晶层1027被沉积于n型层1026表面上。在一示例中，
n++型非晶硅层通过以下形成：以约0.5sccm/L(1500sccm)与约3.1sccm/L(6000sccm)间的流率提供硅烷、以使氢气/硅烷气体混合物比例为约8.3的流率提供氢气、以相当于5∶1的磷化氢(PH3)气体/硅烷气体混合物比例的流率提供掺杂前体，同时将基材支撑件温度维持于约200℃、将等离子体功率控制于约72毫瓦/cm2(4153瓦)并将腔室压力维持于约1.5托长达约10秒。在此示例中，基材与喷头410可相隔约640密耳地放置。
在n与n+层形成之后，接着再度在处理容积中产生等离子体以如上所述地消除基材上的静电。在一实施例中，此步骤包括在不同基材至喷头间距下的多个子步骤，例如不同间距下的6个步骤，以完全消除静电。在一实施例中，流过处理容积的气体包括氢气。在一示例中，所谓的“功率提升步骤”包括以约10.3sccm/L(30,000sccm)的流率提供氢气以达到约2.0托的腔室压力，同时将基材与喷头410相隔约1400密耳地放置，并传送约57毫瓦/cm2的RF功率长达约3秒。在另一示例中，功率提升步骤包括第一步骤与第二步骤。在第一步骤中，氢气流率为约10.3sccm/L(30,000sccm)以达到约2.0托的腔室压力，同时将基材与喷头410相隔约1400密耳地放置，并传送约57毫瓦/cm2的RF功率长达约3秒。在第二步骤中，氢气流率为约10.3sccm/L(30,000sccm)以达到约2.0托的腔室压力，同时将基材与喷头410相隔约6000密耳地放置，并传送约57毫瓦/cm2的RF功率长达约5秒。
虽然前述内容涉及本发明的实施例，但可在不脱离本发明基本范围的情况下设计本发明的其它和进一步的实施例，且本发明的范围是由所附权利要求加以限定。例如，图4中的处理室以水平位置示出。可以理解在本发明的其它实施例中，处理室可处于任何非水平位置，例如垂直。举例来说，已经参照图5的多处理室丛集工具来描述本发明的实施例。可以理解的是，本发明实施例还可在直列(in-line)系统和直列/丛集混合系统中实现。例如，已经参照配置成形成第一p-i-n结和第二p-i-n结的第一系统来描述本发明的实施例。可以理解的是，在发明的其它实施例中，第一p-i-n结和第二p-i-n结可在单一系统中形成。例如，已经参照适合沉积本征型层和n型层两者的处理室来描述本发明的实施例。可以理解的是，在发明的其它实施例中，不同的腔室可适合沉积本征型层和n型层。可以理解的是，在发明的其它实施例中，处理室可适于沉积p型层和本征型层两者。
Claims (26)
1.一种在基材上形成薄膜多结太阳能电池的方法，包括：
在基材上形成第一光伏结，包括：
形成p型非晶硅层；
在所述p型非晶硅层上形成p-i缓冲本征型非晶硅层；
在所述p-i缓冲本征型非晶硅层上形成主体本征型非晶硅层，其中用以形成该p-i缓冲本征型非晶硅层的气体混合物中供应的氢气逐渐减少以将p-i缓冲本征型非晶硅层平滑转变成主体本征型非晶硅层，且其中供应用以形成该p-i缓冲本征型非晶硅层的硅系气体的气体流率保持相同或逐渐增加；及
在该主体本征型非晶硅层上形成n型微晶硅层；
在该第一光伏结上形成第二光伏结，包括：
形成p型微晶硅层；
在该p型微晶硅层上形成本征型微晶硅层，其中当该本征型微晶硅层被形成时，一或更多处理变量被调整以维持本征型微晶硅层的结晶系数低于70％；及
在该本征型微晶层上形成n型非晶硅层。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在该主体本征型非晶硅层与该n型微晶硅层之间形成n型非晶硅缓冲层。
3.如权利要求1所述的方法，其中该p-i缓冲本征型非晶硅层是通过氢气/硅烷气体比例20∶1与30∶1之间的气体混合物加以沉积。
4.如权利要求1所述的方法，其中形成该本征型微晶硅层还包括：
在该本征型微晶硅层的形成过程中调整第一气体与硅烷气体间的比例，其中该第一气体包括氢。
5.如权利要求4所述的方法，其中该第一气体/硅烷气体比例是控制于20∶1与200∶1之间。
6.如权利要求5所述的方法，其中该氢气的气流在沉积该本征型微晶硅层过程中减少。
7.如权利要求1所述的方法，其中形成该n型微晶硅层还包括：
供应氢/硅烷气体比例100∶1与400∶1之间的气体混合物以沉积该n型微晶硅层。
8.如权利要求1所述的方法，其中形成该p型微晶硅层还包括：
供应氢/硅烷气体比例200∶1与800∶1之间的气体混合物以沉积该p型微晶硅层。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：
在该第二光伏结中的n型非晶硅层上形成重度掺杂n型非晶硅层。
10.如权利要求9所述的方法，其中该重度掺杂n型非晶硅层的厚度小于
11.如权利要求1所述的方法，还包括：
在形成该p型微晶硅层之前，在该基材上执行氢处理制程，其中该氢处理包括将包括氢的气体传向该基材的表面并在该基材的表面上产生RF等离子。
12.如权利要求1所述的方法，还包括：
在形成该本征型微晶硅层之前，在该基材上执行氢处理制程，其中该氢处理包括将包括氢的气体传向配置于该基材表面上的p型微晶硅层并在该p型微晶硅层的表面上产生RF等离子。
13.如权利要求1所述的方法，还包括：
在该p型非晶硅层的沉积前执行氩处理制程，其中该氩处理包括将包括氩的气体传向该基材的表面并在该基材的表面上产生RF等离子。
14.如权利要求1所述的方法，还包括：
在该第一光伏结与该第二光伏结之间形成接口层。
15.如权利要求14所述的方法，其中该接口层是选自下述的至少其中之一：SiON、SiN、SiC、SiO、SiOC、SiCN以及其它适当的硅系材料或硅合金，所述硅系材料或硅合金含碳、含氧或含氮。
16.如权利要求1所述的方法，还包括：
在该基材与该p型非晶硅层之间形成第一上接口层。
17.如权利要求16所述的方法，其中该第一上接口层是下述的至少其中之一：重度掺杂p型非晶硅层、p型微晶硅层、p型非晶硅层、SiON、SiN、SiC、SiO、SiOC、SiCN以及与其它适当的硅系材料或硅合金，所述硅系材料或硅合金含碳、含氧或含氮。
18.如权利要求1所述的方法，其中该p型微晶硅层的硼浓度是1x1018原子/cm2与1x 1020原子/cm2之间。
19.如权利要求1所述的方法，其中形成该n型非晶硅层包括：
以第一流率传送硅烷气体至该基材的表面；
传送含氢气体，以致氢/硅烷稀释比例是5.0与9.0之间；
以一流率传送掺杂前体气体以致掺杂前体气体/硅烷气体混合物比例是1∶1与1∶3之间；及
控制一邻接该基材的表面的处理容积中的压力介于1与3托之间。
20.如权利要求1所述的方法，还包括：
在形成该p型微晶硅层之后，在该基材的表面上产生RF等离子，其中形成该p型微晶硅层与产生该RF等离子在第一处理室中执行；及
将该基材传送至第二处理室，并接着形成该本征型微晶硅层与该n型非晶硅层。
21.一种在基材上形成薄膜多结太阳能电池的方法，包括：
在基材上形成第一光伏结，包括：
形成p型非晶硅层；
在该p型非晶硅层上形成本征型非晶硅层，其中该本征型非晶硅层包括p-i缓冲本征型非晶硅层与主体本征型非晶硅层，以及其中用以形成该p-i缓冲本征型非晶硅层的气体混合物中供应的氢气逐渐减少以将p-i缓冲本征型非晶硅层平滑转变成主体本征型非晶硅层，且其中供应用以形成该p-i缓冲本征型非晶硅层的硅系气体的气体流率保持相同或逐渐增加；及
在该本征型非晶硅层上形成n型微晶硅层；及在该第一光伏结上形成第二光伏结，包括
形成p型微晶硅层；
在该p型微晶硅层上形成本征型微晶硅层；及
在该本征型微晶层上形成n型非晶硅层。
22.如权利要求21所述的方法，其中该气体混合物包括硅烷气体。
23.如权利要求21所述的方法，还包括：
在该第一光伏结与该第二光伏结之间形成接口层。
24.如权利要求23所述的方法，其中该接口层是选自下述的至少其中之一：SiON、SiN、SiC、SiO、SiOC、SiCN以及其它适当的硅系材料或硅合金，所述硅系材料或硅合金含碳、含氧或含氮。
25.如权利要求21所述的方法，其中
形成该主体本征型非晶硅层还包括：
以第一流率传送硅烷气体至邻接该基材的表面的处理容积；
传送含氢气体至该处理容积，以致氢/硅烷稀释比例是介于8与15之间；及
控制该处理容积中的压力至第一压力；及
在形成该主体本征型非晶硅层之前，形成p-i缓冲本征型非晶硅层，其中形成该p-i缓冲本征型非晶硅层还包括：
以第二流率传送硅烷气体至该处理容积；
传送含氢气体至该处理容积，以致含氢气体流率/第二流率的比例是介于20与50之间；及
控制该处理容积中的压力至大于或等于该第一压力的压力。
26.如权利要求21所述的方法，还包括：
在形成该p型非晶硅层之后，在该基材的表面上产生RF等离子，其中形成该p型非晶硅层与产生该RF等离子是在第一处理室中执行；及
将该基材传送至第二处理室，并接着形成该本征型非晶硅层与该n型微晶硅层。
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