專(zhuān)利名稱(chēng)：包括硬性或柔性基板的光電裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括硬性或柔性基板的光電裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于CO2的過(guò)度排放所導(dǎo)致的氣候變暖和高油價(jià)，在未來(lái)能源逐漸變成左右人類(lèi)生存的最重要的問(wèn)題。雖然存在風(fēng)力、生物燃料、氫燃料電池等很多新的可再生能源技術(shù)，但是作為所有能源基礎(chǔ)的太陽(yáng)能是無(wú)限的清潔能源，因此利用太陽(yáng)光的光電裝置備受矚目。入射到地球表面的太陽(yáng)光相當(dāng)于120，000TW，因此，在理論上由光電轉(zhuǎn)換效率 (conversion efficiency)為10%的光電裝置只要覆蓋地球陸地面積的0. 16%，可以產(chǎn)生兩倍于全球一年消耗能源的20TW電力。實(shí)際上，在過(guò)去的十年，全球的太陽(yáng)光市場(chǎng)每年以40%的速度高速增長(zhǎng)。目前，光電裝置市場(chǎng)的90%由單晶硅(single-crystalline)或者多晶硅(multi-crystalline or poly-crystalline)等塊(bulk)型硅光電裝置占有。但是，由于作為主要原料的太陽(yáng)能級(jí)硅片(Solar-grade silicon wafer)的生產(chǎn)滿(mǎn)足不了爆發(fā)性的需求，因此在全球范圍內(nèi)發(fā)生缺貨現(xiàn)象，這成為降低生產(chǎn)成本的一大障礙。與此相反，使用氫化非晶硅(a_Si:H)的薄膜硅光電裝置，相對(duì)于塊型硅光電裝置，其厚度可以減少至百分之一以下，因此可以大面積低價(jià)生產(chǎn)。另一方面，由于單一接合(Single-junction)薄膜硅光電裝置具有性能極限，因此開(kāi)發(fā)有多個(gè)單元電池層壓的雙重接合薄膜硅光電裝置或者三重接合薄膜硅光電裝置，以達(dá)到高穩(wěn)定效率(Stabilized efficiency)。雙重接合或者三重接合薄膜硅光電裝置被稱(chēng)之為串聯(lián)光電裝置。上述串聯(lián)光電裝置的開(kāi)路電壓為各單元電池的電壓之和，短路電流為各單元電池短路電流中的最小值。以串聯(lián)光電裝置的情況，將針對(duì)以強(qiáng)化單元電池之間的內(nèi)反射來(lái)提高效率的中間反射膜進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種包括通過(guò)相互不同的第一制造系統(tǒng)和第二制造系統(tǒng)制造的中間反射膜的光電裝置及其制造方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)課題，不局限于上述的技術(shù)課題，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的具有一般知識(shí)的人可以根據(jù)下面的敘述能夠清楚地理解其它的技術(shù)課題。根據(jù)本發(fā)明的光電裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備形成有第一電極的基板的步驟； 通過(guò)第一制造系統(tǒng)形成包括上述第一電極上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第一單元電池的步驟；將上述第一單元電池上形成的中間反射膜的一部分或者上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層暴露在大氣中的步驟；通過(guò)第二制造系統(tǒng)形成上述中間反射膜的剩余部分，或者是通過(guò)第二制造系統(tǒng)在上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層上形成上述整個(gè)中間反射膜的步驟；通過(guò)第二制造系統(tǒng)形成包括上述中間反射膜上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第二單元電池的步驟。本發(fā)明的光電裝置，包括柔性基板；位于上述柔性基板上的第一電極；位于上述第一電極上的包括第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第一單元電池；位于上述第一單元電池上的離光入射方向越遠(yuǎn)非硅元素濃度越大的中間反射膜；位于上述中間反射膜上的包括第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第二單元電池；位于上述第二單元電池上的第二電極。本發(fā)明可以提供包括通過(guò)相互分離的第一制造系統(tǒng)和第二制造系統(tǒng)形成的中間反射膜的光電裝置。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)相互分離的第一制造系統(tǒng)和第二制造系統(tǒng)形成時(shí)，將對(duì)暴露在大氣中的部分進(jìn)行蝕刻，因此可以提高光電裝置的特性。根據(jù)本發(fā)明，由于對(duì)暴露在大氣中的部分進(jìn)行干蝕刻，因此包括柔性基板和中間反射膜的光電裝置可以通過(guò)相互分離的第一制造系統(tǒng)和第二制造系統(tǒng)形成。


圖Ia和圖Ib表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造光電裝置的第一制造系統(tǒng)和第二制造系統(tǒng)；圖2表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光電裝置的中間反射膜濃度的剖面分布；圖3表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣體流量變化；圖4表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣體另外的流量變化；圖5表示通過(guò)卷對(duì)卷型制造系統(tǒng)形成的中間反射膜；圖6表示第二制造系統(tǒng)的工序腔室；圖7表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的中間反射膜的拉曼分析。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明SYSl、SYS2 第一和第二制造系統(tǒng)CHI、CH21 CH23、CH3、CH4、CH5、CH61 CH63、CH7 工序腔室100 基板110:第一電極120:第二電極200,300 第一單元電池和第二單元電池210、310 第一導(dǎo)電性硅層230、330:純硅層250、；350 第二導(dǎo)電性硅層400:中間反射膜
具體實(shí)施例方式下面參照附圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光電裝置及其制造方法。光電裝置可以具有雙重接合和三重接合結(jié)構(gòu)，在圖Ia和圖Ib中，對(duì)具有雙重接合結(jié)構(gòu)的光電裝置進(jìn)行說(shuō)明。
圖Ia和圖Ib表示的是用于制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光電裝置的第一制造系統(tǒng)和第二制造系統(tǒng)。圖Ia為輥式步進(jìn)(st印ping roll type)制造系統(tǒng)，圖Ib為群集型(cluster type)制造系統(tǒng)。輥式步進(jìn)制造系統(tǒng)用于在金屬箔(foil)或者聚合物基板等柔性 (flexible)基板上形成光電裝置，群集型制造系統(tǒng)用于在玻璃基板等硬性(inflexible) 基板上形成光電裝置。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光電裝置的制造方法，除了圖Ia和圖Ib所示的制造系統(tǒng)之外，還可以適用于卷對(duì)卷式(roll to roll type)制造系統(tǒng)等多種制造系統(tǒng)。包括在第一制造系統(tǒng)SYSl和第二制造系統(tǒng)SYS2的工序腔室CHl、CH21 CH23、 CH3、CH4、CH5、CH61 CH63、CH7 與大氣隔離開(kāi)。如圖Ia和圖Ib所示，準(zhǔn)備形成有第一電極110的基板100。第一單元電池200通過(guò)第一制造系統(tǒng)SYSl形成。這時(shí)，第一單元電池200包括第一電極110上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層210、純硅層230和第二導(dǎo)電性硅層250。第一導(dǎo)電性硅層210、純硅層230和第二導(dǎo)電性硅層250各自在第一制造系統(tǒng) SYSl的工序腔室CHI、CH21 CH23、CH3內(nèi)形成。由于純硅層230的厚度大于第一導(dǎo)電性硅層210和第二導(dǎo)電性硅層250的厚度，因此用于形成純硅層230的工序腔室CH21 CH23 數(shù)量有可能比用于形成第一導(dǎo)電性硅層210或者第二導(dǎo)電性硅層250的工序腔室數(shù)量多。以第一導(dǎo)電性硅層210為ρ型硅層、第二導(dǎo)電性硅層250為η型硅層的情況，工序腔室CHl內(nèi)可以流入氫氣、硅烷氣體和三族雜質(zhì)，工序腔室CH3內(nèi)可以流入氫氣、硅烷氣體和五族雜質(zhì)。另外，以第一導(dǎo)電性硅層210為η型硅層、第二導(dǎo)電性硅層250為ρ型硅層的情況，工序腔室CHl內(nèi)可以流入氫氣、硅烷氣體和五族雜質(zhì)，工序腔室CH3內(nèi)可以流入氫氣、 硅烷氣體和三族雜質(zhì)。上述的雜質(zhì)的流入也可適用于第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層 310和第二導(dǎo)電性硅層350的形成。這時(shí)，第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250可以包括氫化納米晶硅或者氫化非晶硅。例如，以第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250為η型硅層的情況，第二導(dǎo)電性硅層250可以包括氫化η型納米晶硅或者氫化非晶硅。并且，以第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250為ρ型硅層的情況，第二導(dǎo)電性硅層250可以包括氫化ρ型納米晶硅或者
氫化非晶硅。形成在第一單元電池200上的中間反射膜400的一部分或者第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250暴露在大氣中。即，雖然圖上未表示，但本發(fā)明實(shí)施例中，中間反射膜 400的一部分在第一制造系統(tǒng)SYSl的工序腔室CH3內(nèi)，在第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250上形成。中間反射膜400的剩余部分可以在第二制造系統(tǒng)SYS2的工序腔室CH4 內(nèi)形成。并且還可以是中間反射膜400不是通過(guò)兩步形成，而是如圖Ia和圖Ib所示，整個(gè)中間反射膜400在第二制造系統(tǒng)SYS2的工序腔室CH4內(nèi)形成。這時(shí)，中間反射膜400可以包括氫化納米晶硅物質(zhì)或者氫化非晶硅物質(zhì)。另一方面，第一制造系統(tǒng)SYSl和第二制造系統(tǒng)SYS2沒(méi)有分離，形成為一個(gè)系統(tǒng)的情況下，由于第一制造系統(tǒng)SYSl和第二制造系統(tǒng)SYS2全部要維持真空狀態(tài)，因此制造系統(tǒng)的價(jià)格和維持費(fèi)用有可能上升。而且，由于第一制造系統(tǒng)SYSl和第二制造系統(tǒng)SYS2并沒(méi)有分離，因此整個(gè)制造系統(tǒng)的體積可能變大。與此相反，圖Ia和圖Ib所示的第一制造系統(tǒng)SYSl和第二制造系統(tǒng)SYS2相互分離。因此，為了將形成有第一單元電池200的基板100移送到第二制造系統(tǒng)SYS2，第一單元電池200或者中間反射膜400的一部分暴露在大氣中。通過(guò)第一制造系統(tǒng)SYSl和第二制造系統(tǒng)SYS2的分離，可以降低光電裝置的制造費(fèi)用，并可以提高制造系統(tǒng)SYS1，SYS2的運(yùn)用多樣性，還可以提高制造系統(tǒng)SYS1，SYS2的設(shè)置空間的應(yīng)用效率。第一單元電池200和中間反射膜400的一部分暴露在大氣中后，中間反射膜400 的剩余部分可以形成在第二制造系統(tǒng)SYS2的工序腔室CH4中已經(jīng)形成的中間反射膜400 的一部分上。另外還可以是整個(gè)中間反射膜400在第二制造系統(tǒng)SYS2的工序腔室CH4內(nèi)于第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250上形成。這時(shí)，中間反射膜400可以通過(guò)兩種方法形成，工序腔室CH4可以沉積中間反射膜 400或者擴(kuò)散非硅元素。第一種方法是，第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250上可以沉積規(guī)定厚度的中間反射膜400。沉積中間反射膜400時(shí)，包括非硅元素的氣體與氫氣、硅烷氣體和雜質(zhì)氣體一起流入到工序腔室CH3或者工序腔室CH4內(nèi)。第二種方法是，形成第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250之后，將非硅元素?cái)U(kuò)散至第二導(dǎo)電性硅層250。這時(shí)，非硅元素?cái)U(kuò)散的領(lǐng)域，可以起到中間反射膜400作用。工序腔室CH3或者工序腔室CH4內(nèi)的等離子將分解包括非硅元素的氣體，擴(kuò)散氧原子、碳原子或者氮原子等非硅元素。形成中間反射膜400時(shí)，如果三族或者五族雜質(zhì)氣體和包括非硅元素的氣體混合，可以形成包括氫化納米晶硅物質(zhì)或者氫化非晶硅物質(zhì)的中間反射膜400。例如，以第一單元電池200包括在第一電極110上依次層壓的ρ型硅層210、純硅層230和η型硅層250 的情況，形成中間反射膜400時(shí)，五族雜質(zhì)氣體可以流入到工序腔室CH4內(nèi)。因此，中間反射膜400可以包括氫化η型納米晶硅物質(zhì)或者氫化非晶硅物質(zhì)。另外，以第一單元電池200 包括在第一電極110上依次層壓的η型硅層210、純硅層230和ρ型硅層250的情況，形成中間反射膜400時(shí)三族雜質(zhì)氣體可以流入到工序腔室CH3內(nèi)。因此，中間反射膜400可以包括氫化P型納米晶硅物質(zhì)或者氫化非晶硅物質(zhì)。這時(shí)，中間反射膜400的非硅元素濃度以恒定的方式剖面分布或者以離光入射方向越遠(yuǎn)其非硅元素濃度越大的形式剖面分布。以離光入射方向越遠(yuǎn)其非硅元素濃度越大的情況，如圖2所示，中間反射膜400的整個(gè)厚度為Τ，中間反射膜400的t2位置相比于tl位置離光入射方向更遠(yuǎn)時(shí)，中間反射膜 400的t2位置的非硅元素濃度大于tl位置的非硅元素濃度。例如，以p-i-n型光電裝置的情況，由于光是通過(guò)基板100和第一電極110入射， 因此中間反射膜400的非硅元素濃度以離基板100越遠(yuǎn)其非硅元素濃度越大的形式剖面分布。另外，以n-i-p型光電裝置的情況，由于光是從如第二電極120的基板100的對(duì)面方向入射，因此中間反射膜400的非硅元素濃度以離基板100的對(duì)面越遠(yuǎn)其非硅元素濃度越大的形式剖面分布。在本發(fā)明的實(shí)施例中，非硅元素可以是氧、碳或者是氮。因此，中間反射膜400可以包括氫化納米晶或者氫化非晶氧化硅，或者是氫化納米晶或者氫化非晶硅碳化物，或者是氫化納米晶或者氫化非晶氮化硅。流入工序腔室CH4內(nèi)的包括氧的氣體可以使用CO或者0，包括碳的氣體可以使用CH4或者C2H4或者C2H2，包括氮的氣體可以使用NH4或者N2O或
者NO。
中間反射膜400形成之后，形成第二單元電池300。第二單元電池300包括中間反射膜400上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層310、純硅層330和第二導(dǎo)電性硅層350。這時(shí)，第一導(dǎo)電性硅層310和第二導(dǎo)電性硅層350各自在工序腔室CH5和工序腔室CH7內(nèi)形成，純硅層330在工序腔室CH61 CH63內(nèi)形成。如本發(fā)明的實(shí)施例，以第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250包括氫化納米晶硅，中間反射膜400包括氫化納米晶硅物質(zhì)的情況，在第二導(dǎo)電性硅層250和中間反射膜 400的界面上防止結(jié)晶體體積分率的急劇下降，因此防止垂直導(dǎo)電率的下降。第一單元電池 200的第二導(dǎo)電性硅層250的厚度可以為5nm 30nm。第二導(dǎo)電性硅層250的厚度為5nm 以上時(shí)，可防止光電裝置的填充因子(fill factor)過(guò)度下降。第二導(dǎo)電性硅層250的厚度為30nm以下時(shí)，可防止通過(guò)第二導(dǎo)電性硅層250過(guò)度吸收光。另外，如本發(fā)明的實(shí)施例，以中間反射膜400包括氫化非晶硅物質(zhì)的情況，中間反射膜400的沉積速度加快，因此可以縮短工序時(shí)間。同時(shí)，以離光入射方向越遠(yuǎn)中間反射膜400的非硅元素濃度越大的形式剖面分布的第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250和中間反射膜400的境界面上，折射率或者光學(xué)能隙連續(xù)變化。因此，防止第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250和中間反射膜400 之間的雙重接合境界面上缺陷密度(defectdensity)的急劇增加，使中間反射膜400的光吸收最少。第一單元電池200形成之后，中間反射膜400的一部分或者第一單元電池200暴露在大氣中時(shí)，中間反射膜400的一部分或者第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250可能受污染。因此，可以進(jìn)行干蝕刻(dry etching)工序，其目的是去除在第二制造系統(tǒng)SYS2 的工序腔室CH4內(nèi)形成中間反射膜400之前受污染的區(qū)域。因此，中間反射膜400的一部分暴露在大氣中后，對(duì)中間反射膜400的一部分表面可以進(jìn)行干蝕刻。另外，第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250暴露在大氣中后，對(duì)第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250可以進(jìn)行干蝕刻。干蝕刻工序可以降低對(duì)柔性基板100的影響。S卩，以化學(xué)蝕刻(chemicaletching) 的情況，由聚合物或者金屬箔構(gòu)成的柔性基板100可能會(huì)受損或者其外形變形。與此相反， 由于干蝕刻工序?qū)θ嵝曰?00的影響小，因此光電裝置可以穩(wěn)定地運(yùn)行。干蝕刻工序可以通過(guò)氫等離子進(jìn)行。蝕刻工序可以在形成中間反射膜400的工序腔室CH4內(nèi)或者在另外的工序腔室內(nèi)進(jìn)行。蝕刻工序在形成中間反射膜400的工序腔室 CH4內(nèi)進(jìn)行時(shí)，可以簡(jiǎn)單地構(gòu)成第二制造系統(tǒng)SYS2。因此，可以在一個(gè)工序腔室內(nèi)進(jìn)行蝕刻工序和形成中間反射膜400的剩余部分。另外，也可以在一個(gè)工序腔室內(nèi)進(jìn)行蝕刻工序和形成整個(gè)中間反射膜400。進(jìn)行蝕刻工序期間，工序腔室內(nèi)可以流入雜質(zhì)氣體。如果進(jìn)行蝕刻工序，則第一單元電池200的第二導(dǎo)電性硅層250上的雜質(zhì)通過(guò)氫等離子流出，因此第一單元電池200的導(dǎo)電率可能下降。而且，進(jìn)行蝕刻工序時(shí)，如果流入雜質(zhì)氣體，則可以補(bǔ)償通過(guò)蝕刻工序流出的雜質(zhì)。進(jìn)行蝕刻工序、形成中間反射膜400和形成第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層 310時(shí)，為了使工序時(shí)間增加最小化，一個(gè)工序腔室內(nèi)可以流入如圖3所示的氣體。S卩，在圖Ia和圖Ib中，中間反射膜400和第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310分別在工序腔室CH4和工序腔室CH3內(nèi)形成，但是可以在一個(gè)工序腔室內(nèi)進(jìn)行蝕刻工序、形成中間反射膜400和形成第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310。圖3表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光電裝置的制造方法中的氣體流量變化。圖3表示通過(guò)非硅元素的擴(kuò)散形成中間反射膜400時(shí)的流量變化。使氫氣成為等離子的等離子電源在區(qū)間1向工序腔室供給，并且氫氣流入工序腔室內(nèi)，因此進(jìn)行蝕刻工序。這時(shí)，為了補(bǔ)償蝕刻工序時(shí)流出的第二導(dǎo)電性硅層250的雜質(zhì)，雜質(zhì)1可以流入到工序腔室內(nèi)。第二導(dǎo)電性硅層250為η型硅層時(shí)雜質(zhì)1可以是五族元素，第二導(dǎo)電性硅層250為ρ型硅層時(shí)雜質(zhì) 1可以是三族元素。在區(qū)間2中，等離子電源被關(guān)閉，并繼續(xù)供給雜質(zhì)1。中間反射膜400的形成過(guò)程中需要雜質(zhì)1，因此在區(qū)間2中也繼續(xù)供給。另外，在區(qū)間2中，開(kāi)始供給包括非硅元素的氣體。在區(qū)間2中供給包括非硅元素的氣體的原因是，在區(qū)間3中供給用于擴(kuò)散非硅元素的等離子電源時(shí)，防止包括飛非硅元素的氣體流量急劇變化。在區(qū)間3中等離子電源被開(kāi)啟，并繼續(xù)供給雜質(zhì)1。這時(shí)，雜質(zhì)1的流量可以與在區(qū)間1中供給的雜質(zhì)1的流量相同，也可以是不一樣。另外，包括非硅元素的氣體流入到工序腔室內(nèi)。在圖3中，包括非硅元素的氣體流量在區(qū)間3中可以保持恒定。另外，如前面所述，為了使非硅元素濃度根據(jù)中間反射膜400內(nèi)部位置的不同而不同，包括非硅元素的氣體流量在區(qū)間3中可以變化。通過(guò)擴(kuò)散形成中間反射膜400之后，在區(qū)間4中，等離子電源被關(guān)閉，并且雜質(zhì)1 和包括非硅元素的氣體的流入也被中斷。另外，為了形成第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310，氫氣、硅烷氣體和雜質(zhì)2流入到工序腔室內(nèi)。在區(qū)間4中，氫氣、硅烷氣體和雜質(zhì) 2流入到工序腔室的原因是，形成第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310時(shí)，防止工序腔室內(nèi)的氣體流量急劇變化。在區(qū)間5中，等離子電源被開(kāi)啟，并且氫氣、硅烷氣體和雜質(zhì)2流入，因此中間反射膜400上沉積第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310。波長(zhǎng)為600nm時(shí)，中間反射膜 400的平均折射率可以為1. 7 2. 5。中間反射膜400的折射率為1. 7以上時(shí)，由于導(dǎo)電率 (conductivity)變大，因此提高多重接合光電裝置的填充因子(Fill lector)，進(jìn)而提高效率。另外，中間反射膜400的折射率為2. 5以下時(shí)，由于充分反射波長(zhǎng)為600nm以下區(qū)域的光，因此增加短路電流，進(jìn)而提高效率。圖4表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣體的另外的流量變化。圖4表示，通過(guò)沉積，在一個(gè)工序腔室內(nèi)進(jìn)行蝕刻工序、形成中間反射膜400和形成第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310時(shí)的流量變化。使氫氣成為等離子的等離子電源在區(qū)間1中供給到工序腔室，并且氫氣流入到工序腔室內(nèi)，因此進(jìn)行蝕刻工序。這時(shí)，為了補(bǔ)償進(jìn)行蝕刻工序時(shí)流出的第二導(dǎo)電性硅層250 的雜質(zhì)，雜質(zhì)1可以流入到工序腔室內(nèi)。 在區(qū)間2中，等離子電源被關(guān)閉，并繼續(xù)供給雜質(zhì)1和氫氣。中間反射膜400形成過(guò)程中需要雜質(zhì)1，因此在區(qū)間2中也繼續(xù)流入。在區(qū)間2中，開(kāi)始供給包括非硅元素的氣體和硅烷氣體。在區(qū)間2中的氫氣、硅烷氣體和包括非硅元素的氣體的供給是，為了防止在區(qū)間3中通過(guò)沉積形成中間反射膜400時(shí)流量急劇變化。 在區(qū)間3中，等離子電源被開(kāi)啟，并繼續(xù)供給雜質(zhì)1。這時(shí)，雜質(zhì)1的流量可以與在
9區(qū)間1中供給的雜質(zhì)1的流量相同，也可以是不一樣。另外，包括非硅元素的氣體、硅烷氣體和氫氣流入到工序腔室內(nèi)。包括非硅元素的氣體流量在區(qū)間3中可以保持恒定。另外， 如圖4所示，為了使非硅元素濃度根據(jù)中間反射膜400內(nèi)部的位置的不同而不同，包括非硅元素的氣體流量在區(qū)間3中可以變化。包括非硅元素的氣體流量發(fā)生變化，如前面所述，是為了使中間反射膜400的非硅元素濃度以離光入射方向越遠(yuǎn)其濃度越大的形成剖面分布。在圖4中，逐漸變化的包括非硅元素的氣體流量可能難以適應(yīng)卷對(duì)卷式制造系統(tǒng)SYS2。S卩，如圖5所示，卷對(duì)卷式制造系統(tǒng)由于工序腔室沒(méi)有分離，因此基板100繼續(xù)移動(dòng)。因此，在卷對(duì)卷式制造系統(tǒng)SYS2中，為了使中間反射膜400的非硅元素濃度發(fā)生變化，工序腔室CH4出口 OUT鄰接區(qū)域的包括非硅元素的氣體流量可以大于工序腔室CH4 入口 IN鄰接區(qū)域的包括非硅元素的氣體流量。為了達(dá)到此目的，鄰接于工序腔室CH4出口 OUT的噴嘴500流量可以大于鄰接于工序腔室CH4入口 IN的噴嘴500流量。同時(shí)，雖然圖上未表示，但是鄰接于工序腔室CH4出口 OUT的噴嘴500流量可以小于鄰接于工序腔室CH4入口 IN的噴嘴500流量。上述的工序腔室CH4入口 IN和出口 OUT鄰接區(qū)域的包括非硅元素的氣體流量大小，根據(jù)p-i-n型或者n-i-p型光電裝置可以不同。雖然圖上未表示，但是卷對(duì)卷式制造系統(tǒng)包括用于形成中間反射膜400的多個(gè)工序腔室，并且流入到各工序腔室內(nèi)的包括非硅元素的氣體流量相互不同，因此可以使中間反射膜400的非硅元素濃度以離光入射方向越遠(yuǎn)其度越高。通過(guò)沉積形成中間反射膜400之后，在區(qū)間4中等離子電源被關(guān)閉，并且雜質(zhì)1和包括非硅元素的氣體的流入也被中斷。另外，為了形成第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310，氫氣、硅烷氣體和雜質(zhì)2流入到工序腔室內(nèi)。在區(qū)間4中，氫氣、硅烷氣體和雜質(zhì)2 流入的原因是，在區(qū)間5中形成第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310時(shí)，防止工序腔室內(nèi)的氣體流量急劇變化。在區(qū)間5中，等離子電源被開(kāi)啟，并且氫氣、硅烷氣體和雜質(zhì)2流入，因此中間反射膜400上沉積第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310。如圖3和圖4所示，為了在一個(gè)工序腔室內(nèi)形成中間反射膜400和第二單元電池 300的第一導(dǎo)電性硅層310，中間反射膜400和第二單元電池300的第一導(dǎo)電性硅層310形成期間，工序腔室內(nèi)的壓力可以保持恒定。 即，如圖6所示，為了使工序腔室內(nèi)的壓力保持恒定，控制器將控制多個(gè)流量控制器MFCl MFC5和排氣閥VAL，使流入到工序腔室內(nèi)的氣體流量和排出的氣體流量之差保持恒定。因此，工序腔室內(nèi)的壓力可以保持恒定。這時(shí)，多個(gè)流量控制器MFCl MFC5將控制氫氣、硅烷氣體、包括非硅元素的氣體、雜質(zhì)1和雜質(zhì)2的流量。另外，排氣閥VAL控制從工序腔室排出的氣體流量。真空泵VP與排氣閥VAL連接，使氣體從工序腔室排出。經(jīng)過(guò)如上所述的過(guò)程，本發(fā)明實(shí)施例的光電裝置包括柔性基板100、第一電極 110、第二電極120、第一單元電池200、第二單元電池300和中間反射膜400。第一電極110和第二電極120位于柔性基板100上。第一單元電池200位于第一電極110和第二電極120之間，并包括第一電極110 上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層210、純硅層230和第二導(dǎo)電性硅層250。
第二單元電池300位于第一單元電池200和第二電極120之間，并包括第一單元電池200上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層310、純硅層330和第二導(dǎo)電性硅層350。中間反射膜400位于第一單元電池200和第二單元電池300之間，并以離光入射方向越遠(yuǎn)其非硅元素濃度越大的形式剖面分布。這時(shí)，中間反射膜400包括氫化納米晶硅物質(zhì)或者氫化非晶硅物質(zhì)。如前面所述，為了去除由于暴露在大氣中而受污染的部分進(jìn)行的干蝕刻，對(duì)柔性基板100的影響小。并且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光電裝置的制造方法，可能適用于制造包括多個(gè)單元電池200、300和中間反射膜400以及柔性基板100的光電裝置。波長(zhǎng)為600nm時(shí)，中間反射膜400平均折射率可以為1. 7 2. 5。中間反射膜400 的折射率為1.7以上時(shí)，由于導(dǎo)電率(conductivity)增加，因此提高多重接合光電裝置的填充因子(Fill factor)，進(jìn)而提高效率。另外，中間反射膜400的折射率為2. 5以下時(shí)，由于充分反射波長(zhǎng)為600nm以下區(qū)域的光，因此增加短路電流，進(jìn)而提高效率。以中間反射膜400由氫化納米晶硅物質(zhì)構(gòu)成的情況，中間反射膜400的平均非硅元素含量為5atomic% 50atomic%。中間反射膜400的平均非硅元素含量為5atomic% 以上時(shí)，波長(zhǎng)為600nm時(shí)其折射率為2. 5以下，因此防止內(nèi)部反射的弱化。中間反射膜400 的平均非硅元素的含量為50atOmiC%以下時(shí)，防止導(dǎo)電率的減少，因此防止光電轉(zhuǎn)換效率降低。以中間反射膜400由氫化納米晶硅物質(zhì)構(gòu)成的情況，波長(zhǎng)為600nm時(shí)，由于非硅元素和氫化納米晶硅物質(zhì)，中間反射膜400的平均折射率可以為1. 7 2. 5。以中間反射膜 400由氫化非晶硅物質(zhì)構(gòu)成的情況，中間反射膜400的折射率受非硅元素的影響大。并且， 波長(zhǎng)為600nm時(shí)，為了使平均折射率為1. 7 2. 5，可以增加非硅元素含量，并且中間反射膜 400的平均非硅元素含量可以為30atomic% 70atomic%。中間反射膜400的平均氫含量可以為IOatomic% 25atomic%。中間反射膜400 的平均氫含量為IOatomic^以上時(shí)，由于懸空鍵(dangling bond)的鈍化，因此再結(jié)合減少。中間反射膜400的平均氫含量為25at0miC%以下時(shí)，可防止中間反射膜400的缺陷過(guò)度增加。中間反射膜400的結(jié)晶體體積分率可以為4% 30%。中間反射膜400的結(jié)晶體體積分率為4%以上時(shí)，可以防止由于中間反射膜400的過(guò)度非晶質(zhì)化而導(dǎo)致的電阻增加。 中間反射膜400的結(jié)晶體體積分率為30%以下時(shí)，波長(zhǎng)為600nm時(shí)，可以形成折射率為2. 5 以下的中間反射膜400。本發(fā)明的實(shí)施例中，整個(gè)中間反射膜的厚度可以為IOnm 200nm。中間反射膜400 的厚度為IOnm以上時(shí)形成內(nèi)部反射，中間反射膜400的厚度為200nm以下時(shí)可以防止中間反射膜400上過(guò)度吸收光。如前面所述，中間反射膜400可以通過(guò)兩種方法形成。即，中間反射膜400可以是中間反射膜400的一部分形成之后剩余部分通過(guò)中間反射膜400 —部分上沉積而形成，還可以是整個(gè)中間反射膜400形成在第二導(dǎo)電性硅層250上。中間反射膜400的折射率、平均非硅元素含量、平均氫含量和結(jié)晶體體積分率，均是通過(guò)上述的兩個(gè)方法之一形成的中間反射膜400的特征。圖7表示計(jì)算結(jié)晶體體積分率過(guò)程。
下面是計(jì)算結(jié)晶體體積分率的數(shù)學(xué)公式。結(jié)晶體體積分率(％) = [ (A510+A520) / (A480+A510+A520) ] *100公式中，Ai為icnT1附近的組分峰值(component peak)面積。S卩，如果要對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的中間反射膜400進(jìn)行拉曼(Raman)測(cè)定， 如圖7所示，可以分解成3種峰值(peak)。S卩，480CHT1附近的組分峰值的面積通過(guò)非晶硅 TO模的高斯峰值擬合算法(Gaussian peakfitting)計(jì)算得出，510cm—1附近的組分峰值的面積通過(guò)小晶粒(grain)或者晶界缺陷(grain boundary defect)的洛倫茲峰值擬合算法 (Lorentian peak fitting,)計(jì)算得出，520CHT1附近的組分峰值的面積通過(guò)晶硅TO模的洛倫茲峰值擬合算法計(jì)算得出。如上所述，形成有第一單元電池200的基板100暴露在大氣中后，第二單元電池 300通過(guò)另外的制造系統(tǒng)形成，因此本發(fā)明的實(shí)施例中，可以提高包括中間反射膜的光電裝置的運(yùn)行效率。上面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明。本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，可以理解在不變更本發(fā)明的技術(shù)思想或者必要特征的情況下，可以由另外具體方式實(shí)施。因此，上述的實(shí)施例只是舉例而已，本發(fā)明并不只局限于上述實(shí)施例。本發(fā)明的范圍通過(guò)權(quán)利要求來(lái)體現(xiàn)。權(quán)利要求的意義及范圍還有從等同概念出發(fā)的所有變更或者變更的方式應(yīng)解釋為包含在本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種光電裝置的制造方法，包括準(zhǔn)備形成有第一電極的基板的步驟；通過(guò)第一制造系統(tǒng)形成包括上述第一電極上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第一單元電池的步驟；將上述第一單元電池上形成的中間反射膜的一部分或者上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層暴露在大氣中的步驟；通過(guò)第二制造系統(tǒng)形成上述中間反射膜的剩余部分，或者是通過(guò)第二制造系統(tǒng)在上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層上形成上述整個(gè)中間反射膜的步驟；通過(guò)第二制造系統(tǒng)形成包括上述中間反射膜上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第二單元電池的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述中間反射膜的非硅元素濃度以離光入射方向越遠(yuǎn)其濃度越大的形式剖面分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述中間反射膜通過(guò)在上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層上被沉積而形成，或者在上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層上通過(guò)擴(kuò)散非硅元素而形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述中間反射膜的一部分暴露在大氣中后，對(duì)上述中間反射膜的一部分表面進(jìn)行干蝕刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層暴露在大氣中后，對(duì)上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層的表面進(jìn)行干蝕刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述干蝕刻通過(guò)等離子進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的光電裝置的制造方法，其特征在于進(jìn)行上述干蝕刻過(guò)程中，流入雜質(zhì)氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述干蝕刻工序和形成上述中間反射膜剩余部分在一個(gè)工序腔室內(nèi)進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述干蝕刻工序和形成上述整個(gè)中間反射膜在一個(gè)工序腔室內(nèi)進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述干蝕刻工序、形成上述中間反射膜和形成上述第二單元電池的第一導(dǎo)電性硅層在一個(gè)工序腔室內(nèi)進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的光電裝置的制造方法，其特征在于形成上述中間反射膜和上述第二單元電池的第一導(dǎo)電性硅層期間，上述一個(gè)工序腔室內(nèi)的壓力保持恒定。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電裝置的制造方法，其特征在于進(jìn)行上述干蝕刻工序、 形成上述中間反射膜和形成上述第二單元電池的第一導(dǎo)電性硅層期間，上述一個(gè)工序腔室內(nèi)的壓力保持恒定。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電裝置的制造方法，其特征在于上述第二導(dǎo)電性硅層為 η型硅層時(shí)，上述雜質(zhì)氣體包括五族元素；上述第二導(dǎo)電性硅層為ρ型硅層時(shí)，上述雜質(zhì)氣體包括三族元素。
14.一種光電裝置，包括柔性基板；位于上述柔性基板上的第一電極；位于上述第一電極上的包括第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第一單元電池；位于上述第一單元電池上的離光入射方向越遠(yuǎn)非硅元素濃度越大的中間反射膜；位于上述中間反射膜上的包括第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第二單元電池；位于上述第二單元電池上的第二電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于上述中間反射膜包括氫化納米晶硅物質(zhì)或者氫化非晶硅物質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光電裝置，其特征在于上述中間反射膜包括氫化納米晶硅物質(zhì)，上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層由氫化納米晶硅構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層為η型硅層時(shí)，上述中間反射膜包括氫化η型納米晶硅物質(zhì)；上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層為P型硅層時(shí)，上述中間反射膜包括氫化P型納米晶硅物質(zhì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于上述中間反射膜由氫化納米晶硅物質(zhì)構(gòu)成，上述中間反射膜的平均非硅元素含量為Satomic1^N 50atomic%。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于上述中間反射膜由氫化非晶硅物質(zhì)構(gòu)成，上述中間反射膜的平均非硅元素含量為SOatomic1^N 70atomic<%。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于上述整個(gè)中間反射膜的厚度為 IOnm 200nm。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層的厚度為5nm 30nm。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于波長(zhǎng)為600nm時(shí)，上述中間反射膜的平均折射率為1.7 2. 5。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于上述中間反射膜的平均氫含量為 IOatomic% 25atomic%。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電裝置，其特征在于上述中間反射膜的結(jié)晶體體積分率為4% 30%。
全文摘要
本發(fā)明提供光電裝置及其制造方法，該光電裝置的制造方法包括準(zhǔn)備形成有第一電極的基板的步驟；通過(guò)第一制造系統(tǒng)形成包括上述第一電極上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第一單元電池的步驟；將上述第一單元電池上形成的中間反射膜的一部分或者上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層暴露在大氣中的步驟；通過(guò)第二制造系統(tǒng)形成上述中間反射膜的剩余部分，或者是通過(guò)第二制造系統(tǒng)在上述第一單元電池的第二導(dǎo)電性硅層上形成上述整個(gè)中間反射膜的步驟；通過(guò)第二制造系統(tǒng)形成包括上述中間反射膜上依次層壓的第一導(dǎo)電性硅層、純硅層和第二導(dǎo)電性硅層的第二單元電池的步驟。
文檔編號(hào)H01L31/0232GK102201489SQ20111006581
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者明承燁 申請(qǐng)人:韓國(guó)鐵鋼株式會(huì)社