DE19962896A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen

Info

Publication number
DE19962896A1
DE19962896A1 DE19962896A DE19962896A DE19962896A1 DE 19962896 A1 DE19962896 A1 DE 19962896A1 DE 19962896 A DE19962896 A DE 19962896A DE 19962896 A DE19962896 A DE 19962896A DE 19962896 A1 DE19962896 A1 DE 19962896A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydrogen
passivation
plasma
solar cells
indicates
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.)
Withdrawn
Application number
DE19962896A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Fath
Markus Spiegel
Thomas Pernau
Gernot Wandel
Rainer Moeller
Johann-Georg Reichart
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.)
Centrotherm Elektrische Anlagen GmbH and Co
Universitaet Konstanz
Original Assignee
Centrotherm Elektrische Anlagen GmbH and Co
Universitaet Konstanz
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 Centrotherm Elektrische Anlagen GmbH and Co, Universitaet Konstanz filed Critical Centrotherm Elektrische Anlagen GmbH and Co
Priority to DE19962896A priority Critical patent/DE19962896A1/de
Priority to CA002387510A priority patent/CA2387510A1/en
Priority to AU76446/00A priority patent/AU7644600A/en
Priority to EP00965843A priority patent/EP1228538A1/de
Priority to US10/110,487 priority patent/US6734037B1/en
Priority to PCT/DE2000/003165 priority patent/WO2001028005A1/de
Priority to TW089121185A priority patent/TW492076B/zh
Publication of DE19962896A1 publication Critical patent/DE19962896A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/129Passivating
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, worin auf einem multikristallinen Siliziumsubstrat Material abgeschieden wird und eine Passivierung mit Wasserstoffplasma vorgenommen wird. Es wird vorgeschlagen, daß das Material mittels Niederdruck-CVD abgeschieden wird und die Wasserstoffpassivierung durch Zuleitung eines entfernt von den teilprozessierten Solarzellen induzierten Wasserstoffplasmas erfolgt. Beschrieben wird auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Oberbegriffe der unab­ hängigen Ansprüche. Damit befaßt sich die vorliegende Erfin­ dung mit der Herstellung photovoltaischer Solarzellen.
Bei photovoltaischen Solarzellen kommt es im Regelfall darauf an, eine bestimmte elektrische Leistung zu möglichst günstigen Preisen zur Verfügung zu stellen. Dies erfordert einerseits einen hohen Wirkungsgrad, andererseits möglichst niedrige Her­ stellungskosten. Einen wesentlichen Kostenbeitrag kann das Ausgangsmaterial darstellen. Es ist daher erwünscht, nach Mög­ lichkeit multikristallines Silizium anstelle von hochreinem einkristallinen Czochralski-Silizium zu verwenden. Nachteilig bei der Verwendung von multikristallinem Silizium ist jedoch, daß dieses eine Vielzahl von den Wirkungsgrad verringernden Defekten aufweist. Hierzu zählen sowohl geometrische Fehler im Aufbau des Kristallgitters wie Versetzungen und Korngrenzen als auch eingelagerte Fremdatome, die sich bevorzugt an den Korngrenzen ablagern.
Um den negativen Einfluß solcher Fremdatome usw. zu verrin­ gern, ist vorgeschlagen worden, den nachteiligen Einfluß zu­ mindest der elektronisch geladenen Defekte durch Einbringung von atomarem Wasserstoff zu neutralisieren. Wichtig ist dabei, daß der atomare Wasserstoff nicht an der Oberfläche der herzu­ stellenden Solarzelle verbleiben darf, sondern in das Volume­ ninnere eindringen muß, damit er in unmittelbare Nähe zu den zu passivierenden Defekten gelangen kann.
Es sind im Stand der Technik eine Reihe von unterschiedlichen Techniken bekannt, mittels derer die Wasserstoffpassivierung erreicht werden soll. So wurde vorgeschlagen, hochenergetische Wasserstoffionen in den Oberflächenbereich eines Siliziumwa­ fers zu implantieren und anschließend thermisch in das Volume­ ninnere zu treiben. Weiter wurde vorgeschlagen, die Silizium­ wafer einer Wasserstoffatmosphäre bei Temperaturen auszuset­ zen, die mit z. B. 700°C so hoch gewählt ist, daß der molekula­ re Wassserstoff dissoziiert und dann in den Wafer diffundieren kann. Es wurde auch vorgeschlagen, die Proben einem Wasser­ stoffplasma auszusetzen, welches kapazitiv oder induktiv di­ rekt und unmittelbar an den Siliziumwafern erzeugt wird. Wei­ ter wurde vorgeschlagen, die Passivierung in Verbindung mit einer Antireflexbeschichtung der Solarzelle vorzunehmen. Hier­ bei kann eine wasserstofhaltige Siliziumnitridschicht durch PE-CVD abgeschieden werden; die in der oberflächlichen, was­ serstoffhaltigen Siliziumnitridschicht enthaltenen Wasserstof­ fatome gelangen dann bei einem nachfolgenden Bearbeitungs­ schritt in das Solarzellenvolumen hinein.
Hingewiesen wird auch auf den Aufsatz "Detailed Study on Microwave Induced Remote Hydrogen Plasma Passivation of Mul­ ticrystalline Silicon" von M. Spiegel, P. Fath, K. Peter, G. Willeke und E. Bucher in 13th EC-PVSEC, Nizza, 1995, Seiten 421 ff. Dort wird vorgeschlagen, mittels Mikrowelleneinstrahlung ein Wasserstoffplasma entfernt vom Ort der zu prozessierenden Solarzellen zu erzeugen und dann an die Solarzellen heranzu­ führen.
Die bekannten Techniken sind jedoch im Regelfall langsam, al­ lenfalls mit hohem technischen Aufwand industriell ausführbar und/oder inkompatibel mit typischen heutigen Herstellungsver­ fahren. Es ist daher mit dem Stand der Technik nur einge­ schränkt möglich, eine Solarzelle mit hohem Wirkungsgrad ko­ stengünstig herzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen, und insbesonde­ re, jedoch nicht ausschließlich, sowohl die Möglichkeiten ei­ ner kostengünstigen Herstellung von Solarzellen mit hohem Wir­ kungsgrad zu verbessern als auch die dort gewonnenen Verfah­ rensweisen auf andere Bereich der Halbleiterherstellung auszu­ dehnen.
Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht. Bevor­ zugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Die Erfindung schlägt somit ein Verfahren zur Behandlung von Halbleitern, worin auf einem Halbleiter Material abgeschieden wird und eine Passivierung mit Wasserstoffplasma vorgenommen wird, wobei das Material mittels Niederdruck-CVD abgeschieden wird und die Wasserstoffpassivierung durch Zuleitung eines entfernt von dem teilprozessierten Halbleiter induzierten Was­ serstoffplasmas erfolgt.
Angesichts der Unterschiede bei den Prozeßbedingungen von PE- CVD und Niederdruck-CVD war es trotz der bekannten Passivie­ rung von im PE-CVD-Verfahren hergestellten Solarzellen für den Fachmann überraschend, daß eine Passivierung mit entfernt vom Ort der teilprozessierten Solarzellen mikrowelleniduziertem Wasserstoff auch bei Niederdruck-Verfahren zu einer signifi­ kanten Verbesserung des Wirkungsgrades führt, ohne jedoch den Prozeß wesentlich zu verteuern.
Als Halbleiter kommen bevorzugt Siliziumhalbleiter bzw. we­ sentlich Anteile Silizium enthaltende Halbleiter in Betracht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei besonders bevorzugt bei der Herstellung von Solarzellen aus preiswerten Silizim­ substraten. Insbesondere bei multikristallinen Siliziumsub­ straten werden gute Verbesserungen der resultierenden Solar­ zellen erzielt, aber auch z. B. bei einkristallinen Silizium­ substraten schlechterer Qualität und damit höheren Defektzah­ len sowie bei Dünnschichtsolarzellen sind signifikante Verbes­ serungen möglich.
Es ist möglich, daß die teilprozessierten Solarzellen während der Wasserstoffpassivierung zumindest zeitweise geheizt wer­ den; dies kann durch Wärmestrahlung aus einer IR-Lichtquelle und/oder einer Widerstandsheizung geschehen. Eine derartige aktive Aufheizung während der Wasserstoffpassivierung anstelle einer seit einem vorhergehenden Schritt unverändert gehaltenen Temperatur ist bevorzugt, um die Einstellung der optimalen Prozeßparameter zu ermöglichen.
Die Niederdruck-CVD, mit welcher die erfindungsgemäße Wasser­ stoffpassivierung verknüpft ist, wird in einer bevorzugten Ausführung zur Abscheidung von Siliziumnitrid erfolgen. Diese Abscheide-Reaktion findet typisch bei etwa 750°C statt. Hier kann die eigentliche erfindungsgemäße Wasserstoffpassivierung mittels entfernt induziertem Wasserstoffplasma, die bei ty­ pisch während z. B. 30 min bei 350°C erfolgt, dadurch verkürzt werden, daß sowohl während des Abscheidens als auch während der Aufheiz- und/oder Abkühlphase eine Passivierung erfolgt. Noch weiter kann die Reaktionszeit für den Passivierungs­ schritt an sich verkürzt werden, wenn nach dem LP-CVD (Nieder­ druck-CVD) ein Siebdruckdurchfeuerprozeß und/oder ein anderer Kontaktfeuerprozeß erfolgt, da auch hierbei der Wasserstoff tiefer in die Zelle diffundieren kann. Damit wird also eine Passivierung zumindest partiell während der zur Durchführung eines anderen bzw. mehrerer anderer Prozess-Schritte erforder­ lichen Temperaturänderung vorgenommen und überdies wird zumin­ dest ein Teil der Wasserstoffpassivierung gleichzeitig während wenigstens eines anderen Behandlungsschrittes vorgenommen.
Es wird hier im wesentlichen möglich, die Volumen-Passivierung durch entfernt induziertes Wasserstoffplasma ohne Solarzellen­ prozeßzeitverlängerung vorzunehmen. Die Mehrkosten des erfin­ dungsgemäßen Solarzellenprozesses sind damit nur noch durch die Anlagen- und zusätzlichen Betriebskosten bedingt, die durch das Wasserstoffgas bzw. -gasgemisch und den zur Plas­ mainduktion erforderlichen Energieaufwand hervorgerufen wer­ den.
Das Wasserstoffplasma wird bevorzugt mittels Mikrowellenein­ strahlung erzeugt, weil dies eine besonders gute Steuerung und/oder Regulierung der Einstrahlungs-Intensität ermöglicht. Die Plasmaerzeugung kann in per se bekannter Weise in Gegen­ wart von einem nichtreaktiven, insbesondere Edelgas, insbeson­ dere Helium durchgeführt werden. Damit werden insbesondere Selbstreaktionen im Plasma vom Ort der Plasmainduktion bis zum Ort der teilprozessierten Solarzellen verringert, so daß die Effizienz der Plasmabehandlung steigt.
Es ist überdies bevorzugt, wenn das Wasserstoffplasma zumin­ dest während eines Teils der Passivierungsphase in Gegenwart anderer Gase mit den teilprozessierten Solarzellen in Kontakt gebracht wird. Das Plasma aktiviert hierbei die zur Abschei­ dung verwendeten Gase wie NH3, SiH4, SiH2Cl2 chemisch, was den Anteil atomaren Wasserstoffs am Probenort erhöht und zugleich den Abscheidungsprozeß für z. B. SiN beschleunigt.
Die Solarzellen können zwar in kleinen Einheiten kontinuier­ lich, z. B. horizontal liegend oder in Horten senkrecht stehend angeordnet durch eine Anlage befördert und dabei prozessiert werden, bevorzugt ist aber, wenn ein batchartiger Prozeß an einer Vielzahl von simultan bearbeiteten Wafern vorgenommen wird, da so die Prozeßbedingungen besonders gut kontrollierbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung zur Her­ stellung von Solarzellen aus einem multikristallinen Silizium­ substrat mit einem Reaktionsraum zur Prozessierung der Solar­ zellen, einer Quelle für passivierenden Wasserstoff, bei wel­ cher die Quelle für passivierenden Wasserstoff einen Mikrowel­ lengenerator zur Mikrowelleninduktion von Plasma umfaßt, der entfernt vom Reaktionsraum angeordnet ist, und der Reaktions­ raum für die Ausführung einer Niederdruck-CVD ausgelegt ist. Es kann dabei insbesondere vorgesehen sein, daß die Anlage zur gleichzeitigen Behandlung einer Vielzahl von Wafern langge­ streckt ist und die Wasserstoffinjektion quer zur Längsachse erfolgt, wobei quer zur Längsachse eine Mehrzahl von Wasser­ stoffplasma-Injektionsöffnungen vorgesehen sind, denen vor­ zugsweise eine Mehrzahl von Wasserstoffplasmainduzierenden Mikrowellenanordnungen zugeordnet ist. Mittels einer geeigne­ ten Prozeßsteuerung kann in einer solchen Anlage die Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest im wesentli­ chen automatisiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Solarzellen-Herstellungsanlage im Sei­ tenschnitt;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Solarzellen-Herstellungsanlage im Seitenschnitt;
Fig. 3a ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Solarzellen-Herstellungsanlage im Seitenschnitt;
Fig. 3b das dritte Ausführungsbeispiel im Querschnitt;
Fig. 4a ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Solarzellen-Herstellungsanlage im Seitenschnitt für die quasi kontinuierliche Pro­ zessierung;
Fig. 4b das vierte Ausführungsbeispiel im Querschnitt.
Nach Fig. 1 umfaßt eine allgemein mit 1 bezeichnete Anlage 1 zur batchweisen Herstellung von Solarzellen ein langgestreck­ tes Prozeßrohr 2 aus Quarzglas. Am einen Ende des langge­ strecktes Prozeßrohres 2 ist eine verschließbare Öffnung 3 vorgesehen, welche groß genug ist, um einen Siliziumwaferträ­ ger 4a mit einer Vielzahl von stehenden Wafern 4b aus mul­ tikristallinem Silizium einzuschieben. Am gegenüberliegenden Ende des Prozeßrohres 2 ist eine Absaugöffnung 5 vorgesehen, die zu einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) führt. Längs des Um­ fanges des Prozeßrohres 2 ist eine Widerstandsheizung 6 ange­ ordnet, bestehend aus einer Heizdrahtwicklung 6a und einer Isolierung 6b gegen die Außenseite. Die Widerstandsheizung 6 ist so ausgelegt, daß im Inneren des Prozeßrohres eine Tempe­ ratur von wenigstens 770°C unter allen Prozeßbedingungen er­ reicht werden kann. Mit Thermoelementen 7 kann die Temperatur im Inneren des Prozeßrohres 2 kontrolliert werden.
Bei der Öffnung 3 ist ein Gaseinlaß 8 für Prozeßgase vorgese­ hen, die eine Niederdruck-Materialabscheidung (LP-CVD) auf den Wafern aus multikristallinem Silizium bewirken sollen. Dazu ist der Gaseinlaß 8 mit geeigneten Quellen für Prozeßgase wie SiCl2H2 und NH3 verbunden.
Diametral gegenüberliegend zum Gaseinlaß 8 und senkrecht zur Achse des Prozeßrohres 2 ist eine weitere Einlaßöffnung 9 vor­ gesehen, die zu einer Mikrowellenkavität 10 führt und durch welche aus einer geeigneten Quelle ein Wasserstoff-/Helium­ gemisch in das Prozeßrohr 2 geführt wird. In die Mikro­ wellenkavität 10 wird Mikrowellenenergie einer Frequenz und Intensität eingespeist, die ausreicht, um ein Plasma zu zün­ den.
Eine weitere, der ersten identische Wasserstoffplasaminjekti­ onseinheit ist nahe der Absaugöffnung 5 vorgesehen. Diese In­ jektionseinheit injiziert das Wasserstoffplasma gleichfalls allgemein senkrecht zur Längsachse des Prozeßrohres 2.
Eine Steuerung (nicht gezeigt) ist vorgesehen, um mit der Wi­ derstandsheizung eine vorgegebene Temperaturkennlinie abzufah­ ren, die Absaugung und die Prozeßgaszufuhr entsprechend einem vorgegebenen, gewünschten Prozeßverlauf zu steuern und die Passivierungsgas-Zufuhr und -anregung zu beeinflussen.
Die Anlage 1 der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung von Solarzellen beispielsweise verwendet werden wie folgt:
Zunächst wird die Anlage belüftet und mit in herkömmlicher Weise vorbereiteten Wafern aus multikristallinem Silizium be­ laden. Dann wird für 10 min abgepumpt auf einen Druck unter 30 mTorr bei 500°C, um Restgase zu entfernen. Anschließend wird ein Gasgemisch aus 90% He und 10% H2 von der Beladeseite her durch den Mikrowellenresonator 10 eingeleitet, bis ein Druck von 500 mTorr erreicht ist. Dann werden 200 W Mikrowel­ lenenergie mit 2,4 GHz in die Kavität eingespeist. Die Passi­ vierung erfolgt für 40 min bei 500°C; dann wird mittels der Widerstandsheizung 6 mit 10°C/min auf 750°C hochgeheizt, wäh­ rend weiter Plasma erzeugt wird. Nach Erreichen von 750°C wird mit verringerter Temperatur-Anstiegsgeschwindigkeit von 2°C/min bis auf 770°C weitergeheizt. Bei dieser Temperatur wird das Plasma ausgeschaltet und das Rohr kurz evakuiert. Dann wird für 1 min NH3-Gas bis zu einem Druck von 230 mTorr von der Beladeseite her eingeleitet. Anschließend wird, je nachdem ob partielle oder vollständige Beladung des Prozeßroh­ res vorliegt, für 22 bis 26 min ein Gemisch aus 37,5 sccm Dichlorsilan und 150 sccm NH3 beladeseitig her eingespeist und ein Druck von 250 mTorr eingespeist. Danach wird für 1 min be­ ladeseitig mit NH3-Gas gespült und dabei ein Druck von 230 mTorr eingestellt. Es wird dann wiederum ein Gasgemisch aus 90% He und 10% H2 in das Prozeßrohr eingespeist und das Plasma durch Einspeisung von 200 W Mikrowellenenergie mit 2,4 GHz in die Kavität gezündet. Die Wasserstoffpassivierung wird während einer Abkühlphase mit 7°C /min von 770°C auf 500°C fortge­ setzt. Dann wird das Plasma ausgeschaltet und das Rohr nach kurzem Evakuieren zum Entladen belüftet.
Die Anordnungen in Fig. 2 und Fig. 3 sind dem Beispiel von Fig. 1 im wesentlichen identisch, unterscheiden sich aber in der Anzahl der Wasserstoffinjektionseinheiten und deren Anordnung. Fig. 2 zeigt dabei eine Anordnung, bei der das Wasserstoff­ plasma zunächst in einer Rohrleitung 9b im Inneren des Prozeß­ rohres geführt wird, was die Gleichmäßigkeit der Plasmaab­ scheidung erhöht. Durch die mehrfach vorhandenen Mikrowellen­ kavitäten 10a, 10b, 10c und die jeweiligen Zuleitungen 9a, 9b, 9c sind überdies besonders hohe Plasmaleistungen erzielbar. Auch bei der Anordnung von Fig. 3 mit einer Reihe von Mikro­ wellenkavitäten 10 kann die Durchsatzleistung erhöht werden. Es ist einsichtig, daß die Gesamtanlage auch modular aufgebaut werden kann, um bei Fertigungsstraßen für sehr hohe Stückzah­ len einen entsprechend hohen Durchsatz zu ermöglichen.
Die Fig. 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Anlage, mit der ein quasi kontinuierlicher Prozeß batchweiser Behandlung von Wafern der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden kann. Der eigentliche Reaktionsraum, der wiederum über eine Heizung 6 erwärmt werden kann, ist rohrförmig gestaltet, und mit einer geeigneten Vakuumquelle verbunden. Die zu prozessierenden Halbleiterwafer werden über eine Vakuumschleuse 3a zugeführt, so daß bei Zuführung eines Bootes mit einer Anzahl zu prozes­ sierenden Wafer keine Beeinträchtigung der Druckverhältnisse und der im Reaktionsraum vorhandenen Gase erfolgt. Weiter ist auf der gegenüberliegenden Austrittsseite gleichfalls eine Va­ kuumentnahmeschleuse 3b vorgesehen, die ausreicht, um jeweils ein Boot samt der damit enthaltenen Wafer aufzunehmen. Unter geeigneter Auslegung der Vakuumschleuse und der damit zu ver­ bindenden Pumpe kann eine quasi kontinuierliche Zuführung von Booten beispielsweise im Minutentakt erfolgen.
Die mit zu prozessierenden Wafern beladenen Boote werden durch einen sogenannten "Walking-Beam" durch den Reaktionsraum moto­ risch gefördert. Durch die Anordnung mehrerer Mikrowellenkavi­ täten 10 an verschiedenen Anlagepositionen wird eine hohe Ge­ samtdurchsatzleistung erzielt mit einer homogenen Verteilung des atomaren Wasserstoffs über die Gesamtanlagenlänge.
Die so erhaltenen Solarzellen werden verglichen mit Solarzel­ len, die in der selben Anlage erhalten werden, ohne daß eine Wasserstoffpassivierung erfolgte. Dazu wurde im Vergleichspro­ zeß während der Temperaturveränderungsphasen lediglich eine Spülung mit N2 vorgenommen. Im Vergleich werden insbesondere die Abscheidephasen genauso lang gewählt wie jene im Fall der Wasserstoffpassivierung und die verwendeten Temperaturen waren identisch.
An den erfindungsgemäßen und Vergleichsproben wurden Photo­ strom-Abklingkurven bestimmt. Dabei zeigte sich, daß der er­ findungsgemäße Prozeß, der ein Niederdruck-Abscheideverfahren (LP-CVD) mit Passivierung durch entfernt vom Ort der Solarzel­ lenprozessierung erzeugtem Wasserstoffplasma verknüpft, zu we­ sentlichen Steigerungen der Minoritätsladungsträgerlebensdau­ ern führt. So konnte die durchschnittliche Lebensdauer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren von 1,74 µs auf 6,94 µs gesteigert werden. Zugleich wurde der Wirkungsgrad um durchschnittlich 4% (relativ)gesteigert.
Es sei erwähnt, daß das Vertauschen der Gasflußrichtung beim Übergang des H-Plasma-Prozesses zum LP-CVD-Verfahren Vorteile bietet. So kann in der Anlage von Fig. 2 Wasserstoff auch über die entfernt vom Einlaß angeordneten Einlaßöffnungen 9b, 9c induziert und über die (dann gegebenenfalls von einem Mikro­ wellengenerator freien) Leitung 9a abgepumpt werden. Die Si- bzw. N-haltigen Prozeßgase könnten hingegen weiterhin am Ga­ seinlaß 8 in das Prozeßrohr eingelassen und an der Öffnung 5 abgesaugt werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Mi­ krowellengeneratoren 10 dann ausschließlich an der leichter zugänglichen Stelle anzuordnen sind.
Es sei erwähnt, daß der Anlagenaufbau wie auch die Waferhalte­ rung einfach sind und daß die Passivierung vor und nach der Zellmetallisierung möglich ist, wodurch eine besonders hohe Flexibilität ermöglicht wird. Weiter sei erwähnt, daß die Pro­ zeßparameter ohne weiteres für effiziente Bulkpassivierung an­ paßbar sind, um sich etwa Foliensilizium, kristallinen Dünn­ schichten und/oder blockgegossenem Silizium anzupassen. Beson­ ders vorteilhaft ist, daß Foliensilizium ungeachet einer evtl. vorhandenen Welligkeit verwendet werden kann, welche z. B. beim PE-CVD-Verfahren aufgrund der flächigen Auflage an eine Elek­ trode Probleme bereitet. Zusätzlich kann mit dem LP-CVD- Verfahren eine oberflächenpassivierende Schicht beidseits auf­ gebracht werden.
Überdies sind aufgrund der Vermeidung von Schichtabscheidungen an Elektroden, wie sie beim PE-CVD-Verfahren auftreten, die Wartungsintervalle beim LP-CVD-Verfahren lang und aufgrund des Gesamtverfahrens die Anforderungen an das Vakuumsystem relativ niedrig, da die niedrigsten erforderlichen Drücke um ca. 250 mTorr liegen. Der Gesamtprozeß ist zudem wenig sensibel auf Temperaturinhomogenitäten und die Gasverteilung.
Es sei erwähnt, daß die Anordnung der Thermoelemente im Inne­ ren des Prozeßrohres 2 zwar insbesondere im Hinblick auf die Ansprechzeiten Vorteile bietet, aber gegebenenfalls auch deren Anordnung außerhalb des Prozeßrohres 2, etwa auf dessen Außen­ wandung, möglich ist.

Claims (26)

1. Verfahren zur Behandlung von Halbleitern, worin auf einem Halbleiter Material abgeschieden wird und eine Passivie­ rung mit Wasserstoffplasma vorgenommen wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Material mittels Niederdruck-CVD ab­ geschieden wird und die Wasserstoffpassivierung durch Zu­ leitung eines entfernt von den teilprozessierten Solarzel­ len induzierten Wasserstoffplasmas erfolgt.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Halbleiter ein Siliziumhalbleiter bzw. ein wesentliche Anteile Silizium enthaltender Halb­ leiter behandelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter ein Siliziumsubstrat, insbesondere Siliziumwafer behandelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter ein multikristallines Silizumsubstrat, insbesondere ein multikristalliner Sili­ ziumwafer behandelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es bei der Herstellung einer Solarzel­ le verwendet wird.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die teilprozessierten Solarzellen wäh­ rend der Wasserstoffpassivierung zumindest zeitweise ge­ heizt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-CVD zur Abscheidung von Siliziumnitrid erfolgt.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch Wärmestrahlung aus einer IR- Lichtquelle und/oder einer Widerstandsheizung aufgeheizt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die teilprozessierten Solarzellen wäh­ rend der Wasserstoffpassivierung eine Temperatur von zwi­ schen 250 und 850°C, insbesondere von app. 350°C errei­ chen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierung zumindest partiell während der zur Durchführung eines anderen Prozess- Schrittes erforderlichen Temperaturänderung vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während zumindest eines Teils der Was­ serstoffpassivierung wenigstens ein anderer Behandlungs­ schritt gleichzeitig vorgenommen wird.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der andere Schritt ein Abscheideprozeß und/oder Siebdruckfeuerprozeßschritt ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoffplasma mittels Mikro­ welleneinstrahlung erzeugt wird.
14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wasserstoffplasma in Gegenwart von einem nichtreaktiven, insbesondere Edelgas, insbesondere Helium durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoffplasma in Gegenwart an­ derer Gase mit den teilprozessierten Solarzellen in Kon­ takt gebracht wird.
16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Gas wenigstens eines aus NH3, SiH4, NO2 und/oder SiH2Cl2 gewählt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die anderen Gase entfernt von den zu prozessierenden Halbleitern angeregt werden, insbesondere durch Mikrowellen, Laser- und/oder UV-Licht, vorzugsweise bis zur Plasmabildung.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der passivierende Wasserstoff des indu­ zierten Wasserstoffplasmas durch Anregung mit Mikrowelle­ nenergie, Laserlicht und/oder UV-Licht erzeugt wird.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtvolumen des Halbleiters, insbesondere der Solarzelle passiviert wird, insbesondere beid- bzw. allseitig.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter, insbesondere Solarzel­ len batchweise prozessiert werden.
21. Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiterprodukten, ins­ besondere von Solarzellen aus einem multikristallinen Si­ liziumsubstrat, mit einem Reaktionsraum zur Prozessierung der Halbleiterprodukte, insbesondere Solarzellen, einer Quelle für passivierenden Wasserstoff, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Quelle für passivierenden Wasserstoff einen Plasmagenerator, insbesondere einen Mikrowellengene­ rator zur Mikrowelleninduktion von Plasma, umfaßt, der entfernt vom Reaktionsraum angeordnet ist, und der Reakti­ onsraum für die Ausführung einer Niederdruck-CVD ausgelegt ist.
22. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anlage zur gleichzeitigen Behandlung einer Vielzahl von Wafern langgestreckt ist und die Was­ serstoffinjektion quer zur Längsachse erfolgt.
23. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß quer zur Längsachse eine Mehrzahl von Wasserstoffplasma-Injektionsöffnungen vorgesehen ist, wo­ bei vorzugsweise eine Mehrzahl von Wasserstoffplasma- induzierenden Mikrowellenanordnungen vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeich­ net durch eine Steuerung, die zur Ausführung eines Verfah­ rens nach einem der vorhergehenden Verfahrens-Ansprüche geeignet ist.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsan­ sprüche, mit einem motorbetriebenen Beladesystem zur Be­ schickung des Reaktrionsraumes mit teilprozessieren Halb­ leiterprodukten, insbesondere Wafern.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsan­ sprüche, worin der Reaktionsraum zumindest zwei Öffnungen aufweist, über welche Halbleiterprodukte zu- und abgeführt werden können.
DE19962896A 1999-10-13 1999-12-23 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen Withdrawn DE19962896A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19962896A DE19962896A1 (de) 1999-10-13 1999-12-23 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen
CA002387510A CA2387510A1 (en) 1999-10-13 2000-09-12 Method and device for producing solar cells
AU76446/00A AU7644600A (en) 1999-10-13 2000-09-12 Method and device for producing solar cells
EP00965843A EP1228538A1 (de) 1999-10-13 2000-09-12 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von solarzellen
US10/110,487 US6734037B1 (en) 1999-10-13 2000-09-12 Method and device for producing solar cells
PCT/DE2000/003165 WO2001028005A1 (de) 1999-10-13 2000-09-12 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von solarzellen
TW089121185A TW492076B (en) 1999-10-13 2000-10-11 Method and device for producing solar cells

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19949279 1999-10-13
DE19962896A DE19962896A1 (de) 1999-10-13 1999-12-23 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19962896A1 true DE19962896A1 (de) 2001-05-03

Family

ID=7925448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19962896A Withdrawn DE19962896A1 (de) 1999-10-13 1999-12-23 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19962896A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008019023A1 (de) 2007-10-22 2009-04-23 Centrotherm Photovoltaics Ag Vakuum-Durchlaufanlage zur Prozessierung von Substraten
DE102011006307A1 (de) * 2011-03-29 2012-10-04 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zum Herstellen von amorphen Halbleiterschichten
WO2016015714A1 (de) 2014-07-28 2016-02-04 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Verfahren zur anschlussprozessierung einer siliziumschicht mit einer durch flüssigphasenkristallisation erzeugten struktur
DE102015004430A1 (de) * 2015-04-02 2016-10-06 Centrotherm Photovoltaics Ag Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabehandlung von Wafern
CN112921302A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 无锡松煜科技有限公司 光伏电池双向进气钝化沉积装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3610401A1 (de) * 1985-03-28 1987-02-12 Sumitomo Electric Industries Halbleiterelement und verfahren zu dessen herstellung und gegenstand, in dem dieses element verwendet wird
DE3905297A1 (de) * 1989-02-21 1990-08-23 Siemens Ag Verfahren zum herstellen polykristalliner halbleitermaterialschichten durch plasmaangeregte gasphasenabscheidung
WO1996008043A1 (en) * 1994-09-09 1996-03-14 Georgia Tech Research Corporation Processes for producing low cost, high efficiency silicon solar cells
US5571749A (en) * 1993-12-28 1996-11-05 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for forming deposited film

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3610401A1 (de) * 1985-03-28 1987-02-12 Sumitomo Electric Industries Halbleiterelement und verfahren zu dessen herstellung und gegenstand, in dem dieses element verwendet wird
DE3905297A1 (de) * 1989-02-21 1990-08-23 Siemens Ag Verfahren zum herstellen polykristalliner halbleitermaterialschichten durch plasmaangeregte gasphasenabscheidung
US5571749A (en) * 1993-12-28 1996-11-05 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for forming deposited film
WO1996008043A1 (en) * 1994-09-09 1996-03-14 Georgia Tech Research Corporation Processes for producing low cost, high efficiency silicon solar cells

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABERLE, A.G., und HEZEL, R., "Progress in Low- Temperature Surface Passivation of Silicon Solar Cells using Remote-plasma Silicon Nitride", In: Progress in Photo voltaics: Research and Appli- cations, Vol. 5,(1997), S. 29-50 *
DEMESMAECKER, E., et al., "Low-Temperature Sur- face Passivation of Silicon Solar Cells by Means of a TUCTS Oxide", In: Proc. 12·t··h· European Photovoltaic Solar Energy Conference, 11-15 April *
SPIEGEL, M., et al., "Ribbon groth on substrate (RGS) silicon solar cells with micro-wave-induced remote hydrogen plasma passivation and effi- ciencies eseeding 11%", In: Solar Energy Materials& Solar Cells 55(1998)331-340 *
SZLUFCIK, J., et al., "Improvement in multi- crystalline Silicon Solar Cells after thermal Treatment of PECVD Silicon Nitride AR Couting", In: Proc. 12·t··h· European Photovoltaic Solar Energy Conference, 11-15 April 1994, Amsterdam, S. 1018-1021, ISBN: 0-9521452-4-3 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008019023A1 (de) 2007-10-22 2009-04-23 Centrotherm Photovoltaics Ag Vakuum-Durchlaufanlage zur Prozessierung von Substraten
EP2053649A2 (de) 2007-10-22 2009-04-29 Centrotherm Photovoltaics AG Vakuum-Durchlaufanlage zur Prozessierung von Substraten
DE102008019023B4 (de) * 2007-10-22 2009-09-24 Centrotherm Photovoltaics Ag Vakuum-Durchlaufanlage zur Prozessierung von Substraten
DE102011006307A1 (de) * 2011-03-29 2012-10-04 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zum Herstellen von amorphen Halbleiterschichten
WO2016015714A1 (de) 2014-07-28 2016-02-04 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Verfahren zur anschlussprozessierung einer siliziumschicht mit einer durch flüssigphasenkristallisation erzeugten struktur
DE102014110608A1 (de) 2014-07-28 2016-02-11 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Verfahren zur Anschlussprozessierung einer Siliziumschicht
DE102015004430A1 (de) * 2015-04-02 2016-10-06 Centrotherm Photovoltaics Ag Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabehandlung von Wafern
DE102015004430B4 (de) * 2015-04-02 2017-01-05 Centrotherm Photovoltaics Ag Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabehandlung von Wafern
CN112921302A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 无锡松煜科技有限公司 光伏电池双向进气钝化沉积装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2001028005A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von solarzellen
DE102010000002B4 (de) Verfahren zur Abscheidung von Mehrlagenschichten und/oder Gradientenschichten
DE69331522T2 (de) Mikrowellengespeistes abscheideverfahren mit regelung der substrattemperatur.
DE112013005591B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Photovoltaikelements mit stabilisiertem Wirkungsgrad
US6946404B2 (en) Method for passivating a semiconductor substrate
EP2521804B1 (de) Inline-beschichtungsanlage
US20060236933A1 (en) Roll-vortex plasma chemical vapor deposition system
DE112011101329T5 (de) Multi-layer SiN für funktional und optische abgestufte Arc-Schichten auf kristallinen Solarzellen
EP1247587B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln und/oder Beschichten einer Fläche eines Gegenstandes
DE112010001613T5 (de) Gepulste Plasmaabscheidung zum Ausbilden einer Mikrokristallinen Siliziumschicht fürSolaranwendungen
DE69919419T2 (de) Vorrichtung zur Abscheidung eines Filmes und Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Filmes aus Silizium
DE112013003237T5 (de) Bildungsverfahren einer epitaktischen Schicht, Sputtervorrichtung, Herstellverfahren eines lichtemittierenden Halbleiterelements, lichtemittierendes Halbleiterelement und Beleuchtungsverfahren
DE102004001099A1 (de) Oxidationsverfahren mit hochdichtem Plasma
WO2020069700A1 (de) Solarzellen-beschichtungsanlage
DE60035648T2 (de) Verfahren zur Säuberung einer Vorrichtung zum Herstellen von Dünnfilm-Silizium
DE10340751B4 (de) Trockenätzvorrichtung, Trockenätzverfahren sowie dabei verwendete Platte
DE112015005591T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für Solarzelle und Solarzelle
DE19962896A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen
DE102006047472A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur oberflächennahen Behandlung von flächigen Substraten
DE102010056020B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf einem Substrat
DE102018109738B3 (de) Haltevorrichtung für Wafer, Verfahren zur Temperierung einer Haltevorrichtung und Vorrichtung zur Behandlung von Wafern
DE19851873A1 (de) Verfahren zum Aufwachsen einer kristallinen Struktur
DE102011100024A1 (de) Verfahren zum ausbilden einer schicht auf einem substrat
EP0264762A1 (de) Verfahren zur Passivierung von Kristalldefekten in einem Wasserstoffplasma
JP3100668B2 (ja) 光起電力素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8143 Lapsed due to claiming internal priority