用於製造襯底上的SiN:H層的方法
2023-06-08 08:25:36 1
專利名稱：用於製造襯底上的SiN:H層的方法
技術領域：
本發明涉及用於製造襯底上的SiN: H層的方法、以及使用包括Si基 合金的管狀靶用於製造太陽能電池上的SiN: H層。
背景技術：
電能能夠直接通過光伏元件從太陽光獲得。光伏效應是基於通過吸收 電離輻射產生電動勢。藉助於太陽光，利用光伏效應以產生電壓的裝置稱 為太陽能電池。太陽能電池必須與光伏電池區別開來，光伏電池在光的輻 射下改變電阻，並用作相機中的測光儀器。這樣的光伏電池不產生電能， 並需要電池以使它們可操作。
從大約1955年起太陽能電池就已經存在。它們首先用在衛星中，後 來，從1960年到1970年，還用在陸地系統中。從1975年起，太陽能電池 大規模地應用到陸地系統中。通常，它們由半導體材料(優選為矽)組 成。然而，還可以用諸如GaAs或者CdTe (碲化鎘)的半導體。
在原理上，太陽能電池效應還在兩個不同材料的結合下發生，例如， 在金屬和半導體的結合。
為了從太陽輻射中產生電壓，必須進行三個程序。首先，光子必須吸 收在材料的活性(active)部分中，並使電子升高到更高的能級。已經通過 吸收所產生的電荷載流子隨後必須物理隔離，並傳輸到太陽能電池的邊 緣。最後，電荷載流子在能夠被重新結合之前必須傳導到太陽能電池的外 部，並送到用戶。
太陽能電池的效率越高，轉化成電能的所捕獲光的量就越大。例如， 必須避免入射在太陽能電池上的光反射。
為了減小或者消除光的反射，太陽能電池設置有由電介質材料組成的 塗層。如果電介質層置於兩個介質(例如，太陽能電池和空氣)之間，則
電介質層幾乎不吸收能量，並適於在反射和透射之間重新分布能量。
通常，在由多晶矽組成的太陽能電池中，使用由SiNx:H組成的材料作為抗反射層。這種摻雜有氫的氮化矽的反射度和吸收度較低，使得其幾 乎完全透射入射光。
傳統地，含氫的氮化矽藉助於PECVD (等離子體增強化學氣相沉 積)應用到太陽能電池。
還公知，藉助於濺射，將SiN: H抗反射層應用到太陽能電池(Wolk 等人SiN:H Anti-Reflection Coatings for C-Si Solar Cells by Large Scale Inline Sputtering,第19屆歐洲光伏太陽能論壇，2004年6月7-11日，巴 黎，第419-422頁)。在此方法中，對由矽製成的平面靶進行濺射，氮和 氫或者氨組成的反應氣體引入到濺射室中，使得SiNx:H由濺射的矽和反 應氣體形成。所使用的矽必須非常純，這是因為例如具有鐵或者銅的汙染 物能夠擴散到吸收器中，因而降低了效率。
通常，平面靶的效率比旋轉的管狀靶更低，這是因為在平面靶的情況 下大約75%的介電不能夠用於層產生。另一方面，管狀靶比平面靶更難以 製造，在摻雜矽的管狀靶的情況下尤其如此。
還公知一種由Al的含量為5至50wt.。/。的矽基合金組成的管狀濺射靶 (DE 102 53 319 B3)。在此方法中，通過在真空的條件下熔化和澆鑄材 料的澆鑄處理中製造靶材，澆鑄是用石墨芯體在中空的圓柱形澆鑄模子中 進行。
發明內容
本發明是解決當將由SiN:H組成的抗反射層塗覆到太陽能電池時，增 大效率的問題。
根據專利權利要求1的特徵解決該問題。
具體實施例方式
本發明因而涉及一種用於製造襯底上的SiN:H層的方法，該SiN:H層 將光轉換成電壓，其中對含矽的靶進行濺射，並且至少一個反應氣體引入
到靶和襯底之間的空間中。此處含矽的靶以管狀靶的形式實現，並包括A1的含量為2至50wt.X的Si基合金。
與平面靶相比較，本發明所實現的優點具體包括濺射設備的工作壽 命由於更多的材料供應而增加。此外，製造太陽能電池的成本得到降低。 出乎意料地發現到，將鋁添加到矽最小地損壞濺射到太陽能電池上的層的 光學屬性。
本發明的優選實施例是Al的含量是2至50wt.% 。
在本發明另一個優選實施例中，管狀靶由緊固在支撐管上的兩個半管 形成。
在本發明的另一個優選實施例中，兩個半管通過粘接劑緊固。
在本發明的另一個優選實施例中，管狀靶在濺射操作中繞其縱向軸線 旋轉。
在本發明的又一個優選實施例中，反應氣體由氫和氮組成，或者包括 在本發明的又一個優選實施例中，反應氣體是或者包括氨。
在本發明的又一個優選實施例中，靶包括GaAs。 在本發明的又一個優選實施例中，靶包括CdTe。 如果太陽能電池上的SiN:H層通過濺射來製造，則優選利用包括Al 含量為2至50wt.X的Si基合金的管形靶。
權利要求
1.一種在襯底上製造SiN:H層的方法，所述SiN:H層將光轉換成電壓，其中，對包括矽的靶進行濺射，並且將至少一個反應氣體引入到靶和襯底之間的空間中，其特徵在於所述靶以管狀靶的形式實現，並包括Al的含量為2至50wt.％的Si基合金。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，Al含量是2至lOwt./0 。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述管狀靶由緊固在支 撐管上的兩個半管形成。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，藉助於粘合劑進行所述 兩個半管的所述緊固。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述管狀耙在所述濺射 操作過程中繞縱向軸線旋轉。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述反應氣體是或者包 括氫和氮。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述反應氣體是或者包 括氨。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述靶包括矽。
9. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述靶包括GaAs。
10. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述靶包括CdTe。
11 .一種在濺射過程中使用管狀靶，所述濺射用於製造太陽能電池上的 SiN:H層，所述管狀靶包括Al含量為2至50wt.X的Si基合金。
全文摘要
本發明涉及用於製造襯底上的SiN:H層的方法，該SiN:H層將光轉換成電壓，其中對包括矽的靶進行濺射，並且至少一個反應氣體引入到靶和襯底之間的空間中，其特徵在於靶以管狀靶的形式實現，並由Al的含量為2至50wt.％的Si基合金組成。
文檔編號C23C14/34GK101200795SQ20071016739
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月26日 優先權日2006年12月11日
發明者安德裡亞斯·紹爾, 史蒂芬·威爾德, 羅蘭·特拉斯裡 申請人:應用材料公司