[发明专利]光电转换元件制造装置和方法、以及光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及例如光电转换元件制造装置和方法、以及光电转换元件，特别涉及提高成膜速度和转换效率的光电转换元件制造装置和方法、以及光电转换元件。

背景技术

以往开始就使用的石油资源具有诸如以下的问题：作为资源的有限性、随着燃烧而产生的二氧化碳的增加所带来的所谓的地球温暖化现象等，近年来，太阳能电池作为绿色能源而受到关注。

以往，在太阳能电池中所追求的是CPT(成本/投资回收期/时间)，该CPT由下式决定。

在2007年，上述的CPT值在晶体硅太阳能电池中为25年、在薄膜太阳能电池中为40年左右。由于投资回收期相当长，因此必然背负过大的成本(初始成本)负担，这成为太阳能电池在现实中难以普及的主要原因之一。

为了降低CPT值(减少成本/投资回收期/时间)，需要实现初始导入成本的降低、由于导入而带来的年间利润的增加、年间运营成本的降低等。为了实现这些，应当降低太阳能电池的装置费用，提高成膜速度以及转换效率。为提高成膜速度，能够利用高密度的等离子体。并且，为提高转换效率，需要制作缺陷量少、氧浓度低的膜。

另一方面，也需要没有浪费地利用具有宽的波长范围的太阳光，为了达到上述目的利用串联式的太阳能电池。

专利文献1：日本专利文献特开2006-210558号公报；

专利文献2：日本专利文献特开2002-29727号公报；

专利文献3：日本专利文献特开平9-51116号公报。

发明内容

以往，等离子体的生成中利用微波，通过微波实现高密度的等离子体来提高成膜速度，但是无法形成充分缜密的膜。因此，当裸露在大气中时等，氧和水分将会进入膜中，因此出现无法得到耐用的含氧量充分低并且缺陷密度低的膜的问题。

特别是在太阳能电池中，收到了以下报告：一旦氧混入Si(硅)中，则Si被n型化，从而暗电导率的增大(泄漏电流的增加)、或由于缺陷而光电导率降低。

在其他方面，近年来，作为低成本的太阳能电池而受到瞩目的非晶态硅太阳能电池的最大的问题在于转换效率比晶体硅太阳能电池低。

对此，虽然研究了各种串联式太阳能电池，但是在入射光的有效利用性以及光吸收特性等性能和材料之间的关系上还存在可改良的余地，其中，所述串联式太阳能电池是以下方式构成的太阳能电池：例如层积p型半导体、i型半导体、n型半导体，并层积任意层的量的具有不同的吸收波长带域的pin结的组。特别是，在涉及非晶态硅和微晶硅、微晶硅和微晶硅的组合的串联式太阳能电池中，除了入射光的有效利用性以及光吸收特性之外，上述暗电导率的增大(泄漏电流的增大)或光电导率的降低也成为问题。包括上述专利文献在内的以往的技术，无论哪一个都没有针对这些问题，并且也没有给出答案。

作为这样的以往技术上的问题的氧的进入，可以通过在衬底上形成缜密的膜来抑制，本发明的发明人发现了缜密膜的形成中自偏电压具有很大的影响。

因此，本发明的目的在于提供一种在太阳能电池的成膜中，通过使用微波等离子体来实现高效的成膜并提高成膜速度，同时，通过适当地选择/控制自偏电压来形成缜密的膜以抑制氧的混入，并且能够降低缺陷的量、提高转换效率的光电转换元件制造装置和方法、以及光电转换元件。

本发明是为了解决作为以往的技术上的问题的氧的进入而进行的，首先其目的在于提供一种在太阳能电池的通常的成膜中，通过使用微波等离子体来实现高效的成膜并提高成膜速度，同时，抑制氧的混入，并且降低缺陷的量，由此能够提高转换效率的光电转换元件制造装置和方法、以及光电转换元件。

本发明的进一步的目的在于提供一种转换效率高的太阳能电池(包括微晶硅、非晶态)。

首先，本发明涉及光电转换元件制造装置，所述装置是在衬底上通过微波等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法来形成半导体的层积膜的光电转换元件制造装置，的特征在于，包括：腔室，所述腔室是密闭空间，并且所述腔室中内置有载放衬底的基座，所述衬底是要形成薄膜的对象；第一气体供应部，其对所述腔室内的等离子体激发区域提供等离子体激发气体；调压部，其调整所述腔室内的压力；第二气体供应部，其对所述腔室内的等离子体扩散区域提供原料气体；微波施加部，其将微波导入到所述腔室内；以及偏置电压施加部，其对所述衬底根据所述气体种类来选择并施加衬底偏置电压。