[发明专利]降低半导体器件的透明导电氧化物层中钠浓度的方法

说明书

背景技术

本公开一般涉及用于制造半导体器件的装置和方法，具体地涉及降低半导体器件的透明导电电极中的钠浓度。

“薄膜”光伏材料是指沉积为提供结构支撑的衬底上的层的多晶或非晶的光伏材料。薄膜光伏材料与制造成本较高的单晶半导体材料不同。一些提供高转换效率的薄膜光伏材料包括含硫属元素化合物半导体材料，如铜铟镓硒(CIGS)。

薄膜光伏电池(也称为太阳能电池)可通过使用辊对辊涂布系统基于溅射、蒸发或化学气相沉积(CVD)技术而被制造。薄箔衬底，如箔网状衬底以线性带状的方式通过一系列的单独的真空室或单个分开的真空室从辊中进料，在该真空室中接收所需的层以形成薄膜光伏电池。在这种系统中，具有有限长度的箔片可以在辊上供应。新辊的端部可以联接到先前辊的端部以提供连续供给的箔层。

钠通过降低缺陷密度，增加净载流子浓度和导电性来提高一些含硫属元素化合物半导体材料(如CIGS)的电子特性，从而提高采用含硫属元素化合物半导体材料的光伏器件的转换效率。据认为，钠通过含硫属元素化合物半导体材料的结构改性来实现这种电子效应，其包括在含硫属元素化合物半导体材料的生长期间由于钠的存在而增加的晶粒尺寸和织构。

发明内容

根据本公开的一个方面，一种制造半导体器件的方法包括：形成包括具有原子浓度大于1×10¹⁹/cm³的钠的p-n结的半导体材料叠层；在半导体材料叠层上沉积透明导电氧化物层，使得钠原子从半导体材料叠层扩散到透明导电氧化物层中；以及使透明导电氧化物层的物理暴露表面与流体接触来去除透明导电氧化层中的钠。

根据本发明的另一方面，一种半导体器件制造装置包括：至少一个半导体沉积模块，其被配置为在衬底上形成包括p-n结的半导体材料叠层；导电氧化物沉积模块，其被配置为将透明导电氧化物层沉积在半导体材料叠层上；和流体处理模块，其被配置为使透明导电氧化物层的物理暴露表面与流体接触来去除透明导电氧化物层中的钠。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施例的薄膜光伏电池的示意性垂直横截面图。

图2是根据本公开的一个实施例的能够用于制造图1所示的光伏电池的第一示例性模块化沉积装置的示意图。

图3是根据本公开的一个实施例的能够用于制造图1所示的光伏电池的第二示例性模块化沉积装置的示意图。

图4是根据本公开的一个实施例的能够用于制造图1所示的光伏电池的第三示例性模块化沉积装置的示意图。

图5是根据本公开的一个实施例的示例性密封连接单元的示意图。

图6是根据本公开的一个实施例的在去除钠步骤之后通过互连器互连的两个光伏电池的示意性垂直横截面图。

图7是示出根据本公开的一个实施例的通过水漂洗降低钠的图。

具体实施方式

所述附图并没有按照比例绘制。元件的多个实例可以被重复，其中示出了元件的单个实例，除非明确地描述或者另外清楚地表示不存在元件的重复。序数如“第一”、“第二”和“第三”仅用于标识相似的元件，而且本即时公开的整个说明书和权利要求书中可以采用不同的序数。如本文所使用的，位于第二元件“上”的第一元件可以位于第二元件的表面的外侧上或第二元件的内侧上。如本文所使用的，如果在第一元件的表面和第二元件的表面之间存在直接的物理接触，则第一元件“直接位于”第二元件上。如本文所使用的，如果元件的结构部件固有地能够根据其物理和/或电气特性来执行一个功能，则该元件被“配置”为执行该功能。

为了不被特定的理论所束缚，本发明人断定在透明导电氧化物材料的顶表面上或本体部分中存在相当高量的钠，这在环境条件下可能不利于互连的光伏电池的稳定性，该透明导电氧化物材料用作与导电互连器接触的光伏电池的顶电极。因此，本公开的实施例提供了降低光伏电池的透明导电氧化物中的钠和/或其上的钠，同时将钠用于下部的含硫属元素化合物半导体吸收层中的方法，以改善电池的稳定性，而不牺牲在吸收层中由钠带来的性能增强。

参考图1，示出了光伏电池10的垂直横截面图。光伏电池10包括衬底、如导电衬底12、第一电极20、p掺杂的半导体层30、n掺杂的半导体层40、第二电极50、和可选的抗反射(AR)涂层(未示出)。