KR20090085100A - 태양 전지의 제조 방법 및 태양 전지의 제조 장치 - Google Patents

태양 전지의 제조 방법 및 태양 전지의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

높은 에너지 변환 효율의 태양 전지를 제조한다. p형 층이 되는 다결정 실리콘 기판 상에 형성된 n형 층이 되는 다결정 실리콘층의 표층을, 플라즈마를 이용하여 산화 처리하고, 그 후 CVD 처리에 의해 실리콘 질화막을 퇴적함으로써, 다결정 실리콘층의 표층에 패시베이션막을 형성한다. 이러한 플라즈마 산화 처리는 10 eV 이하의 시스 전위의 플라즈마를 이용하여, 압력이 6.67 Pa ~ 6.67 × 102 Pa의 범위에서, 온도가 200℃ ~ 600℃의 범위가 되는 조건하에서 행한다. 플라즈마를 여기하는 마이크로파는, 슬롯 안테나를 통하여 처리 용기 내에 공급되고, 마이크로파의 표면파에 의해 플라즈마가 생성된다.

Description

태양 전지의 제조 방법 및 태양 전지의 제조 장치{MANUFACTURING METHOD OF SOLAR CELL AND MANUFACTURING APPARATUS OF SOLAR CELL}
본 발명은 태양 전지의 제조 방법 및 태양 전지의 제조 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 결정 실리콘계의 태양 전지에서는 광 흡수층인 실리콘층에 pn 접합이 형성되고, 이 실리콘층의 표면에는 디바이스를 보호하기 위하여 혹은 일단 광흡수층에 입사한 빛이 외부로 반사하는 것을 방지하기 위한 패시베이션막이 형성된다.
종래, 패시베이션막은 실리콘층의 표면을 열산화함으로써 형성되었다. 그러나, 이와 같이 실리콘층의 표면을 고온으로 열산화한 경우, 열산화로 형성된 패시베이션막과 하지(下地)의 실리콘층의 계면에 다량의 공공(空孔) 결함 등의 결함이 생기고 있었다. 이 때문에, 이들 결함이 전자 등의 캐리어의 재결합 중심이 되어 캐리어가 재결합하여 소멸되고, 최종적으로 형성되는 태양 전지의 에너지 변환 효율이 낮아졌다. 이 문제를 해결하기 위하여, 열산화 대신에 플라즈마 CVD 처리에 의해 실리콘층의 표면에 패시베이션막이 되는 실리콘 질화막을 형성하는 것이 검토되고 있다(특허 문헌 1 참조). 이 플라즈마 CVD 처리에 의해 형성된 실리콘 질화막은, 결정 실리콘의 입계(粒界)의 영향을 거의 받지 않기 때문에 캐리어의 소멸을 억제할 수 있다.
특허 문헌 1：일본특허공개공보 2005－159171호
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 상술한 바와 같이 플라즈마 CVD 처리에 의해 패시베이션막을 형성한 경우, 실리콘층 상에 새롭게 실리콘 질화막을 퇴적시키므로, 실리콘층과 패시베이션막의 계면이 불연속이 된다. 이 때문에, 실리콘층과 패시베이션막의 계면 부근에는 여전히 많은 결정 결함이 존재하고, 이들이 캐리어의 소멸 요인이 되고 있다. 그래서, 이 플라즈마 CVD 처리 방법에 의해서도 충분히 높은 에너지 변환 효율을 얻지 못하고 있다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있는 태양 전지의 제조 방법 및 태양 전지의 제조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 태양 전지의 제조 방법으로서, 실리콘층의 표층을 플라즈마를 이용하여 산화, 질화 또는 산질화하여, 상기 실리콘층의 표층에 패시베이션막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 같이, 실리콘층의 표층을 플라즈마 처리하여 패시베이션막을 형성함으로써, 높은 에너지 변환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다.
상기 태양 전지의 제조 방법에서, 10 eV 이하의 시스 전위를 가지는 플라즈마를 이용하여 상기 패시베이션막을 형성해도 좋다. 또한, 시스 전위란 플라즈마가 생성되고 있는 공간의 전위와 실리콘층의 전위의 차이를 말한다.
또한, 6.67 Pa ~ 6.67 × 102 Pa의 압력하에서 상기 패시베이션막을 형성해도 좋다.
또한, 200℃ ~ 600℃의 온도하에서 상기 패시베이션막을 형성해도 좋다.
상기 플라즈마는 마이크로파에 의해 여기되는 표면파 플라즈마여도 좋다.
상기 플라즈마를 생성하는 마이크로파는 슬롯 안테나를 통하여 공급되도록 해도 좋다.
상기 플라즈마를 생성하는 마이크로파는 소정 주기의 펄스 형상으로 단속(斷續)적으로 공급되어도 좋다.
다결정의 실리콘층의 표층을 산화 처리하는 경우에, 다결정의 실리콘층과 패시베이션막의 계면에서의 질소 원자 함유율이 5 atomic% 이하가 되도록 처리 용기 내에 질소를 포함하는 처리 가스를 도입해도 좋다.
상기 실리콘층의 표층에 형성된 패시베이션막 상에 CVD 처리에 의해 산화막, 질화막 또는 산질화막을 성막하여 패시베이션막을 더 형성해도 좋다.
플라즈마를 이용한 상기 CVD 처리에 의해 상기 패시베이션막을 형성해도 좋다.
상기 CVD 처리시에는 패시베이션막의 퇴적층에 바이어스 전력을 인가해도 좋다.
상기 실리콘층의 표층을 산화, 질화 또는 산질화하는 상기 처리시 및 상기 CVD 처리시 중 적어도 어느 하나에는 처리 가스에 수소를 첨가해도 좋다.
상기 실리콘층의 표층을 산화, 질화 또는 산질화하는 상기 처리와 상기 CVD 처리를 동일 처리 용기 내에서 행하도록 해도 좋다.
상기 실리콘층의 표층을 산화, 질화 또는 산질화하는 상기 처리와 상기 CVD 처리를 상이한 처리 용기에서 행하고, 상기 처리 용기 간의 태양 전지 기판을 진공 반송해도 좋다.
상기 실리콘층의 표층을 산질화하여 패시베이션막을 형성하는 경우에 있어서, 상기 CVD 처리시에 처리 용기 내에 산소와 질소를 함유하는 처리 가스를 도입하고, 이 도입하는 처리 가스의 산소에 대한 질소의 비율을 점차 증가시켜, 패시베이션막 중의 질소 원자 함유율을 퇴적 방향으로 점차 증가시켜도 좋다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 태양 전지의 제조 장치로서, 실리콘층의 표층을 플라즈마를 이용하여 산화, 질화 또는 산질화하여, 상기 실리콘층의 표층에 패시베이션막을 형성하는 처리부를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부에서는 10 eV 이하의 시스 전위를 가지는 플라즈마를 이용하여 상기 패시베이션막을 형성해도 좋다.
상기 처리부에서는 6.67 Pa ~ 6.67 × 102 Pa의 압력하에서 상기 패시베이션막을 형성해도 좋다.
상기 처리부에서는 200℃ ~ 600℃의 온도하에서 상기 패시베이션막을 형성해도 좋다.
상기 플라즈마는 마이크로파에 의해 여기되는 표면파 플라즈마여도 좋다.
상기 처리부는 마이크로파를 공급하는 슬롯 안테나를 가지고 있어도 좋다.
상기 플라즈마를 생성하는 마이크로파는 소정 주기의 펄스 형상으로 단속적으로 공급되도록 해도 좋다.
다결정 실리콘층의 표층을 산화 처리하는 경우에, 다결정 실리콘층과 패시베이션막의 계면에서의 질소 원자 함유율이 5 atomic% 이하가 되도록 처리 용기 내에 질소를 포함하는 처리 가스를 도입해도 좋다.
이상의 태양 전지의 제조 장치는 상기 실리콘층의 표층에 형성된 패시베이션막 상에 CVD 처리에 의해 산화막, 질화막 또는 산질화막을 성막하여, 패시베이션막을 더 형성하는 다른 처리부를 가지고 있어도 좋다.
상기 다른 처리부에서는 플라즈마를 이용한 CVD 처리에 의해 상기 패시베이션막을 형성해도 좋다.
상기 다른 처리부는 패시베이션막의 퇴적층에 바이어스 전력을 인가하는 전원을 가지고 있어도 좋다.
상기 처리부에서 상기 실리콘층의 표층을 산화, 질화 또는 산질화하는 상기 처리시 및 상기 다른 처리부에서의 상기 CVD 처리시 중 적어도 어느 하나에는 처리 가스에 수소를 첨가하도록 해도 좋다.
상기 처리부와 다른 처리부는 태양 전지 기판을 진공 반송하는 반송부를 통하여 접속되어 있어도 좋다.
상기 처리부에서 상기 실리콘층의 표층을 산질화하여 패시베이션막을 형성하는 경우에, 상기 다른 처리부에서의 상기 CVD 처리시에 처리 용기 내에 산소와 질소를 함유하는 처리 가스를 도입하고, 이 도입하는 처리 가스의 산소에 대한 질소의 비율을 점차 증가시켜, 패시베이션막 중의 질소 원자 함유율을 퇴적 방향으로 점차 증가시켜도 좋다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 높은 에너지 변환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 실시예에서의 태양 전지의 제조 장치의 구성의 개략을 도시한 평면도이다.
도 2는 처리부의 구성의 개략을 도시한 모식도이다.
도 3은 슬롯 평판의 구성을 도시한 평면도이다.
도 4는 다결정 실리콘 기판 상에 다결정 실리콘층이 형성된 태양 전지 기판을 도시한 종단면의 설명도이다.
도 5는 패시베이션막이 형성된 태양 전지 기판을 도시한 종단면의 설명도이다.
도 6은 패시베이션막의 형성 방법별로 태양 전지의 광전 교환 효율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 플라즈마 처리시의 시스 전위와 결정 결함 밀도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 플라즈마 처리시의 압력과 이온 에너지 및 전자 온도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 다결정 실리콘층과 패시베이션막의 계면의 질소 원자 함유율과 결정 결함 밀도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 연속적인 마이크로파와 펄스 형상의 마이크로파의 이온 에너지의 상이를 나타낸 그래프이다.
도 11은 다른 예의 태양 전지의 제조 장치의 구성의 개략을 도시한 평면도이다.
도 12는 다른 처리부의 구성의 개략을 도시한 모식도이다.
도 13은 제 1 패시베이션막이 형성된 태양 전지 기판을 도시한 종단면의 설명도이다.
도 14는 제 2 패시베이션막이 형성된 태양 전지 기판을 도시한 종단면의 설명도이다.
도 15는 처리부의 다른 구성의 개략을 도시한 모식도이다.
도 16은 도 15의 평행 평판 도파관 내의 구성을 도시한 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 장치(1)의 구성의 개략을 도시한 평면도이다.
태양 전지의 제조 장치(1)는, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 태양 전지 기판(W)을 카세트 단위로 반입출하는 카세트 스테이션(2)과, 기판(W)을 매엽식(枚葉式)으로 처리하는 복수의 각종 처리부를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
카세트 스테이션(2)은, 예를 들면 카세트 재치부(4)와, 반송실(5)과, 태양 전지 기판(W)의 위치 결정을 행하는 얼라이먼트부(6)를 구비하고 있다. 카세트 재치부(4)에는 복수의 태양 전지 기판(W)을 수용 가능한 카세트(C)를 X 방향(도 1 중의 좌우 방향)으로 나란히 재치할 수 있다. 카세트 재치부(4)의 Y 방향의 정방향(도 1 중의 상방)측에는 반송실(5)이 인접되어 있다. 반송실(5)에는, 예를 들면 X 방향으로 연장되는 반송 레일(7)과, 이 반송 레일(7) 상을 이동하는 기판 반송체(8)가 설치되어 있다. 얼라이먼트부(6)는 반송실(5)의 X 방향의 부방향(도 1의 좌방향)측에 인접되어 있다. 반송실(5) 내의 기판 반송체(8)는 선회 및 신축 가능한 다관절의 반송 암(8a)을 구비하고 있고, 카세트 재치부(4)의 카세트(C)와, 얼라이먼트부(6)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 로드록실(12, 13)에 대하여 태양 전지 기판(W)을 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)의 중앙부에는 내부를 감압할 수 있는 반송부로서의 중앙 반송실(10)이 설치되어 있다. 중앙 반송실(10) 내에는 기판 반송 장치(11)가 설치되어 있다. 중앙 반송실(10)은, 예를 들면 평면으로 봤을 때 대략 8 각형으로 형성되고, 이 주위에 로드록실(12, 13)과, 예를 들면 4 개의 처리부(14, 15, 16, 17)가 접속되어 있다. 기판 반송 장치(11)는 선회 및 신축 가능한 2 개의 반송 암(11a, 11b)을 가지고, 중앙 반송실(10)의 주위의 로드록실(12, 13), 처리부(14 ~ 17)에 대하여 태양 전지 기판(W)을 반송할 수 있다.
로드록실(12, 13)은 중앙 반송실(10)과 카세트 스테이션(2)의 반송실(5)의 사이에 배치되어, 중앙 반송실(10)과 반송실(5)을 접속하고 있다. 로드록실(12, 13)은 태양 전지 기판(W)의 도시하지 않은 재치부를 가지며, 실내를 감압 분위기로 유지할 수 있다.
반송실(5)과 로드록실(12, 13)의 사이, 중앙 반송실(10)과 각 로드록실(12, 13) 및 각 처리부(14 ~ 17)의 사이에는 각각 게이트 밸브(18)가 설치되어 있다.
처리부(14)는 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용하여 플라즈마를 발생시켜, 태양 전지 기판(W)을 산화, 질화 또는 산질화하는 플라즈마 처리 장치이다.
처리부(14)는, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 상면이 개구된 바닥을 갖는 원통 형상의 처리 용기(30)를 구비하고 있다. 처리 용기(30)는, 예를 들면 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있다. 처리 용기(30)는 접지되어 있다. 처리 용기(30)의 저부(低部)의 중앙부에는, 예를 들면 태양 전지 기판(W)을 재치하기 위한 재치대(31)가 설치되어 있다.
재치대(31)에는, 예를 들면 전극판(32)이 내장되어 있고, 전극판(32)은 처리 용기(30)의 외부에 설치된 직류 전원(33)에 접속되어 있다. 이 직류 전원(33)에 의해 재치대(31)의 표면에 정전기력을 발생시켜 태양 전지 기판(W)을 재치대(31) 상에 정전 흡착할 수 있다. 재치대(31)에는 히터 전원(34)에 의한 급전에 의해 발열하는 히터(35)가 내장되어 있어, 재치대(31) 상의 태양 전지 기판(W)을 소정 온도로 가열할 수 있다.
처리 용기(30)의 상부 개구에는, 예를 들면 기밀성을 확보하기 위한 Ο링 등 의 씰재(40)를 개재하여, 알루미나(Al2O3) 혹은 석영 글래스 등의 유전체의 마이크로파 투과판(41)이 설치되어 있다. 이 마이크로파 투과판(41)에 의해 처리 용기(30)내가 기밀하게 폐쇄되어 있다. 마이크로파 투과판(41)의 상부에는 플라즈마 생성용의 마이크로파를 공급하는 래디얼 라인 슬롯 안테나(42)가 설치되어 있다.
래디얼 라인 슬롯 안테나(42)는 하면이 개구된 대략 원통 형상의 케이스(42a)를 가지고, 이 하면에는 다수의 슬롯이 형성된 원반 형상의 슬롯 평판(43)이 설치되어 있다. 슬롯 평판(43)은 표면이 금 또는 은도금된 구리 판 또는 알루미늄 판으로 이루어지고, 슬롯이 되는 다수의 마이크로파 방사 홀(43a)이 형성되어 있다. 마이크로파 방사 홀(43a)은, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 인접하는 것끼리가 T자 형상으로 형성되고, 이들 T자 형상의 마이크로파 방사 홀(43a)이 동심원 형상으로 배치되어 있다. 마이크로파 방사 홀(43a)의 길이 또는 배열 간격은 마이크로파의 파장(λ)에 따라 정해지며, 예를 들면 마이크로파 방사 홀(43a)의 간격은 (1/2)λ　또는 λ로 설정되어 있다. 또한, 마이크로파 방사 홀(43a)의 형상은 T자 형상에 한정되지 않고, 원형 형상, 원호 형상 등의 다른 형상이어도 좋다. 또한, 마이크로파 방사 홀(43a)의 배치는 동심원 형상에 한정되지 않고, 나선 형상, 격자 형상, 랜덤 배치, 방사 형상 등이어도 좋다.
슬롯 평판(43)의 상부에는 도 2에 도시한 바와 같이, 저손실 유전체 재료에 의해 형성된 지상판(遲相板)(44)이 설치되어 있다. 지상판(44)은 진공 중에서 마이크로파의 파장이 길어지므로, 마이크로파의 파장을 짧게 하여 플라즈마의 생성 상 태를 조정할 수 있다.
래디얼 라인 슬롯 안테나(42)의 케이스(42a)의 중앙부에는 개구부가 형성되고, 이 개구부에 동축 도파관(45)이 접속되어 있다. 동축 도파관(45)은, 예를 들면 2.45 GHz의 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진 장치(46)에 접속되어 있다. 마이크로파 발진 장치(46)에는 마이크로파 발진의 ON·OFF 또는 출력을 제어하는 마이크로파 발진 제어부(47)가 설치되어 있다.
예를 들면, 처리 용기(30)의 측벽면에는 처리 가스 공급구(50)가 형성되어 있다. 처리 가스 공급구(50)에는, 예를 들면 처리 용기(30)의 외부로 통하는 처리 가스 공급관(51)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급관(51)은 복수, 예를 들면 4 개로 분기되어 있고, 이들 각 분기관(51a, 51b, 51c, 51d)은 각각 가스 공급원(52a, 52b, 52c, 52d)에 연결되어 있다. 각 분기관(51a ~ 51d)에는 밸브(53a, 53b, 53c, 53d), 매스 플로우 컨트롤러(54a, 54b, 54c, 54d)가 각각 설치되어 있다. 이러한 구성에 의하여, 처리 용기(30) 내에 소정 유량의 소정의 처리 가스를 공급할 수 있다. 본 실시예에서는, 예를 들면 가스 공급원(52a)에 플라즈마 생성용의 희가스인 예를 들면 아르곤(Ar) 가스가 봉입되고, 가스 공급원(52b)에 산소(O2) 가스가 봉입되어 있다. 또한, 가스 공급원(52c)에는 일산화이질소(N2O) 가스, 가스 공급원(52d)에는 수소(H2) 가스가 봉입되어 있다. 또한, 가스 공급원의 수 또는 가스종은 처리 가스의 종류에 따라 적절히 변경 가능하다.
예를 들면, 처리 용기(30)의 저부의 재치대(31)를 사이에 둔 양측에는 처리 용기(30) 내의 분위기를 배기하기 위한 배기구(60)가 설치되어 있다. 배기구(60)에는 터보 분자 펌프 등의 배기 장치(61)에 연결되는 배기관(62)이 접속되어 있다. 이 배기구(60)로부터의 배기에 의해 처리 용기(30) 내를 소정의 압력으로 감압할 수 있다.
또한, 처리부(15 ~ 17)의 구성에 대해서는 상술한 처리부(14)의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.
이어서, 상술한 태양 전지의 제조 장치(1)에서 행해지는 태양 전지의 패시베이션막의 형성 프로세스에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이 태양 전지 기판(W)에는 미리 p형 층이 되는 다결정 실리콘 기판(Sp) 상에 n형 층이 되는 다결정 실리콘층(Sn)이 형성되어 pn 접합의 광흡수층이 형성되어 있고, 이 다결정 실리콘층(Sn)의 표면에 패시베이션막이 형성된다.
패시베이션막의 형성 프로세스에서는 우선 태양 전지 기판(W)이 도 1에 도시한 기판 반송체(8)에 의해 카세트 스테이션(2)의 카세트(C)로부터 1 매씩 취출되어 얼라이먼트부(6)로 반송된다. 태양 전지 기판(W)은 얼라이먼트부(6)에서 위치 조정된 후 기판 반송체(8)에 의해 로드록실(12)로 반송되고, 그 후 기판 반송 장치(11)에 의해 중앙 반송실(10)을 통과하여 예를 들면 처리부(14)로 반송된다. 이 때, 중앙 반송실(10) 내는 진공 상태로 유지되어 있고, 중앙 반송실(10) 내를 통과하는 태양 전지 기판(W)은 진공 반송된다.
처리부(14)에 반송된 태양 전지 기판(W)은 우선 도 2에 도시한 바와 같이, 재치대(31) 상에 흡착 유지된다. 다음으로 태양 전지 기판(W)은 히터(35)에 의해 200℃ ~ 600℃의 범위, 예를 들면 350℃로 가열된다. 이어서, 처리 용기(30) 내가 50 mTorr(6.67 Pa) ~ 5 Torr(6.67 × 102 Pa)의 범위, 예를 들면 100 mTorr(13.3 Pa)의 압력으로 조정되고, 가스 공급구(50)로부터 처리 용기(30) 내에 아르곤 가스와 산소 가스의 혼합 가스가 도입된다.
이어서, 래디얼 라인 슬롯 안테나(42)로부터 처리 용기(30) 내에 마이크로파가 도입된다. 이 마이크로파의 도입에 의해, 처리 용기(30) 내의 처리 가스가 여기하여 처리 용기(30) 내에 플라즈마가 생성된다. 이 때, 마이크로파는 슬롯 평판(43)을 통과하여 표면파를 형성하고, 이 표면파에 의해 마이크로파 투과판(41)의 직하(直下)에 고밀도의 플라즈마가 생성된다. 또한, 처리 용기(30) 내의 플라즈마 생성 공간과 태양 전지 기판(W)의 표면과의 사이의 시스 전위는 10 eV 이하로 유지된다. 태양 전지 기판(W)의 표면에서는 산소 원자를 포함하는 플라즈마의 작용에 의해 다결정 실리콘층(Sn)의 표층이 산화된다. 이리하여, 도 5에 도시한 바와 같이, 다결정 실리콘층(Sn)의 표면에 실리콘 산화막으로 이루어지는 패시베이션막(A)이 형성된다.
소정 시간의 플라즈마 산화 처리에 의해, 원하는 두께의 패시베이션막(A)이 형성되면 마이크로파의 공급 또는 처리 가스의 공급이 정지되고 패시베이션막의 형성 처리가 종료된다.
그 후, 태양 전지 기판(W)은 기판 반송 장치(11)에 의해 처리부(14)로부터 취출되어 중앙 반송실(10)을 통과하여 로드록실(13)로 반송된다. 그 후 태양 전지 기판(W)은, 기판 반송체(8)에 의해 카세트(C)로 되돌려지고 일련의 처리가 종료된다.
이상의 실시예에 따르면, 플라즈마 산화 처리를 이용하여 패시베이션막(A)을 형성하므로, 종래의 CVD 처리를 이용한 경우에 비해 다결정 실리콘층(Sn)과 패시베이션막(A)의 사이가 결정립계가 존재하지 않는 스무스하며 연속적인 계면이 되었다. 이 결과, 다결정 실리콘층(Sn)과 패시베이션막(A)의 경계 부근의 결정 결함이 감소하여 에너지의 캐리어가 소멸하지 않으므로, 종래보다 높은 에너지 변환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다. 도 6은 패시베이션막의 형성 방법별로 태양 전지의 광전 변환 효율을 나타낸 것이며, 본 실시예와 같이 플라즈마 산화 처리를 이용한 경우는 종래의 CVD 처리를 이용한 경우에 비해 광전 변환 효율이 비약적으로 향상되었다.
플라즈마 처리시의 태양 전지 기판(W) 표면의 시스 전위(이온 에너지)와 다결정 실리콘층(Sn)의 결정 결함의 관계를 조사한 바, 도 7에 나타낸 바와 같이, 시스 전위가 10 eV 이하인 경우에, 결정 결함의 밀도가 2 × 10＋11(1/cm2) 이하로 매우 낮아지는 것이 확인되었다. 본 실시예에서는 시스 전위를 10 eV 이하로 하여 저이온 에너지로 플라즈마 처리를 행하였으므로, 다결정 실리콘층(Sn)의 결정 결함을 저감시켜 높은 광전 변환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다.
특히, 마이크로파의 공급부에 래디얼 라인 슬롯 안테나(42)를 이용함으로써, 플라즈마가 마이크로파 투과판(41)의 직하에 집중되므로 태양 전지 기판(W) 표면의 시스 전위를 안정적으로 낮게 유지할 수 있다.
플라즈마 처리를 200℃ 미만으로 행한 경우, 다결정 실리콘층(Sn)의 표면에 부착된 수분 또는 유기물이 막 중으로 도입되는 것이 확인되었다. 또한, 플라즈마 처리를 600℃을 초과하여 행한 경우, 다결정 실리콘층(Sn)의 재결정화가 발생된다. 본 실시예에서는 플라즈마 처리를 200℃ ~ 600℃의 온도하에서 행하였기 때문에, 불순물이 적은 양호한 막질의 패시베이션막(A)을 형성할 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 처리시의 처리 용기(30) 내의 압력을 높임으로써, 처리시의 플라즈마의 이온 에너지(Ee) 또는 전자 온도(Te)를 작게 할 수 있음이 확인되었다. 본 실시예와 같이, 처리시의 처리 용기(30) 내를 50 mTorr(6.67 Pa) 이상으로 함으로써, 낮은 이온 에너지로 다결정 실리콘층(Sn)을 산화할 수 있다. 이 결과, 다결정 실리콘층(Sn)의 결정 결함을 저감시킬 수 있어 높은 광전 변환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다. 또한, 처리시의 처리 용기(30) 내의 압력을 너무 높이면 이온 에너지가 너무 저하되어 플라즈마 산화 속도가 현저하게 저하된다. 본 실시예에서는 처리 용기(30) 내의 압력을 5 Torr(6.67 × 102 Pa) 이하로 유지함으로써, 플라즈마 산화 속도의 현저한 저하를 피할 수 있다.
이상의 실시예에서는 처리 가스로서 산소 가스와 아르곤 가스를 공급하고 있었지만, 처리 가스에 질소를 함유시켜 다결정 실리콘층(Sn)과 패시베이션막(A)의 계면의 질소 원자 함유율을 5 atomic% 이하로 제어해도 좋다. 처리 가스에 질소를 함유시키는 방법으로는 처리 가스에 질소(N2) 가스 또는 암모니아(NH3) 가스를 첨가하거나, 처리 가스인 산소 가스 대신에 N2O 가스를 이용해도 좋다. 이러한 경우, 다결정 실리콘층(Sn)의 계면에 질소 원자가 도입되므로, 다결정 실리콘층(Sn)과 산화막인 패시베이션막(A)의 사이의 계면에 생긴 결정 결함에 질소 원자가 선택적으로 반응하여, 질소 원자가 결정 결함을 수복(修復)한다. 이 결과, 최종적인 결정 결함량이 감소하여 태양 전지의 광전 교환 효율을 높일 수 있다. 또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 질소 원자 함유율이 5 atomic%를 초과하면, 질소 원자가 과잉이 되어, 도리어 다결정 실리콘층(Sn)의 계면의 결정 결함이 증가하는 것이 확인되었다. 따라서, 질소 원자 함유율을 5 atomic% 이하로 함으로써, 질소 원자에 의한 결정 결함의 수복이 적절히 행해진다.
이상의 실시예에서는 다결정 실리콘층(Sn)을 산화 처리하여 패시베이션막(A)을 형성하고 있었지만, 산질화 처리하여 패시베이션막을 형성해도 좋다. 이러한 경우, 처리부(14)에서 산소 가스 대신에 N2O 가스를 공급해도 좋다. 이 경우도, 도 6에 나타낸 바와 같이, 종래의 CVD 처리의 경우에 비해 높은 광전 교환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다. 또한, 마찬가지로 산소 가스 대신에 질소 가스를 공급하여 다결정 실리콘막(Sn)을 질화 처리하여 패시베이션막을 형성해도 좋다.
이상의 실시예에서는 처리시에 플라즈마를 생성하는 마이크로파를 연속적으로 공급하고 있었지만, 소정 주기의 펄스 형상으로 단속적으로 공급해도 좋다. 이러한 경우, 예를 들면 마이크로파 발진 제어부(47)에 의해 마이크로파 발진 장 치(46)로부터 소정 주기의 펄스 형상으로 마이크로파를 발진시켜, 래디얼 라인 슬롯 안테나(42)로부터 처리 용기(30) 내에 펄스 형상의 마이크로파를 공급한다. 예를 들면, 펄스 주파수가 50 kHz이며 듀티 비(duty ratio)(ON·OFF 전체의 시간에 대한 ON 시간의 비)가 50%가 되도록 마이크로파를 공급한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 연속적인 마이크로파(연속파)를 공급하는 경우에 비해, 펄스 형상의 마이크로파(펄스파)를 공급하는 경우가 플라즈마의 이온 에너지를 작게 할 수 있음이 확인되었다. 따라서, 펄스 형상의 마이크로파를 공급함으로써, 다결정 실리콘층(Sn)과 패시베이션막(A)의 계면의 결함을 저감시켜 높은 광전 변환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다. 또한, 이 예에서, 펄스 주파수가 50 kHz이며 듀티 비가 50%였지만, 펄스 주파수가 10 kHz ~ 1 MHz의 범위이며 또한 듀티 비가 20% ~ 80%의 범위이면, 연속파에 비해 결정 결함의 저감 효과가 있음이 확인되었다.
이상의 실시예에서는, 예를 들면 플라즈마 산화 처리에 의해 다결정 실리콘층(Sn)의 표층에 패시베이션막(A)을 형성하고 있었지만, CVD 처리에 의해 패시베이션막(A)의 상면에 추가로 패시베이션막을 퇴적시켜도 좋다.
도 11은　이러한 일례를 도시한 것으로, 태양 전지의 제조 장치(1)는 CVD 처리를 행하는 다른 처리부(70, 71)를 구비하고 있다. 다른 처리부(70, 71)는, 예를 들면 상기 실시예의 처리부(16, 17) 대신에 중앙 반송부(10)에 접속되어 있다.
예를 들면, 다른 처리부(70)는 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 태양 전지 기판(W)에 성막하는 플라즈마 CVD 장치이다.
다른 처리부(70)는, 예를 들면 재치대에 바이어스 전력을 인가하기 위한 고 주파 전원이 접속되어 있는 것과 처리 가스의 종류가 상이한 것 외에는 상술한 처리부(14)와 동일한 구성을 가지고 있다. 즉 다른 처리부(70)는, 예를 들면 도 12에 도시한 바와 같이, 상면이 개구된 바닥을 갖는 원통 형상의 처리 용기(80)를 가지며, 이 처리 용기(80)의 저부에는 재치대(81)가 설치되어 있다.
재치대(81)에는 전극판(82)이 내장되고, 이 전극판(82)에는 직류 전원(83)이 접속되어 있다. 또한, 재치대(81)에는, 예를 들면 태양 전지 기판(W)에 바이어스 전력을 인가하는 고주파 전원(84)이 접속되어 있다. 재치대(81)에는 히터 전원(85)에 의한 급전에 의해 발열하는 히터(86)가 내장되어 있어 재치대(81) 상의 태양 전지 기판(W)을 소정 온도로 가열할 수 있다.
처리 용기(80)의 상부 개구에는, 예를 들면 씰재(90)를 개재하여 마이크로파 투과판(91)이 설치되어 있다. 이 마이크로파 투과판(91)에 의해 처리 용기(80) 내가 기밀하게 폐쇄되어 있다. 마이크로파 투과판(91)의 상부에는 래디얼 라인 슬롯 안테나(92)가 설치되어 있다.
래디얼 라인 슬롯 안테나(92)는 하면이 개구된 대략 원통 형상의 케이스(92a)를 가지고, 이 하면에는 원반 형상의 슬롯 평판(93)이 설치되어 있다. 슬롯 평판(93)에는 슬롯이 되는 다수의 마이크로파 방사 홀(93a)이 형성되어 있다. 마이크로파 방사 홀(93a)은, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이 인접하는 것끼리가 T자 형상으로 형성되고, 이들 T자 형상의 마이크로파 방사 홀(93a)이 동심원 형상으로 배치되어 있다. 마이크로파 방사 홀(93a)의 길이 또는 배열 간격은 마이크로파의 파장(λ)에 따라 정해지며, 예를 들면 마이크로파 방사 홀(93a)의 간격은 (1/2) λ 또는 λ로 설정되어 있다.
슬롯 평판(93)의 상부에는 도 12에 도시한 바와 같이, 저손실 유전체 재료에 의해 형성된 지상판(94)이 설치되어 있다.
래디얼 라인 슬롯 안테나(92)의 케이스(92a)의 중앙부에는 개구부가 형성되고, 이 개구부에 동축 도파관(95)이 접속되어 있다. 동축 도파관(95)은, 예를 들면 2.45 GHz의 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진 장치(96)에 접속되어 있다. 마이크로파 발진 장치(96)에는 마이크로파 발진의 ON·OFF 또는 출력을 제어하는 마이크로파 발진 제어부(97)가 설치되어 있다.
예를 들면, 처리 용기(80)의 측벽면에는 처리 가스 공급구(100)가 형성되어 있다. 처리 가스 공급구(100)에는, 예를 들면 처리 용기(80)의 외부로 통하는 처리 가스 공급관(101)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급관(101)은 복수, 예를 들면 5 개로 분기되어 있고, 이들 각 분기관(101a, 101b, 101c, 101d, 101e)은 각각 가스 공급원(102a, 102b, 102c, 102d, 102e)에 연결되어 있다. 각 분기관(101a~101e)에는, 밸브(103a, 103b, 103c, 103d, 103e), 매스 플로우 컨트롤러(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)가 각각 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 처리 용기(30) 내에 소정 유량의 소정 처리 가스를 공급할 수 있다. 본 실시예에서는, 예를 들면 가스 공급원(102a)에 희가스인 예를 들면 아르곤 가스가 봉입되고, 가스 공급원(102b)에 실레인(SiH4) 가스가 봉입되고, 가스 공급원(102c, 102d, 102e)에는 N2 가스, NH3 가스, H2 가스가 각각 봉입되어 있다.
예를 들면, 처리 용기(80) 저부의 재치대(81)를 사이에 둔 양측에는 배기구(110)가 설치되어 있다. 배기구(110)에는, 터보 분자 펌프 등의 배기 장치(111)에 연결되는 배기관(112)이 접속되어 있다. 이 배기구(110)로부터의 배기에 의해 처리 용기(80) 내를 소정의 압력으로 감압할 수 있다.
이어서, 이 예에서의 패시베이션막의 형성 프로세스에 대하여 설명한다. 우선, 도 4에 도시한 다결정 실리콘 기판(Sp) 상에 다결정 실리콘층(Sn)이 형성된 태양 전지 기판(W)이, 상기 실시예와 마찬가지로 기판 반송체(8)에 의해 카세트(C)로부터 얼라이먼트부(6)로 반송된다. 그 후 태양 전지 기판(W)은 기판 반송체(8)에 의해 로드록실(12)로 반송되고, 그 후 기판 반송 장치(11)에 의해 중앙 반송실(10)을 통과하여 예를 들면 처리부(14)로 반송된다. 처리부(14)로 반송된 태양 전지 기판(W)은, 예를 들면 상기 실시예와 마찬가지로 플라즈마 처리에 의해 다결정 실리콘층(Sn)의 표층이 산화되고, 도 13에 도시한 바와 같이, 표면에 제 1 패시베이션막(Al)이 형성된다.
그 후 태양 전지 기판(W)은, 기판 반송 장치(11)에 의해 처리부(14)로부터 취출되어, 중앙 반송실(10)을 통과하여 예를 들면 다른 처리부(70)에 반송된다. 그 동안, 태양 전지 기판(W)은 대기에 접하지 않도록 진공 반송된다.
다른 처리부(70)에 반송된 태양 전지 기판(W)은 우선 도 12에 도시한 바와 같이, 재치대(81) 상에 흡착 유지된다. 다음으로 태양 전지 기판(W)은, 히터(86)에 의해 200℃ ~ 600℃의 범위로 가열된다. 이어서, 처리 용기(80) 내가, 예를 들면 5 mTorr ~ 5 Torr의 범위의 압력으로 조정되고, 가스 공급구(100)로부터 처리 용 기(80) 내에, 아르곤 가스, 실레인 가스 및 질소 가스의 혼합 가스가 도입된다.
이어서, 래디얼 라인 슬롯 안테나(92)로부터 처리 용기(80) 내에 마이크로파가 도입된다. 이 마이크로파의 도입에 의해, 처리 용기(80) 내의 가스가 여기하여 처리 용기(80) 내에 플라즈마가 생성된다. 이 때, 마이크로파는 슬롯 평판(93)을 통과하여 표면파를 형성하고, 이 표면파에 의해 마이크로파 투과판(91)의 직하에 고밀도의 플라즈마가 생성된다. 또한, 고주파 전원(84)에 의해 재치대(81) 상의 태양 전지 기판(W)에 20 V 이상의 바이어스 전력이 인가된다. 태양 전지 기판(W)의 표면에서는 플라즈마의 작용에 의해 제 1 패시베이션막(A1)의 표면에 실리콘 질화막이 퇴적하여, 도 14에 도시한 바와 같이, 제 2 패시베이션막(A2)이 형성된다. 이리 하여, 전체에서 예를 들면 10 nm 이상의 소정 두께의 패시베이션막(A1 ＋ A2)이 형성된다.
소정 시간의 플라즈마 CVD 처리에 의해 원하는 두께의 패시베이션막이 형성되면, 마이크로파의 공급 또는 가스의 공급이 정지되고 패시베이션막의 형성 처리가 종료된다.
그 후, 태양 전지 기판(W)은 다른 처리부(70)로부터 기판 반송 장치(11)에 의해 취출되어 중앙 반송실(10)을 통과하여 로드록실(13)에 반송된다. 그 후 태양 전지 기판(W)은 기판 반송체(8)에 의해 카세트(C)로 되돌려지고 일련의 처리가 종료된다.
이 예에 따르면, 제 1 패시베이션막(A1) 상에 CVD 처리에 의해 제 2 패시베이션막(A2)을 형성함으로써, 예를 들면 플라즈마 산화 처리만으로는 패시베이션막 에 충분한 두께를 얻을 수 없는 경우에도, 그 후의 CVD 처리에 의해 충분한 두께의 패시베이션막을 형성할 수 있다. 이 결과, 패시베이션막이 예를 들면 반사 방지막으로서의 기능을 충분히 달성할 수 있다. 또한, 패시베이션막의 강도를 충분히 확보할 수 있다. 또한, 이 예에서는 제 1 패시베이션막(A1)인 실리콘 산화막 상에 보다 반사율이 높은 실리콘 질화막을 형성함으로써, 패시베이션막의 반사 방지 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 이 예와 같이 다결정 실리콘층(Sn)을 플라즈마 산화 처리하고, 그 위에 CVD 처리에 의해 질화막을 형성하여 패시베이션막을 형성한 경우는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 종래의 CVD 처리뿐인 경우 또는 상술한 플라즈마 산화 처리, 플라즈마 질화 처리뿐인 경우에 비해, 높은 광전 교환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다. 이는, CVD 처리로 형성된 실리콘 질화막은 실리콘 산화막보다 높은 굴절률을 가지기 때문에, 플라즈마 산화 처리와 CVD 처리를 조합함으로써, 빛을 패시베이션막 내에 가두기 쉬워져, 광전 변환 효율이 향상되기 때문이라고 생각할 수 있다.
처리부(14)와 다른 처리부(70)를 중앙 반송실(10)에 의해 접속하고, 처리부(14)로부터 다른 처리부(70)로의 태양 전지 기판(W)의 반송을 진공 상태로 행함으로써, 태양 전지 기판(W)이 대기에 노출되어 예를 들면 수분이 부착되어 막질이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 패시베이션막(A1)과 제 2 패시베이션막(A2)을 형성하는 처리를 동일한 처리 용기에서 행해도 좋고, 예를 들면 다른 처리부(70)의 처리 용기(80) 내에서, 상술한 플라즈마 산화 처리를 행하여 제 1 패시베이션막(A1)을 형성하고, 그 후 플라즈마 CVD 처리를 행하여 제 2 패시베이션 막(A2)을 형성해도 좋다.
상기 실시예와 같이 제 1 패시베이션막(A1)이 산화막인 경우, CVD 처리시에 처리 가스로서 질소 가스에 더하여 산소 가스도 도입하여, 이 처리 가스의 도입시에 산소에 대한 질소의 비율을 점차 증가시키고, 제 2 패시베이션막(A2)의 질소 원자 함유율을 퇴적 방향으로 점차 증가시켜도 좋다. 이러한 경우, 예를 들면 CVD 처리시에 처음 산소 가스에 비해 소량의 질소 가스를 도입하고, 그 후 산소 가스의 도입량을 줄이면서 질소 가스의 도입량을 증가시키고, 마지막에는 질소 가스만을 도입한다. 이렇게 함으로써, 제 2 패시베이션막(A2)의 막 조성이 실리콘 산화막으로부터 실리콘 질화막으로 점차 변화하므로, 실리콘 산화막인 제 1 패시베이션막(A1)과 제 2 패시베이션막(A2)의 막 조성이 전체적으로 연속적으로 된다. 이에 따라 패시베이션막 내의 결정립계가 감소하여 결정 결함을 저감시킬 수 있다. 또한, 이 예는 제 1 패시베이션막(A1)이 산질화막인 경우도 적용 가능하다.
또한, 상기 실시예에서, CVD 처리시의 처리 가스에 SiH4(실레인) 가스를 이용하고 있었지만, 이 대신에 Si2H6(다이실레인) 가스 등의 다른 가스를 이용해도 좋다. 또한, CVD 처리시의 처리 가스를 바꿈으로써, 제 1 패시베이션막(A1) 상에 질화막 대신에 산화막 또는 산질화막을 형성해도 좋다.
이상의 실시예에서 기재한 다결정 실리콘층(Sn) 상에 제 1 패시베이션막(A1)을 형성하는 처리, 및 제 2 패시베이션막(A2)을 형성하는 CVD 처리 중 적어도 어느 하나에서 처리 가스에 수소 가스를 첨가해도 좋다. 이러한 경우, 수소 원자가 패시 베이션막 중 및 실리콘층과 패시베이션막의 계면 중의 결정 결함에 선택적으로 반응하여 결정 결함이 수복 가능하므로, 보다 높은 광전 변환 효율의 태양 전지를 제조할 수 있다.
이상의 실시예에서 기재한 처리부(14 ~ 17), 다른 처리부(70, 71)는 상술한 래디얼 라인 슬롯 안테나를 구비하고 있었지만, 다른 구조의 슬롯 안테나를 가지는 것이어도 좋다. 예를 들면 처리부(14)는 도 15에 도시한 바와 같이, 마이크로파 투과판(41)의 상부에 평행 평판 도파로 슬롯 안테나(이하, 「평행 평판 안테나」라고 한다)(130)를 구비하고 있다.
평행 평판 안테나(130)는 평행 평판 도파로를 형성하는 2 매의 평판 중 한 쪽에 슬롯이 형성된 안테나이다. 평행 평판 안테나(130)는 하측이 사각형인 제 1 도파판(130a)과 상측이 사각형인 제 2 도파판(130b)을 상하로 평행하게 대향시켜 구비하고, 제 1 도파판(130a)과 제 2 도파판(130b)의 사이의 간극에 평행 평판 도파로(131)를 형성하고 있다. 제 1 도파판(130a)에는 슬롯이 되는 다수의 마이크로파 방사 홀(132)이 형성되어 있다. 마이크로파 방사 홀(132)은, 예를 들면 도 16에 도시한 바와 같이 인접하는 것끼리 T자를 형성하고, 이들 T자 형상의 마이크로파 방사 홀(132)이 종횡으로 나란히 배치되어 있다. 마이크로파 방사 홀(132)의 길이 또는 배열 간격은, 평행 평판 도파로(131) 내의 마이크로파의 파장(λ)에 따라 정해지며, 예를 들면 마이크로파 방사 홀(132)의 간격은 λ의 자연수 배(倍)로 설정되어 있다. 또한, 마이크로파 방사 홀(132)의 형상은 T자 형상에 한정되지 않고, 원형 형상, 원호 형상 등의 다른 형상이어도 좋다. 또한, 마이크로파 방사 홀(132) 의 배치는 종횡 배열에 한정되지 않고, 동심원 형상, 나선 형상, 랜덤 배치, 방사 형상 등이어도 좋다.
도 15에 도시한 바와 같이, 평행 평판 도파로(131) 내에는 유전체로 이루어지는 지파재(遲波材)(133)가 설치되어 있다. 이 지파재(133)에 의해, 평행 평판 도파로(131)에 도입된 마이크로파의 파장을 짧게 하여 플라즈마의 생성 상태를 조정할 수 있다. 또한, 평행 평판 도파로(131) 내의 일단부에는 마이크로파 흡수재(134)가 설치되어 있다.
평행 평판 도파로(131) 내의 마이크로파 흡수재(134)와 반대측의 타단부 부근에는, 도입된 마이크로파를 분배하는 마이크로파 분배부(135)가 형성되어 있다. 이 마이크로파 분배부(135)에는, 예를 들면 2.45 GHz의 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진 장치(136)에 연결되는 도파관(137)이 접속되어 있다. 또한, 처리부(14)의 그 외의 부분의 구성은, 상기 실시예에서 기재한 처리부(14)의 구성과 동일하므로, 그 외의 부분의 구성에 대해서는 상기 실시예와 동일한 부호를 이용하고 설명을 생략한다.
이 처리부(14)에 의하면, 마이크로파 발진 장치(136)로부터 발진된 마이크로파가 평행 평판 안테나(130)의 평행 평판 도파로(131)에 도입되고, 이 마이크로파가 제 1 도파판(130a)의 마이크로파 방사 홀(132)을 통과하고, 마이크로파 투과판(41)을 통과하여 처리 용기(30) 내에 도입된다. 이에 따라, 처리 용기(30) 내에 마이크로파의 표면파가 형성되고, 이 표면파에 의해 마이크로파 투과판(41)의 직하에 고밀도의 플라즈마가 생성된다
또한, 처리부(15, 16, 17), 다른 처리부(70, 71)에 대해서도 마찬가지로 평행 평판 안테나(130)를 구비하는 것이어도 좋다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에서 각종의 변경예 또는 수정예를 도출할 수 있는 것은 명백하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 판단된다. 예를 들면 본 실시예는 다결정 실리콘층에 패시베이션막을 형성하는 예였지만, 단결정, 어모퍼스(비정질) 혹은 다결정과 어모퍼스의 혼재계(混在系)의 실리콘층에 패시베이션막을 형성하는 경우에도 본 발명은 적용할 수 있다.
본 발명은 높은 에너지 변환 효율의 태양 전지를 제조할 때에 유용하다.

Claims (29)

  1. 태양 전지의 제조 방법으로서,
    실리콘층의 표층을 플라즈마를 이용하여 산화, 질화 또는 산질화하여, 상기 실리콘층의 표층에 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    10 eV 이하의 시스 전위를 가지는 플라즈마를 이용하여 상기 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    6.67 Pa ~ 6.67 × 102 Pa의 압력하에서 상기 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    200℃ ~ 600℃의 온도 하에서 상기 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마는, 마이크로파에 의해 여기되는 표면파 플라즈마인 태양 전지의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 생성하는 마이크로파는, 슬롯 안테나를 통하여 공급되는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 생성하는 마이크로파는, 소정 주기의 펄스 형상으로 단속(斷續)적으로 공급되는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    다결정의 실리콘층의 표층을 산화 처리하는 경우에,
    다결정의 실리콘층과 패시베이션막의 계면에서의 질소 원자 함유율이 5 atomic% 이하가 되도록 처리 용기 내에 질소를 포함하는 처리 가스를 도입하는 태양 전지의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘층의 표층에 형성된 패시베이션막 상에, CVD 처리에 의해 산화막, 질화막 또는 산질화막을 성막하여, 패시베이션막을 더 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    플라즈마를 이용한 상기 CVD 처리에 의해 상기 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 CVD 처리시에는, 패시베이션막의 퇴적층에 바이어스 전력을 인가하는 태양 전지의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 실리콘층의 표층을 산화, 질화 또는 산질화하는 상기 처리시, 및 상기 CVD 처리시 중 적어도 어느 하나에는, 처리 가스에 수소를 첨가하는 태양 전지의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 실리콘층의 표층을 산화, 질화 또는 산질화하는 상기 처리와, 상기 CVD 처리를 동일 처리 용기 내에서 행하는 태양 전지의 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 실리콘층의 표층을 산화, 질화 또는 산질화하는 상기 처리와, 상기 CVD 처리를 상이한 처리 용기에서 행하고, 상기 처리 용기 간의 태양 전지 기판을 진공 반송하는 태양 전지의 제조 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 실리콘층의 표층을 산질화하여 패시베이션막을 형성하는 경우에 있어서, 상기 CVD 처리시에, 처리 용기 내에 산소와 질소를 함유하는 처리 가스를 도입하고, 이 도입하는 처리 가스의 산소에 대한 질소의 비율을 점차 증가시켜, 패시베이션막 중의 질소 원자 함유율을 퇴적 방향으로 점차 증가시키는 태양 전지의 제조 방법.
  16. 태양 전지의 제조 장치로서,
    실리콘층의 표층을 플라즈마를 이용하여 산화, 질화 또는 산질화하여, 상기 실리콘층의 표층에 패시베이션막을 형성하는 처리부를 가지는 태양 전지의 제조 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 처리부에서는, 10 eV 이하의 시스 전위를 가지는 플라즈마를 이용하여 상기 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 처리부에서는, 6.67 Pa ~ 6.67 × 102 Pa의 압력하에서 상기 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 처리부에서는, 200℃ ~ 600℃의 온도하에서 상기 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 플라즈마는, 마이크로파에 의해 여기되는 표면파 플라즈마인 태양 전지의 제조 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 처리부는, 마이크로파를 공급하는 슬롯 안테나를 갖는 것인 태양 전지의 제조 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 생성하는 마이크로파는, 소정 주기의 펄스 형상으로 단속적으로 공급되는 것인 태양 전지의 제조 장치.
  23. 제 16 항에 있어서,
    다결정 실리콘층의 표층을 산화 처리하는 경우에,
    다결정 실리콘층과 패시베이션막의 계면에서의 질소 원자 함유율이 5 atomic% 이하가 되도록 처리 용기 내에 질소를 포함하는 처리 가스를 도입하는 태양 전지의 제조 장치.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 실리콘층의 표층에 형성된 패시베이션막 상에, CVD 처리에 의해 산화막, 질화막 또는 산질화막을 성막하여, 패시베이션막을 더 형성하는 다른 처리부를 가지는 태양 전지의 제조 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 다른 처리부에서는, 플라즈마를 이용한 CVD 처리에 의해 상기 패시베이션막을 형성하는 태양 전지의 제조 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 다른 처리부는, 패시베이션막의 퇴적층에 바이어스 전력을 인가하는 전원을 갖는 것인 태양 전지의 제조 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 처리부에서 상기 실리콘층의 표층을 산화, 질화 또는 산질화하는 상기 처리시 및 상기 다른 처리부에서의 상기 CVD 처리시 중 적어도 어느 하나에는, 처리 가스에 수소를 첨가하는 태양 전지의 제조 장치.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 처리부와 다른 처리부는, 태양 전지 기판을 진공 반송하는 반송부를 통하여 접속되어 있는 것인 태양 전지의 제조 장치.
  29. 제 24 항에 있어서,
    상기 처리부에서 상기 실리콘층의 표층을 산질화하여 패시베이션막을 형성하는 경우에,
    상기 다른 처리부에서의 상기 CVD 처리시에, 처리 용기 내에 산소와 질소를 함유하는 처리 가스를 도입하고, 이 도입하는 처리 가스의 산소에 대한 질소의 비율을 점차 증가시켜, 패시베이션막 중의 질소 원자 함유율을 퇴적 방향으로 점차 증가시키는 태양 전지의 제조 장치.
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