专利名称：制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应的制作方法
制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应技术领域
本方法是将薄膜太阳能中的技术核心PECVD的传片技术，是属于制作非晶硅与微晶硅的重要技术，其可以在PECVD腔体内制作P.1. N型半导体薄膜且可以依腔体内部的压力、温度、气体流量等参数，制作出非晶硅以及微晶硅，而此发明的技术则是着重在于非晶娃与微晶娃两者在堆叠时遇到的穿隧效应tunnel junction作一个改善,可以让电子电洞传送正常，让电流能够顺利传出以提高整体太阳能薄层的Voc及Jsc以及FF值。
背景技术：
目前，业界对于薄膜太阳能电池中已有许多的研究，其中制作关键的太阳能薄膜的技术则有PECVD、HWCVD, LPCVD等多种，目前技术较为纯熟且已应用于量产的则是以 PECVD为主，而由PECVD制作的太阳能膜层则是多以非晶硅以及微晶硅的膜层较为居多，在 PECVD腔体内部则藉由调整气体总流量、RF power、制程压力、电极与glass间距以及温度等条件去制作，而制作出来的非晶硅P.1. N型半导体其主要在光谱上面是吸收其可见光的部分，约是从30(T850nm的光谱，而PECVD也可制作微晶硅的P.1. N型半导体，其主要可以制作出微晶相外，也可以吸收50(Tll00nm为红外光的光谱，故业界及学术界无不一希望将这两种技术结合起来，制作出非晶硅与微晶硅同在可以吸收可见光与红外光的技术，故制作出Tandem solar cell,但是要将非晶娃与微晶娃两者结合并不容易，主要是因为非晶娃的N型半导体与微晶娃的P型半导体两者之间会在结合产生内建电场，此内建电场会破坏电子与电洞的流向，故此发明就是要将内建电场影响范围缩小，故制作出一层薄层来作电子电洞的recombination,要制作出有defect的膜层让recombinati on rate提高，可以缩小内建电场，并让原先第一层非晶硅中P型非晶半导体出来的电洞与第二层微晶硅中的N 型非晶半导体出来的电子可以正常穿隧流通，故能提高太阳能薄膜电池效率。发明内容
本发明主要目的是制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应。其主要是在 PECVD腔体内进行制程，先由PECVD腔体制作非晶硅P.1. N型半导体薄膜，藉由调整腔体的温度(控制约200C)、制程压力(低压)、气体流量、电极与玻璃间距、以及RF power (低 Power)等参数，制作成第一层P型非晶半导体、第二层I型非晶半导体、第三层N型微晶半导体三层，接着就是本发明，在薄层N型微晶半导体镀膜完成后，将试片取出使其接触空气，当其Si与空气接触后，立即会形成薄层的Si02，or SiOx，此薄膜本身为非晶结构，故其内部缺陷严重，加上因为是薄的SiOx材料，其穿透率较高，恰好可以用作为穿隧效应用，故在试片接触空气10分钟后，则立即将玻璃重新抽真空并进行P型微晶半导体及I型微晶半导体以及非晶的N型半导体，则完成此薄膜太阳能核心，随后镀膜背电极即可产生发电，而此SiOx材料的形成可以去除Tandem solar cell中N/P之间的内建电场,可让电子电洞顺利流动，故可提高太阳能薄膜电池效率。
具体实施方式
兹将本发明配合附图
，详细说明如下所示请参阅第I图，为本发明制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应的PECVD本体示意图，由图中可知，当TCO玻璃2由滚轮I传置到PECVD腔体内部时，会由Pump 4抽气至底压，接着气体从气流孔8流入到 showerhead 7并且扩散到腔体内，随后由蝶阀5控制制程压力，并且RF power 9开启电衆进行制程，当完成后Slit valve 6会将玻璃传送出去，而在这个PECVD腔体内就是制作P 型非晶、I型非晶、N型微晶、随后让试片接触空气形成SiOx的非晶相、P型微晶、I型微晶、 N型非晶，完成后即完成此制程。
请参阅第2图，此为本发明制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应，首先由膜面粗糙的TCO制作P型非晶半导体，随后制作I型非晶半导体及N型微晶半导体，随后将这个镀膜完的玻璃破真空到大气，使其试片与空气接触，形成非晶相的Si02 or SiOx，此膜层由于是非晶相，所以其defect较高,可以提升recombination rate速度,且会让内建电场缩小，且穿透率较高，故此发明可以改善穿隧效应，而随后制作完I型微晶与N型非晶及金属电极后则完成此制程，其插入一层薄膜的非晶SiOx，可以改善穿隧效应，藉此可以提升太阳能的Jsc，提升太阳能电池效率。
以上说明，对本发明而言只是说明性的，非限制性的，本领域普通技术人员理解， 在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修正、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内，下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明第I图是本发明之PECVD制程方式示意图；第2图是本发明之制程膜层示意图；主要组件符号说明 I…传动滚轮2…TCO玻璃3…定位Sensor4…抽气Pump5…蝶阀6··· Slit valv e7… Showerhead8…气'流孑L 9..· RF power supply。
权利要求
1.本发明主要目的是制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应，其主要是在PECVD腔体内进行制程，先由PECVD腔体制作非晶硅P.1. N型半导体薄膜，藉由调整腔体的温度(控制约200C)、制程压力(低压)、气体流量、电极与玻璃间距、以及RF power (低Power)等参数，制作成第一层P型非晶半导体、第二层I型非晶半导体、第三层N型微晶半导体三层，接着就是本发明，在薄层N型微晶半导体镀膜完成后，将试片取出使其接触空气，当其Si与空气接触后，立即会形成薄层的Si02，or SiOx，此薄膜本身为非晶结构，故其内部缺陷严重，加上因为是薄的SiOx材料，其穿透率较高，恰好可以用作为穿隧效应用，故在试片接触空气10分钟后，则立即将玻璃重新抽真空并进行P型微晶半导体及I型微晶半导体以及非晶的N型半导体，则完成此薄膜太阳能核心，随后镀膜背电极即可产生发电，而此SiOx材料的形成可以去除Tandem solar cell中N/P之间的内建电场,可让电子电洞顺利流动，故可提高太阳能薄膜电池效率。
2.根据权利要求1所述的一种制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应，其中在腔体内的蝶阀可以控制气体制程压力，当气体压力需要控制高压时，其蝶阀可以将开度缩小，让气体可以充满腔体内达到高压以便能够进行制程。
3.根据权利要求1所述的一种制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应，其Showerhead分成三层设计，第一层与第二层为笔直状，但其是交错设计，而第三层为漏斗状，可以将气体均匀扩散到TCO玻璃表面上，并由RF power开启电浆进行制程。
4.根据权利要求1所述的制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应，其在第一层top非晶娃与第二层bottom微晶娃之间先将玻璃破真空,使其能够接触到空气,并形成SiOx,因其为非晶相,其defect较大,可以让载子进行recombination,且因为有defect,故recombination rate较高,且会造成N/P的内建电场缩小,此外其SiOx的膜层较薄，穿透率较高，藉此可以让top cell与bottom cell之间穿隧效应改善。
5.根据权利要求1所述的制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应，其在镀膜完N型微晶半导体后，破真空使其接触空气，需要在IOmin内再将腔体抽真空，因为若暴露在空气体下时间过长，会造成SiOx的膜层变厚，且其穿透率变差，而电阻也会提高，影响电子电洞无法流通，故其破真空时间需在IOmin内完成，藉此让光能够顺利的进入到微晶硅内部，提高Jsc，以提高太阳能薄膜电池的效率。
全文摘要
本发明主要目的是制作SiOx膜层以改善堆叠太阳能薄膜穿隧效应。其主要是在PECVD腔体内进行制程，先由PECVD腔体制作非晶硅P.I.N型半导体薄膜，藉由调整腔体的温度(控制约200C)、制程压力(低压)、气体流量、电极与玻璃间距、以及RFpower(低Power)等参数，制作成第一层P型非晶半导体、第二层I型非晶半导体、第三层N型微晶半导体三层，接着就是本发明，在薄层N型微晶半导体镀膜完成后，将试片取出使其接触空气，当其Si与空气接触后，立即会形成薄层的SiO2，orSiOx，此薄膜本身为非晶结构，故其内部缺陷严重，加上因为是薄的SiOx材料，其穿透率较高，恰好可以用作为穿隧效应用，故在试片接触空气10分钟后，则立即将玻璃重新抽真空并进行P型微晶半导体及I型微晶半导体以及非晶的N型半导体，则完成此薄膜太阳能核心，随后镀膜背电极即可产生发电，而此SiOx材料的形成可以去除Tandemsolarcell中N/P之间的内建电场，可让电子电洞顺利流动，故可提高太阳能薄膜电池效率。
文档编号H01L31/20GK103022270SQ20111028817
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者戴嘉男, 刘幼海, 刘吉人 申请人:吉富新能源科技(上海)有限公司