專利名稱：太陽(yáng)能電池的制造方法、蝕刻裝置和cvd裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池的制造方法，具體地涉及除去在對(duì)構(gòu)成太陽(yáng)能電池的透明導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻處理時(shí)的污染，可制作具有優(yōu)異的發(fā)電特性的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池的制造方法。此外，涉及適用于該制造方法的蝕刻裝置和CVD裝置。本申請(qǐng)基于2008年10月四日在日本申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2008-278725號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
在太陽(yáng)能電池中，太陽(yáng)光所包含的稱為光子的能量粒子撞擊i層時(shí)，通過(guò)光生伏打效應(yīng)產(chǎn)生電子和空穴(hole)，電子向η層移動(dòng)，空穴向ρ層移動(dòng)。通過(guò)該光生伏打效應(yīng)產(chǎn)生的電子由上部電極和背面電極取出，從而將光能轉(zhuǎn)換為電能。圖11為非晶硅太陽(yáng)能電池的截面簡(jiǎn)圖。太陽(yáng)能電池100在圖中以從上至下的順序?qū)訅河袠?gòu)成其表面的玻璃基板101、在玻璃基板101上設(shè)置的由氧化鋅類透明導(dǎo)電膜形成的上部電極103、由非晶硅構(gòu)成的頂部單元105、由透明導(dǎo)電膜形成的中間電極107、由微晶硅構(gòu)成的底部單元109、由透明導(dǎo)電膜形成的緩沖層110和由金屬膜形成的背面電極 111 (例如參照專利文獻(xiàn)1)。其中，中間電極107設(shè)置在頂部單元105與底部單元109之間。頂部單元105由ρ層105p、i層105i和η層105η的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。其中，i層 105 由非晶硅形成。此外，底部單元109也與頂部單元105 —樣，由ρ層109p、i層109i和 η層109η的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。其中，i層109i由微晶硅構(gòu)成。在這種太陽(yáng)能電池100中，從玻璃基板101側(cè)入射的太陽(yáng)光通過(guò)上部電極103、頂部單元105(p-i-n層)和緩沖層110，被背面電極111反射。為了提高太陽(yáng)能電池的光能轉(zhuǎn)換效率，實(shí)施了在背面電極111反射太陽(yáng)光，或者在上部電極101設(shè)置紋理結(jié)構(gòu)等方法。其中，紋理結(jié)構(gòu)具有使入射的太陽(yáng)光的光路延伸的棱鏡效應(yīng)和約束光的效應(yīng)。緩沖層110的目的在于防止背面電極111所使用的金屬膜的擴(kuò)散等(例如參照專利文獻(xiàn)2)。根據(jù)太陽(yáng)能電池的裝置結(jié)構(gòu)，用于光生伏打效應(yīng)的波長(zhǎng)頻帶不同。然而，不管是哪一種太陽(yáng)能電池，都對(duì)構(gòu)成上部電極的透明導(dǎo)電膜要求為了在i層吸收而使光透過(guò)的性質(zhì)和取出通過(guò)光生伏打產(chǎn)生的電子的導(dǎo)電性。構(gòu)成上部電極的透明導(dǎo)電膜使用向SnO2添加氟作為雜質(zhì)的FT0、Zn0類氧化物薄膜。在緩沖層也要求了為了在i層吸收而使背面電極反射的光和被背面電極反射的光透過(guò)的性質(zhì)和用于向背面電極移動(dòng)空穴的導(dǎo)電性。用于太陽(yáng)能電池的透明導(dǎo)電膜所要求的特性大體分為⑴導(dǎo)電性、(2)光學(xué)特性和(3)紋理結(jié)構(gòu)三個(gè)要素。其中，對(duì)于(1)導(dǎo)電性，為了輸出產(chǎn)生的電，而要求低電阻。通常太陽(yáng)能電池用透明導(dǎo)電膜使用的FT0(摻氟的氧化錫)在經(jīng)CVD法制作的透明導(dǎo)電膜中向SnO2添加F，從而F置換0而得到導(dǎo)電性。此外，作為后ITO(氧化銦錫)高度引起關(guān)注的ZnO類材料可經(jīng)濺射成膜，通過(guò)氧缺陷以及向ZnO添加包含Al或( 的材料而得到帶電性。(2)對(duì)于光學(xué)特性，太陽(yáng)能電池用透明導(dǎo)電膜由于主要在入射光側(cè)使用，所以要求透過(guò)被發(fā)電層吸收的波長(zhǎng)頻帶的光學(xué)特性。(3)對(duì)于紋理結(jié)構(gòu)，為了在發(fā)電層有效地吸收太陽(yáng)光而需要使光散射的紋理結(jié)構(gòu)。 通常，由于在濺射工序中制作的ZnO類薄膜為平整的表面狀態(tài)，所以有必要通過(guò)濕式蝕刻等進(jìn)行的紋理形成處理。然而，濺射ZnO類材料，之后經(jīng)濕式蝕刻處理形成太陽(yáng)能電池用透明導(dǎo)電膜時(shí)，作為非晶質(zhì)ITO的蝕刻液，若用通常的草酸類蝕刻液等進(jìn)行蝕刻，則產(chǎn)生碳類污染。該污染使太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻劣化，太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率降低。專利文獻(xiàn)1 日本特表平2-503615號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開昭60-175465號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于此現(xiàn)有的實(shí)際情況而提出的，其第一目的在于，提供一種太陽(yáng)能電池的制造方法，在通過(guò)濺射形成由ZnO類材料形成的透明導(dǎo)電膜，之后通過(guò)濕式蝕刻處理形成紋理時(shí)，除去所述透明導(dǎo)電膜蝕刻時(shí)的污染，防止由該污染引起的串聯(lián)電阻降低，進(jìn)而防止光電轉(zhuǎn)換效率降低，從而可制作具有優(yōu)異的發(fā)電特性的太陽(yáng)能電池。本發(fā)明的第二目的在于，提供一種蝕刻裝置，為對(duì)太陽(yáng)能電池用的透明導(dǎo)電膜進(jìn)行濕式蝕刻的蝕刻裝置，可除去所述透明導(dǎo)電膜蝕刻時(shí)的污染，防止由該污染引起的特性降低，從而可制作具有優(yōu)異的發(fā)電特性的太陽(yáng)能電池用的透明導(dǎo)電膜。本發(fā)明的第三目的在于，提供一種CVD裝置，為通過(guò)CVD形成太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層的CVD裝置，可除去形成該發(fā)電層的基體的污染，防止由該污染引起的特性降低，從而可制作具有優(yōu)異的發(fā)電特性的太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層。本發(fā)明實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的制造方法為形成aio的透明導(dǎo)電膜作為光入射側(cè)的功率提取電極，該制造方法至少依次具備施加濺射電壓，使由所述透明導(dǎo)電膜的成膜材料形成的靶濺射，在基板上形成所述透明導(dǎo)電膜的工序A ；在所述透明導(dǎo)電膜的表面形成紋理的工序B ；使用UV/臭氧對(duì)形成有所述紋理的所述透明導(dǎo)電膜的表面進(jìn)行洗滌的工序C ；和在所述透明導(dǎo)電膜上形成發(fā)電層的工序D。本發(fā)明實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的制造方法還可以采用施加所述濺射電壓，在所述靶的表面產(chǎn)生水平磁場(chǎng)，使所述靶濺射的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的制造方法還可以采用通過(guò)所述透明導(dǎo)電膜形成作為光入射側(cè)的功率提取電極的上部電極的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的制造方法還可以采用在所述工序B中，為了形成所述紋理而使用濕式蝕刻法的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的制造方法還可以采用在所述工序A中，作為所述透明導(dǎo)電膜的成膜材料，使用向ZnO添加包含Al或( 的物質(zhì)而成的材料的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施方式中的蝕刻裝置為對(duì)太陽(yáng)能電池用的透明導(dǎo)電膜進(jìn)行濕式蝕刻的蝕刻裝置，可采用具備在濕式蝕刻之后使用UV/臭氧對(duì)所述透明導(dǎo)電膜表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施方式中的蝕刻裝置還可以采用進(jìn)一步具備對(duì)所述透明導(dǎo)電膜進(jìn)行濕式蝕刻的濕式蝕刻部，所述洗滌單元設(shè)置在所述濕式蝕刻部的下游的技術(shù)方案。
本發(fā)明實(shí)施方式中的蝕刻裝置還可以采用進(jìn)一步具備形成發(fā)電層的發(fā)電層形成部，所述發(fā)電層形成部設(shè)置在所述洗滌單元的下游的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施方式中的CVD裝置為通過(guò)CVD法形成太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層的CVD裝置，可采用具備在形成所述發(fā)電層之前使用UV/臭氧對(duì)形成有所述發(fā)電層的基體表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施方式中的CVD裝置還可以采用進(jìn)一步具備形成所述發(fā)電層的成膜部， 所述洗滌單元設(shè)置在所述成膜部的上游的技術(shù)方案。本發(fā)明中，通過(guò)濺射形成透明導(dǎo)電膜，在該透明導(dǎo)電膜的表面形成紋理之后，在形成發(fā)電層之前，使用UV/臭氧進(jìn)行洗滌，從而可除去透明導(dǎo)電膜蝕刻時(shí)的污染。其結(jié)果是， 本發(fā)明可提供能夠防止由所述污染引起的串聯(lián)電阻降低，進(jìn)而防止光電轉(zhuǎn)換效率降低，由此可制作具有優(yōu)異特性的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池的制造方法。此外，本發(fā)明中，具備在對(duì)太陽(yáng)能電池用的透明導(dǎo)電膜進(jìn)行濕式蝕刻之后使用UV/ 臭氧對(duì)所述透明導(dǎo)電膜表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元，由此可除去透明導(dǎo)電膜蝕刻時(shí)的污染。 其結(jié)果是，本發(fā)明可提供能夠防止由所述污染引起的特性降低，從而可制作具有優(yōu)異特性的太陽(yáng)能電池用的透明導(dǎo)電膜(上部電極)的蝕刻裝置。此外，本發(fā)明中，具有在通過(guò)CVD法形成太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層之前使用UV/臭氧對(duì)形成該發(fā)電層的基體表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元，由此可除去基體的污染。其結(jié)果是，本發(fā)明可提供能夠防止由所述污染引起的特性降低，從而可制作具有優(yōu)異特性的太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層的CVD裝置。


圖1為表示通過(guò)本發(fā)明的制造方法形成的太陽(yáng)能電池的一例的截面圖。圖2為表示適用于本發(fā)明的制造方法的濺射裝置(成膜裝置)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖3為表示構(gòu)成圖2所示的濺射裝置(成膜裝置)的成膜室的主要部分的截面圖。圖4為表示適用于本發(fā)明的制造方法的濺射裝置(成膜裝置)的另一例的截面圖。圖5為表示本發(fā)明的蝕刻裝置的一例的示意圖。圖6為表示本發(fā)明的CVD裝置的一例的示意圖。圖7A為表示本發(fā)明的CVD裝置的另一例的示意圖。圖7B為表示本發(fā)明的CVD裝置的又一例的示意圖。圖8為表示蝕刻前的透明導(dǎo)電膜的SEM圖像的圖。圖9為表示蝕刻后的透明導(dǎo)電膜的SEM圖像的圖。圖10為表示實(shí)施例和比較例的透明導(dǎo)電膜的XRD測(cè)定結(jié)果的圖。圖11為表示現(xiàn)有太陽(yáng)能電池的一例的截面圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的制造方法的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。而且，該實(shí)施方式是為了更好地理解發(fā)明主旨而進(jìn)行具體說(shuō)明的實(shí)施方式，只要沒有特別指定，則不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定。
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(太陽(yáng)能電池)首先，根據(jù)圖1對(duì)本實(shí)施方式中制造的太陽(yáng)能電池進(jìn)行說(shuō)明。圖1為表示太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的一例的截面圖。太陽(yáng)能電池50在圖中以從上至下的順序?qū)訅河袠?gòu)成其表面的玻璃基板51、在玻璃基板51上設(shè)置的由氧化鋅類透明導(dǎo)電膜討形成的上部電極53、由非晶硅(a-Si)構(gòu)成的頂部單元55、由透明導(dǎo)電膜形成的中間電極57、由微晶硅(微晶Si)構(gòu)成的底部單元59、由透明導(dǎo)電膜形成的緩沖層61和由金屬膜形成的背面電極63。其中，中間電極57設(shè)置在頂部單元55與底部單元59之間。S卩，太陽(yáng)能電池50為a-Si/微晶Si串聯(lián)型太陽(yáng)能電池。這種串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池50中，由于在頂部單元55吸收短波長(zhǎng)光，在底部單元59吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)光，所以可提高發(fā)電效率。而且，上部電極53的膜厚形成為2000A ~1 OOOOA的膜厚。頂部單元55由ρ層55p、i層55i和η層55η的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。其中，i層55i由非晶硅形成。此外，底部單元59也與頂部單元55 —樣，由ρ層59p、i層59i和η層59η的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。其中，i層59i由微晶硅構(gòu)成。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池50，太陽(yáng)光所包含的稱為光子的能量粒子撞擊i層時(shí)，通過(guò)光生伏打效應(yīng)產(chǎn)生電子和空穴(hole)，電子向η層移動(dòng)，空穴向ρ層移動(dòng)。通過(guò)該光生伏打效應(yīng)產(chǎn)生的電子由上部電極53和背面電極63取出，從而可將光能轉(zhuǎn)換為電能。此外，在頂部單元55與底部單元59之間設(shè)置中間電極57，由此通過(guò)頂部單元55 到達(dá)底部單元59的光的一部分由中間電極57反射而再次入射到頂部單元55側(cè)，由此，單元的靈敏度提高，有助于提高發(fā)電效率。此外，從玻璃基板51側(cè)入射的太陽(yáng)光通過(guò)各層被背面電極63反射。在太陽(yáng)能電池50中，為了提高光能的轉(zhuǎn)換效率，在上部電極53形成紋理結(jié)構(gòu)。該紋理結(jié)構(gòu)具有使入射到上部電極53的太陽(yáng)光的光路延伸的棱鏡效應(yīng)和光約束效應(yīng)。(太陽(yáng)能電池的制造方法)接著，對(duì)這種太陽(yáng)能電池的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的制造方法至少具備依次實(shí)施的工序A(上部電極形成工序、透明導(dǎo)電膜成膜工序)、工序B (紋理形成工序)、工序C (洗滌工序)和工序D (發(fā)電層形成工序)。其中，在工序A中，對(duì)由上述透明導(dǎo)電膜M的形成材料(成膜材料)構(gòu)成的靶施加濺射電壓，同時(shí)在該靶的表面產(chǎn)生水平磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行濺射，在基板(玻璃基板51) 上形成上述透明導(dǎo)電膜Μ，從而形成上述上部電極53。在工序B中，在上述透明導(dǎo)電膜M 的表面形成紋理。在工序C中，使用UV/臭氧對(duì)形成有上述紋理的上述透明導(dǎo)電膜M的表面進(jìn)行洗滌。在工序D中，在上述上部電極53上形成發(fā)電層(頂部單元55)。本實(shí)施方式中，通過(guò)濺射形成透明導(dǎo)電膜Μ，在該透明導(dǎo)電膜M的表面形成紋理后，在形成發(fā)電層之前，使用UV/臭氧對(duì)透明導(dǎo)電膜M進(jìn)行洗滌，由此可除去透明導(dǎo)電膜M 蝕刻時(shí)的污染。其結(jié)果是，本實(shí)施方式中可提供能夠防止由上述污染引起的串聯(lián)電阻降低， 進(jìn)而防止光電轉(zhuǎn)換效率降低，從而可制作具有優(yōu)異特性的太陽(yáng)能電池。首先，在本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的制造方法中，對(duì)適用于形成構(gòu)成上部電極53 的氧化鋅類的透明導(dǎo)電膜M的濺射裝置(成膜裝置)的一例進(jìn)行說(shuō)明。(濺射裝置1)
圖2為表示用于本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的制造方法的濺射裝置(成膜裝置)的一例的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖3為表示圖2的濺射裝置的成膜室的主要部分的截面圖。濺射裝置1 為往復(fù)式(4 >夕一〃 7々)濺射裝置，例如包括搬入/搬出無(wú)堿玻璃基板(未圖示)等基板的裝入/取出室2、和在基板上形成氧化鋅類透明導(dǎo)電膜的成膜室(真空容器)3。在裝入/取出室2設(shè)置有對(duì)該室內(nèi)進(jìn)行粗抽真空的旋轉(zhuǎn)泵等粗抽排氣單元4，在該室內(nèi)可移動(dòng)地配置有用于保持、搬送基板的基板托盤5。另一方面，如圖2和圖3所示，在成膜室3的一側(cè)側(cè)面3a立式設(shè)置有加熱基板6 的加熱器11，在另一側(cè)側(cè)面北立式設(shè)置有保持氧化鋅類材料的靶7并施加期望的濺射電壓的濺射陰極機(jī)構(gòu)(靶保持單元)12，進(jìn)而，在成膜室3的側(cè)面北設(shè)置有對(duì)成膜室3的室內(nèi)進(jìn)行抽高真空的渦輪分子泵等高真空排氣單元13、對(duì)靶7施加濺射電壓的電源14、以及向該室內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入單元15。濺射陰極機(jī)構(gòu)12由板狀的金屬板構(gòu)成，通過(guò)釬料等焊接(固定)將靶7固定于濺射陰極機(jī)構(gòu)12。電源14由于對(duì)靶7施加高頻電壓與直流電壓疊加的濺射電壓，因而具備直流電源和高頻電源(省略圖示)。氣體導(dǎo)入單元15導(dǎo)入Ar等濺射氣體。(濺射裝置)圖4為表示用于本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的制造方法的其他濺射裝置的一例的截面圖。即，圖4表示往復(fù)式磁控濺射裝置的成膜室的主要部分。圖4所示的磁控濺射裝置21與圖2、圖3所示的濺射裝置1的不同點(diǎn)在于，在成膜室3的一側(cè)側(cè)面3a立式設(shè)置有保持氧化鋅類材料的靶7并產(chǎn)生期望磁場(chǎng)的濺射陰極機(jī)構(gòu)(靶保持單元)22。濺射陰極機(jī)構(gòu)22包括通過(guò)釬料等焊接(固定)靶7的背面板23、和沿著背面板 23的背面配置的磁路24。磁路M在靶7的表面產(chǎn)生水平磁場(chǎng)，多個(gè)磁路單元(圖4中為2 個(gè))24a,24b通過(guò)托架25連接形成一體。磁路單元Ma、24b具備第一磁鐵沈和第二磁鐵 27，以及安裝這些第一磁鐵沈和第二磁鐵27的磁軛28。其中，第一磁鐵沈和第二磁鐵27 在背面板23側(cè)的表面的極性彼此不同。在此磁路M中，由背面板23側(cè)的極性不同的第一磁鐵沈和第二磁鐵27產(chǎn)生磁力線四所示的磁場(chǎng)。由此，在第一磁鐵沈與第二磁鐵27之間的靶7的表面產(chǎn)生垂直磁場(chǎng)為0(水平磁場(chǎng)最大)的位置30。由于在該位置30生成高密度等離子體，所以可提高成膜速度。在這種如圖4所示的濺射裝置(成膜裝置)中，由于在成膜室3的一側(cè)側(cè)面3a立式設(shè)置產(chǎn)生期望磁場(chǎng)的濺射陰極機(jī)構(gòu)22，所以通過(guò)使濺射電壓為340V以下，靶7表面的水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大值為600高斯以上，可形成晶格整齊的氧化鋅類的透明導(dǎo)電膜。這樣形成的氧化鋅類的透明導(dǎo)電膜即使成膜后在高溫下進(jìn)行退火處理也難以氧化，所以可抑制電阻率的增加。進(jìn)而，由這種氧化鋅類透明導(dǎo)電膜構(gòu)成太陽(yáng)能電池的上部電極時(shí)，可得到耐熱性優(yōu)異的太陽(yáng)能電池的上部電極。接著，作為本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的制造方法的一例，對(duì)使用圖2和圖3所示的濺射裝置1在基板上形成構(gòu)成太陽(yáng)能電池的上部電極的氧化鋅類透明導(dǎo)電膜的方法進(jìn)行示例。(1)首先，對(duì)由上述透明導(dǎo)電膜M的形成材料(成膜材料)構(gòu)成的靶7施加濺射電壓，同時(shí)在該靶7的表面產(chǎn)生水平磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行濺射，在基板(玻璃基板51)上形成上述透明導(dǎo)電膜M，從而形成上述上部電極53 (工序A)。具體地，首先，用釬料等將靶7焊接并固定于濺射陰極機(jī)構(gòu)12。在此，作為靶材可舉出氧化鋅類材料，例如添加有0. 1 10質(zhì)量％鋁(Al)的鋁添加氧化鋅(AZO)、添加有 0. 1 10質(zhì)量％鎵(Ga)的鎵添加氧化鋅(GZO)等。其中，在可形成電阻率低的薄膜這點(diǎn)上，優(yōu)選鋁添加氧化鋅(AZO)。接著，在將例如由玻璃制成的太陽(yáng)能電池的基板6 (玻璃基板51)容納在裝入/取出室2的基板托盤5內(nèi)的狀態(tài)下，用粗抽排氣單元4對(duì)裝入/取出室2和成膜室3進(jìn)行粗抽真空。裝入/取出室2和成膜室3變?yōu)橐?guī)定的真空度，例如0. 27Pa(2. 0毫托)后，將基板6從裝入/取出室2搬入成膜室3，將該基板6配置在設(shè)定為關(guān)閉狀態(tài)的加熱器11的前面，使該基板6與靶7對(duì)置，用加熱器11加熱該基板6為100°C 600°C的溫度范圍內(nèi)。接著，用高真空排氣單元13對(duì)成膜室3進(jìn)行抽高真空，成膜室3變?yōu)橐?guī)定的高真空度，例如2. 7 X IO-4Pa (2. OX ΙΟ"3毫托)后，由濺射氣體導(dǎo)入單元15向成膜室3內(nèi)導(dǎo)入Ar 等濺射氣體，使成膜室3內(nèi)為規(guī)定的壓力(濺射壓力)。接著，由電源14對(duì)靶7施加濺射電壓，例如高頻電壓與直流電壓疊加的濺射電壓。 通過(guò)施加濺射電壓在基板6上產(chǎn)生等離子體，由該等離子體激發(fā)的Ar等濺射氣體的離子撞擊靶7，從該靶7釋放構(gòu)成鋁添加氧化鋅(AZO)、鎵添加氧化鋅(GZO)等氧化鋅類材料的原子，在基板6上形成由氧化鋅類材料形成的透明導(dǎo)電膜M。接著，將該基板6 (玻璃基板51)從成膜室3搬送至裝入/取出室2，解除該裝入/ 取出室2的真空，取出形成有該氧化鋅類透明導(dǎo)電膜M的基板6 (玻璃基板51)。(2)接著，在上述透明導(dǎo)電膜M的表面形成紋理(工序B)。在此，為了形成上述紋理，使用濕式蝕刻法。接著，使用草酸類蝕刻液等對(duì)上述透明導(dǎo)電膜M進(jìn)行濕式蝕刻處理。由此，在透明導(dǎo)電膜M的表面形成微細(xì)紋理。此時(shí)，通過(guò)蝕刻處理在透明導(dǎo)電膜M產(chǎn)生碳類的污染。該污染使得到的太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻劣化，降低轉(zhuǎn)換效率。(3)因而，本實(shí)施方式中，使用UV/臭氧對(duì)形成有上述紋理的上述透明導(dǎo)電膜M的表面進(jìn)行洗滌(工序C)。通過(guò)使用UV/臭氧進(jìn)行洗滌，可除去透明導(dǎo)電膜蝕刻時(shí)產(chǎn)生的碳類污染。其結(jié)果是，本實(shí)施方式中能夠防止由上述污染引起的串聯(lián)電阻降低，進(jìn)而防止光電轉(zhuǎn)換效率降低， 從而可制作具有優(yōu)異特性的太陽(yáng)能電池。而且，此時(shí)對(duì)透明導(dǎo)電膜M進(jìn)行濕式蝕刻時(shí)，優(yōu)選使用本實(shí)施方式的蝕刻裝置。 圖5為表示本發(fā)明的蝕刻裝置的示意圖。該蝕刻裝置70具備裝載(口一卜“)室71 (L室)、緩沖室72、蝕刻室73、洗滌室74、 UV/臭氧洗滌室75 (UV/03)和卸載(7 > 口一卜·')室76 (UL室)。這樣，本實(shí)施方式的蝕刻裝置70的特征在于，在濕式蝕刻(蝕刻室7 之后，具備使用UV/臭氧對(duì)上述透明導(dǎo)電膜表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元(UV/臭氧洗滌室75)。本實(shí)施方式的蝕刻裝置70中，對(duì)太陽(yáng)能電池用的透明導(dǎo)電膜M進(jìn)行濕式蝕刻后， 具備使用UV/臭氧對(duì)上述透明導(dǎo)電膜M的表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元，所以可對(duì)透明導(dǎo)電膜討蝕刻時(shí)的污染進(jìn)行洗滌、除去。其結(jié)果是，本實(shí)施方式中可防止由上述污染引起的特性降低，從而可制作具有優(yōu)異特性的太陽(yáng)能電池用的透明導(dǎo)電膜54(上部電極53)。如此，能得到形成有氧化鋅類透明導(dǎo)電膜M的基板6 (玻璃基板51)。(4)接著，在上述上部電極53上形成發(fā)電層(工序D)。在上部電極上使發(fā)電層(在此的發(fā)電層是指由P層55p、i層55i和η層55η構(gòu)成的頂部單元55)的形成材料等離子化，在上部電極上蒸鍍、層壓該材料，從而形成發(fā)電層。在此，通過(guò)CVD法形成太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層時(shí)，優(yōu)選使用本實(shí)施方式的CVD裝置。圖6和圖7為本實(shí)施方式的CVD裝置的一例的示意圖。該CVD裝置80具備UV/臭氧洗滌室(UV/03) 81，裝載室(L室)82，分別用于形成 P層、i層、η層的成膜室83、84、85以及UL室86。如此，本實(shí)施方式的CVD裝置80的特征在于，在形成上述發(fā)電層之前，具有使用 UV/臭氧對(duì)形成該發(fā)電層的基體表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元(UV/臭氧洗滌室81)。本實(shí)施方式的CVD裝置80具有在通過(guò)CVD法形成太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層之前使用UV/臭氧對(duì)形成該發(fā)電層的基體表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元，所以可除去基體的污染。其結(jié)果是，根據(jù)本實(shí)施方式，可抑制由上述污染引起的特性降低，從而可制作具有優(yōu)異的太陽(yáng)能電池特性的太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層。而且，圖6所示的CVD裝置80Α(80)為往復(fù)式裝置，圖7Α和圖7Β所示的CVD裝置 80B,80C(80)為群集(夕，^夕一)型裝置。作為本實(shí)施方式特征的UV/臭氧洗滌由于無(wú)需在減壓下進(jìn)行處理，如圖7A所示， 設(shè)置在裝載室82的前面，但有無(wú)UV/臭氧處理的條件混合存在時(shí)，如圖7B所示，也可考慮設(shè)置為群集型CVD裝置的一個(gè)室。經(jīng)過(guò)至少以上的工序得到的太陽(yáng)能電池由于在該透明導(dǎo)電膜的表面形成有紋理之后，在形成發(fā)電層之前，使用UV/臭氧進(jìn)行洗滌，由此可除去透明導(dǎo)電膜蝕刻時(shí)的污染。 其結(jié)果是，這樣處理得到的太陽(yáng)能電池可防止由上述污染引起的串聯(lián)電阻降低，進(jìn)而可防止光電轉(zhuǎn)換效率降低，具有優(yōu)異的特性。而且，在本實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的制造方法中，具有使用了上述UV/臭氧的洗滌單元的本實(shí)施方式中的蝕刻裝置和CVD裝置可并用兩種，也可僅使用任意一種。以上，對(duì)本實(shí)施方式中的太陽(yáng)能電池的制造方法進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此， 在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，可適當(dāng)變更。(實(shí)施例)以下，基于附圖對(duì)此實(shí)施方式的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。使用如圖2和圖3所示的濺射裝置(成膜裝置)1在基板上形成透明導(dǎo)電膜。首先，在濺射陰極機(jī)構(gòu)12上安裝5英寸X 16英寸的靶7。靶7使用向ZnO添加有 2重量％的Al2O3作為雜質(zhì)的成膜材料。此外，調(diào)整加熱器11的設(shè)定，加熱成膜室3使基板溫度為250°C。之后，將無(wú)堿玻璃基板(基板6)放入到裝入/取出室2，用粗抽排氣單元4排氣后，搬送至成膜室3。此時(shí)，成膜室3用高真空排氣單元13保持為規(guī)定的真空度。由濺射氣體導(dǎo)入單元15以壓力5毫托導(dǎo)入Ar氣體作為工藝氣體后，通過(guò)DC電源對(duì)濺射陰極機(jī)構(gòu)12施加IkW的功率，由此對(duì)安裝在濺射陰極機(jī)構(gòu)12上的ZnO類靶進(jìn)行濺
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將這些作業(yè)作為一系列的流程，在無(wú)堿玻璃基板上形成500nm厚度的ZnO類透明導(dǎo)電膜。之后，從裝入/取出室2取出基板。之后，在保持在40°C的草酸類蝕刻液中浸漬上述透明導(dǎo)電膜2分鐘，進(jìn)行濕式蝕刻。由此，在透明導(dǎo)電膜的表面形成紋理。圖8表示蝕刻處理前的透明導(dǎo)電膜的表面SEM圖像。圖9表示蝕刻處理后的透明導(dǎo)電膜的表面SEM圖像。通過(guò)比較圖8和圖9，確認(rèn)了通過(guò)蝕刻處理形成了紋理。對(duì)紋理結(jié)構(gòu)形成后的透明導(dǎo)電膜實(shí)施10分鐘的UV/臭氧洗滌。對(duì)于實(shí)施了 UV/臭氧洗滌的透明導(dǎo)電膜(實(shí)施例)和未實(shí)施UV/臭氧洗滌的透明導(dǎo)電膜(比較例)，通過(guò)XPS分析的結(jié)果示于圖10中。由圖10可知，在比較例中，在結(jié)合能(binding energy) 285eV附近和近處發(fā)現(xiàn)峰，這認(rèn)為是在蝕刻處理時(shí)產(chǎn)生的來(lái)自于碳的污染而造成的峰。另一方面，在實(shí)施了 UV/臭氧洗滌的實(shí)施例中，該峰消失，可知上述污染已通過(guò)UV/臭氧洗滌而除去。此外，為了評(píng)價(jià)ZnO透明導(dǎo)電膜的表面污染對(duì)太陽(yáng)能電池性能的影響，使用得到的透明導(dǎo)電膜作為上部電極來(lái)制作小型太陽(yáng)能電池，用太陽(yáng)光模擬裝置評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池性能。對(duì)于實(shí)施例和比較例的透明導(dǎo)電膜，將太陽(yáng)能電池特性(也稱為“發(fā)電特性”)[轉(zhuǎn)換效率(Eff)、短路電流密度(Jsc)、空載電壓(Voc)、填充因子(F. F.)、并聯(lián)電阻(Rsh)、串聯(lián)電阻(Rs)]匯總于表1中。(表1)
權(quán)利要求
1. 一種太陽(yáng)能電池的制造方法，形成SiO的透明導(dǎo)電膜作為光入射側(cè)的功率提取電極，其特征在于，該制造方法至少依次具備工序A，施加濺射電壓，使由所述透明導(dǎo)電膜的成膜材料形成的靶濺射，在基板上形成所述透明導(dǎo)電膜；工序B，在所述透明導(dǎo)電膜的表面形成紋理；工序C，使用UV/臭氧對(duì)形成有所述紋理的所述透明導(dǎo)電膜的表面進(jìn)行洗滌；和工序D，在所述透明導(dǎo)電膜上形成發(fā)電層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，施加所述濺射電壓， 在所述靶的表面產(chǎn)生水平磁場(chǎng)，使所述靶濺射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，通過(guò)所述透明導(dǎo)電膜形成作為光入射側(cè)的功率提取電極的上部電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，在所述工序B中，通過(guò)濕式蝕刻形成所述紋理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，在所述工序A中， 作為所述透明導(dǎo)電膜的成膜材料，使用向ZnO添加包含Al或( 的物質(zhì)而成的材料。
6.一種蝕刻裝置，為對(duì)太陽(yáng)能電池用的透明導(dǎo)電膜進(jìn)行濕式蝕刻的蝕刻裝置，其特征在于，具備在濕式蝕刻后使用UV/臭氧對(duì)所述透明導(dǎo)電膜表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蝕刻裝置，其特征在于，進(jìn)一步具備對(duì)所述透明導(dǎo)電膜進(jìn)行濕式蝕刻的濕式蝕刻部，所述洗滌單元設(shè)置在所述濕式蝕刻部的下游。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蝕刻裝置，其特征在于，進(jìn)一步具備形成發(fā)電層的發(fā)電層形成部，所述發(fā)電層形成部設(shè)置在所述洗滌單元的下游。
9.一種CVD裝置，為通過(guò)CVD法形成太陽(yáng)能電池用的發(fā)電層的CVD裝置，其特征在于， 具備在形成所述發(fā)電層之前使用UV/臭氧對(duì)形成有所述發(fā)電層的基體的表面進(jìn)行洗滌的洗滌單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CVD裝置，其特征在于，進(jìn)一步具備形成所述發(fā)電層的發(fā)電層成膜部，所述洗滌單元設(shè)置在所述發(fā)電層成膜部的上游。
全文摘要
本發(fā)明中的太陽(yáng)能電池的制造方法為形成ZnO的透明導(dǎo)電膜作為光入射側(cè)的功率提取電極的太陽(yáng)能電池的制造方法，該制造方法至少依次具備施加濺射電壓，使由所述透明導(dǎo)電膜的成膜材料形成的靶濺射，在基板上形成所述透明導(dǎo)電膜的工序A；在所述透明導(dǎo)電膜的表面形成紋理的工序B；使用UV/臭氧對(duì)形成有所述紋理的所述透明導(dǎo)電膜的表面進(jìn)行洗滌的工序C；和在所述透明導(dǎo)電膜上形成發(fā)電層的工序D。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102203962SQ20098014293
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者岡部哲, 松原將英, 浮島禎之, 石橋曉, 高橋明久 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛發(fā)科