製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法
2023-10-31 05:37:22 2
專利名稱：製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法
技術領域：
本發明涉及一種製造串聯型(tandem-type)薄膜光電轉換器件的方法，並且更具體地，涉及一種可抑制光電轉換器件的性能下降、增強制造步驟的適應性(flexibility)和提高製造效率的製造方法。在本說明書中，術語「結晶(crystalline)」和「微結晶(microcrystalline)」還用於部分包括無定形區域的狀態，如在本領域中一般使用的。
背景技術：
近年來，如太陽能電池代表的半導體薄膜光電轉換器件已經多樣化了，而且除了常規的無定形矽薄膜太陽能電池以外，已經開發了結晶矽薄膜太陽能電池。此外，具有其堆疊的串聯(混合)型薄膜太陽能電池已經進入實用。
一般地，矽薄膜光電轉換器件包括第一電極、一個或多個半導體薄膜光電轉換單元、以及順序堆疊在至少其表面部分絕緣的襯底上的第二電極。進而，一個光電轉換單元包括夾在p-型層和n-型層之間的i-型層。
薄膜光電轉換單元的厚度的主要部分由基本上固有的半導體層的i-型層佔據，並且光電轉換主要發生在i-型層。因此，最好作為光電轉換層的i-型層具有比較大的厚度用於光吸收目的，儘管厚度增加增加了成本和沉積i-型層的時間。
p-型和n-型導電層用於產生光電轉換單元內的散射勢能(diffusionpotential)，而散射勢能的幅度影響作為薄膜光電轉換器件的重要屬性之一的開路電壓的值。然而，這些導電層是不直接貢獻光電轉換的非活躍層。即，由這些非活躍層吸收的光是不貢獻電力產生的損失。因此，最好最小化p-型和n-型導電層的厚度，只要它們提供足夠的散射勢能。
為此原因，不管包括在光電轉換單元或光電轉換器件中的p-型和n-型導電型層是無定形的還是結晶的，佔據導電型層的主要部分的其i-型光電轉換層是無定形的，稱為無定形單元或無定形光電轉換器件，而其i-型層是結晶的，稱為結晶單元或結晶光電轉換器件。
目前，已經開發了廣泛種類的材料和形成技術，以達到包括在光電轉換器件中的導電型層所要求的質量。作為用於矽光電轉換器件的導電型層的材料，一般使用無定形矽或其合金材料或者結晶矽或其合金材料。一般地，具有比光電轉換層(i-型層)更寬的帶隙(band gap)的無定形矽材料或者具有高雜質激活率的微結晶矽材料被用於導電型層，試圖達到高的光電轉換特性，同時減少電和光損失到儘可能小。
矽光電轉換單元的導電層一般通過基本上與如等離子CVD方法的、用於光電轉換層(i-型層)的方法相同的方法來形成。導電層形成自作為包含矽原子的原料氣體和包含導電型確定雜質的摻雜氣體的混合的反應氣體。近年來，已經嘗試了一般等離子CVD方法的變形過程，以便形成導電型層。
例如，JP-A-06-232429公開了等離子摻雜方法，其中i-型層一旦由等離子CVD方法形成，然後在包含摻雜氣體和如氫氣的稀釋氣體的混合的環境中執行等離子處理，由此i-型層表面附近的區域改變為導電型層。另外，JP-A-10-074969公開了一種提高導電型層的結晶性的方法，其中導電型微結晶層一旦由等離子CVD方法形成，然後在氫氣環境中執行等離子處理。在這兩個方法中，作為在減壓反應室中的連續過程，執行通過等離子CVD方法的膜沉積和隨後的等離子處理。因此，可形成好的結界面和高質量導電型層。
為了加強薄膜光電轉換器件的轉換效率，已知兩個或多個光電轉換單元堆疊以形成串聯型薄膜光電轉換器件。在此情形，包括具有大帶隙的光電轉換層(如無定形矽或Si-C合金的)的前單元置於更接近光電轉換器件的光入射側，而包括具有小帶隙的光電轉換層(如Si-Ge合金的)的後單元順序地置於前單元後。因此，光電轉換可在寬波長範圍的入射光上進行，並且可提高整個光電轉換器件的轉換效率。在這樣的串聯型薄膜光電轉換器件中，包括無定形光電轉換單元和結晶光電轉換單元兩者的，有時特別稱為混合薄膜太陽能電池。
例如，可由i-型無定形矽光電轉換的光的波長在長波長側範圍為最大大約800nm，而i-型結晶矽可光電轉換範圍大約1100nm的具有更長波長的光。這裡，具有大的光吸收的無定形矽光電轉換層，甚至在單一層情形在約0.3μm或更小的厚度對光吸收也是足夠的。然而，也為了充分吸收更長波長的光，具有小的光吸收係數的結晶矽光電轉換層，在單一層情形最好是大約2-3μm或以上厚度。換言之，結晶光電轉換層一般希望具有大的厚度，大約是無定形光電轉換層厚度的10倍。
在串聯型薄膜光電轉換器件中，希望各個光電轉換單元在各自的優化條件下形成。因此，各光電轉換單元可通過分離的沉積裝置不連續地形成。此外，為了加強串聯型薄膜光電轉換器件的製造過程的適應性和提高生產效率，可希望各光電轉換單元通過分離的沉積裝置不連續地形成。
然而，本發明人的經驗是，在形成第一光電轉換單元，然後包括該單元的襯底一旦從沉積裝置取出到空氣中，並且其後堆疊第二光電單元時，產生的串聯型薄膜光電轉換器件的特性比連續形成所有單元而不將襯底取出到空氣中的串聯型薄膜光電轉換器件劣化了。
發明內容
鑑於常規技術的情況，本發明目的在於最小化串聯型薄膜光電轉換器件由於暴露於空氣引起的光電轉換效率的降低，暴露於空氣發生在具有一個或多個光電轉換單元的襯底、在光電轉換單元中包括的多個單元的形成過程中間、一旦從沉積裝置取出到空氣中時。
根據本發明的一種製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法，包括步驟在沉積裝置中，在襯底上形成至少一個光電轉換單元；將具有光電轉換單元的襯底從沉積裝置取出到空氣；將襯底引入沉積裝置中，並且在包含用於確定與襯底上的光電轉換單元的最高導電型層相同類型的導電型的雜質元素和氫的氣體混合的環境中，在襯底上進行等離子暴露處理；通過附加供應半導體原料氣體給沉積裝置，形成導電型中間層；然後形成隨後的光電轉換單元。
在包含在串聯型薄膜光電轉換器件中的任何光電轉換單元中，一導電型層、基本上固有的半導體的光電轉換層和反導電型層順序堆疊。串聯型薄膜光電轉換器件最好包括至少一個無定形矽薄膜光電轉換單元和至少一個結晶矽薄膜光電轉換單元。
最好，在襯底上形成至少一個光電轉換單元之後，形成具有5nm或更小厚度的非摻雜中間層，然後將襯底取出到空氣。
最好，在包含基於氫氣20ppm或更多量的、包含確定導電型的元素的氣體的混合環境中，使用13.56MHz或更高頻率的高頻放電，進行等離子暴露處理60秒或更少時間。等離子暴露處理和導電型中間層的形成最好在相同沉積裝置中和在基本上相同的壓強下進行。
圖1是說明通過根據本發明的實施例的製造方法製造的串聯型薄膜光電轉換器件的截面示意圖。
圖2是說明通過根據本發明的另一實施例的製造方法製造的串聯型薄膜光電轉換器件的截面示意圖。
圖3是顯示根據本發明的例1的混合型薄膜光電轉換器件中無定形單元和結晶單元之間的邊界鄰域的截面結構的透射電子顯微(TEM)照片。
圖4是顯示根據參考例的混合型薄膜光電轉換器件中無定形單元和結晶單元之間的邊界鄰域的截面結構的TEM照片。
具體實施例方式
下面將參照
本發明的優選實施例。為了使附圖清楚和簡化，本申請的附圖中適當修改了厚度、長度等的尺寸關係，它們不說明實際的尺寸關係。在附圖中，相同的標號給予附圖中的相同的部件和等同部分。
圖1說明通過根據本發明的實施例的方法製造的矽串聯型薄膜光電轉換器件的截面示意圖。即，在該光電轉換器件中，由透明導電氧化物(TCO)膜製造的透明電極2形成在由玻璃等製造的透明絕緣襯底1上。在透明電極2上，包括在第一光電轉換單元3中的一導電型(one-conductivity type)層31、固有半導體無定形或結晶光電轉換層32和反導電型(opposite-conductivitytype)層33最好通過等離子CVD順序沉積(或者，自然它們可通過其它化學氣相沉積法沉積)。最好，P-型層31、基本上固有的半導體光電轉換層32和n-型層33以此順序沉積。
在形成第一光電轉換單元3後，將襯底1從等離子CVD裝置取出到空氣中，由此，反導電型層33的表面暴露於空氣。然後，將襯底1引入另一等離子CVD裝置，並且在包含用於確定與反導電型層33相同類型的導電型的元素的摻雜氣體(如磷化氫)和氫氣的混合環境中，進行等離子暴露處理。作為摻雜氣體，包含磷、氧等的氣體可用於n-型，並且特別地，最好包含磷。在p-型情形，可使用包含硼、鋁等的摻雜氣體，並且特別地，最好包含硼(如乙硼烷)。
接著，在其上形成與等離子暴露的反導電型層33相同的反導電型的中間層5。更具體地，在反導電型層33是n-型的時，中間層5也做成n-型，而在反導電型層33是p-型的時，中間層5也做成p-型。導電型中間層5最好是新鮮的附加層，其可使得在中間層5和隨後的光電轉換單元4之間形成好的np(或pn)隧道結。反導電型中間層5最好通過等離子CVD沉積。
導電型中間層5可通過在等離子暴露處理後調整包含新的摻雜元素的沉積氣體而形成。然而，導電中間層5可僅僅通過用摻雜氣體和氫進行等離子暴露處理、然後將半導體原料氣體(raw gas)附加供應給反應室來形成。這裡，半導體原料氣體對於矽可以是矽烷、對於碳化矽可以是矽烷和甲烷、或者對於矽鍺合金可以是矽烷和鍺烷。
包括在第二光電轉換單元4中的一導電型層41、基本上固有的半導體無定形或結晶光電轉換層42和反導電型層43最好通過等離子CVD順序沉積在反導電型中間層5上。最後，在其上形成背電極10。
等離子暴露處理、反導電型中間層5的形成和第二光電轉換單元4中的一導電型層41的形成，最好在相同的減壓反應室中執行，並且最好在基本上相同的壓強下執行。在完成等離子暴露處理後，通過立即附加供應如矽烷的半導體原料氣體給反應室，而不停止源於施加高頻電力的等離子放電，可連續形成中間層5。在有些情形，可進一步形成一導電型層41。以這樣的方法，雖然增加了等離子暴露處理的步驟和中間層5的形成，但是這些步驟要求的設施和時間的增加可保持最小。
通過串聯型薄膜光電轉換器件的製造方法，甚至在第一光電轉換單元3的反導電型層33的表面由於空氣暴露而劣化，通過等離子暴露處理也可以清潔或重新形成該表面。這裡，從僅僅在沒有摻雜氣體的氫氣環境中的等離子暴露處理可期待類似的效果。然而，通過氫氣的等離子暴露處理可僅僅反向影響要處理的表面鄰域內的矽膜的質量。因此，相信最好通過摻雜氣體和氫氣的混合氣體執行等離子暴露處理。
實際上，在僅僅通過氫氣執行等離子暴露處理時，光電轉換特性比第一和第二單元3和4連續形成而不暴露於空氣的情形稍低。而且，再現性(reproducibility)不是很高。另一方面，在等離子處理在象本發明的氫氣與摻雜氣體混合的環境中執行時，獲得與連續形成而不暴露於空氣幾乎相同的光電轉換特性。
考慮產生這些效果的原因是僅僅通過氫氣的等離子暴露導致由如下現象引起的電阻增加，空氣暴露表面鄰域內的導電型層33中的部分雜質原子去活或者從該層離開。另一方面，考慮在混合摻雜氣體而執行等離子處理時，可避免這樣的電阻增加，由此可保持導電型層33的導電性。或者，還考慮摻雜氣體的混合可減少電阻增加，因為源於等離子損失(damage)的膜結構中的缺陷或不規則發生引起導電型層33的載流子移動性的降低，這經常是氫等離子處理的問題。
通過在等於或者高於13.56MHz的頻率的高頻放電，通過混合摻雜氣體的氫等離子處理最好在兩分鐘內執行，更優選地在一分鐘內執行。在比該頻率低的頻率的放電或者比該時間長的處理時間，可增加副作用，如在要處理的表面附近的等離子損失。
因為通過在等離子處理中設置放電頻率為與使用在隨後的半導體層的形成步驟中的頻率相同，可避免高頻電源的成本增加，所以最好使用等於或者高於13.56MHz的頻率。這是因為在這樣的高頻的等離子放電最好用於形成高性能薄膜光電轉換單元的事實被以實驗和工業觀點廣泛認識。考慮生產率，等離子處理時間最好儘可能短。為了確定增加摻雜氣體的效果，摻雜氣體的濃度最好是基於氫氣20ppm或以上。
在變得可能以此方式在分離的等離子CVD裝置中形成多個光電轉換單元時，可獨立設置各單元要求的用於達到最佳特性的形成條件和優化設施規格。因此，可期待串聯型薄膜光電轉換裝置作為整體的特性的改進。而且，因為對各單元可使用多個生產線，所以可增加各線的增加和變化的適應性和生產效率。再者，在使用多個製造裝置時，可逐個平滑地執行其維護。
圖2是說明通過根據本發明的另一實施例的製造方法製造的串聯型薄膜光電轉換器件的截面示意圖。圖2的裝置類似於圖1的裝置，區別在於在包括在第一光電轉換單元3中的反導電型層33的沉積之後，形成附加的非摻雜中間層6。非摻雜中間層6最好厚度5nm或更小，其可引起隧道效應。非摻雜中間層6最好可通過等離子CVD產生，但是可通過其它不同類型的形成方法產生。
在形成非摻雜中間層6之後，從等離子CVD裝置將襯底1取出到空氣中，並且非摻雜中間層的最外表面暴露於空氣。根據本發明人的觀察，在雜質原子(具體地如用於n-型層的磷)摻雜其中象導電型層時，該表面趨於孔狀。在摻雜濃度增加時，該趨勢增加。因此，根據圖1的實施例的導電型層33的孔表面到空氣中的暴露，可能比平面情形加速雜質(foreign substance)對孔表面的氧化和/或粘著(adhesion)。
另一方面，與導電型層相比，在非摻雜中間層暴露於空氣時，非摻雜中間層6的表面不可能劣化或汙染。非摻雜中間層6不抑制電流，因為在其厚度是5 nm或更小時，其引起隧道效應，因此，非摻雜中間層6較少傾向於成為作為光電轉換器件引起電特性下降的因素。
在非摻雜中間層6的表面暴露於空氣之後，也在象圖1的情形的圖2的情形，在非摻雜中間層6上執行混合摻雜氣體的氫等離子暴露處理。隨後，通過等離子CVD形成反導電型中間層5和第二光電轉換單元4。
反導電型中間層5都在圖1和2的實施例中形成。因為反導電型中間層5還可用作為支持第一光電轉換單元3的反導電型層33的功能，所以反導電型中間層5可視為反導電型層33的一部分。因為第二光電轉換單元4的一導電型層41在反導電型中間層5上連續形成，而不將反導電型中間層5暴露於空氣，所以期待形成好的np(或pn)隧道結，它是在實現串聯型光電轉換器件的高光電轉換特性可希望的。根據這些實施例的光電轉換器件可具有所謂超直(super-straight)結構，具有背電極10在包括玻璃襯底1上堆疊的針量級(pin order)的半導體層的兩個光電轉換單元3和4上。或者，光電轉換器件可具有所謂副直(sub-straight)結構，具有透明電極10在例如形成在任意襯底1上的多個單元3和4上。此外，本發明不限於其中堆疊兩個光電轉換單元3和4的兩堆疊型串聯型結構，而是可適用於其中堆疊三個或更多個光電轉換單元的串聯型結構。
作為根據圖1和2的實施例的製造串聯型薄膜光電轉換器件的製造方法，下面將參照參考例和比較例說明製造混合薄膜太陽能電池的方法，該混合薄膜太陽能電池具有包括無定形矽單元3和結晶矽單元4的兩堆疊型超直結構。
(例1)例1對應製造圖2中的薄膜太陽能電池的方法。首先，包含作為主要成分的氧化錫的透明電極層2形成在透明玻璃襯底1上。然後，包括襯底1和電極層2的薄片(laminate)引入第一等離子CVD裝置，並且在預定的襯底溫度，分別以厚度8nm、300nm和10nm形成包括在無定形矽單元3中的p-型無定形碳化矽層31、i-型無定形矽光電轉換層32和n-型微結晶矽層33。在形成n-型層33後，在相同反應室中關閉作為摻雜氣體的磷化氫的引入，並且以4nm厚度形成非摻雜中間層6。
此後，將該薄片轉到第一等離子CVD裝置的未負載室(unload chamber)，並且在該室迅速充滿氮氣後將該薄片取出到空氣中。將該薄片留在空氣中大約40小時，然後引入第二等離子CVD裝置。
在第二等離子CVD裝置中，在預定的襯底溫度，在混合氫氣和磷化氫氣體的環境中進行等離子暴露處理20秒。磷化氫氣體對氫氣的濃度在那時是200ppm。隨後，在基本上相同的壓強條件下附加引入矽烷氣體到相同室中，同時通過施加高頻電功率持續等離子放電，由此在矽烷、氫氣和磷化氫的混合環境中以厚度20nm沉積n-型微結晶矽中間層5。
此後，關閉高頻電功率一次。然後，在相同室中，在基本上相同的壓強條件下，停止引入磷化氫氣體，並且將乙硼烷氣體引入室中。然後，保持大約30秒直到矽烷、氫氣和乙硼烷作為混合氣體環境變得穩定。然後，給其施加高頻電功率，以產生等離子放電，以16nm厚度沉積包括在結晶矽單元中的p-型微結晶矽層41。表1顯示用於迄今為止的各步驟的第二等離子CVD裝置中的詳細條件。
〔表1〕
從表1可見，在同樣設置的壓強下在相同的室中持續執行在包含磷化氫和氫氣的氣體混合環境中的等離子暴露處理、n-型中間層5的形成和p-型層41的形成。此外，在例1中，均勻設置放電頻率、施加的功率密度、襯底溫度和氣體流速率，使得通過氣體引入線的閥門的開/閉和等離子放電的開/閉的簡單操作，可快速執行一系列過程和沉積步驟。
隨著摻雜氣體或半導體原料氣體的引入或關閉，在該室中在該壓強可發生瞬時變化(transient change)。然而，這些氣體的流速在幅度上低於持續引入氫氣的流速大約兩個量級或者更多。因此，壓強的瞬時變化可明顯小。因此，n-型中間層5和p-型層41的沉積前的等待時間(用於穩定壓強和氣體混合比的時間)總體上可以短到大約30秒。換言之，形成n-型中間層5的步驟和等離子暴露處理的增加幾乎不在製造太陽能電池的過程中引起時間損失。
在形成p-型層41後，在第二等離子CVD裝置中，以1.7μm和15nm厚度分別形成包括在結晶矽單元4中的非摻雜i-型結晶矽光電轉換層42和n-型微結晶矽層43。然後，將該薄片轉到第二等離子CVD裝置的未負載室，並且該室迅速充滿氮氣。然後，將該薄片取出到空氣中。
然後，通過濺射形成包括在背電極10中的30nm厚的氧化鋅膜、240nm厚的銀膜和5nm厚的titan膜。通過這些膜形成步驟，形成如圖2所示的兩堆疊型混合型薄膜太陽能電池，其中堆疊了無定形矽單元3和結晶矽單元4。
通過使用太陽能模擬器，AM1.5譜的光在25℃以能量密度1kW/m2照射到例1的混合薄膜太陽能電池，並且測量光電轉換效率。結果的相對值顯示在表2中。雖然表2包括例1以外的其它例子，但對所有情形顯示了20個採樣(N＝20)的光電轉換效率的最大值、最小值和平均值。這些值通過將例1的平均值稱為100而標準化。
〔表2〕
(例2)例2與例1的區別僅僅在於無定形矽單元3中的n-型微結晶矽層33的厚度從10nm增加到12nm，此後薄片從第一等離子CVD裝置取出到空氣中，而不形成非摻雜中間層6。換言之，例2對應製造圖1中的混合薄膜太陽能電池的方法。
(參考例)參考例與例2的區別僅僅在於n-型微結晶矽層33的厚度增加到30nm，並且隨後形成結晶矽單元4，而不將薄片暴露於空氣，而且也不形成n-型中間層5。
如表2所示，可知，比根據不暴露於空氣而形成的參考例的太陽能電池，根據例1和例2的太陽能電池的平均光電轉換效率的降低落在小於2％的範圍，並且根據例1和例2的太陽能電池的轉換效率的變化幾乎與參考例相同。還可知，形成非摻雜中間層6的例1比例2具有稍微高的轉換效率。
圖3是顯示例1中的無定形單元3和結晶單元4之間的邊界鄰域中的部分的截面的透射電子顯微(TEM)照片。透明電極2部分出現在照片底部。在氧化膜或汙染層形成在暴露於空氣的非摻雜中間層6上時，這樣的雜質層可清楚地在TEM照片上觀察到。然而，在圖3中的TEM照片上，在無定形單元3和結晶單元4之間沒有觀察到清楚的雜質層。僅僅能觀察到從無定形態到結晶態的變化。
類似地，圖4是顯示參考例中的無定形單元3和結晶單元4之間的邊界鄰域中的部分的截面的TEM照片。因為薄片沒有在參考例中的無定形單元3和結晶單元4的形成之間暴露於空氣，所以，在圖4中TEM照片上的無定形單元3和結晶單元4之間自然不能觀察到雜質層。僅僅能觀察到從無定形態到結晶態的變化。
根據如上所述的圖3和圖4之間的相似性，即使在例1中非摻雜中間層6的表面暴露於空氣、從而其被氧化或者汙染時，第二等離子CVD裝置中的等離子暴露處理可能去除和清潔雜質層，如氧化膜或汙染膜。換言之，等離子暴露處理可提供與如下情形相同的效果，在該情形，在無定形單元3的形成步驟和結晶單元4的形成步驟之間薄片不暴露於空氣中。
(比較例1)比較例1與例1的不同僅僅在於薄片表面上的等離子暴露處理在第二等離子CVD裝置中省略。
(比較例2)比較例2與例1的不同僅僅在於等離子暴露處理在第二等離子CVD裝置中在只有氫氣的環境中在薄片表面上進行，然後再引入矽烷氣體和磷化氫氣體，使得形成n-型微結晶矽中間層5。
根據表2，如在比較例1中不執行等離子暴露處理的情形的平均轉換效率低於例1情形4％或者更高。另一方面，雖然在如在比較例2中僅僅執行通過氫的等離子暴露處理時，轉換效率稍微提高，但是，轉換效率的大變化顯現出來，並且平均效率顯然低於例1情形。
(例3和比較例3)例3和比較例3與例1的不同僅僅在於在磷化氫和氫的混合環境中，在薄片表面上進行的等離子暴露處理中，磷化氫對氫的濃度是20ppm(例3)和4ppm(比較例3)，這分別是例1情形的1/10和1/50。根據表2，在等離子暴露處理時增加4ppm磷化氫的比較例3的轉換效率與不增加磷化氫的比較例2沒有很大差別。但是，增加20ppm磷化氫的例3的轉換效率顯現出該濃度的磷化氫是足夠有效的。
(例4和比較例4)例4和比較例4與例1的不同僅僅在於在磷化氫和氫氣的氣體混合環境中，在薄片表面上進行的等離子暴露處理的處理時間，是60秒(例4)和180秒(比較例4)，這分別是例1情形的3倍和9倍。根據表2，即使在等離子暴露處理時間從例1的20秒增加到例4的60秒時，效果沒有很大差別。但是，在處理時間在比較例4擴展到180秒時，轉換效率反而降低。
產業上的可利用性如上所述，根據本發明，在具有一個或多個單元的襯底、在包括在串聯型薄膜光電轉換器件中的多個光電轉換單元的形成過程中間、一旦從沉積裝置取出到空氣中時，可最小化由於空氣暴露引起的完成的裝置的光電轉換效率的降低。因此，通過使用分離的沉積裝置，光電轉換單元可不連續形成，並且可提高製造串聯型薄膜光電轉換器件的步驟的適應性和生產效率。
權利要求
1.一種製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法，其特徵在於包括步驟在沉積裝置中，在襯底(1)上形成至少一個光電轉換單元(3)；將具有光電轉換單元(3)的襯底(1)從沉積裝置取出到空氣；將襯底(1)引入沉積裝置中，並且在包含用於確定與最高導電型層(33)相同導電型的導電型的雜質元素和氫的氣體混合的環境中，在襯底(1)上進行等離子暴露處理；通過附加供應半導體原料氣體給沉積裝置，形成導電型中間層(5)；以及然後形成隨後的光電轉換單元(4)。
2.根據權利要求1所述的製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法，其特徵在於一導電型層(31；41)、基本上固有的半導體的光電轉換層(32；42)和反導電型層(33；43)，相繼堆疊在包括在串聯型薄膜光電轉換器件中的光電轉換單元(3；4)兩者中。
3.根據權利要求1所述的製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法，其特徵在於串聯型薄膜光電轉換器件包括至少一個無定形矽薄膜光電轉換單元(3)和至少一個結晶矽薄膜光電轉換單元(4)。
4.根據權利要求1所述的製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法，其特徵在於在襯底(1)上形成至少一個光電轉換單元(3)的步驟之後，形成具有5nm或更小厚度的非摻雜中間層(6)，然後將襯底(1)取出到空氣。
5.根據權利要求1所述的製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法，其特徵在於在包含基於氫氣20ppm或更大的、包含導電型確定雜質元素的氣體的混合環境中，使用13.56MHz或更高頻率的高頻放電，進行等離子暴露處理60秒或更少時間。
6.根據權利要求1所述的製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法，其特徵在於在相同沉積裝置中，進行等離子暴露處理和導電型中間層(5)的形成。
7.根據權利要求1所述的製造串聯型薄膜光電轉換器件的方法，其特徵在於等離子暴露處理和導電型中間層(5)的形成，在基本上相同的壓強下進行。
全文摘要
一種製造串聯型薄膜光電轉換器的方法，其中在膜沉積系統中，在襯底(1)上形成至少一個光電轉換單元(3)；將具有該光電轉換單元(3)的襯底(1)從膜沉積系統取出到空氣中；襯底(1)被插入膜沉積系統中，並且在氫氣以及包含與襯底(1)上的光電轉換單元(3)的最高導電型層(33)相同類型的導電型確定雜質元素的氣體的混合環境中，襯底(1)經過等離子暴露；通過附加供應半導體材料氣體給膜沉積系統，形成導電型中間層(5)；然後形成下一個光電轉換單元(4)。
文檔編號H01L31/075GK1647285SQ0380802
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月2日 優先權日2002年4月9日
發明者吉見雅士, 末崎恭, 山本憲治 申請人:株式會社鍾化