用於運行真空塗層設備的方法
2023-06-01 16:01:46
專利名稱：用於運行真空塗層設備的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於運行真空塗層設備、尤其是用於製造薄層太陽能電池的方法，其中在使用清潔氣體的情況下設有塗層腔室清潔步驟。
背景技術：
真空塗層設備的一個重要的應用領域是最近基於矽製造薄層太陽能電池。通常對此使用PECVD方法。薄層太陽能電池由p摻雜的和n摻雜的以及具有變化數量的本徵層構成。薄層太陽能電池、所謂的串聯電池的已知的類型的兩種典型的層狀結構在附圖IA和IB中示出。根據圖1A，具有透明傳導的前接觸層9的玻璃10用作基質。在其之上太陽能電池 由非結晶的矽沉積，所述太陽能電池由p摻雜的層8、本徵層7以及n摻雜的層5構成。在其之上接下來分離同樣具有P摻雜的層4、本徵層3以及n摻雜的層2的微晶的電池。利用另一個透明的、傳導的或者金屬的反接觸層I封閉太陽能電池。各個層也能夠分別包括多個部分層。根據圖IB的經過修改的結構僅僅通過在(下方的)本徵層7與(上方的)n摻雜的層5之間設置了中間反應層6而與根據圖IA的配置不同。或者完全在唯一的塗層腔室或者說塗層設備中實現分離，或者在不同的腔室中實現分離，其中通常摻雜的層被本徵層隔開。在一次或者多次塗層過程後需要清潔不可避免地同樣經過塗層的腔室壁。這通過含氟的氣體來完成。清潔過程通過氟基(Fluorradikale )來進行，所述氟基在腔室壁上相對於氣態的SiF4與矽連接並且接著通過泵管從腔室中移除。在清潔過程之後再進行含矽的層的沉積。由文獻DE 10 2006 035 596 B4已知所述類型的清潔方法。利用含氟的氣體清潔塗層腔室造成氟在壁上和壁中的積聚。氟的剩餘含量能夠對於接下來矽太陽能電池的分離是不利的並且降低所述矽太陽能電池的效率。
發明內容
本發明提出具有權利要求I的特徵的方法。對本發明思路的有利的改進是從屬權利要求的主題。為了通過氟降低汙染，引入附加的層的沉積。層用作(擴散)阻礙並且在利用含氟的氣體清潔腔室之後以及在加載接下來的基質之前同樣藉助於PEVCD進行分離。因此層覆蓋腔室壁並且如此減小氟到氣體塗層的邊界面的擴散。因此減小了在表面上的氟含量，從而在接下來矽的分離過程中也減小了氣相中氟原子/氟分子的含量。專門結合塗層腔室清潔作為製造薄層太陽能電池的中間步驟，提出的層造成太陽能電池結構的氟負荷的減輕，這反映在更高的、穩定的效率中。但是本發明也有利地可在用於製造其它的半導體產品的真空塗層設備的運行時使用並且必要時甚至可超出半導體技術領域使用。
在矽分離過程、特別是製造基於矽的薄層太陽能電池的前後關係中，設有本發明的有利的實施方式，從而在層分離步驟中塗布具有矽、氧化矽和/或碳化矽的擴散阻礙層。由目前的觀點看矽氧化物是優選的，所述矽氧化物由於其較高的厚度顯示出特別好的擴散阻礙性。此外能夠規定，塗布非結晶的或者微晶的或者具有過渡相的矽。分離非結晶的或者微晶的矽相對於具有氧原子或者含有氧的分子的汙染物就是相對不敏感的。最後能夠規定，塗布具有非結晶的碳化矽 的層。所述層的分離方法的細節和方法參數對於本領域技術人員來說是已知的並且因此在這裡不進行更詳細的解釋。取決於層材料和分離溫度如此有利地調整擴散阻礙層的層厚度，從而使得擴散阻礙層在真空塗層設備的按規定的運行中穩定地完全附著到塗層腔室的壁上。層的厚度至少應該有幾納米，其中隨著層厚度的增加，層的(擴散)阻礙效果也會變得更好。從目前的觀點來看，層厚範圍在5nm與500nm之間是有意義的，並且優選層厚超過50nm。
接下來藉助實施例對按本發明的方法進行詳細解釋。附圖示出
圖IA和IB示意性地示出了串聯式的薄層太陽能電池的層狀結構，並且 圖2是用於解釋實施所提出的方法的示意性圖示。
具體實施例方式圖2示意性地示出了在按本發明的運行方法的三個階段中塗層腔室11的內部的橫截面。在階段I中，在利用含氟的氣體清潔腔室的步驟之後殘留物13位於壁上和壁中。在通過PECVD分離步驟沒有基質地到達的階段II中，擴散阻礙層15位於塗層腔室11的整個內壁上。該擴散阻礙層完全覆蓋所有在第一階段中還存在的殘留物並且防止其擴散到腔室的內部。在階段III中，用於製造太陽能電池的基質17位於完全利用擴散阻礙層15進行加襯處理的塗層腔室11中，並且所述基質經受傳統的塗層步驟。在含矽的層的一次或者多次沉積之後再度利用含氟的氣體實施清潔步驟並且在此移除擴散阻礙層15並且達到階段I的狀態。另外，本發明的實施方式也不限於以上解釋的實施例以及以上強調的方面，而是在按照專業的處理方式的範圍中的多種變化中同樣也是可能實現的。
權利要求
1.用於運行真空塗層設備、尤其是用於製造薄層太陽能電池的方法，其中，在使用清潔氣體完成塗層腔室清潔步驟之後並且在產品製造步驟之前實施用於將擴散阻礙層(15)塗布到塗層腔室(11)的壁上的塗層分離步驟。
2.按權利要求I所述的方法， 其中，在所述塗層腔室清潔步驟中使用含氟的氣體作為清潔氣體。
3.按權利要求I或2所述的方法， 其中，在所述塗層分離步驟中塗布具有矽、氧化矽和/或碳化矽和/或氮化矽的擴散阻礙層(15)。
4.按權利要求3所述的方法， 其中，在所述塗層分離步驟中塗布非結晶的或者微晶的或者具有過渡相的矽。
5.按權利要求3所述的方法， 其中，在所述塗層分離步驟中塗布具有非結晶的碳化矽的層(15)。
6.按上述權利要求中任一項所述的方法， 其中，取決於層材料以及分離溫度如此調整所述擴散阻礙層(15)的層厚度，從而使得所述擴散阻礙層在真空塗層設備的按規定的運行中穩定地完全附著在所述塗層腔室(11)的壁上。
7.按權利要求6所述的方法， 其中，將所述擴散阻礙層(15)的層厚度調整到5nm與500nm之間、尤其是50nm與300nm之間的範圍內的一個值。
8.按上述權利要求中任一項所述的方法， 其中，在塗層分離步驟之後的產品製造步驟具有薄層太陽能電池的η摻雜(2 5)的或者P摻雜(4 8)的或者本徵(3 7)的矽層的分離過程。
全文摘要
本發明涉及一種用於運行真空塗層設備、尤其是用於製造薄層太陽能電池的方法，其中，在使用清潔氣體完成塗層腔室清潔步驟之後並且在產品製造步驟之前實施用於將擴散阻礙層塗布到塗層腔室的壁上的塗層分離步驟。
文檔編號C23C16/44GK102683481SQ201210066428
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月14日 優先權日2011年3月15日
發明者C.瓦奇坦多夫 申請人:羅伯特·博世有限公司