[发明专利]用于远程等离子体源辅助的含硅膜沉积的方法和装置

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于形成太阳能电池的装置和方法。更具体地，本发明的实施例涉及用于形成在太阳能电池应用中使用的非晶和微晶硅层的装置和方法。

背景技术

光伏(PV)器件或太阳能电池是将太阳光转换成直流(DC)电力的器件。通常的薄膜PV器件或薄膜太阳能电池具有一个或多个p-i-n结。每个p-i-n结包括p型层、本征型层以及n型层。当太阳能电池的p-i-n结暴露于(由来自光子的能量组成的)太阳光时，太阳光经由PV效应而被转换成电力。太阳能电池可以铺设成更大的太阳能阵列。

通常，薄膜太阳能电池包括有源区或光电转换单元、以及被设置成前电极和/或后电极的透明导电氧化物(TCO)膜。光电转换单元包括p型硅层、n型硅层、以及夹在p型硅层和n型硅层之间的本征型(i型)硅层。包括微晶硅膜(μc-Si)、非晶硅膜(a-Si)、多晶硅膜(poly-Si)等的多种类型的硅膜可以被用于形成光电转换单元的p型层、n型层和/或i型层。背侧电极可以包括一个或多个导电层。

非晶硅膜和微晶硅膜目前都被用于形成太阳能电池。但是，在用于沉积这些膜的当前的生成设备和方法中存在问题。例如，在常规热化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺中，硅和氢的低能气相结合导致形成聚合的硅与氢结构，这会导致产生颗粒、膜沉积不充分、以及在物理和电气上低劣并不稳定的沉积膜。

因此，需要改进的用于沉积非晶和微晶硅膜的装置和方法。

发明内容

在本发明的一个实施例中，用于沉积含硅膜的方法包括：远离处理室产生氢自由基；将氢自由基的流动引导至处理室的处理区域中，其中衬底设置在处理区域中；将含硅气体的流动引导至处理室的处理区域中；和在衬底上沉积硅膜。远程产生的氢自由基在到达处理区域之前不与含硅气体混合。

在另一实施例中，用于沉积含硅膜的方法包括：在远程等离子体源中建立氩气的流动；在远程等离子体源内激发出等离子体；在远程等离子体源中建立氢气的流动以使得形成氢自由基的流动；将氢自由基的流动传送到处理室的处理区域中，其中，衬底位于处理区域中；产生进入到处理室的处理区域中的含硅气体的流动；和在衬底上沉积硅膜。氢自由基在到达处理室的处理区域之前不与含硅气体混合。

在本发明的另一实施例中，用于沉积含硅膜的装置包括：处理室，其具有在处理室内限定出处理区域的多个壁、喷头以及衬底支撑件；含硅气体源，其经由设置成穿过喷头的多个第一气体通道而连接到处理区域；远程等离子体源，其连接到氢气源并构造成在远程等离子体源内产生多个氢自由基；视线管，其将远程等离子体源连接到处理室，其中视线管包括惰性材料；和供给管，其将视线管连接到处理区域以使得由供给管传送的氢自由基在进入处理区域之前不与含硅气体混合。

附图说明

可以参照实施例对上文简要总结的本发明进行更具体地描述，以便于详细地理解本发明的上述特征，实施例中的一些在附图中示出。然而应当注意，附图仅示出了本发明的典型实施例并且因此不被认为是对本发明范围的限制，本发明可以允许有其他等效实施例。

图1是可以部分地使用根据本发明的实施例的方法和装置形成的单结非晶硅太阳能电池的简化示意图。

图2是可以部分地使用根据本发明的实施例的方法和装置形成的多结太阳能电池的另一实施例的示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的用于沉积非晶和微晶膜的处理室的示意性横截面图。

图4是根据另一实施例的用于分别将来自远程等离子体源的氢自由基(hydrogen radical)和来自处理气体源的处理气体输送到处理室的处理区域中的喷头的示意性横截面图。

图5是根据本发明的一个实施例的用于氢自由基产生的处理流的示意图。

为便于理解，尽可能使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同元件。可以想到一个实施例中公开的元件可以被有利地利用在其他实施例中，而不用专门详述。

具体实施方式