[发明专利]形成光伏器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，更具体而言，涉及采用单腔工艺来制造光伏器件的器件和方法。

背景技术

通常以多腔集群工具制造非晶氢化硅（a-Si:H）太阳能电池。这种器件中的构成活性层包括p型层（或p层）、本征层（或i层）和n型层（或n层），总体上形成p-i-n或pin叠层。在单独的腔中沉积p、i和n（例如，a-Si:H）层，会降低制造效率。

在一些工艺中，在沉积每个新层时都需要重新配置相同的腔。利用单腔的太阳能电池制造有许多缺陷。例如，当对于p型掺杂源（例如，硼）采用乙硼烷时，在腔内会残留硼。这导致提高p-i界面受污染的可能性，从而导致器件性能变差。

在另一个示例中，当对于p型掺杂源采用三甲基硼（TMB）时，较少的硼残留。然而，对于例如a-Ge:H、a-Si:H等材料而言，极难做到向这些膜提供硼而不污染出现的反应物（该工艺不能适用于所有器件材料）。TMB比乙硼烷掺杂昂贵一个数量级，并且非故意碳掺杂通常会导致差的掺杂激活。

发明内容

一种形成光伏器件的方法，包括：在衬底上沉积p型层，以及通过在腔内将p型层的表面暴露到等离子体处理（或者气流）以便与污染物发生反应，从而清洁p型层。在p型层上形成本征层，以及在本征层上形成n型层。

另一种形成光伏器件的方法，包括：在衬底上沉积p型层；在p型层上部分形成本征层；通过将部分形成的本征层的表面暴露到等离子体处理以便与污染物发生反应，从而清洁部分形成的本征层；在p型层上完成本征层；以及在本征层上形成n型层。

另一种形成光伏器件的方法，包括：利用乙硼烷作为掺杂剂气体，在衬底上沉积p型层；通过等离子体处理与污染物反应并去除污染物，从而清洁p型层；在p型层上完成本征层；以及在本征层上形成n型层，其中所有步骤在单一处理腔中完成。

参照附图，通过以下示例性实施例的详细说明，可以清楚理解本发明的这些和其它特征和优点。

附图说明

下面参照附图来说明优选实施例，其中：

图1是根据本原理的具有已清洁p-i界面的光伏器件的横截面图；

图2示出根据本原理的光伏器件的电流密度（J）（mA/cm²）对电压（V）（伏特）的曲线图，其中示出利用非原位NF₃等离子体清洁和没有清洁两种情况的曲线；

图3示出根据本原理的光伏器件的电流密度（J）（mA/cm²）对电压（V）（伏特）的曲线图，其中示出没有清洁、利用原位NF₃等离子体处理以及利用在部分形成的本征层上的原位NF₃等离子体处理三种情况的曲线；

图4示出根据本原理的光伏器件的电流密度（J）（mA/cm²）对电压（V）（伏特）的曲线图，其中示出利用原位NF₃等离子体处理分别达10秒、30秒和45秒三种情况的曲线；

图5示出根据本原理的光伏器件的电流密度（J）（mA/cm²）对电压（V）（伏特）的曲线图，其中利用氨净化（purge）达120秒；

图6是根据示例性实施例的制造光伏器件的方法的方块图/流程图；以及

图7是根据示例性实施例的制造光伏器件的方法的方块图/流程图，其中利用经等离子体处理的部分形成的本征层。

具体实施方式

根据本原理提供的器件和方法可以改进器件效率和性能。在光伏器件例如太阳能电池等中采用活性层，活性层包括p型层（或p层）、本征层（或i层）和n型层（或n层），总体上p-i-n或pin叠层。这些层之间的污染物会导致器件效率降低。p层和i层之间的界面（p-i界面）尤为如此。本原理提供的用于清洁器件和/或腔的方法可以减少或消除出现在器件各层之间界面的污染物。

在一个实施例中，通过在处理腔中对器件或样本进行沉积工艺，形成p型层。该样本保持加载在腔中，并且经受清洁处理。例如，执行腔内原位清洁而不会损坏p型层。在有用实施例中，清洁工艺可以包括低功率NF₃等离子体清洁、NF₃气流和/或NF₃泵抽/净化。通过清洁该腔去除所有残留的p型化合物。该处理优选继续而不必移除器件/样本。这提供了用于多层处理的单腔工艺。

可以理解的是，本发明是参照具有衬底和光伏叠层的给定示例性体系架构来说明的；然而，在本发明的范围内，还可以采用其它体系架构、结构、衬底、材料及工艺特征和步骤。