CN102067333A - 用于变换器面板的光伏电池的大规模制造方法以及光伏变换器面板 - Google Patents
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Abstract
为了改进光伏电池和相应变换器面板的大规模工业制造，在具有本征硅化合物的微晶层（2）的光伏电池中，掺杂硅材料的相邻层（3，1）中的至少一个被设计为非晶层。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于表面范围为至少2500 cm2的光伏变换器面板的光伏电池的大规模工业制造方法并且涉及一种至少具有所述的表面范围的光伏变换器面板。
背景技术
定义
● 微晶层：
我们在整个本说明书和权利要求书中将“微晶层”理解为具有以下特性的层：
包括与生长方向垂直的晶体直径小于1μm的晶体。
● 非晶层：
我们在整个本说明书和权利要求书中将“非晶层”理解为具有以下特性的层：
沿其表面范围平均的超过50%（体积百分比）是非晶的。
● 我们将术语“中性掺杂材料”理解为一种为建立相互至少近似补偿掺杂的材料而被掺杂的材料（在光伏电池技术的背景中剩余的过量掺杂是可忽略的意义上是近似的）。
我们将术语“未掺杂材料”理解为本征材料。
比如当前，优选的是将所述的“中性掺杂或未掺杂”材料承认为未掺杂材料。因此，我们将在下文的描述中指代“本征”材料i。
● 光伏电池：
我们将光伏电池理解为一种正-p本征-i和负-n掺杂层的半导体层结构（从而为p-i-n或n-i-p），其中日光或者至少一部分日光光谱——不管它是在可见光谱范围中还是在不可见光谱范围中——被透射到负责光伏吸收的i层。
● 层“基本上”为一种材料：
通过此定义，我们阐述（address）该材料可以包括用于选择性调整其特性（例如关于日光的光谱透射）的元素。
● 掺杂类型
半导体材料可以被正-p或负-n掺杂。我们用术语“类型”来阐述这些掺杂可能性。
● 我们将“在含有反应气体的气氛中的真空沉积工艺”理解为一种真空沉积工艺，例如CVD（化学气相沉积）、从而PECVD（等离子体增强CVD）、PVD（物理气相沉积），在这里（whereat）气相实质上有助于沉积材料。在这种背景下，通过这种工艺所沉积的所得到的“化合物”材料反映这种贡献。
● 我们将几层是“一体的”的术语理解为这些层的材料基体（matrix）建立单个层，仅可通过该材料的一种或者多于一种元素是不同的来辨别这两层。从一层到另一层的过渡可能是稳步的或是阶梯状的。
使用本征半导体材料的微晶层（从而尤其是基本上为本征氢化硅的微晶层）的光伏电池是越来越受到科学和商业关注的主题。从而，通常相应的出版物根据相应的定义指代为微晶而不是微晶层的材料。显然，各种出版物中针对光伏电池所提出的这种微晶材料层建立根据如本上下文中使用的定义的微晶层。
关于利用光伏电池的本征氢化硅微晶层的实验的早期报告揭示：尤其当此类层由包括PECVD（等离子体增强CVD）的CVD（化学气相沉积）沉积时，它们变成非故意负掺杂。这就得出结论：此类层对于所述的光伏电池应用而言没有关注或者关注至少非常受限。
随后通过主动添加正掺杂剂来补偿非故意负掺杂从而导致大概中性掺杂材料，来修正这种非故意负掺杂现象（尤其是当CVD-从而PECVD-沉积氢化硅的微晶层时）。这种方法的结果是氢化硅的微晶层成为针对光伏电池的光伏有源层的科学关注的主题。
然后根据与US 6309 906一致的EP 0 871 979，发现所述的非故意负掺杂的一个重要原因是在沉积氢化硅的微晶层期间在处理气氛中的寄生（spurious）氧气。因此根据所述的参考资料，通过利用高纯度的反应气体尤其是高纯度的硅烷并且通过在层沉积之前准确地清洗、调节真空容器，所得到的氢化硅的微晶层变为基本上本征的，而没有任何寄生掺杂要被补偿。
因此根据所述的EP 0 871 979，光伏电池为人所知，在这里建立电池的整体p-i-n或者n-i-p层系统由氢化硅的微晶层组成。
从而根据本发明的发明人的知识，首次可以在工业上利用硅化合物即氢化硅的微晶层作为太阳能电池和相应变换器面板的光伏有源层。
现在相当关注且重要的方面是比如工艺稳定性、处理成本以及功耗的大规模处理考虑因素，其中所述的光伏电池和面板的吞吐量以及因此处理时间对处理成本有显著贡献。
发明内容
根据这方面，本发明的目标是改进用于至少2500 cm2的光伏变换器面板的光伏电池的大规模工业制造，该光伏电池包括基本上为硅化合物的微晶层作为光伏有源层。
该目标是通过根据本发明的方法达成的，该方法包括：通过真空沉积工艺来沉积基本上为第一类型掺杂半导体材料的第一层；通过真空沉积工艺来沉积基本上为第二类型掺杂半导体材料的第三层；以及在第一层和第三层之间通过真空沉积工艺在含有至少一种反应气体的气氛中沉积基本上为硅化合物的中性掺杂或未掺杂微晶层作为第二层，其中沉积所述第一层和沉积所述第三层中的至少一个包括沉积分别掺杂半导体材料的非晶层。
从而，已认识到：至少对于CVD-或者PECVD-层沉积而言，掺杂非晶半导体材料的沉积速率比同样掺杂微晶半导体材料的沉积速率高得多；工艺稳定性对沉积这种非晶层的重要性比对沉积相应微晶层的重要性小得多；用于沉积所述的非晶层的功耗比以同样沉积速率沉积相应微晶层的功耗低得多。因此，将现有技术已知的至少一个掺杂微晶层替换为根据本发明的分别掺杂非晶层导致光伏电池以及相应光伏变换器面板的大规模工业制造的显著改进。
在http://www.fz-juelich.de/ief/ief-5//pdf/EPVSEC%20Paris,2004/3CO7.1-Mai%2上发表的且2004年在“European conference of
Photovoltaic in Paris, France on laboratory scale（法国巴黎举行的实验室规模上的欧洲光伏会议）”上发表的、Y. Mai等人的论文“Microcrystalline Silicon
Solar Cells Deposited at High Rates by Combination of VHF-PECVD and High
Working Pressure”中，提出了具有微晶p掺杂层和本征层以及非晶n掺杂层的太阳能电池，其中所有的氢化硅使用硅烷作为反应气体进行沉积。论文中报告的实验是在10x10 cm2衬底上执行的，其中各个太阳能电池面积为1x1 cm2。虽然该参考文献一方面教导了实现这种太阳能电池和相应面板的可能性，但是只有通过本发明，诸如针对关于此类电池的变换特性的科学研究在实验室规模上现有技术所实现的方法的显著优点才被认识到用于大规模工业制造。
而且可以阐明，从在大规模工业制造中设计具有微晶本征层的光伏电池出发，本领域技术人员不考虑在层堆叠（stack）的沉积期间改变处理类型，原因在于关于堆叠层的整体直前（straight ahead）处理的考虑因素以及关于堆叠层之间的材料界面的稳定性的考虑因素。
必须考虑到：每当将正或负掺杂非晶半导体材料与微晶本征层紧密接触时，由于所得到的这种掺杂剂的高浓度梯度而发生掺杂剂到微晶本征材料中的扩散；和/或沉积为第二材料的材料生长在第一沉积材料上，或多或少地从第一沉积材料的晶体结构稳步地改变为第二沉积材料的晶体结构。因此举例来讲，如果n掺杂半导体材料的非晶层生长在微晶i层上，则n掺杂剂会通过扩散从在用于非晶层沉积的工艺条件下沉积的材料迁移到i层中从而产生n掺杂微晶中间层，而且在用于非晶层沉积的工艺条件下沉积的层会稳步地生长以从微晶改变为非晶，这也产生n掺杂微晶中间层。所述的两种不同的机制以相应的权重对由掺杂非晶层的沉积引起的微晶分别掺杂中间层的形成有贡献。此类中间层实际上是根据EP 0 871 979被称为掺杂微晶层的分别掺杂层。不过根据本发明，沉积这些层具有如上面针对大规模工业制造所概述的各优点。
尽管不同的硅化合物可以被应用于生长根据本发明的方法沉积的微晶i层，但是在一个实施例中此类化合物包括氢化硅或者基本上由氢化硅组成。
本发明的一个实施例进一步考虑所谓的串接（tandem）或者多个光伏电池。本领域技术人员完全已知，通过一个在另一个上地沉积多个p-i-n或者n-i-p层三元组（triple）来提供电学上串联的两个或者更多个光伏电池。通过尤其分别调整本征层，可以针对要利用的日光的预定光谱带来选择性地优化每个电池的光伏变换。从而，必须考虑后面电池的光谱吸收特性。一般而言，电池应当根据其i层材料的带隙在传送光的方向上被堆叠，从而在所述的方向上考虑具有高度渐减的带隙，即离太阳越近带隙越高。例如，从所述的EP 0 871 979中已知，在入射光的方向上首先提供非晶氢化硅的光伏电池，在下游方向接着是微晶氢化硅的电池。这是因为非晶氢化硅的带隙比微晶氢化硅的带隙高。
根据本发明的一个方面，阐述了在包括本征硅化合物的微晶层的光伏电池的顶部上和/或底部上添加或堆叠另一个光伏电池，在这里至少直接跟随本征硅化合物的微晶层作为光伏有源层的电池的那一层是非晶半导体材料。
从而，根据本发明的一个方面的所述的制造方法包括：通过真空沉积工艺来沉积基本上为第一类型掺杂半导体材料的第四层；以及通过真空沉积工艺来沉积基本上为第二类型掺杂半导体材料的第六层；以及在第四层和第六层之间通过真空沉积工艺来沉积中性掺杂或未掺杂半导体材料层作为第五层。沉积所述第一层包括所述的沉积所述的第一类型掺杂半导体材料的非晶层，而沉积作为第二电池的一部分的第六层包括通过所述的真空沉积工艺来继续沉积所述的第一层同时将所述第一类型掺杂改变为所述第二类型掺杂。
在可以与刚才所述的实施例组合的根据本发明的方法的其他实施例中，通过真空沉积工艺来沉积基本上为第一类型掺杂半导体材料的第一附加层，通过真空沉积工艺来沉积基本上为第二类型掺杂半导体材料的第三附加层，并且在第一附加层和第三附加层之间通过真空沉积工艺来沉积中性掺杂或未掺杂半导体材料的第二附加层。从而，沉积所述第三层包括所述的沉积第二类型掺杂半导体材料的非晶层，而沉积所述的第一附加层包括通过所述的相应真空沉积工艺来继续沉积所述第三层同时将所述第二类型掺杂改变为所述第一类型掺杂。
因此，实际上，非晶n层和/或p层在硅化合物的微晶本征层上的沉积被继续以产生在串接或者多个电池架构中正好相邻电池的分别p或者n掺杂层。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的方法的一个其他实施例中，沉积所述第一层和所述第三层中的至少一个是通过真空沉积工艺在含有至少一种反应气体的气氛中执行的并且包括沉积硅化合物。
从而在一个实施例中，如刚才所述的硅化合物包括氢化硅或者由氢化硅组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的方法的其他实施例中，所述的至少一层通过真空沉积工艺在含有至少一种反应气体的气氛中被沉积为包括硅化合物的非晶分别掺杂层。
从而在一个实施例中，如刚才所述的硅化合物包括氢化硅或者至少基本上由氢化硅组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的方法的其他实施例中，通过沉积至少基本上为分别掺杂半导体材料的至少一个非晶层，向所述的第二层生成分别掺杂微晶中间层。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的方法的其他实施例中，所述至少一层沉积在所述第二层上。
根据本发明，进一步提出了一种至少2500 cm2、包括至少一个光伏电池的光伏变换器面板。所述电池包括基本上为第一类型掺杂半导体材料的第一层、基本上为第二类型掺杂半导体材料的第三层、以及在第一层和第三层之间作为第二层的至少基本上为硅化合物的中性掺杂或未掺杂微晶层，所述第一层和第三层中的至少一个是非晶的。
在根据本发明的面板的一个实施例中，所述的硅化合物包括氢化硅或者至少基本上由氢化硅组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，所述第一层和第三层中的至少一个包含硅化合物或者至少基本上由硅化合物组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，如刚才所述的硅化合物包括氢化硅或者至少基本上由氢化硅组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，所述面板包括与迄今所述的第一光伏电池堆叠的至少一个第二光伏电池。该第二电池包括基本上为第一类型掺杂半导体材料的第四层、基本上为第二类型掺杂半导体材料的第六层、以及在第四层和第六层之间作为第五层的基本上为中性掺杂或未掺杂半导体材料的层，其中所述第一层是非晶的并且所述第六层与所述第一层是一体的。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，所述第四、第五和第六层中的至少一个包含硅化合物或者至少基本上由硅化合物组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，刚才所述的硅化合物包括氢化硅或者至少基本上由氢化硅组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，所述面板包括堆叠在所述的第一电池上的至少一个附加光伏电池。该附加电池包括至少基本上为第一类型掺杂半导体材料的第一附加层、至少基本上为第二类型掺杂半导体材料的第三层、以及在第一附加层和第三层之间作为第二附加层的基本上为中性掺杂或未掺杂半导体材料的一层，其中所述第三层是非晶的并且所述第一附加层与所述第三层是一体的。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，所述第一附加层、第二附加层和所述第三附加层中的至少一个包括硅化合物或者至少基本上由硅化合物组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，如刚才所述的硅化物包括氢化硅或者至少基本上由氢化硅组成。
在可以与至此所述的任一实施例组合的根据本发明的面板的一个实施例中，所述至少一层沉积在所述第二层上。
附图说明
现在将要通过具体示例并借助附图来进一步描述本发明。附图示出：
图1纯示意性地示出通过本发明的方法制造的、根据本发明的变换器面板上的光伏电池的层结构，包括微晶-p-半导体材料层、半导体化合物的微晶本征层以及半导体材料的非晶n层；
图2示意性地示出在掺杂半导体材料的非晶层和本征半导体化合物的微晶层之间的界面处的掺杂剂浓度和材料结构的特性；
图3以根据图1的表示示出包括p掺杂半导体材料的非晶层、本征硅化合物的微晶层和本征半导体材料的微晶层的层结构；
图4仍以根据图1或3的表示示出包括p掺杂半导体材料的非晶层、本征半导体化合物的微晶层和n掺杂半导体材料的非晶层的层结构；
图5仍以根据图1、3或4的那些的表示示出串接电池的层结构，在这里根据图1的第一电池的n掺杂半导体材料的非晶层与堆叠在第一电池上的第二电池的p掺杂半导体材料的随后非晶层是一体的；
图6以根据图5的表示示出串接电池，在这里根据图3的第一电池的p掺杂半导体材料的非晶层与堆叠在第一电池上的第二电池的n掺杂半导体材料的随后非晶层是一体的；
图7以与图5和6的那些表示类似的表示示出三重堆叠电池的布置，在这里从根据图4的电池出发，半导体材料的其相应非晶n掺杂和p掺杂非晶层与相邻堆叠两个电池的半导体材料的相应n掺杂和p掺杂非晶层成一体（transit integral）。
具体实施方式
首先，必须指出：
（a）目前，几乎不可能通过PECVD的CVD在不是微晶的基底材料上沉积满足对高效光伏变换的要求的、半导体材料的高质量本征微晶层。不过如上所述，不排除这在不久的将来也许成为可能。
（b）已阐述了要考虑到在传送光的方向上一个在另一个上交错的的各层的带隙考虑因素以及因此光谱吸收特性。这产生了在微晶层上游提供非晶层的目前技术。不过，可以不排除所述的物理考虑因素必然导致非晶层和微晶层的所述交错。
鉴于（a）和（b）中概述的目前有效考虑因素实际上不会影响本发明的一般构思的事实，即为了通过尽可能利用非晶层沉积与微晶层沉积相比的相应优点来改进大规模工业制造，我们在没有关于（a）和（b）的考虑因素的情况下阐述本发明，此外考虑到（in view）这样的考虑因素可能因将来发展而变得限制性更小。
在图1中，以示意图示出比如本发明的包括根据本发明制造的至少一个光伏电池的光伏变换器面板当中的截面。
光伏电池包括基本上为硅化合物（具体地是氢化硅SiH）的作为第二层2的微晶层。层材料是中性掺杂或者未掺杂的，这由术语“本征”阐述。微晶本征层2夹在层1和层3之间，层1和层3分别被p掺杂和n掺杂并且至少基本上由半导体材料组成，从而更具体地包括硅化合物或者基本上由硅化合物组成，所述硅化合物甚至更具体是氢化硅。从而按照一般考虑因素，两层1和3可以为不同的材料。
根据图1的实施例，掺杂层之一（即p掺杂的层3）是微晶层，而第二掺杂层即层1是非晶层。从而在层1和3两者基本上由氢化硅组成的具体实施例中，相应掺杂层1和3的厚度d1、d3为至多30 nm，具体地为至多10 nm；而为本征的且因此建立光伏有源层的微晶层2的厚度d2在以下范围内：
100 nm ≤ d2 ≤ 10μm
更具体地为：
0.5μm ≤ d2 ≤ 2μm。
如按照一般方法所阐述的，可以根据具体的制造和物理需要来选择掺杂层1和3的半导体材料，并且微晶层2的材料可以包括不用作掺杂剂的例如用于具体调整所述的材料关于日光的吸收以及因此透射特性的其他元素。
按以下顺序沉积根据图1实施例的且按照（a）中概述的目前知识的考虑因素的电池的各层：
首先在衬底表面上沉积微晶层3以便为随后沉积微晶i层2形成最佳基底。最后，在微晶i层2上沉积n掺杂层1作为非晶层。从而，非晶掺杂层1的沉积速率比与微晶层相同的半导体材料掺杂层的沉积速率大很多。而且如本领域技术人员所已知的，这种非晶层的真空沉积工艺的稳定性和可控制性不如对沉积作为微晶层的相应层那么重要，另外用于沉积非晶层的功耗比用于沉积相应微晶层的功耗低。
示例：
厚度为3 mm、例如为1 m2的玻璃衬底（一侧涂布有导电氧化物例如ZnO或者SnO2或者ITO2的透明电极层）在根据变换器面板上的光伏电池的期望图案对导电氧化物层进行激光图案化之后被引入真空处理室中。
之前借助氢Rf等离子体清洗了该室。在清洗真空室之后且在引入所述的衬底之前，将真空室抽真空到10-2毫巴（mbar）。沉积其未涂布表面在平行电极PECVD处理真空室的两个电极之一上的衬底。
P掺杂微晶层3：
为了实现具有比如根据图1的实施例的光伏电池的光伏变换器，首先沉积氢化硅的p掺杂微晶层3。为此，建立以下处理参数：
点燃等离子体的操作频率：40 MHz
每单位衬底表面等离子体放电的Rf功率：大约0.1W/cm2
反应气体:氢气、硅烷、三甲基硼作为p掺杂剂。
总压力：2.5 mbar
沉积速率：1 Å/sec。
涂布的衬底的温度范围为150℃-220℃。
作为反应气体，在这种情况中使用关于氧含量尽目前可能纯化最好的氢气、硅烷、三甲基硼。这主要为了避免已经在沉积所述的p掺杂层期间对真空室的氧污染。
在大约3分钟后，厚度d3为大约20 nm的、氢化硅的p掺杂微晶层被沉积在衬底的透明导电氧化物层上。
随后，停止p掺杂剂气体三甲基硼（trimethylbor）的流入，并且以下处理参数被改变为建立：
微晶本征层2：
等离子体的操作频率：40 MHz
每单位衬底表面等离子体放电的Rf功率：大约0.1W/cm2
反应气体:氢气、硅烷
总压力：2.5 mbar
沉积速率：范围为5-6 Å/sec
涂布的衬底的温度范围为150℃-220℃。
在大约小于1.5小时后，在微晶p掺杂层3上沉积了厚度d2为大约1μm的微晶本征层2。
n掺杂非晶层1：
此后，如下在微晶本征层2上沉积氢化硅的n掺杂非晶层1：
等离子体的操作频率:40 MHz
每单位衬底表面等离子体放电的Rf功率：大约0.01W/cm2
反应气体：氢气、硅烷，磷化氢作为n掺杂剂。
总压力：0.5 mbar
沉积速率：范围为2-3 Å/sec
涂布的衬底的温度范围为150℃-220℃。
从而，在1.5分钟中沉积厚度d1为大约20 nm的、氢化硅的非晶n掺杂层1。
然后，所得到的p-i-n电池层被激光图案化（where laser patterned），后接触层被施加，并且后接触层和p-i-n电池层经受进一步的激光图案化。
更一般地，认识到以下项：
以微晶未掺杂层沉积作为参考，可以看到：被掺杂的非晶层的沉积可以以与沉积微晶掺杂层相比明显更高（至少2倍）的沉积速率进行；另外，功率可以被明显降低（至少1/3）。
牢记这些考虑因素，将要通过示例阐述根据本发明的制造方法和变换器面板的其他实施例。
在图2中，启发性地且在不要求科学准确性的情况下示出微晶本征半导体层和非晶掺杂层之间（比如图1的层2和1之间）的界面处的特性。
根据图2，坐标轴x表示如图1中引入的从一层到另一层的过渡方向。一直到图2中由I表示的本征层的表面，i层的结构是微晶的。当在最终导致沉积非晶层的工艺条件下在该表面I上沉积掺杂半导体材料时，生成图2中由线II表示的界面区域，纯微晶结构μc沿该区域稳步地变为非晶结构α。
而且，在非晶层的主体（bulk）中存在预定浓度的掺杂剂例如n掺杂剂。与此相反且如图2中I的微晶本征层左侧的区域所示，在本征层的主体中没有这种掺杂剂。由于高掺杂剂浓度梯度，存在掺杂剂到如线III所示的本征层的微晶结构中的扩散。这两种现象，即在根据图2的线II沉积非晶层时微晶性（microcrystallinity）向非晶性的变化以及掺杂剂从非晶层到微晶本征层中的扩散，可能对中间层沿微晶层和非晶层之间的界面的生成有不同的权重。该中间层在图2中由区域IL表示。因此，可以看出，沿该界面生成中间层，该中间层从x方向考虑为降低的微晶性和增加的掺杂剂密度，导致这种中间层IL为微晶结构并且掺杂有非晶层的掺杂剂。通过控制工艺参数，例如通过控制沉积温度，可以控制这种中间层的厚度dIL。尽管即使在非常低的温度或者其他不利于掺杂剂扩散的条件（比如例如低压或者低梯度）下和/或通过使用当前的沉积技术，所述的现象可能永不会完全消失，但变得难以测量和/或难以区别。
因而，通过在基本上为硅化合物比如具体地是氢化硅的本征微晶层上沉积非晶掺杂半导体层，产生掺杂有非晶层掺杂剂的微晶中间层。在这个简化考虑因素中，没有阐述由于施加不同半导体材料的本征层和非晶层造成的沿界面的效应。
如本领域技术人员完全可以理解的，图3的实施例与图1的实施例类似。不是沉积n掺杂层作为非晶层，在图3的实施例中沉积p掺杂层作为非晶层。因此在比如（a）的目前普遍边界条件下，根据图3实施例的光伏电池层的沉积顺序为：
在衬底（未示出）上沉积n掺杂半导体层1a作为微晶层，沉积本征微晶层2a，并沉积p掺杂层3a作为非晶层。
在根据图4的实施例中，示出根据本发明的一般方法，如果克服根据（a）的目前普通限制并且例如通过相应的工艺控制在非微晶材料的表面上沉积本征微晶层成为可能的话。然后，被掺杂的两层，即p掺杂层3c和n掺杂层1c，都被沉积作为相应半导体材料的非晶层。
在根据图1或图3的光伏电池的目前实施例中，掺杂层3、3a和1、1b都被沉积基本上为与本征层2、2a相同的半导体材料，即基本上为硅化合物，从而具体地是氢化硅。
利用如例如专利文献EP 0 871 979的图1所示的设备（plant），通过PECVD工艺来沉积这些层。
借助图5-图7，将要举例说明根据本发明的其他实施例，在这里进一步利用具有硅化合物（具体地是氢化硅）的微晶本征层的光伏电池的至少一个掺杂层来直接构建随后光伏电池的相应反向掺杂非晶层。
在如图5示意性示出的实施例中，三层1’-3’与图1实施例的相应层1-3一致。这三层因而形成比如图1的光伏电池A。
不过，在非晶n掺杂半导体层1’内改变掺杂剂类型。这可以例如通过在沉积层1’/13时逐渐降低负掺杂剂气体的含量并且增加正掺杂剂气体的含量来实现。因此，产生是非晶的且p掺杂的并且与n掺杂非晶半导体层1’为一体的层13。接着是本征非晶或者微晶半导体层12,接着是n掺杂微晶或者非晶半导体层11，以便形成与电池A成串接配置的第二光伏电池B。
图6示出与图5类似的串接电池，在这里正掺杂的非晶层3a’与n掺杂的附加电池B’的层11a为一体。
如现在对本领域技术人员显然的是，图7示出三重电池，其中根据图4的电池按照图5和图6所举例说明的原理夹在两个附加电池之间。
Claims (22)
1. 一种用于表面范围为至少2500 cm2的光伏变换器面板的光伏电池的大规模工业制造方法，包括：通过真空沉积工艺来沉积基本上为第一类型掺杂半导体材料的第一层；通过真空沉积工艺来沉积基本上为第二类型掺杂半导体材料的第三层；以及在第一层和第三层之间通过真空沉积工艺在含有至少一种反应气体的气氛中沉积基本上为硅化合物的中性掺杂或未掺杂微晶层作为第二层，其中沉积所述第一层和沉积所述第三层中的至少一个包括沉积分别掺杂半导体材料的非晶层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述硅化合物包括氢化硅。
3. 根据权利要求1或2中的一项权利要求所述的方法，进一步包括：通过真空沉积工艺来沉积基本上为第一类型掺杂半导体材料的第四层；通过真空沉积工艺来沉积基本上为第二类型掺杂半导体材料的第六层；以及在第四层和第六层之间通过真空沉积工艺来沉积中性掺杂或未掺杂半导体层作为第五层，其中所述的沉积所述第一层包括所述的沉积第一类型掺杂半导体材料的非晶层，而沉积所述第六层包括通过所述相应真空沉积工艺继续沉积所述第一层同时将所述第一类型掺杂改变为所述第二类型掺杂。
4. 根据权利要求1-3中的一项权利要求所述的方法，包括：通过真空沉积工艺来沉积基本上为第一类型掺杂半导体材料的第一附加层；通过真空沉积工艺来沉积基本上为第二类型掺杂半导体材料的第三附加层；以及在第一附加层和第三附加层之间通过真空沉积工艺来沉积中性掺杂或未掺杂半导体层作为第二附加层，其中所述的沉积所述第三层包括所述的沉积第二类型掺杂半导体材料的非晶层，而沉积所述第一附加层包括通过所述相应真空沉积工艺继续沉积所述第三层同时将所述第二类型掺杂改变为所述第一类型掺杂。
5. 根据权利要求1-4中的一项权利要求所述的方法，其中所述第一层和所述第三层中的至少一个的沉积是通过真空沉积工艺在含有至少一种反应气体的气氛中执行的并且包括沉积分别掺杂硅化合物。
6. 根据权利要求5所述的方法，所述硅化合物包括氢化硅。
7. 根据权利要求1-6中的一项权利要求所述的方法，其中通过真空沉积工艺在含有至少一种反应气体的气氛中把所述至少一层沉积为包括硅化合物的非晶分别掺杂层。
8. 根据权利要求7所述的方法，所述硅化合物包括氢化硅。
9. 根据权利要求1-8中的一项权利要求所述的方法，包括通过所述的沉积分别掺杂半导体材料的所述至少一个非晶层，向所述第二层生成分别掺杂微晶中间层。
10. 根据权利要求1-9中的一项权利要求所述的方法，其中所述至少一层沉积在所述第二层上。
11. 一种至少2500 cm2、包括至少一个光伏电池的光伏变换器面板，所述电池包括：基本上为第一类型掺杂半导体材料的第一层，基本上为第二类型掺杂半导体材料的第三层，以及在第一层和第三层之间作为第二层的至少基本上为硅化合物的中性掺杂或未掺杂微晶层，所述第一层和第三层中的至少一个是非晶的。
12. 根据权利要求11所述的变换器面板，所述化合物包括氢化硅。
13. 根据权利要求11或12中的一项权利要求所述的变换器面板，所述第一层和第三层中的至少一个包含硅化合物。
14. 根据权利要求13所述的变换器面板，所述化合物包括氢化硅。
15. 根据权利要求11-14中的一项权利要求所述的变换器面板，包括至少一个第二光伏电池，该第二光伏电池包括：基本上为第一类型掺杂半导体材料的第四层，基本上为第二类型掺杂半导体材料的第六层，以及在第四层和第六层之间作为第五层的基本上为中性掺杂或未掺杂半导体材料的一层，所述第一层是非晶的，所述第六层与所述第一层是一体的并且是第二类型掺杂的。
16. 根据权利要求15所述的变换器面板，所述第四、第五和第六层中的至少一个包含硅化合物。
17. 根据权利要求16所述的变换器，所述硅化合物包括氢化硅。
18. 根据权利要求11-17中的一项权利要求所述的变换器面板，包括至少一个附加光伏电池，该附加光伏电池包括：至少基本上为第一类型掺杂半导体材料的第一附加层，至少基本上为第二类型掺杂半导体材料的第三附加层，以及在第一附加层和第三附加层之间作为第二附加层的基本上为中性掺杂或未掺杂半导体材料的一层，所述第三层是非晶的，所述第一附加层与所述第三层是一体的并且是第一类型掺杂的。
19. 根据权利要求18所述的变换器面板，所述第一附加层、所述第二附加层和所述第三附加层中的至少一个包括硅化合物。
20. 根据权利要求19所述的变换器面板，所述硅化物包括氢化硅。
21. 根据权利要求11-20中的一项权利要求所述的变换器面板，其中所述至少一层沉积在所述第二层上。
22. 根据权利要求11-21中的一项权利要求所述的变换器面板，包括在所述至少一层和所述第二层之间的中间微晶层。
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Granted publication date: 20131030 Termination date: 20150618 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |