專利名稱：制造太陽能電池板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
薄膜硅太陽能電池或模塊為用于使光(例如，日光)轉(zhuǎn)化成電能的光伏轉(zhuǎn)化器裝置。因此，薄膜硅太陽能電池應(yīng)理解為至少吸收劑層由物理或化學氣相沉積技術(shù)(PVD、CVD、PECVD、APCVD)沉積的電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)圖5顯示基礎(chǔ)簡單光伏電池40，所述電池包含透明基片41，例如，具有在上面沉積的透明導電氧化物(TC0，例如ZnO，SnO2)層42的玻璃。此層也被稱為前接觸，并且作 為第一電極用于光伏元件?；?1和前接觸42的組合也被稱為覆蓋層。下一層43作為活性光伏層，并且顯示形成p-i-n結(jié)的三個“亞層”。所述層43包含氫化微晶、納晶或非晶硅或其組合。亞層44 (與TCO前接觸42相鄰)為正性摻雜，相鄰亞層45為本征，最后的亞層46為負性摻雜。最后，電池包括可由氧化鋅、氧化錫或ITO制成的后接觸層47(也稱為背接觸)和反射層48?；蛘?，可實現(xiàn)金屬背接觸，金屬背接觸可組合背反射器48和背接觸47的物理性質(zhì)。為了說明，箭頭表示入射光。因此，薄膜硅太陽能電池的基本概念至少包括真本征(無摻雜劑)或基本本征硅吸收劑層45,所述層夾在p-摻雜44和n-摻雜46娃層之間，因此形成p-i_n結(jié)。根據(jù)吸收劑層的結(jié)晶度，區(qū)分非晶(a-Si)、微晶(yc-Si)或納晶(nc-Si)或(全)晶(c_Si)太陽能電池。為了放出在操作期間產(chǎn)生的電流，P-和n-層分別與電極電接觸。在設(shè)計雙或三結(jié)太陽能電池中，二個或三個P-i-n結(jié)串聯(lián)電堆疊，并且相應(yīng)的最外P-和n-層與電極形成接觸。在薄膜太陽能模塊中，在覆蓋層結(jié)構(gòu)中，太陽能電池層一般沉積在用透明導電金屬氧化物層(TCO)涂覆的玻璃基片上。在硅薄膜太陽能電池的情況下，熟知這些TCO層通過用于硅沉積的PECVD等離子方法強力還原。尤其是用于沉積微晶硅(Uc-Si)的包含氫的強等離子導致強力還原TCO材料。在SnO2-涂覆的玻璃的情況下，此作用在TCO表面上留下不透明金屬Sn薄膜，這強力減小操作期間的光電流，并因此降低電池的效率。由于這個原因，y c-Si p接觸層對于在SnO2基片上的電池是個問題。在ZnO涂覆的基片的情況下，機制可比，但通常沒有在TCO表面上發(fā)現(xiàn)的不透明金屬Zn層，即使在施加含氫的PECVD等尚子后，如沉積U c-Si 一般所用。以下發(fā)明提出在基礎(chǔ)基片上沉積ZnO電極層的等離子暴露期間產(chǎn)生的金屬Zn的問題，由于Zn污染處理室可能出現(xiàn)的問題和如何能夠解決這些問題。已發(fā)現(xiàn)氧化鋅ZnO為應(yīng)用于薄膜太陽能電池的很適合TCO材料。與31102覆蓋的基片相比，它更透明和導電，并且使材料成本比SnO2或ITO更低。另外，據(jù)報道，它對含氫的強等離子更具耐性，例如用于Uc-Si沉積。與其中能夠用非晶P-層44容易取得良好TCOP-接觸的SnO2對比，在ZnO的情況下廣泛報道，為了取得低串聯(lián)電阻、高FF (占空因數(shù))和Vix (開路電壓)，P-慘雜y c_Si/a_Si雙接觸層是必要的。換句話講，p_層44由與TCO如接觸層42相鄰的P-摻雜ii c-Si層和隨后的a-Si層組成。串聯(lián)電阻、占空因數(shù)和Vqc的良好值為良好TCO/p接觸性質(zhì)的標志。只在很少的實例中，可在ZnO上用簡單非晶接觸層在實驗室規(guī)模得到良好的電池性能。在這些情況下，為了得到高Vre和FF，應(yīng)用TCO或TCO/p界面特殊處理?；蛘?，良好的電池結(jié)果已只顯示在Icm2或更小的很小電池面積上。要解決的問題
圖I顯示說明問題的兩個試驗。在左側(cè)，為了在PECVD反應(yīng)器中沉積電池，將ZnO涂覆玻璃的兩個50 X 50mm2樣品放在I. 4m2 (未涂覆)載體玻璃上，反應(yīng)器設(shè)計成在I. 4m2基片上沉積硅層(P-i-n結(jié)構(gòu))。為了比較，在右側(cè)顯示的第二試驗中，在1.4m2 ZnO涂覆的玻璃上沉積相同電池結(jié)構(gòu)。在所有沉積步驟后，從與來自第一試驗的ZnO樣品位置比較相同的 位置取出兩個50X50mm2片。在所有這四片上，通過激光(激光劃線)制備8個Icm2電池。電池設(shè)計包括U c-Si/a-Si雙P-接觸層，所有Si層在相同的PECVD沉積室中以一個次序沉積。換句話講，兩個試驗之間的主要差異在于暴露硅沉積等離子的ZnO層的有效面積。圖2顯示從試驗I和2得到的電池的代表性IV曲線?？汕宄乜吹剑瑥腎. 4m2 ZnO基片切割的試驗2的電池與在兩個小ZnO覆蓋基片樣品上以相同電池制法沉積的電池比較有嚴重問題。__
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權(quán)利要求
1.一種在真空處理室制造硅層的方法，所述方法包括 a)提供至少部分用電極材料(如，ZnO)覆蓋的基片； b)將所述基片引入能夠在其中產(chǎn)生等離子的真空處理室； c)沉積提供有第一摻雜劑的第一硅層； d)從所述處理室移除所述基片； e)將氧化等離子施加到等離子室； f)將所述基片重新引入所述處理室； g)沉積其它硅層。
2.權(quán)利要求I的方法，其中所述第一娃層包含微晶娃。
3.權(quán)利要求I的方法，其中所述第一娃層包含微晶(UC-)娃和非晶(a_)娃的堆疊層。
4.權(quán)利要求I至3的方法，其中所述第一摻雜劑為P-摻雜劑，例如硼。
5.權(quán)利要求I至4的方法，其中沉積步驟c)包括 -控制至少一個等離子參數(shù)，以在低于對最高沉積速率預見的值開始，所述值為等離子功率、氫含量或流量、壓力的一個或多個；并且 -逐步或連續(xù)改變所述值，以在所得層中產(chǎn)生所述值的分級或梯度分布。
6.權(quán)利要求I至4的方法，其中沉積步驟c)包括 -控制至少一個等離子參數(shù)，以在低于對最高沉積速率預見的值開始，所述值為等離子功率、氫含量或流量、壓力的一個或多個；并且 -逐步或連續(xù)改變所述值，以在所得層中產(chǎn)生所述值的分級或梯度分布。
7.權(quán)利要求I至6的方法，其中在步驟e)中關(guān)于1.41112基片在60-1208期間建立300評的等離子功率和lOOsccm的氧流量。
全文摘要
一種制造太陽能電池板的方法依賴在真空處理室制造硅層的連續(xù)步驟，所述步驟包括a)提供至少部分用電極材料(如，ZnO)覆蓋的基片；b)將所述基片引入能夠在其中產(chǎn)生等離子的真空處理室；c)沉積提供有第一摻雜劑的第一硅層；d)從所述處理室移除所述基片；e)將氧化等離子施加到等離子室；g)將所述基片重新引入所述處理室，并沉積其它硅層。所述第一硅層優(yōu)選包含至少微晶硅。
文檔編號C23C16/44GK102741451SQ201180009031
公開日2012年10月17日 申請日期2011年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者H.戈德巴奇, O.克魯思 申請人:歐瑞康太陽能股份公司(特呂巴赫)