TWI484653B - 使用微波以製造太陽能電池的方法及裝置 - Google Patents

使用微波以製造太陽能電池的方法及裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI484653B
TWI484653B TW097132942A TW97132942A TWI484653B TW I484653 B TWI484653 B TW I484653B TW 097132942 A TW097132942 A TW 097132942A TW 97132942 A TW97132942 A TW 97132942A TW I484653 B TWI484653 B TW I484653B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
semiconductor layer
impurity
forming
microwave
intrinsic semiconductor
Prior art date
Application number
TW097132942A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200917513A (en
Inventor
Gun-Mook Lim
Original Assignee
Jusung Eng Co Ltd
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 Jusung Eng Co Ltd filed Critical Jusung Eng Co Ltd
Publication of TW200917513A publication Critical patent/TW200917513A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI484653B publication Critical patent/TWI484653B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe 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
    • H01L31/04—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
    • 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
    • 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
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1872—Recrystallisation
    • 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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

使用微波以製造太陽能電池的方法及裝置
本發明係關於一種太陽能電池，且特別係關於一種使用微波以製造太陽能電池的方法以及一種製造太陽能電池之裝置。
對於用於處置石化資源之耗盡及環境污染之擔憂增加的淨潔能源(諸如太陽能)而言，利用日光以產生電動勢之太陽能電池已為近來研究之主題。
太陽能電池是藉由被日光激發之少數載子在P－N(正－負)接面層的擴散而產生電動勢。而單晶矽、多晶矽、非晶矽或複合半導體皆可用於太陽能電池。
雖然使用單晶矽或多晶矽之太陽能電池具有相對高的能量轉換效率，然而，使用單晶矽或多晶矽的太陽能電池具有相對高材料成本及相對複雜製程。因此，在便宜基板(諸如玻璃或塑膠)上使用非晶矽或複合半導體之薄膜型太陽能電池已被廣泛地研究及發展。具體而言，薄膜型太陽能電池具有大尺寸基板與可撓式基板之優點，因此，可生產可撓式大尺寸之太陽能電池。
圖1為根據相關技術之一種非晶矽薄膜型太陽能電池之剖面示意圖。在圖1中，一第一電極12、一半導體層13以及一第二電極14係依序形成於一基板11上。透明基板11包含玻璃或塑膠。第一電極12包含一透明導電氧化物(transparent conductive oxide，TCO)材料以透射來自透明 基板11的入射光。半導體層13包含非晶矽(a－Si：H)。此外，半導體層13包含依序形成於第一電極12上的一p型半導體層13a、一本質半導體層13b以及一n型半導體層13c，以形成一PIN(正－本質－負)接面層。此可被稱為作用層之本質半導體層13b係作為光吸收層，以改善薄膜型太陽能電池之效率。第二電極14包含TCO材料或金屬材料，例如：鋁(Al)、銅(Cu)及銀(Ag)。
當日光輻照到透明基板11時，擴散橫跨半導體層13之PIN接面層的少數載子在第一電極12與第二電極14之間產生一電壓差，進而產生一電動勢。
相較於單晶矽太陽能電池或多晶矽太陽能電池，非晶矽薄膜型太陽能電池具有相對低的能量轉換效率。此外，當非晶矽薄膜型太陽能電池長時間曝露在光線之下時，其效率會根據屬性退化現象(property－deterioration phenomenon)而更為降低，此為Staebler－Wronski效應。
為解決上述問題，已提議使用微晶矽(μc－Si：H或mc－Si：H)以取代非晶矽之薄膜型太陽能電池。作為非晶矽與單晶矽間之中間材料的微晶矽之晶粒大小為數十奈米至數百奈米。此外，與非晶矽不同的是，微晶矽不具有屬性退化現象。
由於微晶矽光吸收係數較低，微晶矽之本質半導體層的厚度大於約2000奈米，而非晶矽之本質半導體層的厚度為約400奈米。此外，由於微晶矽的沈積率是低於非晶矽層的沈積率，較厚的微晶矽的生產率是遠低於較薄之非晶 矽。
為增加微晶矽之沈積率，已提出在腔室內以較高製程壓力來沈積微晶矽的方法，以及使用具有較高頻率的電漿源以沈積微晶矽的方法。然而，當在腔室內以較高製程壓力沈積微晶矽時，在腔室內易有污染源諸如粉末產生，且微晶矽的密度會降低。此外，當使用具有較高頻率之電漿源以形成微晶矽層時，微晶矽層的厚度均勻性會歸因於鄰近於微晶矽層表面之區域所產生的駐波而降低。其非晶矽與多晶矽之PIN接面層為依序形成之串疊(雙重)結構或是三重結構的太陽能電池會具有上述之缺點。
因此，本發明係關於一種使用微波以製造太陽能電池的方法以及一種製造太陽能電池之裝置，以實質解決歸因於相關技術之限制及缺點而產生之一或多個問題。
本發明之一目的係提供一種具有一改良之生產率的製造太陽能電池的方法以及一種製造太陽能電池之裝置。
本發明之另一目的係提供一種以縮短製程時間形成微晶矽層之方法。
一種製造太陽能電池的方法包含：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於第一電極上；形成一非晶矽之第一本質半導體層於第一雜質掺雜半導體層上；形成一第二雜質掺雜半導體層覆蓋第一雜質掺雜半導體層；形成一第二電極覆蓋第二雜質掺雜半導體層；及輻射一第一微波以藉由使第一本質半導體層結晶而形成一微 晶矽之第二本質半導體層。
在另一態樣，一種製造太陽能電池的方法包含：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於第一電極上；形成一具有一第一結晶度的微晶矽之第一本質半導體層於第一雜質掺雜半導體層上；形成一第二雜質掺雜半導體層覆蓋第一雜質掺雜半導體層；形成一第二電極覆蓋第二雜質掺雜半導體層；及輻射一第一微波以藉由使第一本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第二本質半導體層，第二本質半導體層具有一大於第一結晶度的第二結晶度。
在另一態樣，一種製造太陽能電池的方法包含：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於第一電極上；形成一非晶矽之第一本質半導體層於第一雜質掺雜半導體層上；輻射一第一微波以藉由使第一本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第二本質半導體層，第二本質半導體層具有一第一結晶度；形成一非晶矽之第三本質半導體層於第二本質半導體層上；輻射一第二微波以藉由使第三本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第四本質半導體層，第四本質半導體層具有一大於第一結晶度之第二結晶度；形成一第二雜質掺雜半導體層於第四本質半導體層上；及形成一第二電極於第二雜質掺雜半導體層上。
在另一態樣，一種製造太陽能電池之裝置包含：一腔室，其具有一反應空間；一位於腔室內之支撐單元，其中一基板係被裝載於支撐單元上；一微波產生單元，其係於 支撐單元上移動；及一驅動單元，其移動微波產生單元。
以下將圖式中所示之實施例作詳細說明。儘可能地，類似之參考號碼係用以指相同或類似的元件。
為增加微晶矽之沈積率，在以一相對較高的沈積率形成一非晶矽之第一半導體層之後，利用一微波使非晶矽之第一半導體層結晶，以形成一微晶矽之第二半導體層。或者，在以一相對較高之沈積率形成一具有較低結晶度的微晶矽之第一半導體層之後，利用一微波使微晶矽之第一半導體層再結晶，以形成一具有較高結晶度的微晶矽之第二半導體層。
圖2為根據本發明之一實施例的使用一種裝置之微波產生單元以處理一基板之方法的透視圖，而圖3為根據本發明之一實施例的一種裝置之一微波產生單元的平面圖。
在圖2中，一微波產生單元100設置為在具有一非晶矽之第一半導體層(圖中未示)的基板111上移動，且來自微波產生單元100的微波係被施加於第一半導體層。微波之頻率是基於製程條件及薄膜屬性而決定，其範圍是介於數百MHz至數百GHz。舉例而言，微波產生單元100可產生一頻率為約2.54 GHz之微波。而微波產生單元100與基板111的第一半導體層之間的距離是基於所欲之結晶度而決定。舉例而言，微波產生單元100與基板111之第一半導體層之間的距離可小於約100毫米。
此外，如圖3所示，微波產生單元100可包含一微波產生 部件110與一加熱部件120。加熱部件120可包含紅外線(IR)燈、鹵素燈、紫外線(UV)燈、氙氣燈與熱電阻器其中之一。
圖4及圖5為根據本發明之一實施例的一種裝置之平面圖及剖面圖，而圖6為根據本發明之另一實施例的一種裝置之剖面圖。
在圖4及圖5中，微波產生單元100係被設置於製造太陽能電池之裝置的一腔室140中。裝置進一步包含：一支撐單元130，例如，晶座(susceptor)，一基板111係裝載於支撐單元130上；以及一驅動單元(圖中未示)，其包含一用於微波產生單元100之導軌150。微波產生單元100根據來自裝置之控制單元(圖中未示)的控制訊號而在支撐單元130上沿著導軌150而在基板111上方水平地移動。平行於支撐單元130之至少一側的導軌150提供一用於微波產生單元100之移動路徑。導軌150可被形成與支撐單元130分離。或者，導軌150可與支撐單元130之側面或上表面整合，或以可拆卸的方式與支撐單元130結合。更進一步而言，導軌可與腔室140之內側壁結合。此外，由於微波產生單元100在腔室140內水平地移動，用於微波產生部件110(如圖3中所示)及加熱部件120(如圖3中所示)之電力可由電源(圖中未示)透過導軌150而提供。
當使用電漿於基板111上形成一薄膜時，微波產生單元100是配置於支撐單元130外，使基板111曝露於電漿下。此外，微波產生單元100之配置是避免微波產生單元100對 電漿產生影響，且保護微波產生單元100免於電漿之損害。因此，如圖5所示，一遮蔽單元160可形成於腔室140中，以覆蓋微波產生單元100，且分隔微波產生單元100與腔室140之反應空間。或者，如圖6所示，腔室240可包含一由腔室240之側壁凸出的凹部270，且導軌250可延伸至凹部270，使微波產生單元200在形成薄膜的製程中可容置於凹部270內。
圖7A至7E為根據本發明之一實施例的一種製造太陽能電池之方法的剖面圖。
在圖7A中，一第一電極122(例如，一前電極)與一第一雜質掺雜半導體層132(例如，一p型半導體層)係依序形成於一基板111上。第一電極122包含一透明導電材料以透射穿過基板111之入射光，且第一雜質掺雜半導體層132包含非晶矽(a－Si：H)與微晶矽(μc－Si：H)其中之一。
在圖7B中，一非晶矽之第一本質半導體層134是形成於第一雜質掺雜半導體層132上。第一本質半導體層134可在腔室140(如圖4及圖5所示)中利用電漿而形成，電漿是藉由施加一高頻電力至比率小於約1：10的矽烷(SiH4 )與氫(H2 )之混合氣體而產生。
在圖7C中，微波產生單元100(如圖4及圖5中所示)沿著導軌150(如圖4及圖5中所示)移動而被設置於第一本質半導體層134之上方。之後，來自微波產生單元100的微波輻射至第一本質半導體層134。
在圖7D中，藉由微波之輻射使非晶矽之第一本質半導體 層134結晶，以形成一微晶矽之第二本質半導體層136。而輻射條件(例如微波之頻率及製程時間)可基於第二本質半導體層136之結晶度而決定。
在圖7E中，一第二雜質掺雜半導體層138(例如：一n型半導體層)以及一第二電極142(例如：一後電極)係依序形成於第二本質半導體層136上。
在另一實施例中，微波可被輻射至第二雜質掺雜半導體層，以使第二雜質掺雜半導體層下方之第一本質半導體層結晶。圖8A至8D為根據本發明之另一實施例的一種製造太陽能電池之方法的剖面圖。
在圖8A中，一第一電極222、一第一雜質掺雜半導體層232(例如：一p型半導體層)、一非晶矽之第一本質半導體層234以及一第二雜質掺雜半導體層238(例如：一n型半導體層)係依序形成於一基板211上。第一電極222包含一透明導電材料以透射穿過基板211之入射光。此外，第一雜質掺雜半導體層232與第二雜質掺雜半導體層238可包含非晶矽(a－Si：H)與微晶矽(μc－Si：H)其中之一。第一本質半導體層234可在腔室140(如圖4及圖5所示)中利用電漿而形成，電漿是藉由施加一高頻電力至比率小於約1：10的矽烷(SiH4 )與氫(H2 )之混合氣體而產生。
在圖8B中，微波產生單元100(如圖4及圖5中所示)沿著導軌150(如圖4及圖5中所示)移動而被設置於第二雜質掺雜半導體層238之上方。之後，來自微波產生單元100的微波輻射至第二雜質掺雜半導體層238。
在圖8C中，藉由微波之輻射而使位於第二雜質掺雜半導體層238下方的非晶矽之第一本質半導體層234結晶，以形成一微晶矽之第二本質半導體層236。輻射條件(例如微波之頻率及製程時間)可基於第二本質半導體層236之結晶度而決定。由於微波是在半導體材料沈積後輻射，因此，微波可在大氣環境或惰性氣體環境下輻射至第二雜質掺雜半導體層238，以避免污染。
在圖8D中，一第二電極242(例如：一後電極)係形成於第二本質半導體層236上。
根據本發明的製造太陽能電池之方法可用於串疊(雙重)結構或是三重結構之太陽能電池，而其非晶矽與微晶矽之PIN接面層係依序形成。因此，使用微波之結晶化的步驟可在形成非晶矽的第一本質半導體層之後進行，或是在形成一組PIN接面層之後進行。或者，使用微波之結晶化的步驟可在形成至少二組PIN接面層之後進行，進而使這至少兩組PIN接面層之第一本質半導體層結晶化。
具體而言，當來自加熱部件120(如圖3所示)的熱與微波同時被供應至基板時，加熱部件120的溫度範圍被控制，以防止雜質在第一雜質掺雜半導體層與第二雜質掺雜半導體層中擴散。舉例而言，熱與微波被供應至第一本質半導體層134(如圖7C所示)，而加熱部件120的溫度可被控制，以防止第一雜質掺雜半導體層132(如圖7C所示)之雜質擴散至第一本質半導體層134中。此外，熱與微波被供應至第二雜質掺雜半導體層238(如圖8B所示)，而加熱部件120 的溫度可被控制，以防止第一雜質掺雜半導體層232與第二雜質掺雜半導體層238(如圖8B所示)之雜質擴散至第一本質半導體層234中(如圖8B所示)。
為改善光吸收率，對應於複數個能帶隙之複數層可被形成於第一雜質掺雜半導體層上。由於非晶矽吸收較短波長的光(其主要介於約300奈米至約800奈米)，而微晶矽吸收較長波長的光(其主要介於約500奈米至約1100奈米)，因此，可藉由非晶矽之第一本質半導體層的部分結晶化而獲得具有寬頻帶光吸收屬性之第一及第二本質半導體層。圖9A至9E為根據本發明之另一實施例的一種製造太陽能電池之方法的剖面圖。
在圖9A中，一第一電極322(例如：一前電極)與一第一雜質掺雜半導體層332(例如：一p型半導體層)係依序形成於一基板311上。第一電極322包含一透明導電材料以透射穿過基板311之入射光，且第一雜質掺雜半導體層332包含非晶矽(a－Si：H)與微晶矽(μc－Si：H)其中之一。
在圖9B中，一非晶矽之第一本質半導體層334係形成於第一雜質掺雜半導體層332上。第一本質半導體層334可在腔室140(如圖4及圖5所示)中利用電漿而形成，電漿是藉由施加一高頻電力至比率小於約1：10的矽烷(SiH4 )與氫(H2 )之混合氣體而產生。更進一步而言，為了後續的部分結晶化製程，第一本質半導體層334具有一相對較厚的厚度。
在圖9C中，微波產生單元100(如圖4及圖5中所示)沿著導軌150(如圖4及圖5中所示)移動而被設置於第一本質半導 體層334之上方。之後，來自微波產生單元100的微波輻射至第一本質半導體層334。在此，可調整輻射條件(例如微波的輻射時間及輻射強度)，以防止第一本質半導體層334整體被結晶化。
在圖9D中，藉由微波之輻射使非晶矽之第一本質半導體層334的上部結晶，以變成為一微晶矽之第二本質半導體層336，而非晶矽之第一本質半導體層334的下部保持未被結晶化。因此，非晶矽之第一本質半導體層334與微晶矽之第二本質半導體層336係依序形成於第一雜質掺雜半導體層332上。
在圖9E中，一第二雜質掺雜半導體層338(例如，一n型半導體層)與一第二電極342(例如，一後電極)係依序形成於第二本質半導體層336上。
在另一實施例中，包含微晶矽與具有不同結晶度的複數個層可被形成於第一雜質掺雜半導體層上，以改善光吸收率。舉例而言，在非晶矽的第一本質半導體層形成於第一雜質掺雜半導體層上之後，藉由輻射微波的方式使非晶矽之第一本質半導體層結晶化，以形成具有一第一結晶度之微晶矽的第二本質半導體層。接下來，在非晶矽之第三本質半導體層形成於微晶矽之第二本質半導體層上之後，藉由輻射微波的方式使非晶矽之第三本質半導體層結晶化，以形成一具有第二結晶度之微晶矽的第四本質半導體層，而第二結晶度係不同於第一結晶度。因此，微晶矽之第二本質半導體層與具有微晶矽之第四本質半導體層係形成於 第一雜質掺雜半導體層上。此外，第四本質半導體層(即一上層)之第二結晶度可大於第二本質半導體層(即一下層)之第一結晶度，如此，第四本質半導體層吸收的光線比第二本質半導體層吸收之光線具有較長的波長。
在另一實施例中，在第一雜質掺雜半導體層上以相對高之沈積率形成一具有一第一結晶度之微晶矽的第一本質半導體層之後，可藉由輻射微波的方式使微晶矽之第一半導體層再結晶化，以形成一具有一第二結晶度的微晶矽之第二本質半導體層，第二結晶度係大於第一結晶度。當氫(H2 )的比率減少時，沈積率會增加，而結晶度會降低。由於非晶矽薄膜是藉由使用比率小於約1：10的矽烷(SiH4 )與氫(H2 )而獲得，而微晶矽薄膜是藉由使用比率大於約1：10的矽烷(SiH4 )與氫(H2 )之混合氣體而獲得，所以可以一相對高的沈積率並藉由使用比率約1：10的矽烷(SiH4 )與氫(H2 )之混合氣體而獲得具有第一結晶度的微晶矽之第一本質半導體層。在形成微晶矽的第一本質半導體層之後，可藉由輻射微波的方式使第一結晶度增加至第二結晶度。此外，微波可被輻射至微晶矽之第一本質半導體層。或者，微波可在形成一組PIN接面層之後，或是在至少二組PIN接面層之後，被輻射至疊合層之一上表面。
在根據本發明之一實施例的一種製造太陽能電池的方法中，在以一相對高之沈積率形成一非晶矽或微晶矽之本質半導體層之後，藉由輻射微波使本質半導體層結晶化。因此，會在縮短製程時間內形成具有相對高結晶度之微晶矽 的本質半導體層，且以一改善之生產率來製造太陽能電池。
熟習此項技術者顯而可知，各種修改與變更均可在不脫離本發明的精神與範圍的狀況下而用於本發明之一種使用微波以製造太陽能電池的方法以及一種使用微波以製造太陽能電池的裝置。因此，本發明意欲在所附請求項及其均等物中涵蓋本發明之該等修改與變更。
11‧‧‧基板
12‧‧‧第一電極
13‧‧‧半導體層
13a‧‧‧p型半導體層
13b‧‧‧本質半導體層
13c‧‧‧n型半導體層
14‧‧‧第二電極
100‧‧‧微波產生單元
110‧‧‧微波產生部件
111‧‧‧基板
120‧‧‧加熱部件
122‧‧‧第一電極
130‧‧‧支撐單元
132‧‧‧第一雜質掺雜半導體層
134‧‧‧第一本質半導體層
136‧‧‧第二本質半導體層
138‧‧‧第二雜質掺雜半導體層
140‧‧‧腔室
142‧‧‧第二電極
150‧‧‧導軌
160‧‧‧遮蔽單元
200‧‧‧微波產生單元
211‧‧‧基板
222‧‧‧第一電極
232‧‧‧第一雜質掺雜半導體層
234‧‧‧第一本質半導體層
236‧‧‧第二本質半導體層
238‧‧‧第二雜質掺雜半導體層
240‧‧‧腔室
242‧‧‧第二電極
250‧‧‧導軌
270‧‧‧凹部
311‧‧‧基板
322‧‧‧第一電極
332‧‧‧第一雜質掺雜半導體層
334‧‧‧第一本質半導體層
336‧‧‧第二本質半導體層
338‧‧‧第二雜質掺雜半導體層
圖1為根據相關技術之一種非晶矽薄膜型太陽能電池之剖面示意圖；圖2為根據本發明之一實施例的一種使用一裝置之微波產生單元以處理一基板之方法的透視圖；圖3為根據本發明之一實施例的一種裝置之一微波產生單元的平面圖；圖4及圖5為根據本發明之一實施例的一種裝置之平面圖及剖面圖；圖6為根據本發明之另一實施例的一種裝置之剖面圖；圖7A至7E為根據本發明之一實施例的一種製造太陽能電池之方法的剖面圖；圖8A至8D為根據本發明之另一實施例的一種製造太陽能電池之方法的剖面圖；及圖9A至9E為根據本發明之另一實施例的一種製造太陽能電池之方法的剖面圖。
100‧‧‧微波產生單元
110‧‧‧微波產生部件
120‧‧‧加熱部件

Claims (19)

  1. 一種製造太陽能電池之方法，其包括：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於該第一電極上；形成一非晶矽之第一本質半導體層於一腔室中之該第一雜質掺雜半導體層上；形成一第二雜質掺雜半導體層覆蓋該第一雜質掺雜半導體層；形成一第二電極覆蓋該第二雜質掺雜半導體層；及自該腔室中之一微波產生單元輻射一第一微波以藉由使該第一本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第二本質半導體層，其中該微波產生單元沿著一導軌移動，其中輻射該第一微波係直接於形成該第一本質半導體層後進行。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括：形成一第三雜質掺雜半導體層於該第二雜質掺雜半導體層上；形成一非晶矽之第三本質半導體層於該第三雜質掺雜半導體層上；形成一第四雜質掺雜半導體層覆蓋該第三雜質掺雜半導體層；及在形成該第三本質半導體層之後直接輻射一第二微波，以藉由使該第三本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第四本質半導體層。
  3. 如請求項1之方法，其中該第一本質半導體層之一上部被結晶以變成為該第二本質半導體層，且該第一本質半導體層之一下部保持未被結晶。
  4. 如請求項1之方法，其中輻射該第一微波包含使用一加熱部件加熱該基板。
  5. 一種製造太陽能電池之方法，其包括：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於該第一電極上；形成一非晶矽之第一本質半導體層於一腔室中之該第一雜質掺雜半導體層上；形成一第二雜質掺雜半導體層覆蓋該第一雜質掺雜半導體層；形成一第二電極覆蓋該第二雜質掺雜半導體層；及自該腔室中之一微波產生單元輻射一第一微波以藉由使該第一本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第二本質半導體層，其中該微波產生單元沿著一導軌移動，其中輻射該第一微波係直接於形成該第二雜質掺雜半導體層後進行。
  6. 如請求項5之方法，其中輻射該第一微波係於一惰性氣體環境下進行。
  7. 如請求項5之方法，其進一步包括：形成一第三雜質掺雜半導體層於該第二雜質掺雜半導體層上；形成一非晶矽之第三本質半導體層於該第三雜質掺雜 半導體層上；形成一第四雜質掺雜半導體層覆蓋該第三雜質掺雜半導體層；及在形成該第四雜質掺雜半導體層之後直接輻射一第二微波，以藉由使該第三本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第四本質半導體層。
  8. 一種製造太陽能電池之方法，其包括：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於該第一電極上；形成一非晶矽之第一本質半導體層於一腔室中之該第一雜質掺雜半導體層上；形成一第二雜質掺雜半導體層覆蓋該第一雜質掺雜半導體層；形成一第二電極覆蓋該第二雜質掺雜半導體層；自該腔室中之一微波產生單元輻射一第一微波以藉由使該第一本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第二本質半導體層，其中該微波產生單元沿著一導軌移動；形成一第三雜質掺雜半導體層於該第二雜質掺雜半導體層上；形成一第三本質半導體層於該第三雜質掺雜半導體層上；及形成一第四雜質掺雜半導體層覆蓋該第三雜質掺雜半導體層；其中輻射該第一微波係直接於形成該第四雜質掺雜半 導體層後進行，以藉由使該第三本質半導體層結晶而形成一微晶矽之第四本質半導體層。
  9. 一種製造太陽能電池之方法，其包括：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於該第一電極上；形成一具有一第一結晶度之微晶矽之第一本質半導體層於一腔室中之該第一雜質掺雜半導體層上；形成一第二雜質掺雜半導體層覆蓋該第一雜質掺雜半導體層；形成一第二電極覆蓋該第二雜質掺雜半導體層；及自該腔室中之一微波產生單元輻射一第一微波，以藉由使該第一本質半導體層結晶而形成一具有一第二結晶度的微晶矽之第二本質半導體層，該第二結晶度係大於該第一結晶度，其中該微波產生單元沿著一導軌移動，其中輻射該第一微波係直接於形成該第一本質半導體層後進行。
  10. 一種製造太陽能電池之方法，其包括：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於該第一電極上；形成一具有一第一結晶度之微晶矽之第一本質半導體層於一腔室中之該第一雜質掺雜半導體層上；形成一第二雜質掺雜半導體層覆蓋該第一雜質掺雜半導體層；形成一第二電極覆蓋該第二雜質掺雜半導體層；及 自該腔室中之一微波產生單元輻射一第一微波，以藉由使該第一本質半導體層結晶而形成一具有一第二結晶度的微晶矽之第二本質半導體層，該第二結晶度係大於該第一結晶度，其中該微波產生單元沿著一導軌移動，其中輻射該第一微波係直接於形成該第二雜質掺雜半導體層後進行。
  11. 一種製造太陽能電池之方法，其包括：形成一第一電極於一基板上；形成一第一雜質掺雜半導體層於該第一電極上；形成一非晶矽之第一本質半導體層於一腔室中之該第一雜質掺雜半導體層上；自該腔室中之一微波產生單元輻射一第一微波，以藉由使該第一本質半導體層結晶而形成一具有一第一結晶度的微晶矽之第二本質半導體層，其中該微波產生單元沿著一導軌移動；形成一非晶矽之第三本質半導體層於該腔室中之該第二本質半導體層上；自該腔室中之該微波產生單元輻射一第二微波，以藉由使該第三本質半導體層結晶而形成一具有一第二結晶度的微晶矽之第四本質半導體層，該第二結晶度係大於該第一結晶度；形成一第二雜質掺雜半導體層於該第四本質半導體層上；及形成一第二電極於該第二雜質掺雜半導體層上， 其中輻射該第一微波係直接於形成該第一本質半導體層後進行。
  12. 一種製造太陽能電池之裝置，其包括：一腔室，其具有一反應空間；一支撐單元，其位於該腔室內，其中一基板係被裝載於該支撐單元上；一微波產生單元，其位於該腔室內且於該支撐單元上移動；一驅動單元，其移動該微波產生單元，其中該驅動單元包括一導軌，且該微波產生單元沿著該導軌移動；及一電源，其提供一電力至該微波產生單元。
  13. 如請求項12之裝置，其中該微波產生單元包含一微波產生部件以及一加熱部件。
  14. 如請求項13之裝置，其中該加熱部件包含一紅外線燈、一鹵素燈、一紫外線燈、一氙氣燈與一熱電阻器其中之一。
  15. 如請求項12之裝置，其中該導軌平行於該支撐單元之至少一側，且提供用於該微波產生單元之一移動路徑。
  16. 如請求項15之裝置，其中該導軌被形成與該支撐單元分離。
  17. 如請求項15之裝置，其中該導軌係與該支撐單元以及該腔體其中之一結合。
  18. 如請求項15之裝置，其中從該電源提供之該電力係透過該導軌傳至該微波產生單元。
  19. 如請求項12之裝置，其進一步包括一位於該腔體內之遮蔽單元，其中該遮蔽單元覆蓋該微波產生單元，且分隔該微波產生單元與該反應空間。
TW097132942A 2007-08-28 2008-08-28 使用微波以製造太陽能電池的方法及裝置 TWI484653B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070086653A KR101362890B1 (ko) 2007-08-28 2007-08-28 마이크로 웨이브를 이용하는 박막태양전지의 제조방법 및이를 위한 박막 증착 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200917513A TW200917513A (en) 2009-04-16
TWI484653B true TWI484653B (zh) 2015-05-11

Family

ID=40388004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097132942A TWI484653B (zh) 2007-08-28 2008-08-28 使用微波以製造太陽能電池的方法及裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8173484B2 (zh)
KR (1) KR101362890B1 (zh)
CN (1) CN101790776B (zh)
TW (1) TWI484653B (zh)
WO (1) WO2009028843A2 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090293955A1 (en) * 2007-11-07 2009-12-03 Qualcomm Incorporated Photovoltaics with interferometric masks
TWI401812B (zh) * 2009-12-31 2013-07-11 Metal Ind Res Anddevelopment Ct Solar battery
JP2012033750A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US9054255B2 (en) 2012-03-23 2015-06-09 Sunpower Corporation Solar cell having an emitter region with wide bandgap semiconductor material

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08316143A (ja) * 1995-05-19 1996-11-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体の作製方法
US5882435A (en) * 1993-09-30 1999-03-16 Siemens Solar Gmbh Process for the metal coating of solar cells made of crystalline silicon
US20020119587A1 (en) * 2000-01-27 2002-08-29 United Epitaxy Company, Ltd. Method of manufacturing low resistivity p-type compound semiconductor material
US20020164864A1 (en) * 2001-03-27 2002-11-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
JP2005139498A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Bridgestone Corp 薄膜の処理方法、結晶性薄膜、結晶性酸化チタンフィルム、光触媒フィルム、色素増感型太陽電池用半導体電極、及び薄膜の処理装置
US20050172997A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-11 Johannes Meier Back contact and back reflector for thin film silicon solar cells
JP2005294744A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Bridgestone Corp 半導体材料の結晶化方法及び光触媒の製造方法
KR20060018033A (ko) * 2004-08-23 2006-02-28 학교법인 성균관대학 태양전지 ｄｌｃ 반사 방지막의 제조방법
CN101017860A (zh) * 2007-02-12 2007-08-15 江苏林洋新能源有限公司 氢化非晶硅薄膜太阳电池及制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100266067B1 (ko) * 1998-09-12 2000-11-01 조장연 유기금속 화학 기상증착법으로 성장한 마그네슘이 도핑된 질화갈륨계 박막의 플라즈마 어닐링에 의한 피형 활성화 방법
JP4754115B2 (ja) * 2001-08-03 2011-08-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR100625309B1 (ko) * 2004-05-04 2006-09-20 세메스 주식회사 상압 플라즈마 발생기 및 이를 사용한 기판 가장자리 식각장치
US20080173350A1 (en) * 2007-01-18 2008-07-24 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5882435A (en) * 1993-09-30 1999-03-16 Siemens Solar Gmbh Process for the metal coating of solar cells made of crystalline silicon
JPH08316143A (ja) * 1995-05-19 1996-11-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体の作製方法
US20020119587A1 (en) * 2000-01-27 2002-08-29 United Epitaxy Company, Ltd. Method of manufacturing low resistivity p-type compound semiconductor material
US20020164864A1 (en) * 2001-03-27 2002-11-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
JP2005139498A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Bridgestone Corp 薄膜の処理方法、結晶性薄膜、結晶性酸化チタンフィルム、光触媒フィルム、色素増感型太陽電池用半導体電極、及び薄膜の処理装置
US20050172997A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-11 Johannes Meier Back contact and back reflector for thin film silicon solar cells
JP2005294744A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Bridgestone Corp 半導体材料の結晶化方法及び光触媒の製造方法
KR20060018033A (ko) * 2004-08-23 2006-02-28 학교법인 성균관대학 태양전지 ｄｌｃ 반사 방지막의 제조방법
CN101017860A (zh) * 2007-02-12 2007-08-15 江苏林洋新能源有限公司 氢化非晶硅薄膜太阳电池及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009028843A3 (en) 2009-04-16
KR20090021813A (ko) 2009-03-04
KR101362890B1 (ko) 2014-02-17
US20110237023A1 (en) 2011-09-29
WO2009028843A2 (en) 2009-03-05
CN101790776B (zh) 2012-06-20
US8173484B2 (en) 2012-05-08
CN101790776A (zh) 2010-07-28
TW200917513A (en) 2009-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6847179B2 (ja) 半導体用途のための結晶化処理
US5273911A (en) Method of producing a thin-film solar cell
US7858431B2 (en) Method of manufacturing photoelectric conversion device
KR0179056B1 (ko) 퇴적막의 형성방법 및 형성장치
US4398343A (en) Method of making semi-amorphous semiconductor device
US20100132791A1 (en) High efficiency solar cell, method of fabricating the same and apparatus for fabricating the same
JP2011501445A (ja) 薄膜太陽電池用途のための微結晶シリコン堆積
TWI484653B (zh) 使用微波以製造太陽能電池的方法及裝置
US20120018733A1 (en) Thin Film Solar Cells And Other Devices, Systems And Methods Of Fabricating Same, And Products Produced By Processes Thereof
Skorupa et al. Millisecond thermal processing using flash lamps for the advancement of thin layers and functional coatings
US20090101201A1 (en) Nip-nip thin-film photovoltaic structure
US20140209161A1 (en) Nanostructured CIGS Absorber Surface for Enhanced Light Trapping
JPH1012908A (ja) 半導体装置及び微粒子半導体膜の製造方法及び光電変換素子
US20120094430A1 (en) Crystalline silicon manufacturing apparatus and method of manufacturing solar cell using the same
JPH0436448B2 (zh)
JPS63152177A (ja) 太陽電池の製造方法
JPH0436449B2 (zh)
JPH11261094A (ja) 半導体素子、及び半導体素子の製造方法
JP2002141532A (ja) 集積型光起電力素子の製造方法
JP2002134409A (ja) シリコン系半導体形成方法及び光起電力素子
JPS6216580A (ja) 光電変換素子の製法