(57)【要約】  本発明の実施形態は、一般的には、太陽電池並びにそれを形成するための方法及び装置に関する。更に詳細には、本発明の実施形態は、多接合薄膜太陽電池並びにそれを形成するための方法及び装置に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に多接合薄膜太陽電池を形成する方法であって：
第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップであって：
ｐ型アモルファスシリコン層を形成する工程と；
該ｐ型アモルファスシリコン層の上に真性型アモルファスシリコン層を形成する工程と；
該真性型アモルファスシリコン層の上にｎ型微結晶シリコン層を形成する工程と；
を含む、前記ステップと；
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の上に第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップであって：
ｐ型微結晶シリコン層を形成する工程と；
該ｐ型微結晶シリコン層の上に真性型微結晶シリコン層を形成する工程と；
該真性型微結晶層の上にｎ型アモルファスシリコン層を形成する工程と；
を含む、前記ステップと；
を含む、前記方法。
【請求項２】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップが、該真性型アモルファスシリコン層と該ｎ型微結晶シリコン層の間にｎ型アモルファスシリコンバッファ層を形成する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部が、酸化亜鉛透明導電性酸化物層の上に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部が、該酸化亜鉛透明導電性酸化物層と該ｐ型アモルファスシリコン層の間に形成されたｐ型微結晶コンタクト層を更に備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の該ｐ型アモルファスシリコン層が約６０オングストローム〜約３００オングストロームの厚さに形成され；該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の該真性型アモルファスシリコン層が約１,５００オングストローム〜約３,５００オングストロームの厚さに形成され；該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の該ｎ型微結晶シリコン層が約１００オングストローム〜約４００オングストロームの厚さに形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
該第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の該ｐ型微結晶シリコン層が約１００オングストローム〜約４００オングストロームの厚さに形成され；該第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の該真性型アモルファスシリコン層が約１０,０００オングストローム〜約３０,０００オングストロームの厚さに形成され；該ｎ型アモルファスシリコン層が約１００オングストローム〜約５００オングストロームの厚さに形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
該ｎ型アモルファスシリコンバッファ層が、約１０オングストローム〜約２００オングストロームの厚さに形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
該ｐ型微結晶コンタクト層が、約６０オングストローム〜約３００オングストロームの厚さに形成される、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部が、第一プロセスチャンバと第二プロセスチャンバを備える第一プロセスシステム内で形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の該ｐ型アモルファスシリコン層が、該第一プロセスシステムの該第一プロセスチャンバ内で形成され、該真性型アモルファスシリコン層と該ｎ型微結晶シリコン層が、該第一プロセスシステムの該第二プロセスチャンバ内で形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップが、更に、該第一システムの該第二プロセスチャンバ内で該真性型アモルファスシリコン層と該ｎ型微結晶シリコン層の間にｎ型アモルファスシリコンバッファ層を形成する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップが、更に、該第一プロセスシステムの該第一プロセスチャンバ内で該ｐ型アモルファスシリコン層を形成する前にｐ型微結晶コンタクト層を形成する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
該第二ｐ-ｉ-ｎ接合部が、第一プロセスチャンバと第二プロセスチャンバを備える第二プロセスシステム内で形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の該ｐ型微結晶シリコン層が、該第二プロセスシステムの該第一プロセスチャンバ内で形成され、該第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の該真性型微結晶シリコン層と該ｎ型アモルファスシリコン層が、該第二プロセスシステムの該第二チャンバ内で形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の該ｎ型微結晶シリコン層と該第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の該ｐ型微結晶シリコン層が、該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部と該第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の間のトンネル層として作用するのに充分な導電性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
該第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の該ｎ型アモルファスシリコン層が、多量にドープされたｎ型アモルファスシリコン層を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
該多量にドープされたｎ型アモルファスシリコン層の抵抗率が、約５００オーム-ｃｍ以下である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
該基板が、該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部と該第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の形成の間に周囲環境にさらされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
該ｐ型アモルファスシリコン層が、ｐ型アモルファスシリコン-炭素層である、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
多接合薄膜太陽電池を形成する装置であって：
第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するように構成された少なくとも一つの第一システムであって：
ｐ型アモルファスシリコン層を堆積させるように構成された単一ｐチャンバと；
それぞれが真性型アモルファスシリコン層とｎ型微結晶シリコン層を堆積させるように形成された複数のｉ／ｎチャンバと；
を備える、前記少なくとも一つの第一システムと；
該第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の上に第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するように構成された少なくとも一つの第二システムであって：
ｐ型微結晶シリコン層を堆積させるように形成された単一ｐチャンバと；
それぞれが真性型微結晶シリコン層とｎ型アモルファスシリコン層を堆積させるように構成された複数のｉ／ｎチャンバと；
を備える、前記少なくとも一つの第二システムと；
を備える、前記装置。
【請求項２１】
該第一システムの該ｉ／ｎチャンバが、更に、ｎ型アモルファスシリコン層を堆積させるように構成されている、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
該第一システムの該ｐチャンバが、更に、ｐ型微結晶コンタクト層を堆積させるように構成されている、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
第一システム内のｐチャンバとｉ／ｎチャンバの比が１：４以上である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
該第二システム内のｐチャンバとｉ／ｎチャンバの比が１：４以上である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
第一システムと第二システムの比が、１：２以上である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
該第一システムの該単一ｐチャンバによって堆積されるｐ型アモルファスシリコン層が、ｐ型アモルファスシリコン-炭素層である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２７】
基板の上に多接合薄膜太陽電池を形成する方法であって：
シランガスを約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、水素ガスを約５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約６０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ｐ型ドーパントを約０.００５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.０５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ＲＦ電力を１５ミリワット／ｃｍ２〜約２００ミリワット／ｃｍ２で供給して、ｐ型アモルファスシリコン層を形成するステップと；
シランガスを約０.５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約７ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、水素ガスを約５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約６０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ＲＦ電力を１５ミリワット／ｃｍ２〜約２５０ミリワット／ｃｍ２で供給して、真性型アモルファスシリコン層を形成するステップと；
シランガスを約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.８ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、水素ガスを約３０ｓｃｃｍ／Ｌ〜約２５０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ｎ型ドーパントを約０.０００５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００４ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ＲＦ電力を約１００ミリワット／ｃｍ２〜約９００ミリワット／ｃｍ２で供給して、ｎ型微結晶シリコン層を形成するステップと；
シランガスを約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.８ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、水素ガスを約６０ｓｃｃｍ／Ｌ〜約５００ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ｐ型ドーパントを約０.０００２ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００１６ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ＲＦ電力を５０ミリワット／ｃｍ２〜約７００ミリワット／ｃｍ２で供給して、ｐ型微結晶シリコン層を形成するステップと；
シランガスを約０.５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、水素ガスを約４０ｓｃｃｍ／Ｌ〜約４００ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ＲＦ電力を約３００ミリワット／ｃｍ２以上で供給して、真性型微結晶シリコン層を形成するステップと；
シランガスを約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、水素ガスを約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ｎ型ドーパントを約０.０１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.０７５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給して、ｎ型アモルファスシリコン層を形成するステップと；
を含む、前記方法。
【請求項２８】
シランガスを約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.８ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、水素ガスを約６０ｓｃｃｍ／Ｌ〜約５００ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ｐ型ドーパントを約０.０００２ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００１６ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ＲＦ電力を約５０ミリワット／ｃｍ２〜約７００ミリワット／ｃｍ２で供給して、ｐ型微結晶シリコンコンタクト層を形成するステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
シランを約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、水素ガスを４ｓｃｃｍ／Ｌ〜約５０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ｎ型ドーパントを約０.０００５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００７５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で、ＲＦ電力を約１５ミリワット／ｃｍ２〜約２５０ミリワット／ｃｍ２で供給して、ｎ型アモルファスシリコンバッファ層を形成するステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
該ｐ型アモルファスシリコン層が、炭素含有化合物を約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１５ｓｃｃｍ／Ｌで供給することによって更に形成される、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、太陽電池並びにそれを形成するための方法及び装置に関する。更に詳細には、本発明の実施形態は、多接合薄膜太陽電池並びにそれを形成するための方法及び装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]結晶シリコン太陽電池と薄膜太陽電池は、二つの種類の太陽電池である。結晶シリコン太陽電池は、典型的には、単結晶シリコン基板（即ち、純シリコンの単結晶基板）又は多結晶シリコン基板（即ち、多結晶又はポリシリコン）のいずれかを用いる。追加の膜層をシリコン基板に堆積して、光の捕獲を改善し、電気回路を形成し、且つデバイスを保護する。薄膜太陽電池は、適切な基板上に堆積された物質の薄層を用いて、一つ以上のｐ-ｎ接合部を形成する。適切な基板としては、ガラス基板、金属基板、ポリマー基板が挙げられる。
【０００３】
[0003]現在の薄膜太陽電池の問題には、低効率と高コストが含まれている。それ故、改善された薄膜太陽電池並びに工場環境においてそれを形成するための方法及び装置が求められている。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]本発明の実施形態は、多接合薄膜太陽電池並びにそれを形成するための方法及び装置に関する。一実施形態において、基板の上に多接合薄膜太陽電池を形成する方法は、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップと、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の上に第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップとを含む。第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップは、ｐ型アモルファスシリコン層を形成する工程と、ｐ型アモルファスシリコン層の上に真性型アモルファスシリコン層を形成する工程と、真性型アモルファスシリコン層の上にｎ型微結晶シリコン層を形成する工程とを含むのがよい。第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するステップは、ｐ型微結晶シリコン層を形成する工程と、ｐ型微結晶シリコン層の上に真性型微結晶シリコン層を形成する工程と、真性型微結晶層の上にｎ型アモルファスシリコン層を形成する工程とを含むのがよい。一実施形態において、多接合薄膜太陽電池を形成するための装置は、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するように構成された少なくとも一つの第一システムと、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の上に第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するように構成された少なくとも一つの第二システムとを備える。第一システムは、ｐ型アモルファスシリコン層を堆積するように構成された単一ｐ-チャンバと、各々が真性型アモルファスシリコン層とｎ型微結晶シリコン層を堆積させるように構成された複数のｉ／ｎ-チャンバとを備えるのがよい。第二システムは、ｐ型微結晶シリコン層を堆積するように構成された単一ｐ-チャンバと、各々が真性型微結晶シリコン層とｎ型アモルファスシリコン層を堆積させるように構成された複数のｉ／ｎ-チャンバを備えるのがよい。
【０００５】
[0005]本発明の上記特徴が詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより具体的な説明は、その一部が添付の図面に示されている実施形態によって参照することができる。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示し、それ故、本発明の範囲を制限するものとみなされるべきでなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容し得ることは留意すべきである。
【詳細な説明】
【０００６】
[0013]本発明の実施形態は、改善された多接合薄膜太陽電池並びにそれを形成するための方法及び装置を含む。図１は、光放射又は太陽光放射に方向づけられた多接合太陽電池のある種の実施形態の概略図である。太陽電池１００は、薄膜その上に形成された、ガラス基板、ポリマー基板、金属基板、又は他の適切な基板のような基板１０２を備える。太陽電池１００は、更に、基板１０２の上に形成された第一透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層と、第一ＴＣＯ層１１０の上に形成された第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０と、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０の上に形成された第二ｐ-ｉ-ｎ接合部と、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０の上に形成された第二ＴＣＯ層１４０と、第二ＴＣＯ層１４０の上に形成されたメタルバック層１５０を備える。光反射を減少することによって光吸収を改善するために、基板更に／又はその上に形成された薄膜の一つ以上は、所望により、ウエットプロセス、プラズマプロセス、イオンプロセス、更に／又は機械的プロセスによってテクスチャ処理されてもよい。例えば、図１に示される実施形態において、第一ＴＣＯ層１１０はテクスチャ処理され、その上に堆積された続いての薄膜は、通常は、それの下の表面のトポグラフィに従う。
【０００７】
[0014]第一ＴＣＯ層１１０と第二ＴＣＯ層１４０は、それぞれ、酸化スズ、酸化亜鉛、インジウムスズ酸化物、スズ酸カドミウム、又はこれらの組み合わせ、又は他の適切な物質を含むことができる。ＴＣＯ物質は、追加のドーパントや成分を含んでもよいことが理解される。例えば、酸化亜鉛は、更に、アルミニウム、ガリウム、ホウ素、他の適切なドーパントのようなドーパントを含んでもよい。酸化亜鉛は、好ましくは５原子％以下のドーパント、より好ましくは２.５原子％以下のアルミニウムを含む。場合によっては、基板１０２は、第一ＴＣＯ層１１０が既に準備されたガラス製造業者によって準備されてもよい。
【０００８】
[0015]第一ｐ-ｉ-接合部１２０は、ｐ型アモルファスシリコン層１２２と、ｐ型アモルファスシリコン層１２２の上に形成された真性型アモルファスシリコン層１２４と、真性型アモルファスシリコン層１２４の上に形成されたｎ型微結晶シリコン膜とを備えるのがよい。ある種の実施形態において、ｐ型アモルファスシリコン層１２２は、約６０オングストローム〜３００オングストロームの厚さに形成されるのがよい。ある種の実施形態において、真性型アモルファスシリコン層１２４は、約１,５００オングストローム〜約３,５００オングストロームの厚さに形成されるのがよい。ある種の実施形態において、ｎ型微結晶半導体層１２６は、約１００オングストローム〜約４００オングストロームの厚さに形成されるのがよい。
【０００９】
[0016]第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０は、ｐ型微結晶シリコン層１３２と、ｐ型微結晶シリコン層１３２の上に形成された真性型微結晶シリコン層１３４と、真性型微結晶シリコン層１３４の上に形成されたｎ型アモルファスシリコン層１３４とを備えるのがよい。ある種の実施形態において、ｐ型微結晶シリコン層１３２は、約１００オングストローム〜４００オングストロームの厚さに形成されるのがよい。ある種の実施形態において、真性型微結晶シリコン層１３４は、約１０,０００オングストローム〜約３０,０００オングストロームの厚さに形成されるのがよい。ある種の実施形態において、ｎ型アモルファスシリコン層１３６は、約１００オングストローム〜約４５０オングストロームの厚さに形成されるのがよい。
【００１０】
[0017]メタルバック層１５０としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、これらの合金、又はこれらの化合物からなる群より選ばれる物質が挙げられるのがよいが、これらに限定されない。レーザスクライビングプロセスのような他のプロセスが太陽電池１００を形成するために行われてもよい。他の膜、物質、基板、更に／又はパッキングがメタルバック層１５０の上に準備されて、太陽電池を完成させてもよい。太陽電池を相互接続してモジュールを形成してもよく、これらを接続してアレイを形成してもよい。
【００１１】
[0018]太陽光放射１０１は、ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０、１３０の真性層によって吸収され、電子-ホール対に変換される。真性層全体に伸びるｐ型層とｎ型層の間に生じる電界によって、電子がｎ型層へ流れ、ホールがｐ型層へ流れ、電流が生じる。アモルファスシリコンと微結晶シリコンが異なる波長の太陽光放射１０１を吸収するために、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０は、真性型アモルファスシリコン層１２４を備え、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０は、真性型微結晶シリコン層１３４を備える。それ故、太陽光放射スペクトルの大部分を捕獲するので、太陽電池１００はより効率がよい。アモルファスシリコンの真性層と微結晶シリコンの真性層は、アモルファスシリコンが微結晶シリコンよりバンドギャップが広いので、太陽光放射１０１が最初に真性型アモルファスシリコン層１２４に進み、その後、真性型微結晶シリコン層１３４に進むようにスタックされる。第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０によって吸収されない太陽光放射は、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０に続ける。驚くべきことに、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０と第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０のｐ-ｉ-ｎ層の本明細書に開示された厚さが、効率が改善され且つ製造コストが低減された太陽電池を与えることがわかった。特許請求の範囲に明確に記載されない限り理論に縛られることを望まないが、一方で厚い真性層１２４、１３４がより多量の太陽光放射スペクトルを吸収するのに有益であり、もう一方で真性層１２４、１３４更に／又はｐ-ｉ-ｎ接合部１２０、１３０が厚過ぎる場合には、それを通る電子の流れが妨げられると考えられる。
【００１２】
[0019]一態様において、太陽電池１００は、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０と第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０の間に金属トンネル層を利用することを必要としない。第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０のｎ型微結晶シリコン層１２６とｐ型微結晶シリコン層１３２は、トンネル接合部を与えるのに充分な導電性を持ち、電子が第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０から第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０に流れることを可能にする。
【００１３】
[0020]一態様において、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０のｎ型アモルファスシリコン層１３６が、空気中の酸素のような酸素からの攻撃に対してより抵抗するので、セルの効率を増大すると考えられる。酸素は、シリコン膜を攻撃することができるので、そこを通って電子／ホールの搬送に関与する膜の性能を低くする不純物が形成する。
【００１４】
[0021]図２は、真性型アモルファスシリコン層１２４とｎ型微結晶シリコン層１２６の間に形成されたｎ型アモルファスシリコンバッファ層１２５を更に備える図１の多接合太陽電池１００の概略図である。ある種の実施形態において、ｎ型アモルファスシリコンバッファ層１２５は、約１０オングストローム〜約２００オングストロームの厚さに形成することができる。ｎ型アモルファスシリコンバッファ層１２５は、真性型アモルファスシリコン層１２４とｎ型微結晶シリコン層１２６の間に存在すると考えられるバンドギャップオフセットの架橋を援助すると考えられる。従って、セル効率は、高電流収集によって改善されると考えられる。
【００１５】
[0022]図３は、第一ＴＣＯ層１１０とｐ型アモルファスシリコン層１２２の間に形成されたｐ型微結晶シリコンコンタクト層１２１を更に備える図１の多接合太陽電池１００の概略図である。ある種の実施形態において、ｐ型微結晶シリコンコンタクト層１２１は、約６０オングストローム〜約３００オングストロームの厚さに形成されるのがよい。ｐ型微結晶シリコンコンタクト層１２１がＴＣＯ層との低抵抗コンタクトを達成することを援助すると考えられる。従って、真性型アモルファスシリコン層１２２と酸化亜鉛第一ＴＣＯ層１１０の間の電流の流れが改善されるので、セル効率が改善されると考えられる。多量の水素を用いてコンタクト層を形成するので、ｐ型微結晶シリコンコンタクト層１２１は、酸化亜鉛のような水素プラズマに耐性がある物質を含むＴＣＯ層と用いることが好ましい。酸化スズは水素プラズマによって化学的に還元されるので、ｐ型微結晶シリコンコンタクト層と共に用いられるのに適しないことがわかった。太陽電池１００は、図２に記載される真性型アモルファスシリコン層１２４とｎ型微結晶半導体層１２６の間に形成された所望によるｎ型アモルファスシリコンバッファ層を更に備えてもよいことが更に理解される。
【００１６】
[0023]図４は、図１、図２、又は図３の太陽電池１００のような太陽電池の一つ以上の膜を堆積させることができるプラズマ増強型化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバ４００の一実施形態の概略断面図である。適切な一プラズマ増強型化学気相堆積チャンバは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社から入手できる。他の製造業者からのものを含む、他の堆積チャンバを本発明を実施するために用いてもよいことも企図されている。
【００１７】
[0024]チャンバ４００は、通常、プロセス容積４０６を画成する、壁４０２と、底４０４と、シャワーヘッド４１０と、基板支持体４３０とを含む。基板１００のような基板がチャンバ４００の内外に搬送することができるようにバルブ４０８を通ってプロセス容積を出入りする。基板支持体４３０は、基板を支持するための基板受容面４３２と基板支持体４３０を上下させるリフトシステム４３６に結合したステム４３４とを含む。斜線の形４３３は、所望により、基板１００の周辺の上に載置されてもよい。リフトピン４３８は、基板支持体４３０を通って移動可能に配置されて、基板を基板受容面４３２に、また、基板受容面４３２から移動させる。基板支持体４３０には、また、基板支持体４３０を所望の温度に維持する加熱素子更に／又は冷却素子４３９が含まれてもよい。基板支持体４３０には、また、基板支持体４３０の周囲にＲＦ接地する接地ストラップ４３１が含まれてもよい。接地ストラップの例は、Ｌａｗらの２０００年２月１５日発行の米国特許第６,０２４,０４４号やＰａｒｋらの２００６年１２月２０日出願の米国特許出願第１１／６１３,９３４号で開示され、これらの開示内容はいずれも本開示内容に一致する程度まで本明細書に全体で援用されている。
【００１８】
[0025]シャワーヘッド４１０は、その周囲でサスペンション４１４によってバッキングプレート４１２に結合している。シャワーヘッド４１０は、また、たるみを防止し更に／又はシャワーヘッド４１０の真直さ／湾曲を制御することを援助する一つ以上の中央支持体４１６によってバッキングプレートに結合しているのがよい。ガス源４２０は、バッキングプレート４１２とシャワーヘッド４１０を通って基板受容面４３２にガスを供給するようにバッキングプレート４１２に結合されている。真空ポンプ４０９は、所望の圧力でプロセス容積４０６を制御するようにチャンバ４００に結合されている。ＲＦ電源４２２は、電界がシャワーヘッドと基板支持体の間に生じるのでプラズマがシャワーヘッド４１０と基板支持体４３０の間のガスから生成することができるように、ＲＦ電力をシャワーヘッド４１０に供給するバッキングプレート４１２更に／又はシャワーヘッド４１０に結合されている。約０.３ＭＨｚ〜約２００ＭＨｚの周波数のような種々のＲＦ周波数を用いるのがよい。一実施形態において、ＲＦ電源は、１３.５６ＭＨｚの周波数で供給される。シャワーヘッドの例は、Ｗｈｉｔｅらの２００２年１１月１２日発行の米国特許第６,４７７,９８０号、Ｃｈｏｉらの２００６年１１月１７日に公開された米国公開第２００５０２５１９９０号、Ｋｅｌｌｅｒらの２００６年３月２３日に公開された米国公開第２００６／００６０１３８号に開示され、これらの開示内容はすべて本開示内容と一致する程度まで本明細書に全体で援用されている。
【００１９】
[0026]誘導結合遠隔プラズマ源のような遠隔プラズマ源４２４もまた、ガス源とバッキングプレートの間に結合されていてもよい。処理基板の間に、洗浄ガスを遠隔プラズマ源４２４に供給することができるので、遠隔プラズマが生成され供給されてチャンバ要素を洗浄する。洗浄ガスは、シャワーヘッドに供給されるＲＦ電源４２２によって更に励起されてもよい。適切な洗浄ガスとしては、ＮＦ３、Ｆ２、及びＳＦ６が挙げられるがこれらに限定されない。遠隔プラズマ源の例は、Ｓｈａｎｇらの１９９８年８月４日発行の米国特許第５,７８８,７７８号に開示され、この開示内容は本開示内容に一致する程度まで本明細書に全体で援用されている。
【００２０】
[0027]図１、図２又は図３の太陽電池１００のシリコン層の一つ以上のような一つ以上のシリコン層のための堆積方法には、図４のプロセスチャンバ又は適切な他のチャンバにおいて以下の堆積パラメータが含まれてもよい。表面積が１０,０００ｃｍ２以上、好ましくは４０,０００ｃｍ２以上、より好ましくは５５,０００ｃｍ２以上の基板がチャンバに供給される。処理後の基板をより小さい太陽電池を形成するために切断してもよいことが理解される。
【００２１】
[0028]一実施形態において、加熱素子更に／又は冷却素子４３９は、約４００℃以下、好ましくは約１００℃〜約４００℃、より好ましくは約１５０℃〜約３００℃、例えば、約２００℃の堆積中の基板支持温度を与えるように設定されるのがよい。
【００２２】
[0029]基板受容面４３２上に載置された基板の上面とシャワーヘッド４１０の間の堆積中の間隔は、約４００ミルから約１２００ミル、好ましくは約４００ミル〜約８００ミルであるのがよい。
【００２３】
[0030]シリコン膜の堆積のために、シリコンベースのガス及び水素ベースのガスが供給される。適切なシリコンベースのガスとしては、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）、四塩化シリコン、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、及びこれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。適切な水素ベースのガスとしては、水素ガス（Ｈ２）が挙げられるがこれに限定されない。ｐ型シリコン層のｐ型ドーパントは、それぞれ、ホウ素又はアルミニウムのようなIII族元素を含むことができる。好ましくは、ホウ素がｐ型ドーパントとして用いられる。ホウ素含有ソースの例としては、トリメチルホウ素（ＴＭＢ（又はＢ(ＣＨ３)３））、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ＢＦ３、Ｂ（Ｃ２Ｈ５）、及び同様の化合物が挙げられる。好ましくは、ＴＭＢがｐ型ドーパントとして用いられる。ｎ型シリコン層のｎ型ドーパントは、それぞれ、リン、ヒ素、又はアンチモンのようなＶ族元素を含むことができる。好ましくは、リンは、ｎ型ドーパントとして用いられる。リン含有ソースの例としては、ホスフィン及び同様の化合物が挙げられる。ドーパントは、典型的には、ハロゲン、アルゴン、ヘリウム、及び適切な他の化合物のようなキャリヤガスと供給される。本明細書に開示されるプロセス法において、水素ガスの全流量が供給される。それ故、水素ガスが、例えば、ドーパント用の、キャリヤガスとして供給される場合には、キャリヤガス流量は、多くの追加の水素がチャンバにどのように供給されなければならないかを決定するために水素の全流量から差し引かれなければならない。
【００２４】
[0031]図３のコンタクト層１２１のようなｐ型微結晶シリコンコンタクト層を堆積させるある種の実施形態は、水素ガスとシランガスとのガス混合物を２００：１以上の割合で供給することを含むのがよい。シランガスは、約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.８ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給するのがよい。水素ガスは、約６０ｓｃｃｍ／Ｌ〜約５００ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給するのがよい。トリメチルホウ素は、約０.０００２ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００１６ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給するのがよい。言い換えれば、トリメチルホウ素をキャリヤガス中０.５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／キャリヤガス混合物は、約０.０４ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.３２ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。本開示における流量は、チャンバ内容積当たりのｓｃｃｍとして表されている。チャンバ内容積は、ガスが占有し得るチャンバの内部の容積として画成される。例えば、チャンバ４００のチャンバ内容積は、バッキングプレート４１２と、チャンバの壁４０２と底４０４とによって画成された容積引くシャワーヘッドアセンブリ（即ち、シャワーヘッド４１０、サスペンション４１４、中央支持体４１５を含む）と、基板支持体アセンブリ（即ち、基板支持体４３０、接地ストラップ４３１）とによってその中に占有された容積である。約５０ミリワット／ｃｍ２〜約７００ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力は、シャワーヘッドに供給されるのがよい。本開示におけるＲＦ電力は、基板面積当たり電極に供給されたワットとして表されている。例えば、寸法が２２０ｃｍ×２６０ｃｍの基板を処理するためにシャワーヘッドに供給される１０,３８５ワットのＲＦ電力の場合、ＲＦ電力は、１０,３８５ワット／（２２０ｃｍ×２６０ｃｍ）＝１８０ミリワット／ｃｍ２である。チャンバの圧力は、約１トール〜約１００トール、好ましくは約３トール〜約２０トール、より好ましくは４トール〜約１２トールに維持されるのがよい。ｐ型微結晶シリコンコンタクト層の堆積速度は、約１０オングストローム／分以上であるのがよい。ｐ型微結晶シリコンコンタクト層は、約２０パーセント〜約８０パーセント、好ましくは約５０パーセント〜約７０パーセントの結晶割合を有する。
【００２５】
[0032]図１、図２又は図３のシリコン層１２２のようなｐ型アモルファスシリコン層を堆積するある種の実施形態は、水素ガスとシランガスとのガス混合物を約２０：１以下の割合で供給することを含むのがよい。シランガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１０ｓｃｃｍ／の流量で供給されるのがよい。水素ガスは、約５ｓｃｃｍ／Ｌ〜６０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。トリメチルホウ素は、約０.００５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.０５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。言い換えれば、トリメチルホウ素がキャリヤガス中０.５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／キャリヤガス混合物は約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。メタンは、約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。約１５ミリワット／ｃｍ２〜約２００ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力は、シャワーヘッドに供給されるのがよい。チャンバの圧力は、約０.１トール〜約２０トール、好ましくは約１トール〜約４トールに維持される。ｐ型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約１００オングストローム／分以上である。メタン又は他の炭素含有化合物、例えば、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、Ｃ２Ｈ２は、ｐ型アモルファスシリコン層の窓特性（例えば、太陽光放射のより低い吸収に対して）を改善するために使用し得る。従って、太陽光放射の増加量を真性層を通って吸収することができるので、セル効率が改善される。
【００２６】
[0033]図１、図２、又は図３のシリコン層１２４のような真性型アモルファスシリコン層を堆積するある種の実施形態は、水素ガスとシランガスとのガス混合物を約２０：１以下の割合で供給することを含む。シランガスは、約０.５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約７ｓｃｃｍ／の流量で供給されるのがよい。水素ガスは、約５ｓｃｃｍ／Ｌ〜６０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。約１５ミリワット／ｃｍ２〜約２５０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力をシャワーヘッドに供給するのがよい。チャンバの圧力は、約０.１トール〜約２０トール、好ましくは約０.５トール〜約５トールに維持されるのがよい。真性型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約１００オングストローム／分以上であるのがよい。
【００２７】
[0034]図２のシリコン層１２５のようなｎ型アモルファスシリコンバッファ層を堆積させるある種の実施形態は、水素ガスとシランガスとのガス混合物を約２０：１以下の割合で供給することを含む。シランガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１０ｓｃｃｍ／の流量で供給されるのがよい。水素ガスは、約４ｓｃｃｍ／Ｌ〜５０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。ホスフィンは、約０.０００５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００７５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。言い換えれば、ホスフィンがキャリヤガス中０.５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／キャリヤガス混合物は約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１.５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。約１５ミリワット／ｃｍ２〜約２５０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力は、シャワーヘッドに供給されるのがよい。チャンバの圧力は、約０.１トール〜約２０トール、好ましくは約１.５トール〜約４トールに維持されるのがよい。ｎ型アモルファスシリコンバッファ層の堆積速度は、約２００オングストローム／分以上であるのがよい。
【００２８】
[0035]図１、図２又は図３のシリコン層１２６のようなｎ型微結晶シリコンバッファ層の堆積のある種の実施形態は、水素ガスとシランガスとのガス混合物を約１００：１以上の割合で供給することを含むのがよい。シランガスは、約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.８ｓｃｃｍ／の流量で供給されるのがよい。水素ガスは、約３０ｓｃｃｍ／Ｌ〜２５０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。ホスフィンは、約０.０００５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００４ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。言い換えれば、ホスフィンがキャリヤガス中０.５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／キャリヤガス混合物は約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.８ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。約１００ミリワット／ｃｍ２〜約９００ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力は、シャワーヘッドに供給されるのがよい。チャンバの圧力は、約１トール〜約１００トール、好ましくは約３トール〜約２０トール、より好ましくは４トール〜１２トールに維持されるのがよい。ｎ型微結晶シリコン層の堆積速度は、約５０オングストローム／分以上であるのがよい。ｎ型微結晶シリコン層は、約２０パーセント〜約８０パーセント、好ましくは約５０パーセント〜約７０パーセントの結晶割合を有する。
【００２９】
[0036]図１、図２又は図３のシリコン層１３２のようなｐ型微結晶シリコン層の堆積のある種の実施形態は、水素ガスとシランガスとのガス混合物を約２００：１以上の割合で供給することを含む。シランガスは、約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.８ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。水素ガスは、約６０ｓｃｃｍ／Ｌ〜５００ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。トリメチルホウ素は、約０.０００２ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００１６ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。言い換えれば、トリメチルホウ素がキャリヤガス中０.５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／キャリヤガス混合物は約０.４ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.３２ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。約５０ミリワット／ｃｍ２〜約７００ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力は、シャワーヘッドに供給されるのがよい。チャンバの圧力は、約１トール〜約１００トール、好ましくは約３トール〜約２０トール、より好ましくは４トール〜１２トールに維持されるのがよい。ｐ型微結晶シリコン層の堆積速度は、約１０オングストローム／分以上であるのがよい。ｐ型微結晶シリコン層は、約２０パーセント〜約８０パーセント、好ましくは約５０パーセント〜約７０パーセントの結晶割合を有する。
【００３０】
[0037]図１、図２又は図３のシリコン層１３４のような真性型微結晶シリコン層の堆積のある種の実施形態は、シランガスと水素ガスとのガス混合物を約１：２０〜１:２００の割合で供給することを含む。シランガスは、約０.５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。水素ガスは、約４０ｓｃｃｍ／Ｌ〜４００ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。ある種の実施形態において、シラン流量は、堆積の間に第一流量から第二流量に増加させてもよい。ある種の実施形態において、水素流量は、堆積の間に第一流量から第二流量に減少させてもよい。約３００ミリワット／ｃｍ２以上、好ましくは約６００ミリワット／ｃｍ２以上のＲＦ電力は、シャワーヘッドに供給されるのがよい。ある種の実施形態において、電力密度は、堆積の間に第一電力密度から第二電力密度に減少させてもよい。チャンバの圧力は、約１トール〜約１００トール、好ましくは約３トール〜約２０トール、より好ましくは４トール〜１２トールに維持される。真性型微結晶シリコン層の堆積速度は、約２００オングストローム／分以上、好ましくは５００オングストローム／分であるのがよい。堆積された微結晶真性層のための方法及び装置は、“Ｍｅｔｈｏｄｓａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇａ ＭｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎ Ｆｉｌｍｆｏｒ ＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＤｅｖｉｃｅ”と称する２００６年６月２３日出願の米国特許出願第１１／４２６,１２７号に開示され、この開示内容は本開示内容と一致する程度まで本明細書に全体で援用されている。微結晶シリコン真性層は、約２０パーセント〜約８０パーセント、好ましくは約５５パーセント〜約７５パーセントの結晶割合を有する。約７０％以下の結晶割合を有する微結晶シリコン真性層が開放回路電圧を増加し、より高いセル効率につながることがわかったことは驚くべきことであった。
【００３１】
[0038]図１、図２又は図３のシリコン層１３６のようなｎ型アモルファスシリコン層の堆積のある種の実施形態は、所望による第一ｎ型アモルファスシリコン層を第一流量で堆積させ、所望による第一ｎ型アモルファスシリコン層の上に第二ｎ型アモルファスシリコン層を第一シラン流量より少ない第二シラン流量で堆積させることを含む。所望による第一ｎ型アモルファスシリコン層は、水素ガスとシランガスとのガス混合物を約２０：１以下の割合で供給することを含むのがよい。シランガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１０ｓｃｃｍ／の流量で供給するのがよい。水素ガスは、約４ｓｃｃｍ／Ｌ〜４０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給するのがよい。ホスフィンは、約０.０００５ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.００７５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給するのがよい。言い換えれば、ホスフィンがキャリヤガス中０.５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／キャリヤガス混合物は約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１.５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給される。約２５ミリワット／ｃｍ２〜約２５０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力は、シャワーヘッドに供給されるのがよい。チャンバの圧力は、約０.１トール〜約２０トール、好ましくは約０.５トール〜約４トールに維持されるのがよい。第一ｎ型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約２００オングストローム／分以上であるのがよい。第二ｎ型アモルファスシリコン層は、水素ガスとシランガスとのガス混合物を約２０：１以下の割合で供給することを含むのがよい。シランガスは、約０.１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１ｓｃｃｍ／の流量で供給されるのがよい。水素ガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌ〜１０ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。ホスフィンは、約０.００１ｓｃｃｍ／Ｌ〜約０.０７５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。言い換えれば、ホスフィンがキャリヤガス中０.５％モル又は体積濃度で供給される場合には、ドーパント／キャリヤガス混合物は約２ｓｃｃｍ／Ｌ〜約１５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で供給されるのがよい。約２５ミリワット／ｃｍ２〜約２５０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力は、シャワーヘッドに供給されるのがよい。チャンバの圧力は、約０.１トール〜約２０トール、好ましくは約０.５トール〜約４トールに維持されるのがよい。第二ｎ型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約１００オングストローム／分以上であるのがよい。第二ｎ型アモルファスシリコン層は、多量にドープされ、約５００オーム-ｃｍ以下の抵抗率を有する。多量にｎ型ドープされたアモルファスシリコンは、層ＴＣＯ層１４０のようなＴＣＯ層とのオーム接触が改善されたと考えられる。従って、セルの効率が改善される。所望による第一ｎ型アモルファスシリコンは、全体のｎ型アモルファスシリコン層の堆積速度を増加させるために用いられる。ｎ型アモルファスシリコン層は、所望による第一ｎ型アモルファスシリコンを含めずに形成されてもよく、主に多量にドープされた第二ｎ型アモルファス層から形成されてもよいことが理解される。
【００３２】
[0039]図５は、図４のＰＥＣＶＤチャンバ４００又はシリコン膜を堆積させることができる他の適切なチャンバのような複数のプロセスチャンバ５３１-５３７を有するプロセスシステム５００の一実施形態の概略平面図である。プロセスシステム５００は、ロードロックチャンバ５１０に結合された搬送チャンバ５２０とプロセスチャンバ５３１-５３７とを含む。ロードロックチャンバ５１０は、基板をシステムの外部の周囲環境と搬送チャンバ５２０とプロセスチャンバ５３１-５３７の間を搬送させることを可能にする。ロードロックチャンバ５１０は、一つ以上の基板を保持する一つ以上の排気可能領域を含む。排気可能領域は、基板がシステム５００に入る間は排気され、基板がシステム５００から出る間は通気される。搬送チャンバ５２０は、ロードロックチャンバ５１０とプロセスチャンバ５３１-５３７の間で基板を搬送するように適合されるその中に配置された少なくとも一つの真空ロボット５２２を持つ。七つのプロセスチャンバは、図５に示されている。しかしながら、システムは、適切ないかなる数のプロセスチャンバを持ってもよい。
【００３３】
[0040]本発明のある種の実施形態において、一システム５００は、図１、図２、又は図３の第一ｐ-ｉ-ｎ接合部のような多接合太陽電池の一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層を備える第一ｐ-ｉ-ｎ接合を堆積するように構成されている。プロセスチャンバ５３１-５３７の一つは第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の一つ又は複数のｐ型シリコン層を堆積させるように構成され、残りのプロセスチャンバ５３１-５３７はそれぞれ一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層の双方を堆積するように構成されている。第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層は、堆積ステップの間の不動態化プロセスを含まずに同一チャンバ内で堆積させてもよい。従って、基板は、ロードロックチャンバ５１０を通ってシステムに入り、一つ又は複数のｐ型シリコン層を堆積させるように構成された専用のプロセスチャンバに真空ロボットによって搬送され、一つ又は複数の真性型シリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層の双方を堆積させるように構成された残りのチャンバの一つに真空ロボットによって搬送され、ロードロックチャンバ５１０に真空ロボットによって搬送される。ある種の実施形態において、基板をプロセスチャンバにより処理してｐ型シリコン層を形成する時間は、真性型アモルファスシリコン層とｎ型シリコン層を単一チャンバ内で形成する時間より約４倍以上、好ましくは６倍以上速い。それ故、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるシステムのある種の実施形態において、ｐ-チャンバとｉ／ｎチャンバとの比は１：４以上、好ましくは１：６以上である。プロセスチャンバのプラズマ洗浄を与える時間を含むシステムの処理能力は、約１０基板／時間以上、好ましくは２０基板／時間以上であるのがよい。
【００３４】
[0041]本発明のある種の実施形態において、一システム５００は、図１、図２、又は図３の第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０のような多接合太陽電池の一つ又は複数の真性型微結晶シリコン層を備える第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積するように構成されている。プロセスチャンバ５３１-５３７の一つは、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の一つ又は複数のｐ型シリコン層を堆積するように構成され、残りのプロセスチャンバ５３１-５３７は、それぞれ一つ又は複数の真性型微結晶シリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層の双方を堆積するように構成されている。第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の一つ又は複数の真性型微結晶シリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層は、堆積ステップの間に不動態化プロセスを含まずに同一チャンバ内で堆積させることができる。ある種の実施形態において、基板をプロセスチャンバにより処理してｐ型シリコン層を形成する時間は、単一チャンバ内で一つ又は複数の真性微結晶シリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層を形成する時間より、約４倍以上速い。それ故、第二ｐ-ｉ-ｎ接合を堆積させるシステムのある種の実施形態において、ｐ-チャンバとｉ／ｎ-チャンバとの比は、１：４以上、好ましくは１：６以上である。プロセスチャンバのプラズマ洗浄を与える時間を含むシステムの処理能力は、約３基板／時間以上、好ましくは５基板／時間以上であるのがよい。
【００３５】
[0042]ある種の実施形態において、真性型微結晶シリコン層の厚さが、一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層より厚いので、真性型アモルファスシリコン層を備える第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるためのシステム５００の処理能力は、真性型微結晶シリコン層を備える第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるためのシステム５００の処理能力の約２倍以上である。それ故、一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層を備える第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積するように適合された単一システム５００は、一つ又は複数の真性型微結晶シリコン層を備える第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるように適合された二つ以上のシステム５００と整合し得る。一旦第一ｐ-ｉ-ｎ接合部が一システム内の一基板上に形成されると、基板は周囲環境（即ち、真空破壊）にさらされると共に第二システムに搬送されるのがよい。第一ｐ-ｉ-ｎ接合部と第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させる第一システム間で湿式又は乾式洗浄は必要でない。
【００３６】
実施例
[0043]本明細書に開示される実施例は、本来例示的であり、特許請求の範囲に明確に示されない限り本発明の範囲を制限することを意味しない。
【００３７】
[0044]表面積が４,３２０ｃｍ２の基板を、チャンバ内容積が１３０リットルのカリフォルニア州サンタクララのＡＫＴＡｍｅｒｉｃａ社から入手できるＡＫＴ ４３００ ＰＥＣＶＤシステム内で処理した。ＰＥＣＶＤシステムの第一チャンバ内で層１を堆積させた。ＰＥＣＶＤシステムの第二チャンバ内で層２-４を堆積させた。ＰＥＣＶＤシステムの第三チャンバ内で層５を堆積させた。ＰＥＣＶＤシステムの第四チャンバ内で層６-１１を堆積させた。層１-１１の堆積の間の間隔を５５０ミルに設定し、基板支持体の温度を２００℃に設定した。タンデムｐ-ｉ-ｎ接合太陽電池を形成する堆積パラメータを図６に示す。ホスフィンを水素キャリヤガス中０.５％混合物で供給した。トリメチルホウ素は、水素キャリヤガス中０.５％混合物で供給した。図６における水素ガス流量は、ドーパントキャリヤガスから分離された水素ガス流量を示している。太陽電池は、図７に示される以下の特性を有する。
【００３８】
[0045]上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の他の多くの実施形態が本発明の基本的な範囲から逸脱せずに構成されてもよく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。例えば、図４の場合にはプロセスチャンバは水平位置に示されている。本発明の他の実施形態において、プロセスチャンバは、垂直のような水平位置でなくてもよいことが理解される。例えば、本発明の実施形態は、図５のマルチプロセスチャンバクラスタツールによって記載されている。本発明の実施形態は、インラインシステムやハイブリッドインライン／クラスタシステムで実施されてもよいことが理解される。例えば、本発明の実施形態は、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部と第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を形成するように構成された第一システムによって記載されている。本発明の他の実施形態において、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部と第二ｐ-ｉ-ｎ接合部は、単一システム内で形成されてもよいことが理解される。例えば、本発明の実施形態は、真性型層とｎ型層双方を堆積させるように構成されたプロセスチャンバによって記載されている。本発明の他の実施形態において、個別のチャンバは、真性型層とｎ型層を堆積させるように構成されてもよいことが理解される。本発明の他の実施形態において、プロセスチャンバは、ｐ型層と真性型層双方を堆積させるように適合されてもよいことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、光放射又は太陽光放射に方向づけられた多接合太陽電池のある種の実施形態の概略図である。
【図２】図２は、ｎ型アモルファスシリコンバッファ層を更に備える図１の多接合太陽電池の概略図である。
【図３】図３は、ｐ型微結晶シリコンコンタクト層を更に備える図１の多接合太陽電池の概略図である。
【図４】図４は、太陽電池の一つ以上の層が堆積されるのがよいプラズマ増強型化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバの一実施形態の概略断面図である。
【図５】図５は、複数のプロセスチャンバを持つプロセスシステムの一実施形態の概略平面図である。
【図６】図６は、タンデムｐ-ｉ-ｎ接合太陽電池を形成する堆積パラメータを示す表である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態の太陽電池の特性を示す表である。
【符号の説明】
【００４０】
１００…多接合太陽電池、１０１…光放射又は太陽光放射、１０２…基板、１１０…第一ＴＣＯ層、１２０…第一ｐ-ｉ-ｎ接合部、１２１…ｐ型微結晶シリコンコンタクト層、１２２…ｐ型アモルファスシリコン層、１２４…真性型アモルファスシリコン層、１２６…ｎ型微結晶シリコン層、１３０…第二ｐ-ｉ-ｎ接合部、１３２…ｐ型微結晶シリコン層、１３４…真性型微結晶シリコン層、１３６…ｎ型アモルファスシリコン層、１４０…第二ＴＣＯ層、１５０…メタルバック層、４００…ＰＥＣＶＤチャンバ、４０２…壁、４０４…底、４０６…プロセス容積、４０８…バルブ、４１０…シャワーヘッド、４１２…バッキングプレート、４１６…中央支持体、４３０…基板支持体、４３２…基板受容面、４３３…斜線の形、４３４…ステム、４３６…リフトシステム、４３８…リフトピン、４３９…加熱素子更に／又は冷却素子。
【図１】
2010517271.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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