CN101944543A - 光电装置及其制造方法 - Google Patents

光电装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101944543A
CN101944543A CN2010101539444A CN201010153944A CN101944543A CN 101944543 A CN101944543 A CN 101944543A CN 2010101539444 A CN2010101539444 A CN 2010101539444A CN 201010153944 A CN201010153944 A CN 201010153944A CN 101944543 A CN101944543 A CN 101944543A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sublayer
electrooptical device
sensitive layer
manufacture method
photoelectric conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010101539444A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101944543B (zh
Inventor
明承烨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KISCO Co
Original Assignee
KISCO Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KISCO Co filed Critical KISCO Co
Publication of CN101944543A publication Critical patent/CN101944543A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101944543B publication Critical patent/CN101944543B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0368—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
    • H01L31/03682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/03687—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table including microcrystalline AIVBIV alloys, e.g. uc-SiGe, uc-SiC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • H01L31/03762—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/03765—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table including AIVBIV compounds or alloys, e.g. SiGe, SiC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/1812—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table including only AIVBIV alloys, e.g. SiGe
    • H01L31/1816—Special manufacturing methods for microcrystalline layers, e.g. uc-SiGe, uc-SiC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
    • H01L31/1824—Special manufacturing methods for microcrystalline Si, uc-Si
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供一种光电装置及其制造方法，其包括：基板；第一电极，设置在上述基板上；至少一个光电转换层，设置在上述第一电极上，且包括受光层；第二电极，设置在上述光电转换层上。所述受光层包括：第一子层，含有氢化微晶硅锗(μc-SiGe:H)和在所述氢化微晶硅锗之间所形成的非晶硅锗网状物(a-SiGe:H)；第二子层，含有氢化微晶硅(μc-Si:H)和在所述氢化微晶硅之间所形成的非晶硅网状物(a-Si:H)。

Description

光电装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及光电装置及其制造方法。
背景技术
目前，伴随着现有能源如石油、煤炭等将会枯竭的预测，人们越来越关注替代这些现有能源的可替代能源。其中，太阳能因其资源丰富且不污染环境而特别受到瞩目。
直接将太阳能转换为电能的装置是光电装置，即太阳能电池。光电装置主要利用了半导体接合的光电现象。即，如果光入射到分别掺杂了P型和n型杂质的半导体pin接合面并被吸收，则光能在半导体内部产生电子和空穴，所产生的电子和空穴通过内部电场发生分离，由此使光电产生在pin接合两端上。此时，如果在接合两端上形成电极，并由导线将其连接，则电流通过电极和导线而流向外部。
为了由太阳能替代现有能源(例如，石油等)，必须降低随着时间的经过而产生的光电装置的劣化率，且提高稳定效率。
发明内容
根据本发明中一个实施例的光电装置，包括：基板；第一电极，被设置在所述基板上；至少一个的光电转换层，设置在所述第一电极上，且包括受光层；第二电极，设置在所述光电转换层上；其中，所述受光层包括：第一子层，含有氢化微晶硅锗(hydrogenated micro-crystalline silicon)(μc-SiGe:H)和在氢化微晶硅锗之间所形成的非晶硅锗网状物(a-SiGe:H)；第二子层，含有氢化微晶硅(hydrogenated micro-crystalline silicon)(μc-Si:H)和在所述氢化微晶硅之间所形成的非晶硅网状物(a-Si:H)。
根据本发明中一实施例的光电装置的制造方法，包括以下步骤：在基板上形成第一电极；在腔室内于所述第一电极上形成包括受光层的至少一个光电转换层；在所述光电转换层上形成第二电极；其中，在形成所述受光层期间，流入到所述腔室的原料气体的氢气稀释比恒定；含有非硅元素的原料气体的流量随着沉积时间的增加重复第一流量值和第二流量值之间的变化，且流入到所述腔室310的第一时刻的氢气流量大于在第一时刻之后的第二时刻所流入的氢气流量。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的光电装置的示意图；
图2为根据本发明第二实施例的光电装置的示意图；
图3a至图3h表示本发明实施例的光电装置的制造方法；
图4表示本发明实施例中用于形成受光层的等离子体化学气相沉积装置；
图5a至图5f表示本发明实施例中用于形成受光层的原料气体的流量变化；
图6表示包括在本发明实施例的具有多个子层的受光层。
具体实施方式
图1是根据本发明第一实施例的光电装置的示意图。
如图所示，光电装置包括：基板100、第一电极210、第二电极250、光电转换层230和保护层300。
具体来说，在基板100上配置有第一电极210。第一电极210之间间隔有一定距离，使得相邻的第一电极之间不发生短路。光电转换层230按照覆盖第一电极之间间隔一定距离的区域的方式配置在第一电极210上。第二电极250配置在光电转换层230上，且第二电极250之间间隔有一定距离，使得相邻的第二电极之间不发生短路。此时，第二电极250按照贯通光电转换层230的方式与第一电极210串联连接。相邻的光电转换层230之间按照与第二电极之间的间隔距离相同的方式间隔。保护层300按照覆盖第二电极之间的间隔区域和光电转换层之间的间隔区域的方式配置在第二电极上。
光电转换层230包括p型半导体层231、受光层233和n型半导体层235。受光层233包括第一子层233a和层压在第一子层233a上的第二子层233b。第一子层233a包括氢化微晶硅锗(μc-SiGe:H)和在所述氢化微晶硅锗之间形成的非晶硅锗网状物(a-SiGe:H)，第二子层233b包括氢化微晶硅(μc-Si:H)和在所述氢化微晶硅之间形成的非晶硅网状物(a-Si:H)。包括在第一子层的非晶硅锗网状物和包括在第二子层的非晶硅网状物均含有晶硅晶粒。
图2是根据本发明第二实施例的另一种光电装置的示意图。
对于图2的光电装置，由于其结构与图1中的光电装置几乎类似，因此省略对相同结构的说明。图2中的光电转换层230包括第一光电转换层230-1和配置在第一光电转换层上的第二光电转换层203-2；第一光电转换层包括p型半导体层231-1、受光层233-1和n型半导体层235-1，第二光电转换层包括p型半导体层231-2、受光层233-2和n型半导体层235-2。
受光层233-1、，233-2由第一子层233-1a、，233-2a和层压在第一子层上的第二子层233-1b、，233-2b构成。此时，包括在第一光电转换层230-1的受光层233-1包括：第一子层233-1a，含有氢化非晶硅；第二子层233-1b，含有所述氢化非晶硅和被所述氢化非晶硅包围的晶硅晶粒。包括在第二光电转换层230-2的受光层233-2包括：第一子层233-2a，含有氢化微晶硅锗(μc-SiGe:H)和在所述微晶硅锗之间形成的非晶硅锗网状物(a-SiGe:H)；第二子层233-2b，含有氢化微晶硅(μc-Si:H)和在所述氢化微晶硅之间形成的非晶硅网状物(a-Si:H)。此时，包括在第一子层的非晶硅锗网状物和包括在第二子层的非晶硅网状物均含有晶硅晶粒。
在本实施例中，虽然将光电转换层限定为两个，但也可以包括3个以上的光电转换层。在3个光电转换层中，离入射侧面较远的第二个或第三个光电转换层与如上所述的第二光电转换层相同。
关于如上根据第一实施例和第二实施例的光电装置，在后述的光电装置的制造方法中将进一步详细说明。
图3a至图3h表示根据本发明实施例的光电装置的制造方法。
如图3a所示，首先准备基板100。基板100可以为透明绝缘基板100。
如图3b所示，在基板100上形成第一电极210。在本发明的实施例中，第一电极210可通过化学气相沉积法(CVD，Chemical Vapor Deposition)形成，且可由透明导电氧化物(TCO，Transparent Conductive Oxide)来构成，例如，氧化锡(SnO2)或氧化锌(ZnO)。
如图3c所示，通过朝向第一电极210侧或基板100侧照射激光，使第一电极210被激光划线(scribe)。由此在第一电极210上形成第一分离槽220。即，由于第一分离槽220贯通第一电极210，因此防止相邻的第一电极210之间发生短路。
如图3d所示，如图3d所示，包括受光层的一个以上的光电转换层230通过化学气相沉积法进行层压而形成，其用于覆盖第一电极210和第一分离槽220。此时，各个光电转换层230包括p型半导体层、受光层和n型半导体层。为了形成p型半导体层，如果向反应腔室混入诸如单硅烷(SiH4)的含有硅的原料气体和诸如B2H6的含有3族元素的原料气体，则通过化学气相沉积法进行将层压形成p型半导体层。之后，如果将含有硅的原料气体流入反应室，则受光层通过化学气相沉积法而形成于p型半导体层上。对于受光层的形成方法，在后述的记载中进行详细的说明。最后，如果混入诸如PH3的含有5族元素的原料气体和含有硅的原料气体，则n型半导体层通过化学气相沉积法而层压在纯半导体层上。由此，在第一电极210上依次层压形成p型半导体层、受光层和n型半导体层。
根据本发明实施例的受光层，可包括在具有一个光电转换层230的单一接合光电装置或具有多个光电转换层的多重接合光电装置。
如图3e所示，通过在大气中朝向基板100侧或光电转换层230侧照射激光，使光电转换层230被激光划线。由此，在光电转换层230上形成第二分离槽240。
如图3f所示，用于覆盖光电转换层230和第二分离槽240的第二电极250通过化学气相沉积法或溅射法而形成。第二电极250可以为金属电极，例如Al或者Ag。
如图3g所示，通过在大气中照射激光使光电转换层230和第二电极250被激光划线。由此，针对光电转换层230和第二电极250形成第三分离槽270。
如图3h所示，为了保护包括光电转换层230、第一电极210和第二电极250的光电单元200，保护层300通过公知的层压法覆盖部分或全部光电单元200。保护层300可以含有乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA，Ethylene Vinyl Acetate)。
通过上述工序，得到形成有保护层300的光电单元200，且可在保护层上形成背板(省略图示)。
下面参照附图详细说明受光层的制造方法。
图4表示根据本发明实施例的用于形成受光层的等离子体化学气相沉积装置。如图2所示，形成有第一电极210和p型半导体层231或者n型半导体层235的基板100被设置在起到电极作用的板300上。另外，在形成受光层的工序之前，为了去除腔室310内的杂质而启动真空泵320，并通过角阀330去除腔室310内的杂质，使腔室310内部达到实质上的真空状态。
如果腔室310内部达到实质上的真空状态，则诸如氢气(H2)和硅烷(SiH4)的原料气体和含有诸如锗的非硅元素的原料气体通过流量控制器MFC1、MFC2、MFC3和形成有喷嘴的电极340而流入到腔室310内。
即，氢气可通过第一流量控制器MFC1流入到腔室，硅烷可通过第二流量控制器MFC2流入到腔室。另外，含有诸如锗的非硅元素的原料气体可通过第三流量控制器MFC3流入到腔室。
此时，角阀330来通过控制使腔室310内的压力保持恒定。如果腔室310内的压力保持恒定，则防止在腔室内310因发生涡流而生成硅粉末的现象，且使沉积条件保持恒定。流入的氢气用于稀释硅烷且降低光辐射引致性能衰退效应(Staebler-Wronski effect)。
原料气体被流入且电源E供给电压时，电极340和极板300之间产生电位差，由此使原料气体呈等离子体状态而使受光层被沉积在p型半导体层231或者n型半导体层235上。
图5a至图5f表示本发明实施例中用于形成受光层的原料气体的流量变化。
如图5a至5c所示，含有诸如锗的非硅元素的原料气体的流量随着沉积时间T反复在第一流量值α和第二流量值β之间的变化。此时，第一流量值α和第二流量值β保持恒定，第一流量值α大于第二流量值β，且第二流量值β为零。
此时，第一时刻的氢气流量大于在第一时刻之后的第二时刻的氢气流量。如此，氢气流量A的减少可以有多种形式。例如，如图5a所示，从受光层沉积的时刻开始，在第一流量值α和第二流量值β变化的一个以上的周期P期间，被供给的氢气流量A1大于一个以上周期P之后被供给的氢气流量A2大。如图5b所示，从受光层沉积的时刻开始，在第一流量值α和第二流量值β发生变化的每个周期P内氢气流量A1、A2、A3、...可以减少。另外，如图5c所示，氢气流量随着沉积时间T的变化而逐渐减少。
对于这种氢气流量的变化，下面进行详细的说明。
在图5a至5c中，氢气流量在变化而含有非硅元素的原料气体的第一流量值α和第二流量值β保持恒定。相反，如图5d至5f所示，氢气流量如图5a至5c所示在减少，但含有非硅元素的原料气体的第一流量值α可以增加或保持第一流量值α的时间t1可以增加。
即，对于在图5d至5f中所示的含有非硅元素的原料气体的供给模式，其可适用于图5a至5c所示的、氢气流量变化模式之中的一个。例如，如图5a所示，氢气流量发生变化，且可按照图5d至5f中所示的、含有非硅元素的原料气体的供给模式之中中的一个模式，供给含有非硅元素的原料气体。
如图5d所示，含有非硅元素的原料气体的流量，其随着沉积时间T的变化反复在第一流量值α和第二流量值β＝0之间的变化，且第一流量值α随着沉积时间T的变化而增加。
此时，第一流量值α和第二流量值β发生变化的一个周期P内，保持第一流量值α的时间t1和保持第二流量值β的时间t2随着沉积时间T的变化而保持恒定。
如图5e所示，含有非硅元素的原料气体的流量随着沉积时间T而反复在第一流量值α和第二流量值β＝0之间的变化。第一流量值α和第二流量值β发生变化的一个周期P内，保持第一流量值α的时间t1随着沉积时间T的变化而增加。
此时，第一流量值α和第二流量值β随着沉积时间T的变化而保持恒定。第一流量值α和第二流量值β发生变化的一个周期P内，保持第一流量值α的时间t1和保持第二流量值β的时间之比随着沉积时间T的变化保持恒定。
如图5f所示，含有非硅元素的原料气体的流量，其随着沉积时间T而反复在第一流量值α和第二流量值β之间的变化。此时，第一流量值α和第二流量值β发生变化的一个周期P内，保持第一流量值α的时间t1随着沉积时间T的变化而增加，且第一流量值α随着沉积时间T的变化而增加。
在第一流量值α和第二流量值β发生变化的一个周期P内，保持第一流量值α的时间t1和保持第二流量值β的时间之比在沉积时间T的变化中保持恒定。
当含有诸如锗的非硅元素的原料气体的流量反复在第一流量值α和第二流量值β＝0之间的变化时，如图6所示，包括多个子层(sub-layers)233a、233b的受光层233形成在p型半导体层231或n型半导体层235上。即，随着含有非硅元素的、原料气体的流量的增加，其结晶性降低且沉积速度变慢。相反，随着含有非硅元素的、原料气体的流量的减少，其结晶性和沉积速度增加。
由此，在以第二流量值供给原料气体的期间，由于不供给含有非硅元素的原料气体，因此第二子层233b由氢化微晶硅(μc-Si:H)构成。此时，在第二子层233b的微晶硅之间形成嵌有晶硅晶粒的非晶硅网状物(a-Si:H)。
另外，由于供给含有非硅元素的原料气体，因此第一子层233a可由微晶硅锗(μc-SiGe:H)构成。在第一子层233a的微晶硅锗之间形成嵌有晶硅晶粒的非晶硅锗网状物(a-SiGe:H)。
如果氢气稀释比大于其标准值，则有可能形成不是氢化非晶硅相的、微晶硅锗或者诸如微晶硅的微晶硅相。如此形成的第一子层233a和第二子层233b的光学能隙较小，因此能够易于吸收长波长区域的光。
由此，由氢化微晶硅构成的第二子层233b和由氢化微晶硅锗构成的第一子层233a，可包括在二重或者三重接合光电装置中底部单元的受光层。
如上所述，当形成具有多个子层233a，233b的受光层233时，减少作为初期效率和稳定效率之差的劣化率，因此本发明实施例中的光电装置能够具有较高的稳定效率。
即，与仅由微晶硅锗(μc-SiGe:H)构成的受光层相比，本发明实施例中的第一子层233a和第二子层233b交叉形成，分别含有非晶硅锗网状物(a-SiGe:H)和非晶硅网状物(a-Si:H)的第一子层233a和第二子层233b，其通过氢气的稀释提高短程有序(SRO，Short-Range-Order)和中程有序(MRO，Medium-Range-Order)，因此加快了受光层233的劣化并提高稳定效率。即，与仅由微晶硅锗单一膜构成的受光层233相比，第二子层233b的氢化微晶硅填满第一子层233a的氢化微晶硅锗之间，因此沉积速度快，并且能够可以抑制由锗引起的、受光层233的缺陷密度的增加。
如上所述，第二子层233b由氢化微晶硅构成，第一子层233a由氢化微晶硅锗构成。此时，如本发明实施例中的图5a至5c所示，使氢气流量随着沉积时间而发生变化，这是为了使在氢化微晶硅之前形成的孵化层(incubation layer)最大限度地变薄。
即，在形成氢化微晶硅的过程中形成由非晶硅构成的孵化层。非晶硅因载流子的再结合增加而降低了效率，因此孵化层尽量要薄。氢气流量增加导致结晶性增加，因此在本发明实施例中，第一时刻的氢气流量大于第一时刻之后的第二时刻上的氢气流量。由此使孵化层的厚度减少而使光电装置的效率提高。
另外，如图5e至5f所示，随着沉积时间T的变化，含有诸如锗的非硅元素的原料气体的第一流量值α或者保持第一流量值α的时间t1增加。如上所述，通过第一流量值α和第二流量值β而形成的受光层233的第一子层233a和第二子层233b，其按照远高光入射一侧的方式形成。由此离光入射一侧越远，第一子层233a和第二子层233b的光学能隙逐渐减小。
对于能量密度高的特定波长区域的光，其透射深度(penetration depte)小，因此为了吸收能量密度高的特定波长区域的光，光学能隙必须要大。
含有诸如锗的非硅元素的原料气体的流量越小其光学能隙就越大，因此，如图5d至图5f所示，通过原料气体的供给，离光入射一侧较近的子层233a、233b具有相对大的光学能隙。由此，离光入射一侧较近的子层233a、233b能够最大限度地吸收特定波长区域的光。
另外，含有诸如锗的非硅元素的原料气体的流量越大，离光入射一侧较远的子层233a、233b具有相对小的光学能隙。由此，离光入射一侧较远的子层233a、233b能够最大限度地吸收特定波长以外区域的光。
在本发明的实施例中所使用的等离子体化学气相沉积方法中，电源E提供的电压频率可以为13.56MHz以上。电源E提供的电压频率大于27.12MHz时沉积率得到提高。由此，由非晶硅构成的孵化层可能会更薄。
为了吸收长波长区域的光，由氢化微晶硅锗和氢化微晶硅构成的受光层233的光学能隙可以为0.9eV～1.3eV，锗平均含量可以为0atomic％～15atomic％。
由氢化微晶硅锗和氢化微晶硅构成的受光层233的厚度可以为0.5μm～1.0μm。如果受光层233的厚度小于0.5μm，则受光层233无法起到作为受光层的作用，如果其厚度大于1.0μm，则因受光层233的厚度过厚而使效率降低。
即，根据本发明实施例的受光层233的光学能隙为0.9eV～1.3eV，比较小，因此，即使受光层233具有0.5μm～1.0μm的、如此薄的厚度，也能够易于吸收长波长区域的光。
另外，为了形成0.9eV～1.3eV的光学能隙，必须增加诸如锗的非硅元素的含量。以锗为例，如果其含量增加，则沉积率下降，因此制造时间(tact time)显著增加。在本发明实施例中，在不供给锗的情况下，第二子层233b反复在形成，因此即使锗平均含量大于0atomic％且15atomic％，也能够形成0.9eV～1.3eV的光学能隙。
由氢化微晶硅构成的第二子层233b的厚度可以为20nm以上。如果第二子层233b的厚度小于20nm，则难以形成氢化微晶硅，因此难以获得包括第一子层233a和第二子层233b的受光层233的效果。
如上所述，受光层233的厚度可以为0.5μm～1.0μm。另外，包括第一子层233a和第二子层233b的受光层233为了起到其作用，可以为5～10个周期P。由此，在一个周期P内，以第一流量值α和第二流量值β＝0供给锗时，第一子层233a和第二子层233b的厚度之和可以为50nm～100nm。
由氢化微晶硅锗和氢化微晶硅构成的受光层233的平均结晶体体积分数可以为30％～60％。平均结晶体体积分数小于30％时，生成很多非晶硅，因此，有可能因载流子的再结合增加而导致效率的降低。另外，当平均结晶体体积分数大于60％时，结晶物质的晶界量增多，晶粒缺陷(defect)也随之增多，因此有可能增加再结合。
由氢化微晶硅锗和氢化微晶硅构成的受光层233的平均氧气含量可以为1.0×1020atoms/cm3。如果受光层233的平均氧气含量大于1.0×1020atoms/cm3，则光电转换效率减低。
在本发明的实施例中，虽然首先形成第一子层233a，但第二子层233b也可以先于第一子层233a形成。

Claims (26)

1.一种光电装置，包括：
基板(100)；
第一电极(210)，设置在所述基板上；
至少一个光电转换层(230)，设置在所述第一电极(210)上，且包括受光层(233)；
第二电极(250)，设置在所述光电转换层(230)上；其中，
所述受光层(233)包括：
第一子层(233a)，含有氢化微晶硅锗和在所述氢化微晶硅锗之间形成的非晶硅锗网状物(a-SiGe:H)；
第二子层(233b)，含有氢化微晶硅和在所述氢化微晶硅之间形成的非晶硅网状物(a-Si:H)。
2.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于：
所述受光层的平均锗含量为大于0atomic％～15atomic％。
3.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于：
所述受光层的厚度为0.5μm～1.0μm。
4.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于：
所述受光层的平均结晶体体积分数为30％～60％。
5.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于：
所述受光层的平均氧气含量为1.0×1020atoms/cm3以下。
6.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于：
所述光电转换层(230)包括第一光电转换层和设置在所述第一光电转换层(230-1)上的第二光电转换层(230-2)；
包括在所述第二光电转换层的受光层包括：
第一子层(233-2a)，含有氢化微晶硅锗和在所述氢化微晶硅锗之间形成的非晶硅锗网状物；
第二子层(233-2b)，含有氢化微晶硅和在所述氢化微晶硅之间形成的非晶硅网状物。
7.根据权利要求6所述的光电装置，其特征在于：
所述第二光电转换层与第一光电转换层相比，离光入射一侧更远。
8.根据权利要求1或6所述的光电装置，其特征在于：
所述非晶硅锗网状物和非晶硅网状物均含有晶硅晶粒。
9.一种光电装置的制造方法，包括：
在基板(100)上形成第一电极(210)；
在腔室(310)内于第一电极(210)上形成包括受光层(233)的至少一个光电转换层(230)；
在所述光电转换层(230)上形成第二电极(250)；其中
形成所述受光层(233)期间，供给到所述腔室(310)内的硅烷的流量保持恒定；
含有非硅元素的原料气体的流量随着沉积时间的变化反复在第一流量值和第二流量值之间的变化；
在第一时刻流入到所述腔室(310)的氢气流量大于在第一时刻之后的第二时刻流入到腔室(310)的氢气流量。
10.根据权利要求9所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述第一流量值随着沉积时间而增加；
通过所述第一流量值和所述第二流量值形成的所述受光层的第一子层和第二子层按照远离光入射一侧的方式形成。
11.根据权利要求9所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
保持所述第一流量值的时间随着沉积时间而增加；
通过所述第一流量值和所述第二流量值形成的所述受光层的第一子层和第二子层按照远离光入射一侧的方式形成。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：所述第二流量值为零。
13.根据权利要求9所述的光电装置的制造方法，其特征在于：所述非硅元素为锗。
14.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
在所述第一流量值和所述第二流量值发生变化的一个以上周期内所供给的所述氢气流量大于在所述一个以上周期之后所供给的所述氢气流量。
15.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：在所述第一流量值和第二流量值发生变化的每个周期，所述氢气流量减少。
16.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：所述氢气流量随着沉积时间逐渐减少。
17.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：所述受光层包括多个第一子层和第二子层；
所述多个第一子层和第二子层离光入射一侧越近所具有的光学能隙越大。
18.根据权利要求9所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述含有非硅元素的原料气体包含锗时，所述受光层的平均锗含量大于0atomic％～15atomic％。
19.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：所述受光层的光学能隙为0.9eV～1.3eV。
20.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：形成所述受光层时，供给到所述腔室的电压频率为27.12MHz以上。
21.根据权利要求9所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述含有非硅元素的原料气体包含锗；
所述受光层包括所述原料气体以所述第一流量值供给期间形成的第一子层和所述原料气体以所述第二流量值供给期间形成的第二子层；其中
所述第二子层由氢化微晶硅构成，所述第一子层由氢化微晶硅锗构成。
22.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：所述受光层的厚度为0.5μm～1.0μm。
23.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述受光层包括所述原料气体以所述第一流量值供给期间形成的第一子层和所述原料气体以所述第二流量值供给期间形成的第二子层；其中，
所述第二子层的厚度为20nm以上。
24.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述受光层包括所述原料气体以所述第一流量值供给期间形成的第一子层和所述原料气体以所述第二流量值供给期间形成的第二子层；其中，
在一个周期内形成的所述第一子层和所述第二子层的厚度之和为50nm～100nm。
25.根据权利要求9所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述含有非硅元素的原料气体包含锗；
所述第一流量值大于第二流量值且所述第二流量值为零；
所述受光层的平均结晶体体积分数为30％～60％。
26.根据权利要求9至11中任一项所述的光电装置的制造方法，其特征在于：所述受光层的平均氧气含量为1.0×1020atoms/cm3以下。
CN2010101539444A 2009-07-07 2010-04-23 光电装置及其制造方法 Expired - Fee Related CN101944543B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090061681A KR101079027B1 (ko) 2009-07-07 2009-07-07 광기전력 장치의 제조 방법
KR10-2009-0061681 2009-07-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101944543A true CN101944543A (zh) 2011-01-12
CN101944543B CN101944543B (zh) 2012-11-21

Family

ID=43216217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101539444A Expired - Fee Related CN101944543B (zh) 2009-07-07 2010-04-23 光电装置及其制造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110005588A1 (zh)
EP (1) EP2273563A3 (zh)
JP (1) JP2011018884A (zh)
KR (1) KR101079027B1 (zh)
CN (1) CN101944543B (zh)
TW (1) TW201103155A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104157741A (zh) * 2014-09-10 2014-11-19 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种光电探测器的制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200051360A (ko) 2018-11-05 2020-05-13 임태용 어스볼트용 아답터

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271055B1 (en) * 1997-03-10 2001-08-07 Canon Kabushiki Kaisha Process for manufacturing semiconductor element using non-monocrystalline semiconductor layers of first and second conductivity types and amorphous and microcrystalline I-type semiconductor layers
CN1344030A (zh) * 2000-09-08 2002-04-10 夏普公司 具有内建电路的光探测器及其生产方法
KR100906748B1 (ko) * 2008-05-26 2009-07-09 (주)지이앤 태양 전지 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5810871A (ja) * 1981-07-13 1983-01-21 Agency Of Ind Science & Technol アモルフアス太陽電池
JPS61120480A (ja) * 1984-11-16 1986-06-07 Hitachi Ltd 光電変換装置
DE69030775T2 (de) * 1989-02-14 1997-11-13 Seiko Epson Corp Herstelllungsverfahren einer Halbleitervorrichtung
JPH03101274A (ja) * 1989-06-30 1991-04-26 Tonen Corp アモルファス太陽電池の製造方法
JPH04168769A (ja) * 1990-10-31 1992-06-16 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子の製造方法
JP3037461B2 (ja) * 1991-05-07 2000-04-24 キヤノン株式会社 光起電力素子
JP2733176B2 (ja) * 1992-11-16 1998-03-30 キヤノン株式会社 光起電力素子及びそれを用いた発電装置
US5635408A (en) * 1994-04-28 1997-06-03 Canon Kabushiki Kaisha Method of producing a semiconductor device
JPH0918038A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Mitsui Toatsu Chem Inc 光電変換素子
JPH09162427A (ja) * 1995-12-08 1997-06-20 Mitsui Toatsu Chem Inc 非晶質合金半導体薄膜
JPH09191117A (ja) * 1996-01-09 1997-07-22 Mitsui Toatsu Chem Inc 半導体薄膜
JP3581546B2 (ja) * 1997-11-27 2004-10-27 キヤノン株式会社 微結晶シリコン膜形成方法および光起電力素子の製造方法
US6303945B1 (en) * 1998-03-16 2001-10-16 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor element having microcrystalline semiconductor material
US7259321B2 (en) * 2002-01-07 2007-08-21 Bp Corporation North America Inc. Method of manufacturing thin film photovoltaic modules
JP4530785B2 (ja) * 2004-09-30 2010-08-25 三洋電機株式会社 光起電力装置
WO2007074683A1 (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Kaneka Corporation 積層型光電変換装置
KR100895977B1 (ko) 2008-04-10 2009-05-07 키스코홀딩스주식회사 실리콘 박막 태양전지 및 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271055B1 (en) * 1997-03-10 2001-08-07 Canon Kabushiki Kaisha Process for manufacturing semiconductor element using non-monocrystalline semiconductor layers of first and second conductivity types and amorphous and microcrystalline I-type semiconductor layers
CN1344030A (zh) * 2000-09-08 2002-04-10 夏普公司 具有内建电路的光探测器及其生产方法
KR100906748B1 (ko) * 2008-05-26 2009-07-09 (주)지이앤 태양 전지 및 이의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104157741A (zh) * 2014-09-10 2014-11-19 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种光电探测器的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2273563A3 (en) 2012-12-05
EP2273563A2 (en) 2011-01-12
KR20110004059A (ko) 2011-01-13
TW201103155A (en) 2011-01-16
CN101944543B (zh) 2012-11-21
US20110005588A1 (en) 2011-01-13
JP2011018884A (ja) 2011-01-27
KR101079027B1 (ko) 2011-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101593779B (zh) 串联薄膜硅太阳能电池及其制造方法
CN101944542A (zh) 光电装置及其制造方法
EP2113946A2 (en) Compositionally-graded and structurally-graded photovoltaic devices and methods of fabricating such devices
TW201001721A (en) Method for obtaining high performance thin film devices deposited on highly textured substrates
CN101964368B (zh) 一种叠层太阳能电池及其制造方法
AU2008200051A1 (en) Method and apparatus for a semiconductor structure forming at least one via
CN201440422U (zh) 一种叠层太阳能电池
CN101944543B (zh) 光电装置及其制造方法
US8642115B2 (en) Photovoltaic device and manufacturing method thereof
US20140102522A1 (en) A-si:h absorber layer for a-si single- and multijunction thin film silicon solar cell
JP4864077B2 (ja) 光電変換装置およびその製造方法
EP2296194A2 (en) Photovoltaic Device and Method for Manufacturing the Same
JP4441298B2 (ja) 光電変換装置およびその製造方法
WO2008010205A2 (en) Thin-film photovoltaic conversion device and method of manufacturing the same
US20120067416A1 (en) Photovoltaic Device
KR101100109B1 (ko) 광기전력 장치의 제조 방법
CN110383496A (zh) 太阳能电池装置及用于形成单个、串联和异质结系统太阳能电池装置的方法
US20120118374A1 (en) Photovoltaic device
WO2005093856A1 (ja) 薄膜光電変換装置の製造方法
US20120073644A1 (en) Photovoltaic Device
WO2012027857A2 (en) Method for manufacturing a tandem solar cell with microcrystalline absorber layer
CN103137769A (zh) 串叠式太阳能电池及其制作方法
CN103262263A (zh) 硅串接太阳能电池及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121121

Termination date: 20150423

EXPY Termination of patent right or utility model