專利名稱：太陽能電池的制造方法及太陽能電池的制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池的制造方法及太陽能電池的制造裝置。
背景技術(shù)：
例如在結(jié)晶硅系的太陽能電池中，在作為光吸收層的硅層中形成有
pn結(jié)，在該硅層的表面，形成有用于保護(hù)器件或用于防止已經(jīng)入射到 光吸收層的光向外部反射的鈍化膜。
以往，通過使硅層的表面熱氧化來形成鈍化膜。但是，當(dāng)這樣以高 溫對硅層的表面進(jìn)行了熱氧化時(shí)，在以熱氧化形成的鈍化膜和基底的硅 層之間的界面中產(chǎn)生大量的空孔缺陷等缺陷。為此，這些缺陷成為電子 等載流子的再結(jié)合中心，從而載流子通過再結(jié)合而消失，最終使形成的 太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率降低。為了解決此問題，可以考慮代替熱氧 化，利用等離子體CVD處理，在硅層的表面形成成為鈍化膜的硅氮化 膜(參照專利文獻(xiàn)1)的技術(shù)。由于通過此等離子體CVD處理形成的 硅氮化膜，難于受到結(jié)晶硅的晶界的影響，所以可以抑制載流子的消失。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2005 - 159171號7>凈艮
但是，在上述那樣通過等離子體CVD處理形成了鈍化膜的情況下， 由于在硅層上新堆積硅氮化膜，導(dǎo)致硅層和鈍化膜之間的界面不連續(xù)。 因此，在硅層和鈍化膜的界面附近，依然存在很多的結(jié)晶缺陷，這些將 成為載流子消失的主要原因。因此，通過此等離子體CVD處理的方法 也不能充分地得到高能量轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于此點(diǎn)而做出的，其目的在于提供可以得到高能量轉(zhuǎn)換 效率的太陽能電池的制造方法及太陽能電池的制造裝置。
用于實(shí)現(xiàn)達(dá)到上述目的的本發(fā)明的太陽能電池的制造方法，其特征在于，使用等離子體使硅層的表層氧化、氮化或氮氧化，在所述硅層的 表層形成鈍化膜。
根據(jù)本發(fā)明，通過對硅層的表層進(jìn)行等離子體處理來形成鈍化膜， 可以制造高能量轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。
在上述太陽能電池的制造方法中，也可以使用具有10eV以下的鞘 層電位的等離子體形成所述鈍化膜。此外，所謂鞘層電位是指已形成等 離子體的空間的電位和硅層的電位之差。
另外，也可以在6.67Pa~6.67xl02Pa的壓力下，形成所述鈍化膜。
另外，也可以在200。C 600'C的溫度下形成所述鈍化膜。
所述等離子體也可以是通過微波激發(fā)的表面波等離子體。
也可以通過縫隙天線提供用于生成所述等離子體的微波。
生成所述等離子體的微波也可以以規(guī)定周期的脈沖狀斷續(xù)地提供。
也可以在對多結(jié)晶的硅層的表層進(jìn)行氧化處理時(shí)，將含氮的處理氣 體導(dǎo)入處理容器內(nèi)以使多結(jié)晶的硅層和鈍化膜之間的界面中的氮原子 含有率為5atomic %以下。
也可以在所述珪層的表層形成的鈍化膜上，通過CVD處理形成氧 化膜、氮化膜或氮氧化膜，進(jìn)一步形成鈍化膜。
也可以通過使用了等離子體的所述CVD處理形成所述鈍化膜。
也可以在所述CVD處理時(shí)，對鈍化膜的堆積層施加偏置電力。
也可以在進(jìn)行用于使所述硅層的表層氧化、氮化或氮氧化的所述處 理時(shí)、或者所述CVD處理時(shí)的至少一種處理時(shí)，對處理氣體添加氫。
也可以在同 一的處理容器內(nèi)進(jìn)行用于使所述硅層的表層氧化、氮化 或氮氧化的所述處理和所述CVD處理。
也可以在不同的處理容器中進(jìn)行用于使所述硅層的表層氧化、氮化 或氮氧化的所述處理和所述CVD處理，對所述處理容器間的太陽能電池基板進(jìn)行真空輸送。
在通過使所述硅層的表層氮氧化而形成鈍化膜的情況下，也可以在
所述CVD處理時(shí)，將含有氧和氮的處理氣體導(dǎo)入到處理容器內(nèi)，使該 導(dǎo)入的處理氣體的氮相對氧的比率逐漸地增加，使鈍化膜中的氮原子含 有率在堆積方向上逐漸地增加。
基于其他的觀點(diǎn)的本發(fā)明的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 具有處理部，該處理部使用等離子體使硅層的表層氧化、氮化或氮氧化， 以在所述硅層的表層形成鈍化膜。
也可以在所述處理部中，使用具有10eV以下的鞘層電位的等離子 體形成所述鈍化膜。
也可以在所述處理部中，在6.67Pa~6.67xl02Pa的壓力下，形成所 述鈍化膜。
也可以在所述處理部中，在200。C 600。C的溫度下，形成所述鈍化膜。
所述等離子體也可以是通過微波激發(fā)的表面波等離子體。 所述處理部也可以具有提供微波的縫隙天線。
也可以以規(guī)定周期的脈沖狀方式斷續(xù)地提供用于生成所述等離子 體的微波。
在對多結(jié)晶的硅層的表層進(jìn)行氧化處理時(shí)，也可以向處理容器內(nèi)導(dǎo) 入含氮的處理氣體，以使多結(jié)晶的硅層和鈍化膜之間的界面中的氮原子 含有率為5atomic。/。以下。
以上的太陽能電池的制造裝置，也可以具有在所述硅層的表層所形 成的鈍化膜上，通過CVD處理，形成氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，進(jìn) 一步形成鈍化膜的其他的處理部。
在所述其他的處理部中，也可以通過使用了等離子體的CVD處理 形成所述鈍化膜。所述其他的處理部也可以具有對鈍化膜的堆積層施加偏置電力的 電源。
也可以在所述處理部中進(jìn)行用于使所述硅層的表層氧化、氮化或氮
氧化的所述處理時(shí)，或者進(jìn)行所述其他的處理部中的所述CVD處理時(shí) 的至少一個(gè)的情況下，對處理氣體添加氫。
也可以將所述處理部和其他的處理部，通過對太陽能電池基板進(jìn)行 真空輸送的輸送部連接。
當(dāng)在所述處理部中使所述硅層的表層氮氧化以形成鈍化膜的情況 下，也可以在進(jìn)行所述其他的處理部中的所述CVD處理時(shí)，將含有氧 和氮的處理氣體導(dǎo)入到處理容器內(nèi)，使該導(dǎo)入的處理氣體的氮相對氧的 比率逐漸地增加，從而使鈍化膜中的氮原子含有率在堆積方向上逐漸地 增加。
根據(jù)本發(fā)明，可以制造較高的能量轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。


圖l是表示本實(shí)施方式中的太陽能電池的制造裝置的構(gòu)成的概略俯 視圖。
圖2是表示處理部的構(gòu)成的概略的示意圖。 圖3是表示開槽平板的構(gòu)成的俯視圖。
圖4是表示在多晶珪基板上形成有多晶硅層的太陽能電池基板的縱 截面的說明圖。
圖5是表示形成有鈍化膜的太陽能電池基板的縱截面的說明圖。
圖6是表示根據(jù)鈍化膜的形成方法不同的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效 率的曲線圖。
圖7是表示等離子體處理時(shí)的鞘層電位和結(jié)晶缺陷密度的關(guān)系的曲 線圖。圖8是表示等離子體處理時(shí)的壓力和離子能及電子溫度的關(guān)系的曲 線圖。
圖9是表示多晶硅層和鈍化膜的界面的氮原子含有率和結(jié)晶缺陷密 度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖IO是表示連續(xù)的微波和脈沖狀的微波的離子能的差異的曲線圖。
圖ll是表示其他例的太陽能電池的制造裝置的構(gòu)成的概略俯視圖。
圖12是表示其他的處理部的構(gòu)成的概略的示意圖。
圖13是表示形成有第1鈍化膜的太陽能電池基板的縱截面的說明圖。
圖14是表示形成有第2鈍化膜的太陽能電池基板的縱截面的說明圖。
圖15是表示處理部的其他的構(gòu)成的概略的示意圖。
圖16是表示圖15的平行平板波導(dǎo)管內(nèi)的構(gòu)成的俯視圖。
圖中符號說明1 -太陽能電池的制造裝置；14 -處理部；42-徑向 線縫隙天線；Sp-多晶硅基板；Sn-多晶珪層；A-鈍化膜；W-太陽 能電池基板。
具體實(shí)施例方式
以下，說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖l是表示本發(fā)明涉及的太陽 能電池的制造裝置1的構(gòu)成的概略的俯視圖。
太陽能電池的制造裝置1具有例如如圖1所示那樣一體地將盒裝卸 站(cassette station)2和處理臺3連接的構(gòu)成，其中該盒裝卸站將多個(gè) 太陽能電池基板W以盒為單位進(jìn)行搬入搬出；該處理臺3具有以單片形 式對基板W進(jìn)行處理的多個(gè)各種處理部。
盒裝卸站2具有例如盒載置部4、輸送室5、對太陽能電池基板W 進(jìn)行定位的校正部6。在盒載置部4中，可以在X方向(圖l中的左右方向)排列載置多個(gè)可以收容太陽能電池基板W的盒C。輸送室5與盒 載置部4的Y方向正方向(圖1中的上方)側(cè)鄰接。在輸送室5中設(shè)置 有例如在X方向延伸的輸送軌7、在該輸送軌7上移動的基板輸送體8。 校正部6與輸送室5在X方向的負(fù)方向(圖l的左方向)側(cè)鄰接。輸送 室5內(nèi)的基板輸送體8具有自由旋轉(zhuǎn)和伸縮的多關(guān)節(jié)的輸送臂8a,可以 相對于盒載置部4的盒C、校正部6、后述的處理臺3的裝載鎖定室12、 13輸送太陽能電池基板W。
在處理臺3的中央部，設(shè)置有可以對內(nèi)部進(jìn)行減壓的、作為輸送部 的中央輸送室IO。在中央輸送室10內(nèi)設(shè)置有基板輸送裝置ll。中央輸 送室10,例如形成為從俯視看大致8邊形，在其周圍連接有裝載鎖定室 12、 13、和例如4個(gè)處理部14、 15、 16、 17?；遢斔脱b置11，具有 旋轉(zhuǎn)及伸縮自由的二根輸送臂lla、 lib,可以對中央輸送室IO的周圍 的裝載鎖定室12、 13、處理部14 17輸送太陽能電池基板W。
裝載鎖定室12、 13被配置在中央輸送室10和盒裝卸站2的輸送室 5之間，連接中央輸送室10和輸送室5。裝載鎖定室12、 13具有太陽 能電池基板W的未圖示的載置部，可以將室內(nèi)維持在減壓氣氛中。
在輸送室5和裝載鎖定室12、 13之間、中央輸送室10和各裝載鎖 定室12、 13及各處理部14~17之間，分別設(shè)置有閘閥18。
處理部14是使用徑向線縫隙天線(radial line slot antenna)產(chǎn)生等 離子體，對太陽能電池基板W進(jìn)行氧化、氮化或氮氧化的等離子體處理 裝置。
處理部14例如如圖2所示那樣為具有上面開口的有底的圓筒狀的 處理容器30。處理容器30例如利用鋁合金形成。處理容器30被接地。 在處理容器30的底部的中央部例如設(shè)置有用于載置太陽能電池基板W 的栽置臺31。
在載置臺31中例如內(nèi)置有電極板32，電極板32與設(shè)置于處理容器 30的外部的直流電源33連接。通過此直流電源33在載置臺31的表面 產(chǎn)生靜電力，可以將太陽能電池基板W靜電吸附在載置臺31上。在載 置臺31中內(nèi)置有通過加熱器電源34的供電而發(fā)熱的加熱器35,可以將載置臺31上的太陽能電池基板W加熱至規(guī)定溫度。
在處理容器30的上部開口中，隔著例如用于確保氣密性的O形環(huán) 等密封部件40，設(shè)置有氧化鋁(A1203)或石英玻璃等電介質(zhì)的微波透 過板41。通過此微波透過板41將處理容器30內(nèi)氣密性地封閉。在微波 透過板41的上部設(shè)置有用于提供等離子體生成用的微波的徑向線縫隙 天線42。
徑向線縫隙天線42具有下面開口的大致圓筒形狀的殼體42a，在其 下面，設(shè)置有形成了多個(gè)槽的圓盤狀的開槽平板43。開槽平板43由表 面鍍了金或銀的銅板或鋁板構(gòu)成，形成有成為縫隙的多個(gè)微波放射孔 43a。微波放射孔43a，例如如圖3所示鄰接的縫隙彼此形成為T字狀， 這些T字狀的微波放射孔43a被配置成同心圓狀。根據(jù)微波的波長X決 定微波放射孔43a的長度和配列間隔，例如，將微波放射孔43a的間隔 設(shè)定成l/23i或h此外，微波放射孔43a的形狀不限于T字狀，也可 以是圓形狀、圓弧狀等其他的形狀。另外，微波放射孔43a的配置不限 于同心圓狀，也可以是螺旋狀、格子狀、隨機(jī)配置、放射狀等。
在開槽平板43的上部，如圖2所示那樣，設(shè)置有利用低損耗電介 質(zhì)材料形成的滯相板44。滯相板44，可以根據(jù)真空中微波的波長變長 的情況，使微波的波長變短來調(diào)整等離子體的生成狀態(tài)。
在徑向線縫隙天線42的殼體42a的中央部形成有開口部，同軸波 導(dǎo)管45與該開口部連接。同軸波導(dǎo)管45例如與振蕩產(chǎn)生2. 45GHz的 微波的微波振蕩裝置46連接。在微波振蕩裝置46中設(shè)置有用于對微波 的振蕩的ON/OFF和輸出進(jìn)行控制的微波振蕩控制部47。
例如處理容器30的側(cè)壁面形成有處理氣體供給口 50。例如通到處 理容器30的外部的處理氣體供給管51與處理氣體供給口 50連接。處 理氣體供給管51例如分支為4個(gè)，這些各分支管51a、 51b、 51c、 51d 分別通到氣體供給源52a、 52b、 52c、 52d。在各分支管51a~51d中分 別設(shè)置有閥53a、 53b、 53c、 53d、流量控制器54a、 54b、 54c、 54d。 根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以向處理容器30內(nèi)提供規(guī)定流量的規(guī)定處理氣體。 在本實(shí)施方式中，例如在氣體供給源52a中，封入有作為等離子體生成 用的稀有氣體的例如氬(Ar)氣，在氣體供給源52b中封入有氧氣(02)。另外，在氣體供給源52c中封入有一氧化二氮(N20)氣、在氣體供給 源52d中封入有氫(H2)氣。此外，可以根據(jù)處理氣體的種類適當(dāng)?shù)刈?更氣體供給源的數(shù)量和氣體種類。例如，在挾持處理容器30的底部的栽置臺31的兩側(cè)，設(shè)置有用于 將處理容器30內(nèi)的氣氛氣體排出的排氣口 60。排氣口 60上連接有通到 渦輪分子泵等的排氣裝置61的排氣管62。通過從此排氣口 60排出的排 氣，可以使處理容器30內(nèi)減壓至規(guī)定的壓力。此外，對于處理部15 17的構(gòu)成，由于與上述的處理部14的構(gòu)成 相同所以省略說明。下面，對在上述的太陽能電池的制造裝置1中進(jìn)行的太陽能電池的 鈍化膜的形成過程進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，例如如圖4所示那樣，在太陽能電池基板W中， 預(yù)先在P型層的多晶硅基板Sp上形成有為n型層的多晶硅層Sn從而 形成pn結(jié)的光吸收層，在該多晶硅層Sn的表面形成有鈍化膜。在鈍化膜的形成過程中，首先將太陽能電池基板W通過圖l所示的 基板輸送體8從盒裝卸站2的盒C中一張一張地取出，并輸送至校正部 6。太陽能電池基板W，在校正部6中被對正位置后，通過基板輸送體8 被輸送至裝載鎖定室12,然后由基板輸送裝置11通過中央輸送室10 例如被輸送至處理部14。此時(shí)，中央輸送室10內(nèi)被維持在真空狀態(tài)， 通過中央輸送室10內(nèi)的太陽能電池基板W被進(jìn)行真空輸送。被輸送至處理部14的太陽能電池基板W，首先如圖2所示那樣， 被吸附保持在載置臺31上。然后，太陽能電池基板W，由加熱器35被 加熱至200'C 600。C的范圍、例如350'C。接下來，處理容器30內(nèi)被 調(diào)整至50mTorr ( 6.67Pa ) ~ 5Torr ( 6.67xl02Pa )的范圍、例如 100mTorr(13.3Pa)的壓力，將氬氣和氧氣的混合氣體從氣體供給口 50 導(dǎo)入到處理容器30內(nèi)。接下來，將微波從徑向線縫隙天線42導(dǎo)入到處理容器30內(nèi)。由于 此微波的導(dǎo)入，處理容器30內(nèi)的處理氣體被激振，在處理容器30內(nèi)生 成等離子體。此時(shí)，微波通過開槽平板43形成表面波，由該表面波在微波透過板41的正下面生成高密度的等離子體。另外，處理容器30內(nèi) 的等離子體生成空間和太陽能電池基板W的表面之間的鞘層電位被維 持在10eV以下。在太陽能電池基板W的表面，通過含氧原子的等離子 體的作用多晶硅層Sn的表層被氧化。這樣，如圖5所示那樣，在多晶 硅層Sn的表面形成了由硅氧化膜構(gòu)成的鈍化膜A。若通過規(guī)定時(shí)間的等離子體氧化處理，形成了所希望的厚度的鈍化 膜A，則停止微波的供給和處理氣體的供給，結(jié)束鈍化膜的形成處理。之后，太陽能電池基板W，通過基板輸送裝置ll從處理部14中取 出，并通過中央輸送室IO被輸送至裝栽鎖定室13。然后，太陽能電池 基板W,通過基板輸送體8被返回至盒C，從而結(jié)束一系列的處理。根據(jù)以上的實(shí)施方式，由于使用等離子體氧化處理形成鈍化膜A， 所以，與以往使用CVD處理的情況相比，多晶珪層Sn和鈍化膜A之 間形成不存在結(jié)晶晶界、為平滑的連續(xù)的界面。其結(jié)果，減少多晶硅層 Sn和鈍化膜A的邊界附近的結(jié)晶缺陷，能量的載流子不消失，可以制 造能量轉(zhuǎn)換效率比以往高的太陽能電池。圖6是表示根據(jù)鈍化膜的形成 方法不同而分類的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率的圖，在如本實(shí)施方式那 樣使用了等離子體氧化處理的情況下，與以往的使用了 CVD處理的情 況相比，飛躍性地提高了光電轉(zhuǎn)換效率。對等離子體處理時(shí)的太陽能電池基板W的表面的鞘層電位(離子 能)和多晶硅層Sn的結(jié)晶缺陷的關(guān)系進(jìn)行研究，則如圖7所示那樣， 可以確認(rèn)在鞘層電位是10eV以下時(shí)，結(jié)晶缺陷的密度是2xl(T11 (1/ cm2)以下，變得極小。在本實(shí)施方式中，使鞘層電位為10eV以下，以 低的離子能進(jìn)行等離子體處理，所以使多晶硅層Sn的結(jié)晶缺陷降低， 可以制造光電轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池。特別地，由于在微波的供給部中使用了徑向線縫隙天線42，所以等 離子體集中在微波透過板41的正下面，從而可以使太陽能電池基板W 的表面的鞘層電位穩(wěn)定地維持得較低。可以確認(rèn)，當(dāng)在不到200。C的溫度下進(jìn)行等離子體處理時(shí)，附著于 多晶硅層Sn表面的水分或有機(jī)物被摻雜到膜中。另外，當(dāng)在超過600'C的溫度下進(jìn)行等離子體處理時(shí)，多晶硅層Sn發(fā)生再結(jié)晶。在本實(shí)施方 式中，由于在200。C 600。C的溫度下進(jìn)行等離子體處理，所以，可以形 成雜質(zhì)較少的良好的膜質(zhì)的鈍化膜A。如圖8所示那樣，可以確認(rèn)，通過提高等離子體處理時(shí)的處理容器 30內(nèi)的壓力，可以減小處理時(shí)的等離子體的離子能(Ee)和電子溫度 (Te)。如本實(shí)施方式那樣，通過使處理時(shí)的處理容器30內(nèi)為50mTorr (6.67Pa )以上，可以以較低的離子能對多晶硅層Sn進(jìn)行氧化。其結(jié)果， 可以使多晶硅層Sn的結(jié)晶缺陷降低，可以制造較高的光電轉(zhuǎn)換效率的 太陽能電池。另外，若使處理時(shí)的處理容器30內(nèi)的壓力提高得過大， 則離子能降低得過低，等離子體氧化速度明顯地降低。在本實(shí)施方式中， 由于將處理容器30內(nèi)的壓力維持在5Torr(6.67xl02Pa)以下，所以可以 避免等離子體氧化速度的明顯降低。在以上的實(shí)施方式中，作為處理氣體提供氧氣和氬氣，但是，也可 以在處理氣體中含有氮，使多晶硅層Sn和鈍化膜A的界面的氮原子含 有率控制在5atomic。/。以下。作為在處理氣體中含有氮的方法，可以在 處理氣體中添加氮(N2)氣和氨(NH3)氣，也可以使用N20氣替代處 理氣體的氧氣。在這種情況下，由于向多晶硅層Sn的界面導(dǎo)入氮原子， 所以氮原子在多晶硅層Sn和作為氧化膜的鈍化膜A之間的界面產(chǎn)生的 結(jié)晶缺陷處選擇性地進(jìn)行反應(yīng)，氮原子對結(jié)晶缺陷進(jìn)行修復(fù)。其結(jié)果， 最終的結(jié)晶缺陷量減少，可以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。另夕卜， 如圖9所示那樣，可以確認(rèn)，若氮原子含有率超過了 5atomic。/。，則氮原 子過剩，反而使多晶硅層Sn的界面的結(jié)晶缺陷增加。因此，通過使氮 原子含有率為5atomic。/。以下，可以對由氮原子所引發(fā)的結(jié)晶缺陷適當(dāng) 地進(jìn)行修復(fù)。在以上的實(shí)施方式中，通過對多晶硅層Sn進(jìn)行氧化處理來形成鈍 化膜A,但是，也可以通過氮氧化處理來形成鈍化膜。在這種情況下， 在處理部14中也可以提供N20氣來代替氧氣。即使在這種情況下，如 圖6所示那樣，與以往的CVD處理的情況下相比，也可以制造光電轉(zhuǎn) 換效率高的太陽能電池。此外，同樣地，也可以代替氧氣而供給氮?dú)鈱?多晶硅膜Sn進(jìn)行氮化處理來形成鈍化膜。在以上的實(shí)施方式中，在處理時(shí)連續(xù)地供給用于生成等離子體的微波，但是，也可以以規(guī)定周期的脈沖狀斷續(xù)地供給。這種情況下，例如通過微波振蕩控制部47，從微波振蕩裝置46以規(guī)定周期的脈沖狀方式 振蕩產(chǎn)生微波，從徑向線縫隙天線42向處理容器30內(nèi)供給脈沖狀的微 波。例如，以脈沖頻率為50kHz，占空比(ON的時(shí)間相對于ON與OFF 整體的時(shí)間的時(shí)間比)為50%的方式供給微波。如圖10所示那樣，可 以確認(rèn)，與供給連續(xù)的微波(連續(xù)波)的情況相比，供給脈沖狀的微波 (脈沖波)的情況，可以使等離子體的離子能減小。因此，通過供給脈 沖狀的微波，可以降低多晶硅層Sn和鈍化膜A之間的界面的缺陷，制 造光電轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池。此外，在此例中，脈沖頻率是50kHz， 占空比是50%，但是，如果是脈沖頻率是10kHz lMHz的范圍且占空 比是20 % ~ 80 %的范圍，則可以確認(rèn)與連續(xù)波相比具有降低結(jié)晶缺陷的 效果。在以上的實(shí)施方式中，例如通過等離子體氧化處理在多晶硅層Sn 的表層形成了鈍化膜A,但是，也可以通過CVD處理在鈍化膜A的上 面進(jìn)一步堆積鈍化膜。圖11表示這樣的一例的圖，太陽能電池的制造裝置1具有進(jìn)行CVD 處理的其他的處理部70、 71。其他的處理部70、 71，例如，代替上述 實(shí)施方式的處理部16、 17與中央輸送部IO連接。例如，其他的處理部70是使用徑向線縫隙天線產(chǎn)生等離子體，在 太陽能電池基板W上進(jìn)行成膜的等離子體CVD裝置。其他的處理部70,例如，除連接有用于對載置臺施加偏置電力的高 頻電源和處理氣體的種類不同以外，具有與上述的處理部14相同的構(gòu) 成。即，其他的處理部70，例如，如圖12所示那樣，具有上面開口的 有底的圓筒狀的處理容器80，在該處理容器80的底部設(shè)置有載置臺81。在載置臺81中內(nèi)置有電極板82，在該電極板82中連接有直流電源 83。另外，在載置臺81中，例如，連接有用于向太陽能電池基板W施 加偏置電力的高頻電源84。在載置臺81中內(nèi)置有通過加熱器電源85 的供電而發(fā)熱的加熱器86，可以使載置臺81上的太陽能電池基板W加 熱至規(guī)定溫度。在處理容器80的上部開口 ，例如隔著密封部件90,設(shè)置有微波透 過板91。通過此微波透過板91，將處理容器80內(nèi)氣密性地封閉。在微 波透過板91的上部設(shè)置有徑向線縫隙天線92。徑向線縫隙天線92具有下面開口的大致圓筒形狀的殼體92a，在其 下面，設(shè)置有圓盤狀的開槽平板93。在開槽平板93上形成有成為縫隙 的多個(gè)微波放射孔93a。微波放射孔93a，例如如圖3所示那樣，鄰接 的微波放射孔93a彼此之間形成為T字狀，這些T字狀的微波放射孔 93a以同心圓狀的方式被配置。根據(jù)微波的波長1決定微波放射孔93a 的長度和排列間隔，例如將微波放射孔93a的間隔設(shè)定為1 / 21或3t。在開槽平板93的上部，如圖12所示那樣，設(shè)置由低損耗電介質(zhì)材 料形成的滯相板94。在徑向線縫隙天線92的殼體92a的中央部，形成有開口部，同軸 波導(dǎo)管95與開口部連接。同軸波導(dǎo)管95，例如與用于振蕩產(chǎn)生2.45GHz 的微波的微波振蕩裝置96連接。在微波振蕩裝置96中設(shè)置用于控制微 波的振蕩的ON/OFF和輸出的微波振蕩控制部97。例如在處理容器80的側(cè)壁面，形成有處理氣體供給口 100。在處理 氣體供給口 100中，例如連接有通到處理容器80的外部的處理氣體供 給管101。處理氣體供給管101分支為多個(gè)、例如5個(gè)，這些各分支管 101a、 101b、 101c、 101d、 101e分別通到氣體供給源102a、 102b、 102c、 102d、 102e。在各分支管101a~101e中，分別i殳置有閥103a、 103b、 103c、 103d、 103e、流量控制器104a、 104b、 104c、 104d、 104e。根據(jù) 這樣的構(gòu)成，可以向處理容器30內(nèi)供給規(guī)定流量的規(guī)定處理氣體。在 本實(shí)施方式中，例如，在氣體供給源102a內(nèi)封入有稀有氣體例如氬氣， 在氣體供給源102b內(nèi)封入有硅烷(SiH4)氣，在氣體供給源102c、 102d、 102e內(nèi)分別封入有]\2氣、NHs氣、112氣。例如在挾持處理容器80的底部的載置臺81的兩側(cè)，設(shè)置有排氣口 110。通到渦輪分子泵等排氣裝置111的排氣管112與排氣口 110連接。 通過從此排氣口 IIO進(jìn)行排氣，可以使處理容器80內(nèi)減壓至規(guī)定的壓 力。下面，對此例中的鈍化膜的形成過程進(jìn)行說明。首先，將在圖4所 示的多晶硅基板Sp上形成有多晶硅層Sn的太陽能電池基板W,與上述 實(shí)施方式相同地通過基板輸送體8從盒C輸送至校正部6。然后，將太 陽能電池基板W，通過基板輸送體8輸送至裝載鎖定室12，然后，通過 基板輸送裝置11，經(jīng)過中央輸送室10例如輸送至處理部14。被輸送至 處理部14的太陽能電池基板W,例如與上述實(shí)施方式相同地，通過等 離子體處理將多晶硅層Sn的表層氧化，如圖13所示在表面形成第1鈍 化膜Al。然后，太陽能電池基板W，通過基板輸送裝置11被從處理部14取 出，通過中央輸送室10例如被輸送至其他的處理部70。在此期間，以 不與大氣接觸的方式對太陽能電池基板W進(jìn)行真空輸送。被輸送至其他的處理部70的太陽能電池基板W，首先如圖12所示， 被吸附保持在載置臺81上。然后，太陽能電池基板W，通過加熱器86 被加熱至200'C 60(TC的范圍。接著，處理容器80內(nèi)例如被調(diào)整至 5mTorr 5Torr的范圍的壓力，從氣體供給口 100向處理容器80內(nèi)導(dǎo) 入氬氣、硅烷氣及氮?dú)獾幕旌蠚怏w。接著，從徑向線縫隙天線92向處理容器80內(nèi)導(dǎo)入微波。通過此微 波的導(dǎo)入，處理容器80內(nèi)的氣體被激發(fā)，在處理容器80內(nèi)生成等離子 體。此時(shí)，微波通過開槽平板93，形成表面波，由該表面波在微波透過 板91的正下面生成高密度的等離子體。另外，利用高頻電源84向栽置 臺81上的太陽能電池基板W施加20V以上的偏置電力。在太陽能電池 基板W的表面，由于等離子體的作用，在第l鈍化膜Al的表面堆積硅 氮化膜，并如圖14所示那樣形成第2鈍化膜A2。這樣，整體地例如形 成10nm以上的規(guī)定厚度的鈍化膜(Al + A2 )。若通過規(guī)定時(shí)間的等離子體CVD處理，形成了所希望的厚度的鈍 化膜，則停止微波的供給和氣體的供給，結(jié)束鈍化膜的形成處理。然后，太陽能電池基板W，通過基板輸送裝置ll被從其他的處理部 70中取出，并通過中央輸送室IO被輸送至裝載鎖定室13。之后，太陽 能電池基板W通過基板輸送體8被返回至盒C，結(jié)束一系列的處理。根據(jù)此例，在第1鈍化膜Al上通過CVD處理形成了第2鈍化膜 A2,所以例如即使是如果只是進(jìn)行等離子體氧化處理得不到足夠厚度的 鈍化膜的情況下，通過其后的CVD處理，也可以形成足夠厚的鈍化膜。 其結(jié)果，鈍化膜例如可以充分地起到作為反射防止膜的功能。另外，可 以充分地確保鈍化膜的強(qiáng)度。并且，在此例中，由于在作為第l鈍化膜 Al的硅氧化膜上形成了反射率高的硅氮化膜，所以可以進(jìn)一步提高鈍 化膜的反射防止功能。另外，如此例所示，在對多晶硅層Sn進(jìn)行等離子體氧化處理，在 其上通過CVD處理形成氮化膜從而形成鈍化膜的情況下，如圖6所示 那樣，與以往的只進(jìn)行CVD處理的情況或只進(jìn)行上述的等離子體氧化 處理、等離子體氮化處理的情況相比，可以制造光電轉(zhuǎn)換效率高的太陽 能電池?？梢哉J(rèn)為這是因?yàn)橥ㄟ^CVD處理形成的硅氮化膜，具有比硅 氧化膜高的折射率，所以通過組合等離子體氧化處理和CVD處理，容 易使光封擋在鈍化膜內(nèi)，可以提高光電轉(zhuǎn)換效率的緣故。通過中央輸送室10將處理部14和其他的處理部70連接，在真空 狀態(tài)下將太陽能電池基板W從處理部14輸送到其他的處理部70,因此 可以防止太陽能電池基板W被暴露于大氣中，例如附著水分而導(dǎo)致膜質(zhì) 劣化的情況。此外，也可以在同樣的處理容器中進(jìn)行形成第1鈍化膜 Al和形成第2鈍化膜A2的處理，例如，也可以在其他的處理部70的 處理容器80內(nèi)，進(jìn)行上述的等離子體氧化處理來形成第l鈍化膜Al, 然后，進(jìn)行等離子體CVD處理來形成第2鈍化膜A2。在如所述實(shí)施方式那樣，第1鈍化膜Al是氧化膜的情況下，在CVD 處理時(shí)，作為處理氣體除了氮?dú)庖酝膺€可以導(dǎo)入氧氣，在該處理氣體的 導(dǎo)入時(shí)，使氮相對氧的比率逐漸地增加，使第2鈍化膜A2的氮原子含 有率在堆積方向上逐漸地增加。在這種情況下，例如在CVD處理時(shí)， 首先與氧氣比較，導(dǎo)入少量的氮?dú)猓缓筮吺寡鯕獾膶?dǎo)入量減少，邊使 氨氣的導(dǎo)入量增加，在最后只導(dǎo)入氮?dú)?。通過這樣做，使第2鈍化膜 A2的膜組成從硅氧化膜逐漸地變化為硅氮化膜，在作為硅氧化膜的第1 鈍化膜Al和第2鈍化膜A2的膜組成的整體中為連續(xù)的。由此，鈍化 膜內(nèi)的結(jié)晶晶界減少，可以降低結(jié)晶缺陷。此外，此例，也可以適用于 第1鈍化膜Al是氮氧化膜的情況。此外，在上述實(shí)施方式中，CVD處理時(shí)的處理氣體中使用了 SiH4 (硅烷)氣體，但是也可以代替它，使用Si2H6 (乙硅烷)氣體等其他 的氣體。另外，通過代替CVD處理時(shí)的處理氣體，也可以在第l鈍化 膜Al上代替氮化膜而形成氧化膜或氮氧化膜。在以上的實(shí)施方式中記載的、在多晶硅層Sn上形成第l鈍化膜Al 的處理、或形成第2鈍化膜A2的CVD處理中至少任意一個(gè)的處理中， 也可以在處理氣體中添加氳氣。在這種情況下，由于氫原子，在鈍化膜 中及硅層和鈍化膜的界面中的結(jié)晶缺陷處選擇地進(jìn)行反應(yīng)，修復(fù)結(jié)晶缺 陷，所以可以制造高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。在以上的實(shí)施方式中記載的處理部14~17、其他的處理部70、 71， 具有上述的徑向線縫隙天線，但是，也可以具有其他的構(gòu)造的縫隙天線。 例如，處理部14，如圖15所示那樣，在微波透過板41的上部，具有平 行平板波導(dǎo)路縫隙天線(以下、稱為"平行平板天線")130。平行平板天線130是在形成平行平板波導(dǎo)路徑的2張平板的一方形 成有縫隙的天線。平行平板天線130,以上下平行對置的方式具有下側(cè) 的方形的第1波導(dǎo)板130a、和上側(cè)的方形的第2波導(dǎo)板130b，在第1 波導(dǎo)板130a和第2波導(dǎo)板130b之間的間隙中形成了平行平板波導(dǎo)路徑 131。在第l波導(dǎo)板130a中，形成有成為縫隙的多個(gè)微波放射孔132。 微波放射孔132,例如如圖16所示那樣，鄰接的微波放射孔132彼此之 間形成T字，在縱橫方向排列配置這些T字狀的微波放射孔132。根據(jù) 平行平板波導(dǎo)路徑131內(nèi)的微波的波長X決定微波放射孔132的長度和 排列間隔，例如，將微波放射孔132的間隔設(shè)定為X的自然數(shù)倍數(shù)。此 外，微波放射孔132的形狀不限于T字狀，也可以是圓形狀、圓弧狀等 其他的形狀。另外，微波放射孔132的配置，不限于縱橫排列，也可以 是同心圓狀、螺旋狀、隨機(jī)配置、放射狀等。如圖15所示那樣，在平行平板波導(dǎo)路徑131內(nèi)，設(shè)置有由電介質(zhì) 形成的滯波部件133。通過此滯波部件133，可以使導(dǎo)入到平行平板波 導(dǎo)路徑131的微波的波長變短來調(diào)整等離子體的生成狀態(tài)。另外，在平 行平板波導(dǎo)路徑131內(nèi)的一端部，設(shè)置有微波吸收部件134。在平平板波導(dǎo)路徑131內(nèi)的微波吸收部件134和相反側(cè)的其他端部附近，形成有將被導(dǎo)入的微波進(jìn)行分配的微波分配部135。在該微波 分配部135上，例如連接有通到用于振蕩產(chǎn)生2.45GH z的微波的微波 振蕩裝置136的波導(dǎo)137。此外，處理部14的其他的部分的構(gòu)成，由于 與上述實(shí)施方式中記載的處理部14的構(gòu)成相同，對于該其他的部分的 構(gòu)成使用與上述實(shí)施方式相同的符號，省略說明。根據(jù)此處理部14,將從微波振蕩裝置136振蕩產(chǎn)生的微波向平行平 板天線130的平行平板波導(dǎo)路徑131導(dǎo)入，該微波通過第1波導(dǎo)板130a 的微波放射孔132，通過微波透過板41被導(dǎo)入到處理容器30內(nèi)。由此， 在處理容器30內(nèi)形成微波的表面波，由該表面波在微波透過板41的正 下面生成高密度的等離子體。此外，對于處理部15、 16、 17、其他的處理部70、 71，也可以同 樣地具有平行平板天線130。以上，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是，本發(fā) 明不限定于此例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在權(quán)利要求中記載的思想的范圍 內(nèi)，可以想到各種變更例或修改例，對此，當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解為屬于本發(fā)明 的技術(shù)的范圍。例如，本實(shí)施方式，是在多晶硅層上形成鈍化膜的例， 但是，也可在單結(jié)晶、非晶體(非晶質(zhì))、或多結(jié)晶和非晶體的混存系 的硅層上形成鈍化膜的情況下適用本發(fā)明。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明在制造較高的能量轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池時(shí)有效。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池的制造方法，其中，使用等離子體使硅層的表層氧化、氮化或氮氧化，在所述硅層的表層形成鈍化膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 使用具有10eV以下的鞘層電位的等離子體形成所述鈍化膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在6.67Pa~6.67xl02Pa的壓力下，形成所述鈍化膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在200'C ~ 600。C的溫度下形成所述鈍化膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 所述等離子體是通過微波激發(fā)的表面波等離子體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 通過縫隙天線提供用于生成所述等離子體的微波。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 以規(guī)定周期的脈沖狀方式斷續(xù)地提供用于生成所述等離子體的微波。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在對多結(jié)晶的硅層的表層進(jìn)行氧化處理時(shí)，將含氮的處理氣體導(dǎo)入到處理容器內(nèi)，以使多結(jié)晶的硅層和鈍化膜 之間的界面中的氮原子含有率為5atomic。/。以下。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在所述硅層的表層所形成的鈍化膜上，通過CVD處理形成氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，并進(jìn)一步形成鈍化膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 通過使用了等離子體的所述CVD處理來形成所述鈍化膜。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在所述CVD處理時(shí)，對鈍化膜的堆積層施加偏置電力。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在進(jìn)行用于使所述硅層的表層氧化、氮化或氮氧化的所述處理時(shí)、或者所述CVD處理時(shí)的至少一種處理時(shí)，對處理氣體添加氫。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在同 一的處理容器內(nèi)進(jìn)行用于使所述硅層的表層氧化、氮化或氮氧化的所述處理和所述CVD處理。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在不同的處理容器中進(jìn)行用于使所述硅層的表層氧化、氮化或氮氧化的所述處理和所述CVD處理，對所述處理容器間的太陽能電池基板 進(jìn)行真空輸送。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池的制造方法，其特征在于， 在使所述硅層的表層氮氧化而形成鈍化膜的情況下，在所述CVD處理時(shí)，將含有氧和氮的處理氣體導(dǎo)入到處理容器內(nèi)，使該導(dǎo)入的處理 氣體的氮相對氧的比率逐漸地增加，以4吏鈍化膜中的氮原子含有率在堆 積方向上逐漸地增加
16. —種太陽能電池的制造裝置，其中，具有處理部，該處理部使用等離子體使硅層的表層氧化、氮化或氮 氧化，以在所述硅層的表層形成鈍化膜。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 在所述處理部中，使用具有10eV以下的鞘層電位的等離子體形成所述鈍化膜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 在所述處理部中，在6.67Pa ~ 6.67xl02Pa的壓力下形成所述鈍化膜。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 在所述處理部中，在200°C 600'C的溫度下形成所述鈍化膜。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 所述等離子體是通過微波激發(fā)的表面波等離子體。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 所述處理部具有用于提供微波的縫隙天線。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 以規(guī)定周期的脈沖狀方式斷續(xù)地提供用于生成所述等離子體的微波。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 在對多結(jié)晶的硅層的表層進(jìn)行氧化處理時(shí)，向處理容器內(nèi)導(dǎo)入含氮的處理氣體，以使多結(jié)晶的硅層和鈍化膜之間的界面中的氮原子含有率 為5atomic %以下。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 具有其他的處理部，該其他的處理部在所述硅層的表層所形成的鈍化膜上，通過CVD處理形成氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，并進(jìn)一步形成鈍化膜。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 在所述其他的處理部中，通過使用了等離子體的CVD處理形成所述鈍化膜。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 所述其他的處理部具有對鈍化膜的堆積層施加偏置電力的電源。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 在所述處理部中進(jìn)行用于使所述硅層的表層氧化、氮化或氮氧化的所述處理時(shí)、或者進(jìn)行所述其他的處理部中的所述CVD處理時(shí)的至少 一種處理時(shí)，對處理氣體添加氫。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 將所述處理部和其他的處理部通過輸送部連接，該輸送部用于對太陽能電池基板進(jìn)行真空輸送。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的太陽能電池的制造裝置，其特征在于， 當(dāng)在所述處理部中使所述硅層的表層氮氧化以形成鈍化膜的情況下，在進(jìn)行所述其他的處理部中的所述CVD處理時(shí)，將含有氧和氮的 處理氣體導(dǎo)入到處理容器內(nèi)，使該導(dǎo)入的處理氣體的氮相對氧的比率逐 漸地增加，從而使鈍化膜中的氮原子含有率在堆積方向上逐漸地增加。
全文摘要
本發(fā)明制造能量轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池。將在作為P型層的多晶硅基板上形成的成為n型層多晶硅層的表層，使用等離子體進(jìn)行氧化處理，然后利用CVD處理堆積硅氮化膜，由此在多晶硅層的表層形成鈍化膜。使用10eV以下的鞘層電位的等離子體，在壓力是6.67Pa～6.67×10²Pa的范圍、溫度是200℃～600℃的范圍的條件下進(jìn)行這種等離子體氧化處理。激發(fā)等離子體的微波通過縫隙天線被提供給處理容器內(nèi)，通過微波的表面波生成等離子體。
文檔編號H01L31/04GK101542749SQ200780042990
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者村川惠美 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社