(57)【要約】  イオン注入を用いる太陽電池製造における材料の改善方法が開示される。一つの実施態様によれば、薄膜態様電池を製造する方法が提供される。この実施の態様では、基板を用意し、この基板の上に薄膜層が堆積される。薄膜太陽電池層は欠陥を不活性化するためにイオンフラックスに暴露される。
2011508969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備するステップと、
前記基板の上に薄膜層を堆積するステップと、
欠陥を不活性化するために前記薄膜層をイオンフラックスに暴露させるステップと、
を備える、薄膜太陽電池を製造する方法。
【請求項２】
前記基板はガラスを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記薄膜層を堆積する前に、前記ガラス基板の上に輸送導電性酸化物層を堆積するステップを更に備える、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記薄膜層はシリコンを備える、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記シリコンはアモルファスシリコン又は微結晶シリコンを備える、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記薄膜層はシリコンの多層構造を備える、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記薄膜層の堆積は、水素及びシラン、重水素及び重水素化シラン、重水素及びシラン、及び水素及び重水素化シランからなる群から選ばれる材料を用いてプラズマエンハンスト化学気相成長で実行する、請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記イオンフラックスは、硼素、燐、水素および重水素からなる群から選ばれるイオンを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記薄膜層のイオンフラックスへの暴露は、プラズマ、イオンビーム又は電解質溶液のうちの一つからイオンフラックスを生成するステップを備える、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記イオンフラックスのエネルギーは暴露中変調される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記薄膜層のイオンフラックスへの暴露は約３００℃より低い温度で行う、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記薄膜層のイオンフラックスへの暴露後に前記薄膜構造の上にキャップ層を堆積するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記薄膜層をイオンフラックスに暴露する前に、前記薄膜層を光源に暴露するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記光源は模擬太陽光源、紫外ランプ及びレーザビームからなる群から選ばれる、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
基板を準備するステップと、
前記基板の上に薄膜シリコン層を堆積するステップと、
前記薄膜シリコン層を光源に暴露させるステップと、
前記薄膜シリコン層にイオンフラックスを注入するステップと、
を備える、薄膜太陽電池を製造する方法。
【請求項１６】
前記注入されるイオンフラックスは、硼素、燐、水素および重水素からなる群から選ばれるイオンを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記光源は模擬太陽光源、紫外ランプ及びレーザビームからなる群から選ばれる、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記薄膜シリコン層へのイオンフラックスの注入は、プラズマ、イオンビーム又は電解質溶液のうちの一つからイオンフラックスを生成するステップを備える、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記イオンフラックスのエネルギーは暴露中変調される、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記薄膜シリコン層へのイオンフラックスの注入は約３００℃より低い温度で行う、請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記薄膜シリコン層を導電材料で覆うステップを更に備える、請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
基板を準備するステップと、
前記基板の上に薄膜シリコン層を堆積するステップと、
前記薄膜シリコン層を光源に暴露させるステップと、
欠陥を不活性化するために前記薄膜シリコン層にイオンフラックスを注入するステップであって、前記薄膜シリコン層へのイオンフラックスの注入は約３００℃より低い温度で行われ、前記イオンフラックスは水素及び重水素からなる群から選ばれる、ステップと、
前記薄膜シリコン層を導電材料で覆うステップと、
を備える、薄膜太陽電池を製造する方法。
【請求項２３】
前記光源は模擬太陽光源、紫外ランプ及びレーザビームからなる群から選ばれる、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記薄膜シリコン層へのイオンフラックスの注入は、プラズマ、イオンビーム又は電解質溶液のうちの一つからイオンフラックスを生成するステップを備える、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記イオンフラックスエネルギーは暴露中に変調される、請求項２４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に太陽電池の製造に関し、具体的には製造中に薄膜太陽電池材料を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光子エネルギーの電気エネルギーへの変換にはいくつかの材料、例えばシリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ＩＩＩ−Ｖ族材料（例えば、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、燐化インジウム（ＩｎＰ）など）、カルコゲニド（セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）など）、光化学（色素増感）有機ポリマ（フラーレン誘導体など）が使用されている。
【０００３】
これらの材料は、いくつかの構造をとり得る太陽電池を製造するのに使用されている。一般に、商用太陽電池は、結晶型太陽電池（シリコン、ＧａＡｓ）と、薄膜型太陽電池（非結晶Ｓｉ、微結晶シリコン、ＣｌＧＳ、ＣｄＴｅなど）とに分類できる。薄膜太陽電池構造は、ガラス（剛性）及びステンレススチール（可撓性）シートなどの異なる基板上に製造することができる。主流の結晶型シリコン太陽電池は１４％から２２％の電池効率を有する。相対的に、市販の単接合薄膜太陽電池はたった６％から１３％の効率を有するのみである。
【０００４】
薄膜太陽電池の効率はシリコンウェハベースの太陽電池（例えば結晶シリコンのバルク材料）と比較して低いが、薄膜太陽電池と関連する製造コストは低くすることができ、薄膜太陽電池によればシリコンウェハベースの太陽電池と比較して低い単位ワット当たりのコストを達成することができる。薄膜太陽電池と関連する低いコスト／ワットにもかかわらず、太陽発電コストを更に押し下げるために薄膜太陽電池のエネルギー変換効率を増大することが望まれている。現在、単接合薄膜シリコン太陽電池の効率は、結晶シリコンウェハ太陽電池の１４％から２２％に比較してたった６％から１０％である。薄膜シリコン太陽電池と関連する低いエネルギー変換効率は、薄膜シリコンの非晶質性及び高い欠陥密度に起因するものと推測される。加えて、薄膜シリコン太陽電池は、ダングリングボンド欠陥の密度を１〜２桁増大する光誘起準安定の不利を被り、薄膜シリコン太陽電池の膜内のキャリア寿命及び光伝導性の低下を生じる。
【発明の概要】
【０００５】
第１の実施態様によれば、薄膜太陽電池を製造する方法が提供される。この実施態様において、該方法は、基板を準備するステップと、前記基板の上に薄膜層を堆積するステップと、欠陥を不活性化するために前記薄膜層をイオンフラックスに暴露させるステップとを備える。
【０００６】
第２の実施態様によれば、薄膜太陽電池を製造する方法が提供される。この実施態様において、該方法は、基板を準備するステップと、前記基板の上に薄膜シリコン層を堆積するステップと、欠陥を不活性化するために前記薄膜シリコン層をイオンフラックスに暴露させるステップとを備える。
【０００７】
第３の実施態様によれば、薄膜太陽電池を製造する方法が提供される。この実施態様において、該方法は、基板を準備するステップと、前記基板の上に薄膜シリコン層を堆積するステップと、前記薄膜シリコン層を光源に暴露させるステップと、欠陥を不活性化するために前記薄膜シリコン層にイオンフラックスを注入するステップであって、前記薄膜シリコン層へのイオンフラックスの注入は約３００℃より低い温度で生じ、前記イオンフラックスは水素及び重水素からなる群から選ばれる、ステップと、前記薄膜シリコン層を導電材料で覆うステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による特徴を用いる薄膜太陽電池の製造方法を記述するフローチャートを示す。
【図２】本発明の一実施例による薄膜太陽電池の製造に使用されるイオン注入装置の概略ブロック図を示す。
【図３】本発明の一実施例による薄膜太陽電池の製造に使用されるプラズマ処理ツールの概略ブロック図を示す。
【図４】本発明の一実施例により製造された薄膜太陽電池の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の一実施例による特徴を用いる薄膜太陽電池の製造方法１００を記述するフローチャートを示す。図１の方法１００は、ブロック１０２で始まり、ガラス基板の上に輸送導電性酸化物（ＴＣＯ）層を設ける。一実施例では、ＴＣＯ層はフッ素（Ｆ）又はアンチモンドープ酸化錫（ＳｂドープＳｎＯ２）とすることができる。当業者は、インジウム酸化錫（ＩＴＯ）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの他の材料をＴＣＯの代わりに又はＴＣＯと組み合わせて用いることができることを理解されよう。更に、ＴＣＯ層はガラス以外の他の基板、例えばステンレススチール基板や他の任意の可撓性基板上に堆積することができる。
【００１０】
ガラス基板上にＴＣＯ層を設けた後に、ブロック１０４でレーザスクラブを実行する。このレーザスクラブは、試料を精密自動制御によりレーザスポット／ビームで走査して個別の太陽電池構造をスクライブし得るレーザスクライブツールによって実行される。
【００１１】
ブロック１０６でＴＣＯガラス基板を洗浄した後、ブロック１０８でＴＣＯガラス基板の上にシリコン薄膜を堆積する。一実施例では、薄膜シリコン太陽電池はｐ−ｉ−ｎシリコン層堆積を含む。典型的なｐ−ｉ−ｎシリコン層堆積に対しては、シリコンのｉ層がシリコンのｐ層の上に堆積され、次にシリコンのｎ層がシリコンのｉ層の上に堆積される。ｐ−ｉ−ｎシリコン層は薄膜シリコン太陽電池構造の光子吸収層を形成する。一般に、ｐ−ｉ−ｎシリコン膜はプラズマエンハンスト化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）システムを用いてＴＣＯガラス基板の上に成膜される。ソーダ石灰ガラス基板の上に薄膜太陽電池を堆積するための典型的な条件は、約２００℃から約２５０℃の基板温度での膜堆積を含む。堆積温度は、他の種類のガラス、ステンレススチールなどの他の基板の上では大幅に高くすることができる。当業者は、液相エピタキシ（ＬＰＥ）又は他の技術により製造される多接合アモルファス／単結晶シリコン又は薄膜シリコンなどの他のタイプの薄膜シリコンを使用することもできることは理解されよう。
【００１２】
上述したように、殆どの薄膜太陽電池は、ダングリングボンド欠陥の密度を１〜２桁増大する光誘起準安定の不利を被り、薄膜シリコン太陽電池の膜内のキャリア寿命及び光伝導性の低下を生じる。一般に、ダングリングボンド欠陥の密度を増大する光誘起準安定はアモルファス／微結晶シリコンのＰＥＣＶＤ堆積中に形成されるシリコン−水素（Ｓｉ：Ｈ）結合の分離に起因するものと信じられている。ａ−Ｓｉ：Ｈ（アモルファスシリコン−水素）結合の光誘起分離はキャリア寿命及び光伝導性の低下を生じ、従って薄膜シリコン太陽電池の性能に有害である。
【００１３】
本発明は、典型的な薄膜シリコン太陽電池において光暴露下で生じるａ−Ｓｉ：Ｈ結合の分離と関連する欠点のいくつかを克服する方法を提供する。特に、本発明の実施例は、イオン注入を用いて水素又は重水素イオンのようなイオンを薄膜太陽電池内に注入して、シリコン膜内の欠陥サイトを不活性化することによって太陽電池の総合欠陥レベルを低下させ、薄膜太陽電池と関連するエネルギー変換効率を改善しようとするものである。
【００１４】
図１に戻り説明すると、ＴＣＯガラス基板上の薄膜シリコンをブロック１１０で光源に暴露させる。この自由選択ステップにおいて、有効な水素不活性化前に、模擬太陽光源、紫外ランプ及びレーザなどの光源からの光を薄膜シリコンに暴露し、準安定Ｓｉ−Ｈ結合の分離を誘起させて欠陥サイトを準備すると、Ｓｉ：Ｈ結合の不活性化に役立ち、この点については後にもっと詳細に検討される。
【００１５】
ブロック１１０の光暴露を補うため又はその代わりに、処理ブロック１１２において、イオンフラックスを薄膜内にイオン注入し、薄膜シリコン膜内の欠陥の低減を助ける。イオンフラックスのイオン注入はイオン注入装置、プラズマ処理ツール又は電解質溶液により生じさせることができる。イオンフラックスを薄膜シリコン内に注入するのに使用できるイオン注入装置及びプラズマ処理ツールは以下に詳細に説明される。電解質溶液の使用に関しては、イオンフラックスは液相（例えば電圧バイアスを与えられた電解質溶液内）で発生させることができることが周知であるため、別個の説明は省略されている。
【００１６】
イオンフラックスは、種々イオンのうちの一つ以上とすることができる。例えば、イオンフラックスは、硼素、燐、水素及び重水素からなる群から選ばれるイオンとすることができる。硼素及び燐イオンの注入は、太陽電池構造内のｎ−ｉ−ｐシリコン膜スタック内のｎ及びｐ層の導電率及び接合プロファイルの可能な改善に加えて、欠陥サイトの不活性化による太陽電池接合の品質の改善に役立つ。イオンエネルギーの精密な制御によって、硼素及び燐イオンを薄膜シリコン太陽電池構造内のｐ層及びｎ層内に独立に注入することができる。水素及び重水素の注入は、ｐ−ｉ−ｎシリコン膜スタック全体内の欠陥サイトの水素不活性化に役立つ。イオン注入装置又はプラズマドーピングツールにおける電圧傾斜の制御によって、水素及び重水素イオンを所望の深さプロファイル、例えばｐ−ｉ−ｎシリコン膜スタックの全域に亘る均一な深さプロファイルで実施することができる。
【００１７】
結合エネルギーはシリコン−水素結合と比較してシリコン−重水素結合方が大幅に強い。薄膜シリコン太陽電池内の欠陥サイトの有効な重水素活性化は、次の／追加の光暴露時に、太陽電池性能を一層安定化する。
【００１８】
イオン注入装置及びプラズマ注入ツールの使用は、イオン注入器及びプラズマ注入ツールが提供する固有の制御機能のために、有効な太陽電池の欠陥サイト不活性化及び太陽電池接合の品質改善に有益である。特に、イオン注入装置及びプラズマ注入ツールの使用は、ドーパントレベル、ドーパント深さプロファイル及び接合遷移品質の精密な調整をイオンドーズ、イオンエネルギー及び角度制御によって必要に応じ達成できる。
【００１９】
本発明の薄膜太陽電池はガラス基板を含むため、欠陥不活性化はガラス基板の溶融温度（ソーダ石灰建築ガラスでは約３００℃）より低い温度で行う必要がある。これは１０００℃を超える結晶質シリコン太陽電池の製造に対する温度制限より大幅に低い。３００℃より低い温度では、シリコン中への水素の拡散率は低い。ガス状の水素（Ｈ２）を用いてＰＥＣＶＤツールにより水素原子又は分子イオン（Ｈ+／Ｈ２+）を衝撃する従来の水素不活性化技術は、水素をシリコン膜の表面に供給できるのみで、シリコン膜のバルク内の欠陥を有効に不活性化することができないため、あまり有効ではない。その結果として、薄膜シリコン太陽電池の有効な水素不活性化はイオン注入装置又はプラズマ注入ツールにより直接イオン注入で実施する必要がある。
【００２０】
図１に戻り説明すると、イオン注入後に、ブロック１１４でレーザスクライブを実行する。レーザスクライブにより薄膜太陽電池の隣接セルの前面と背面を直列に相互連結することができる。
【００２１】
ブロック１１６において、薄膜太陽電池上にキャップ層を堆積する。キャップ層は太陽電池の上面電極として作用する。一実施例では、キャップ層はアルミニウム（Ａｌ）の層の上に堆積された酸化亜鉛（ＺｎＯ）の層を含むものとする。当業者は、キャップ層のために、銀（Ａｇ）層上に堆積されたＺｎＯ層のような他の材料を使用できることは認識されよう。一実施例では、キャップ層は物理的蒸着（ＰＶＤ）を用いて薄膜太陽電池上に堆積する。
【００２２】
キャップ層の堆積後に、ブロック１１８でレーザスクライブを実行する。この時点のレーザスクライブは、（前レーザスクライブにより画定された）各分離太陽電池を確実に直列に接続するために、太陽電池接続の最終回路を完成させるように実行される。
【００２３】
薄膜太陽電池は次に、モジュールアセンブリステップ前に、ブロック１２０において洗浄される。ブロック１２２において、薄膜太陽電池はカットされ、エッジ処理され、分離される（まとめてエッジ処理と呼ばれている）。最後に、ブロック１２４において、配線、ラミネーション、取り付け、試験及び出荷が行われる。
【００２４】
上記のフローチャートは改善されたエネルギー変換効率を有する薄膜太陽電池の製造と関連する処理機能のいくつかを示す。この点に関して、各ブロックはこれらの機能の実行と関連するプロセスアクションを表す。いくつかの代替実施例では、ブロックに示されるプロセスアクションは、関連するアクションに依存して、図に示される順序から外れた順序、例えば異なる順序で実行することができる。また、当業者は、処理機能を表す追加のブロックを付加することができることを認識されよう。例えば、ＴＣＯガラス基板上へのシリコン薄膜のＰＥＣＶＤは典型的な水素及びシラン材料のバリエーションを用いることもできる。一実施例では、ＰＥＣＶＤは水素及びシラン双方の水素原子の代わりに重水素を用いて使用でき、また別の実施例では、水素又はシランのいずれかの水素の代わりに重水素を使用することができる。シリコンのＰＥＶＤは通常水素（Ｈ２）及びシラン（ＳｉＨ４）分子のガス混合物を用いて実行される。水素及びシラン先駆物質双方の水素原子は堆積される薄膜シリコン層内の残留水素の源になることができる。水素及又はシラン分子のいずれかの水素と重水素の置換又は水素及びシラン分子双方の水素と重水素の置換によって、堆積された薄膜シリコン層内に水素の代わりに重水素が存在することになる。シリコン−水素結合より強いシリコン−重水素結合のために、光照射時により生じるシリコン−重水素結合分離が低くなり、より安定性な高い太陽電池効率をもたらすことができる。別の実施例では、ＰＥＣＶＤは水素及びシラン、重水素及び重水素化シラン、重水素及びシラン、及び水素及び重水素化シランからなる群から選ばれる材料を用いることができる。
【００２５】
図２は、本発明の一実施例による薄膜太陽電池の製造に使用できるイオン注入装置２００の概略ブロック図を示す。イオン注入装置２００は、イオンビーム発生器２０２、エンドステーション２０４及びコントローラ２０８を含む。イオンビーム発生器２０２はイオンビーム２０８を発生し、それを基板２１０の前面に向ける。イオンビーム２０８は、ビーム移動、基板軌道又はその組み合わせによって、基板２１０の前面の全域に分配される。
【００２６】
イオンビーム発生器２０２は、所望の特性を有するイオンビーム２０８を発生するために種々のコンポーネント及びシステムを含むことができる。イオンビーム２０８はスポットビーム又はリボンビームとすることができる。スポットビームは不規則な断面形状を有するものとすることができ、ある場合においてはほぼ円形にすることができる。一実施例では、スキャナなしで、スポットビームは固定又は静止スポットビームとすることができる。また、スポットビームはスキャナで走査される走査イオンビームとすることもできる。リボンビームは大きな幅／高さアスペクト比を有し、少なくとも基板２１０と同じ幅にすることができる。イオンビーム２０８は、基板２１０への注入に使用されるエネルギーイオンビームのような任意のタイプの荷電粒子ビームとすることができる。
【００２７】
エンドステーション２０４は、所望の種のイオンが基板２１０に注入されるように一つ以上の基板をイオンビーム２０８の通路内に支持することができる。基板２１０はプラテン２１２で支持できる。
【００２８】
エンドステーション２０４は、基板２１０を保持領域からプラテン２１２へ及びその逆に物理的に移動させるドライブシステム（図示せず）を含むことができる。エンドステーション２０４は、プラテン２１２及び基板２１２を所望の如く駆動するドライブ機構１１４も含むことができる。ドライブ機構２１４は、プラテン２１２にクランプされた基板を駆動するためのサーボ駆動モータ、スクリュードライブ機構、機械的リンク及び従来既知の任意の他のコンポーネントを含むことができる。
【００２９】
エンドステーション２０４は、位置センサ２１６も含むことができ、このセンサは更に駆動機構２１４に結合し、イオンビーム２０８に対する基板２１０の位置を表すセンサ信号を供給することができる。別個のコンポーネントとして示されているが、位置センサ２１６は駆動機構２１４などの他のシステムの一部分とすることができる。更に、位置センサ２１６は位置符号化装置のような従来知られている任意のタイプの入りセンサとすることができる。位置センサ２１６からの位置信号はコントローラ２０６に供給することができる。
【００３０】
エンドステーション２０４は、イオンビームのビーム電流密度を種々の位置で検知するために、種々のビームセンサ、例えば基板２１０の上流のビームセンサ２１８及び基板の下流のビームセンサ２２０を含むこともできる。ここで使用される「上流」及び「下流」はイオンビーム進行方向又は図２のＸＹＺ座標系により規定されるＺ方向を基準とする。各ビームセンサ２１８，２２０は、特定の方向のビーム電流密度を検知するように構成されたファラデイカップなどの複数のビーム電流センサを含むことができる。ビームセンサ２１８，２２０はＸ方向に駆動され、必要に応じビームライン内に位置させることができる。
【００３１】
当業者は、イオン注入装置２００は図２に示されない追加のコンポーネントを有することができることは理解されよう。例えば、基板２１０の上流に、イオンビーム発生器２０２からイオンビームを受け入れ、ビームを形成する正帯電イオンを加速する抽出電極、正帯電イオンがイオンビーム発生器から抽出された後にイオンビームを受け入れ、加速し、ビームから望ましくない種をフィルタリングするアナライザマグネット、ビームからの種の選択を更に制限する質量スリット、イオンビームを整形し収束する静電レンズ、及びイオンビームのエネルギーを低下させる減速段を含むことができる。エンドステーション２０４内には、ビーム角センサ、充電センサ、位置センサ、温度センサ、局部ガス圧力センサ、残留ガスアナライザ（ＲＧＡ）、光放射スペクトロスコピー（ＯＥＳ）、それぞれのパラメータを測定できる飛行時間センサ（ＴＯＦ）などのイオン化種センサを含むことができる。
【００３２】
コントローラ２０６は、イオン注入装置２００の種々のシステム及びコンポーネントからの入力データ及び命令を受信し、出力システムを装置のコンポーネントに供給し制御する。コントローラ２０６は、所望の入力／出力機能を実行するようにプログラムすることができる汎用コンピュータ又は汎用コンピュータのネットワークを含むことができる。コントローラ２０６は、プロセッサ２２２及びメモリ２２４を含むことができる、
【００３３】
コントローラ２０６は、特定用途向け集積回路、他のハードウェア又はプログラマブル電子装置、個別素子回路などの他の電子回路又はコンポーネントを含むこともできる。コントローラ２０６は通信装置を含むこともできる。
【００３４】
ユーザインタフェースシステム２２６は、ユーザがコントローラ２０６を介してコマンドやデータを入力すること及び／又はイオン注入装置をモニタすることを可能にするタッチスクリーン、キーボード、ユーザポインティングデバイス、ディスプレイ、プリンタなどの機器を含むことができるが、これらに限定されない。
【００３５】
図３は、本発明の一実施例による薄膜太陽電池の製造に使用することができるプラズマ処理ツール３００の概略ブロック図を示す。プラズマ処理ツール３００は、プラズマ３１５及びプラズマに暴露させることができる一つ以上の基板３２０を含むことができるチャンバと関連する容器３１０を含む。プラズマ処理ツール３００は、一つ以上の注入材料供給源３３０、一つ以上の搬送ガス供給源３３５、フローコントローラ３５０及び一つ以上の供給制御ユニット３４０も含む。
【００３６】
供給源３３０，３３５はプラズマを生成し維持するための材料を容器３１０に供給する。フローコントローラ３５０は、例えば容器３１０に供給されるガス状材料の圧力を制御するために、供給源３３０，３３５からの材料の流量を制御する。供給制御ユニット３４０はフローコントローラ３５０と通信して、例えば容器３１０に供給される搬送ガスの混合物を制御するように構成される。材料供給源３３０，３３５、フローコントローラ３５０及び制御ユニット３４０はプラズマ処理技術の通常の知識を持つ者に知られている任意の適切なものとすることができる。
【００３７】
一つの動作モードでは、プラズマ処理ツール３００はパルスプラズマを使用する。基板３２０は陰極として機能する導電性のプラテンに取り付け、容器３１０内に置く。例えば注入材料を含むイオン化ガスがチャンバ内に導入され、基板の近くにプラズマシースを有するグロー放電プラズマを生成するためにプラテンと陽極との間に電圧パルスが供給される。供給電圧パルスはプラズマ内のイオンをプラズマシースを横切って基板内に注入させることができる。基板と陽極との間に供給される電圧は注入の深さを制御するために使用することができる。この電圧は所望の深さプロファイルを達成するためにプロセスの間に傾斜させることができる。一定のドーピング電圧によれば、注入イオンはタイトな深さプロファイルを有する。ドーピング電圧の変調、例えばドーピング電圧の傾斜によれば、注入イオンは薄膜全域に亘って分布され、可変深さで欠陥サイトに対する有効な不活性化を提供することができる。
【００３８】
図４は、本発明の一実施例により製造された薄膜太陽電池４００の断面図である。薄膜太陽電池４００は、ＴＣＯ層４０４が堆積されたガラス基板４０２を含む。このＴＣＯガラス基板上に薄膜太陽電池が堆積される。図４に示されるように、この薄膜太陽電池はｐ−ｉ−ｎ太陽電池を含む多層薄膜太陽シリコン太陽電池である。特に、ｐ−微結晶シリコン層４０６がＴＣＯ層４０４の上に堆積される。ｉ−微結晶シリコン層４０８がｐ−微結晶シリコン層４０６の上に堆積される。ｎ−アモルファスシリコン層４１０がｉ−微結晶シリコン層４０８の上に堆積される。
【００３９】
薄膜太陽電池の上にキャップ層が堆積される。図４に示されるように、キャップ層は、ｎ−アモルファスシリコン層４１０の上に堆積された酸化亜鉛（ＺｎＯ）層４１２を含む。銀（Ａｇ）層４１４がＺｎＯ層４１２の上に堆積され、アルミニウム（Ａｌ）層４１６がＡｇ層４１４の上に堆積される。
【００４０】
図４に示される薄膜太陽電池４００は図２について記載した方法で製造することができる。特に、薄膜太陽電池４００は、ＰＥＣＶＤ、光暴露、イオン注入、及び上述した他の処理アクションを用いて製造することができる。従って、薄膜シリコン太陽電池４００はイオン不活性化によって、イオン不活性化ステップのないプロセスに対して、改善された太陽電池効率を有することができる。
【００４１】
本発明によればイオンドーピングによって太陽電池の材料改善を提供する方法が提供されること明らかである。本発明は好ましい実施例が図示され、これに関連して説明されているが、多くの変更及び変形が当業者に可能であることに注意されたい。それゆえ、添付の請求項は、これらの変更及び変形を本発明の範囲及び精神に含むことを意図しているものと理解されたい。
【図１】
2011508969.tif 000003
【図２】
2011508969.tif 000004
【図３】
2011508969.tif 000005
【図４】
2011508969.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月20日(2010.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
図１は本発明の一実施例による特徴を用いる薄膜太陽電池の製造方法１００を記述するフローチャートを示す。図１の方法１００は、ブロック１０２で始まり、ガラス基板の上に透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層を設ける。一実施例では、ＴＣＯ層はフッ素（Ｆ）又はアンチモンドープ酸化錫（ＳｂドープＳｎＯ２）とすることができる。当業者は、インジウム酸化錫（ＩＴＯ）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの他の材料をＴＣＯの代わりに又はＴＣＯと組み合わせて用いることができることを理解されよう。更に、ＴＣＯ層はガラス以外の他の基板、例えばステンレススチール基板や他の任意の可撓性基板上に堆積することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図１に戻り説明すると、ＴＣＯガラス基板上のシリコン薄膜をブロック１１０で光源に暴露させる。この自由選択ステップにおいて、有効な水素不活性化前に、模擬太陽光源、紫外ランプ及びレーザビームなどの光源からの光をシリコン薄膜に暴露し、準安定Ｓｉ−Ｈ結合の分離を誘起させて欠陥サイトを準備すると、Ｓｉ：Ｈ結合の不活性化に役立ち、この点については後にもっと詳細に検討される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
ブロック１１０の光暴露を補うため又はその代わりに、処理ブロック１１２において、イオンフラックスをシリコン薄膜内にイオン注入し、シリコン薄膜内の欠陥の低減を助ける。イオンフラックスのイオン注入はイオン注入装置、プラズマ処理ツール又は電解質溶液により生じさせることができる。イオンフラックスをシリコン薄膜内に注入するのに使用できるイオン注入装置及びプラズマ処理ツールは以下に詳細に説明される。電解質溶液の使用に関しては、イオンフラックスは液相（例えば電圧バイアスを与えられた電解質溶液内）で発生させることができることが周知であるため、別個の説明は省略されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
エンドステーション２０４は、基板２１０を保持領域からプラテン２１２へ及びプラテン２１２から保持領域へ物理的に移動させるドライブシステム（図示せず）を含むことができる。エンドステーション２０４は、プラテン２１２及び基板２１２を所望の如く駆動するドライブ機構２１４も含むことができる。ドライブ機構２１４は、プラテン２１２にクランプされた基板を駆動するためのサーボ駆動モータ、スクリュードライブ機構、機械的リンク及び従来既知の任意の他のコンポーネントを含むことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
材料供給源３３０，３３５はプラズマを生成し維持するための材料を容器３１０に供給する。フローコントローラ３５０は、例えば容器３１０に供給されるガス状材料の圧力を制御するために、材料供給源３３０，３３５からの材料の流量を制御する。供給制御ユニット３４０はフローコントローラ３５０と通信して、例えば容器３１０に供給される搬送ガスの混合物を制御するように構成される。材料供給源３３０，３３５、フローコントローラ３５０及び供給制御ユニット３４０はプラズマ処理技術の通常の知識を持つ者に知られている任意の適切なものとすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記薄膜層を堆積する前に、前記ガラス基板の上に透明導電性酸化物層を堆積するステップを更に備える、請求項２記載の方法。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記薄膜層のイオンフラックスへの暴露後に前記薄膜層の上にキャップ層を堆積するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１９】
前記イオンフラックスのエネルギーが前記薄膜シリコン層にイオンフラックスを注入中に変調される、請求項１５記載の方法。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２５】
前記イオンフラックスのエネルギーが前記薄膜シリコン層にイオンフラックスを注入中に変調される、請求項２４記載の方法。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011508969.tif 000007
【国際調査報告】
2011508969.tif 000008
2011508969.tif 000009