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TW200913292A - Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same - Google Patents

Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same Download PDF

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TW200913292A
TW200913292A TW097128158A TW97128158A TW200913292A TW 200913292 A TW200913292 A TW 200913292A TW 097128158 A TW097128158 A TW 097128158A TW 97128158 A TW97128158 A TW 97128158A TW 200913292 A TW200913292 A TW 200913292A
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TW
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germanium layer
type
intrinsic
gas
Prior art date
Application number
TW097128158A
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English (en)
Inventor
Shuran Sheng
Yong-Kee Chae
Soo-Young Choi
Tae Kyung Won
Li-Wei Li
Original Assignee
Applied Materials Inc
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Publication date
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Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
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Description

200913292 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明實施例大致係關於太陽能電池及其形成方法和 設備。更明確地，本發明實施例係關於薄膜多接面太陽能 電池及其形成方法和設備。 【先前技術】
太陽能電池將太陽輻射舆其他光線轉換成可用的電 能。因為光伏（photovoltaic)效應而發生能量轉換。太陽能 電池可由晶態材料或由非晶或微晶材料所形成。一般而 言，現今大量生產的太陽能電池主要類型有兩種，分別為 結晶矽太陽能電池與薄膜太陽能電池。結晶矽太陽能電池 通常應用單結晶基材（即，純矽的單晶基材）或多結晶矽 基材（即，多晶或多晶矽）。在矽基材上沉積附加膜層以改 善光線捕獲、形成電路以及保護元件。薄膜太陽能電池使 用沉積在適合基材上之材料薄層，好形成一或多個p-n接 面。適合的基材包括玻璃、金屬和聚合物基材。已經發現 薄膜太陽能電池的性能在暴露於光線後會隨著時間而降 低，這會導致元件穩定性不如預期。通常會降低的太陽能 電池性能為充填因子（fill factor, FF)、短路電流（short circuit current)與開路電壓（Voc)。 目前薄膜太陽能電池的問題包括低效率與高成本。因 此，需要改良的薄膜太陽能電池及在工廠環境t製造其之 方法與設備。亦需要可製造具有高充填因子、高短路電流、 5 200913292 高開路電壓與良好元件穩定性之高穩定性p-i-n 池的製程。 【發明内容】 本發明之實施例係關於薄膜多接面太陽能電 成方法與設備。一實施例中，在基材上形成薄膜 陽能電池之方法包括形成第一 p-i-n接面並於第-面上形成第二p-i-n接面。形成第一 p-i-n接面可 p型非晶矽層、在 p型非晶矽層上形成本質型 type)非晶矽層、並在本質型非晶矽層上形成 η 層。形成第二Ρ - i - η接面可包括形成ρ型微晶每 型微晶矽層上形成本質型微晶矽層、並在本質型 形成η型非晶矽層。一實施例中，形成薄膜多接 電池之設備包括至少一適以形成第一 p - i - η接面 統與至少一適以在第一 p-i-n接面上形成第二 第二系統。第一系統可包括適以沉積Ρ型非晶石夕 ρ -腔室與複數個各自適以沉積本質型非晶矽層與 矽層之i/n-腔室。第二系統可包括適以沉積ρ型 之單一 ρ -腔室與複數個各自適以沉積本質型微 型非晶矽層之i/n-腔室。 本發明實施例更包括提供在基材上形成薄 陽能電池之方法，該方法包括在基材上形成第 並在第一光伏接面上形成第二光伏接面，形成第 面包括形成P型微晶矽層、在P型微晶矽層上 太陽能電
池與其形 多接面太 _ p-i-n 接 包括形成 (intrinsic 型微晶砍 層、在ρ 微晶層上 面太陽能 之第一系 i-n接面之 層之單一 η型微晶 微晶矽層 矽層與η 多接面太 光伏接面 二光伏接 成本質型 6 200913292 微晶矽層（其中當本質型微晶矽層被形成時，一或更多 變數係經調整以控制本質型微晶矽層厚度内二或更多 之結晶係數（c r y s t a 11 i n e f r a c t i ο η))、並在本質型微晶層 成η型非晶梦層。 本發明實施例更提供在基材上形成薄膜多接面太 電池之方法，該方法包括在基材上形成第一光伏接面 包括形成Ρ型非晶矽層、在Ρ型非晶矽層上形成本質 晶矽層（其中本質型非晶矽層包括Ρ - i缓衝本質型非晶 與主體（bulk)本質型非晶矽層）、並在本質型非晶矽層 成 η型微晶矽層；並在第一光伏接面上形成第二光 面，其包括形成Ρ型微晶矽層、在Ρ型微晶矽層上形 質型微晶矽層、並在本質型微晶層上形成η型非晶矽 本發明實施例更包括提供串列式（tandem)接面光 件，其包括第一光伏接面與第二光伏接面，其中第二 接面包括ρ型摻雜微晶矽層、本質型微晶矽層（其中本 微晶矽層係由多步驟沉積處理加以形成，其中各個沉 驟具有不同氫/矽烷比例之氣體混合物，以在各個沉積 中形成不同的薄膜結晶係數）、與η型摻雜非晶矽層， 接本質型微晶矽層。 【實施方式】 本發明實施例包括改良的薄膜多接面太陽能電池 形成方法和設備。第1圖是朝向光或太陽輻射1 〇 1的 面太陽能電池1 〇 〇之某些實施例的概要圖。太陽能電列 處理 位置 上形 陽能 .其 型非 矽層 上形 伏接 成本 醫。 伏元 光伏 質型 積步 步驟 其鄰 及其 多接 ,100 7 200913292
包括薄膜形成於其上之基材 102，諸如玻璃基材、聚合物 基材、金屬基材或其他適當基材。太陽能電池100進一步 包括形成在基材 102 上的第一透明導電氧化物 (transparent conducting oxide, TCO)層 110、形成在該 第一 TCO層110上的第一 p-i-n接面120、形成在該第一 p-i-n接面120上的第二p-i-n接面130、形成在該第二p-i-n 接面130上的第二TCO層140以及形成在該第二TCO層 1 40上的金屬背層1 5 0。爲了藉由降低光反射來改善光吸 收，透過濕式、電漿、離子和/或機械處理，隨意地使基材 和/或一或多個形成在其上的薄膜具有紋理（t e X t u r e )。例 如，在第1圖中所示的實施例中，使第一 TCO層110具有 紋理則隨後沉積於其上的薄膜通常會跟隨下方之表面起 伏。 第一 TC0層110和第二TC0層140各自包括氧化錫、 氧化辞、氧化銦錫、錫酸鎘、上述之組合物或其他適合的 材料。可以理解T C 0材料亦可包括額外的摻雜物和成分。 例如，氧化鋅可進一步包括換雜物，諸如is、鎵、删和其 他適當摻雜物。氧化辞較佳係包括5原子％或更少的摻雜 物，並且更佳為包括2.5原子％或更少的鋁。在某些情況 中，可由玻璃製造商提供已經設有第一 TCO層110的基材 102 ° 第一 P-i-n接面120可包括p型非晶矽層122、形成在 該p型非晶矽層1 2 2上的本質型非晶矽層1 2 4以及形成在 該本質型非晶矽層1 2 4上的η型微晶矽層1 2 6。某些實施 8
w 200913292 例中，p型非晶矽層1 2 2可形成之厚度係約6 0人和約 之間。某些實施例中，本質型非晶矽層1 2 4可形成之 係約1 5 Ο Ο Α和約3 5 Ο Ο Α之間。某些實施例中，η型微 導體層1 2 6可形成之厚度係約1 Ο Ο Α和約4 Ο Ο Α之間。 第二p-i-n接面130可包括p型微晶矽層132、形 該p型微晶矽層1 3 2上的本質型微晶矽層1 3 4以及形 該本質型微晶矽層1 3 4上的η型非晶矽層1 3 6。某些 例中，ρ型微晶矽層1 3 2可形成之厚度係約1 Ο Ο Α和約 之間。某些實施例中，本質型微晶矽層1 3 4可形成之 係約1 0,000A和約3 0,000A之間。某些實施例中，η 晶矽層1 3 6可形成之厚度係約1 Ο Ο Α和約5 Ο Ο Α之間。 金屬背層150可包括（但不限於）選自A卜Ag、Ti、 Au、Cu、Pt、上述之合金或上述之組合物所構成之群 材料。可執行其他處理以形成太陽能電池 1 0 0，例如 刻劃處理。可在金屬背層1 5 0上提供其他膜、材料、 與/或封裝以完成太陽能電池。可使太陽能電池相互連 成模組，接著連接模組以形成陣列。 透過p - i - η接面1 2 0、1 3 0的本質層吸收太陽輻射 並轉換成電子電洞對。延伸穿過本質層且在Ρ型層和 層之間産生的電場，可使電子流向η型層並使電洞流 型層，因而産生電流。因爲非晶矽和微晶矽吸收不同 的太陽輻射101，所以第一 p-i-n接面120包括本質型 矽層124而第二p-i-n接面130包括本質型微晶矽層 因此，太陽能電池1 〇 0由於捕獲較大部分的太陽輻射 300A 厚度 晶半 成在 成在 實施 400人 厚度 型非 • Cr ' 組的 鐳射 基材 接形 1 0 1 > η型 :向ρ 波長 非晶 134。 光譜 9
200913292 而更具效率。由於非晶矽與微晶矽相比具有較寬的 隙，因此非晶石夕本質層和微晶本質層以這樣的方式堆 使得太陽輻射1 〇 1首先透過本質型非晶矽層1 24，然 過本質型微晶矽層134。不被第一 p-i-n接面120吸收 陽輻射繼續到第二p - i - η接面1 3 0上。令人驚訝地發 此處公開爲太陽能電池設計的第一 p-i-n接面1 20以 二p-i-n接面130之p-i-n層的厚度可改進效率並且降 製造成本。除了明確地在申請專利範圍中陳述，不希 理論所限制，一般認為一方面，較厚的本質層 124' 有利於吸收更多數量的太陽輻射光譜，另一方面，若 層124、134和/或p-i-n接面120、130太厚，從那裏 的電子流會受阻礙。 一態樣中，太陽能電池1〇〇不需利用第一 P-i-n 120和第二p-i-n接面130之間的金屬隧道層。第一 接面1 2 0的η型微晶矽層1 2 6和p型微晶矽層1 3 2具 分的導電性，以提供隧道接面允許電子從第一 Ρ - i - η 120流向第二p-i-n接面130。 一態樣中，一般認為由於第二P - i - η接面1 3 0的 非晶矽層1 3 6更耐氧（例如，空氣中的氧）的侵蝕，因 提供更高的電池效率。氧會侵蝕矽膜並因此形成雜質 降低膜參與電子/電洞從其中穿過傳輸的性能。亦認為 矽層相對於結晶矽層較低的電阻率可使已形成的太陽 池結構/元件之電性將有所改善，這係因為已形成之 p-i-n接面130中功率產生上不欲之分流路徑（shunt 能帶 疊， 後透 的太 現， 及第 低其 望爲 134 本質 穿過 接面 p-i-n 有充 接面 η型 此可 ，其 非晶 能電 第二 path) 10 200913292 的影響減少。分流路徑通常垂直延伸穿越已形成之 P - i - η 層，藉由讓已形成之太陽能電池元件的局部橫向區域短路 (s h 〇 r t i n g 〇 u t)而降低太陽能電池性能。因此，由於非晶η 型層的橫向電阻（即，與垂直方向垂直）遠高於結晶層，那 麼分流型缺陷對已形成之太陽能電池其餘部分的影響便較 低。減少分流型缺陷影響將改善太陽能電池的元件性能。
第2圖是第1圖之多接面太陽能電池100更包括形成 在本質型非晶矽層1 2 4與η型微晶矽層1 2 6之間的η型非 晶矽缓衝層1 2 5的概要圖。某些實施例中，η型非晶矽缓 衝層1 2 5可形成之厚度係約1 0 Α和約2 0 0人之間。一般認 為η型非晶矽緩衝層1 2 5有助於橋接能帶隙偏移，一般認 為該能帶隙偏移存在於本質型非晶矽層1 2 4和η型微晶矽 層1 2 6之間。因此一般認為提高電流收集可改善電池效率。 第3圖是第1圖之多接面太陽能電池100進一步包括 形成在第一 TCO層110和ρ型非晶矽層122之間的ρ型微 晶矽接觸層1 21的概要圖。某些實施例中，ρ型微晶矽接 觸層1 2 1可形成之厚度係約6 0 Α和約3 0 0 Α之間。一般認 為ρ型微晶矽接觸層1 2 1有助於實現與TCΟ層的低阻抗接 觸。因此一般認為改進本質型非晶矽層1 2 2和氧化鋅第一 TCO層1 00間的電流可改善電池效率。由於大量氫用以形 成接觸層，因此ρ型微晶矽接觸層1 2 1較佳係與包括耐氫 電漿之材料（例如，氧化鋅）的TCO層一起使用。已發現由 於氫電漿可化學還原氧化錫，因此氧化錫不適合用在與 P 型微晶矽接觸層的接面中。進一步可理解，太陽能電池1 〇 〇 11 200913292 進一步包括形成在本質型非晶矽層i24和n型 層1 2 6之間的選擇性η型非晶矽緩衝層，如第 第4圖是可沉積出諸如第1圖、第2圖或 陽能電池100的一或多個太陽能電池膜之電躁 相沉積（PECVD)室400之一實施例的概要載 合的電聚輔助化學氣相沉積室可從加利福尼亞 Applied Materials ’ lnc•得到。預期的是，可利 其他製造商的其他沉積室來執行本發明。 腔室400通常包括界定處理容積4〇6的 4〇4、噴頭410以及基材支撐件43〇。可透過閥 理容積，因此可將基材（例如，基材1〇〇)傳送 腔至400。基材支撐件43〇包括用以支撐基材 表面432和耦接到升降系統436以升高和降低 430的桿434。可選擇性地在基材1〇〇的週邊 433。通過基材支撐件43〇可移動地佈置舉升銷 基材至基材接收表面432和從基材接收表面 材。基材支撐件4 3 0亦包括加熱和/或冷卻元件 材支撐件4 3 0保持在所欲之溫度上。基材支撐 括接地帶431以在基材支撐件43〇的週邊提供 在2000年2月15日核准給Law等人的美國專 和2006年12月20日park等人中請的美國 1 1 /6 1 3，9 3 4中公開接地帶4 3丨的示例，將其兩 不矛盾範圍的全部都併入作爲參考。 喷頭4丨〇在其週邊藉由懸架414與背板4 微晶半導體 2圖所述。 第3圖之太 輔助化學氡 面圖。一適 聖克拉拉的 用包括來自 壁402 、底 408進入處 進入和離開 的基材接收 基材支撐件 配置遮蔽框 438以移動 432移動基 4 3 9以使基 件430亦包 RF接地。 N 6,024,044 專利申請案 者與本公開 [2耦接。噴 12 200913292
頭41 0亦可藉由一或多個中心支撐件41 6與背板耦接，以 助於防止喷頭 4 1 0的下垂和/或控制喷頭 4 1 0的筆直/彎 曲。氣體源4 2 0係耦接至背板4 1 2好通過背板4 1 2和通過 喷頭410提供氣體至基材接收表面432。真空泵409係耦 接至腔室 400以控制處理容積 406處於所欲之壓力。RF 功率源422係耦接至背板4 12與/或喷頭41 0，以提供RF 功率給喷頭 410，而在喷頭和基材支撐件之間産生電場， 因此可由喷頭 410和基材支撐件 430之間的氣體產生電 漿。可使用各種的R F頻率，例如約0.3 Μ Η ζ和約2 0 0 Μ Η ζ 間的頻率。一實施例中，以1 3.56MHz的頻率提供RF功率 源。在2002年1 1月12日核准給White等人的美國專利 6,477,980，2006年1 1月1 7曰公開的Choi等人的美國公 開案2005025 1 990，以及2006年3月 23日公開的Keller 等人的美國公開案2006/0060 1 3 8中公開了喷頭的示例，將 其所有與本公開不矛盾範圍的全部都併入作爲參考。 遠端電漿源 4 2 4 (例如，感應耦合遠端電漿源）亦可耦 合於氣體源和背板之間。在處理基材之間，可提供清潔氣 體給遠端電漿源 424，因此產生並提供遠端電漿好清潔腔 部件。藉由提供給喷頭的RF功率源422進一步激發清潔 氣體。適合的清潔氣體包括但不限於N F 3、F 2和S F 6。在 1 9 98年8月4日核准給Shang等人的美國專利5,78 8,778 中公開了遠端電漿源的示例，將其所有與本公開不矛盾範 圍的全部都併入作爲參考。 —或多個矽層（例如，第1圖、第2圖或第3圖之太陽 13 200913292 能電池1 0 0的一或多個矽層）的沉積方法，可包括第4圖的 處理室或其他適合腔室中的下列沉積參數。將具有 1 0,000cm2或更大，較佳為 40,000cm2或更大，且更佳為 5 5,000cm2或更大之表面積的基材提供給腔室。可以理解 在處理之後，可切割基材以形成較小的太陽能電池。
一實施例中，可設定加熱和/或冷卻元件4 3 9以提供沉 積過程中溫度為約4 0 0 °C或更少，較佳為約1 0 0 °C和約4 0 0 °C之間，更佳為約1 5 0 °C和約3 0 0 °C之間，例如約2 0 0 °C的 基材支撐件。 在設置在基材接收表面 432上的基材頂表面和喷頭 4 1 0之間沉積的過程中，間距可爲4 0 0密耳（m i 1)和約1,2 0 0 密耳之間，較佳為4 0 0密耳和約8 0 0密耳之間。 爲了沉積矽膜，可提供矽系氣體和氫系氣體。適合的 矽系氣體包括（但不限於）矽烷（SiH4 )、二矽烷（Si2H6 )、 四氟化矽（SiF4 )、四氣化矽（SiCl4 )、二氣矽烷（SiH2Cl2 ) 和上述之組合物。適合的氫系氣體包括（但不限於）氫氣 (H2 )。p型矽層的p型摻雜質，可各自包括ΠΙ族元素（例 如，硼或鋁）。較佳地將硼作為p型摻雜質。含有硼的來源 示例包括三甲基硼（TMB(或B(CH3)3))、二硼烷（B2H6)、 BF3、B(C2H5)3和相似化合物。較佳地將TMB作為p型摻 雜質。η型矽層的η型摻雜質可各自包括V族元素（例如， 磷、砷或銻）。較佳地將磷作為η型摻雜質。含有磷的來源 示例包括磷化氫和相似化合物。通常係透過載氣提供摻雜 質，載氣例如氫、氬、氦和其他適合的化合物。在於此公 14
200913292 開的處理方式中，提供氫氣總流率。因此，如果提供氫氣 作爲載氣’例如爲了摻雜，應從氫的總流率中減去載氣流 率，以確定應該向腔室提供多少額外氫氣。
沉積P型微晶矽接觸層（例如，第3圖中的接觸層1 2 1 ) 的某些實施例’可包括提供比例約2 0 〇 : 1或更大之氫氣/ 珍烧氣體的氣體 '犯合物。可以約0.1 s c c m / L和約0.8 sccm/L之間的流率提供矽烷氣體。可以約6〇 sccm/L和約 500 sccm/L之間的流率提供氫氣。可以約0.0002 sccm/L 和約0.0016 sccm/L之間的流率提供三曱基硼。換句話說， 如果在載氣中以0.5%的莫耳濃度或體積濃度來提供三甲 基硼’那麼可以約0_04 sccm/L和約〇·32 sccm/L之間的流 率提供摻雜質/載氣氣體混合物。本公開中的流率以每内部 腔室容積的seem來表示。内部腔室容積的定義爲氣體佔 領其中的腔室内部容積。例如，腔室4 〇 〇的内部腔室容積 為’由腔室的背板412和壁402以及底404界定的容積， 減去喷頭組件（即，包括噴頭4 1 0、懸架4丨4、中心支撐件 4 1 5 )和基材支撐組件（即，基材支撐件43 〇 '接地帶43 !) 所佔領的容積。提供約50 miliWatts/cm2和約700 mihWatts/cm2之間的RF功率給喷頭。本公開中的RF功率 以提供到每基材面積的電極上的Watts來表現。例如，爲 了提供1 0,3 85 Watts的RF功率給噴頭以處理面積220 cmx 2 60 cm 的基材 ’ RF 功率應該爲！ 〇,3 8 5 WaUs/(22〇 ·Χ260 cm)=l 80 miliWatts/cm2。腔室壓力保持在約1托（Τ〇ΓΓ)和約 1 00托之間’較佳為約3托和約2 〇托之間，更佳為4托和 15 200913292 約1 2托之間。p型微晶矽接觸層的沉積速率可爲約1 0A/ 分或更大。p型微晶矽接觸層具有約2 Ο %和8 Ο %之間，較 佳為5 0 %和7 0 %之間的結晶係數。
沉積ρ型非晶矽層（例如，第1圖、第2圖或第3圖的 矽層1 2 2)的某些實施例，可包括提供比例約2 0 : 1或更少之 氫氣/矽烷氣體的氣體混合物。可以約 1 sccm/L和約1 0 sccm/L之間的流率提供石夕炫氣體。可以約5 sccm/L和60 s c c m / L之間的流率提供氫氣。可以約 0.0 0 5 s c c m / L和約 0.0 5 sccm/L之間的流率提供三曱基硼。換句話說，如果在 載氣中以0.5%的莫耳濃度或體積濃度提供三曱基硼，那麼 可以約1 s c c m / L和約1 0 s c c m / L之間的流率提供摻雜質/ 載氣氣體混合物。可以約1 s c c m / L和約1 5 s c c m / L之間的 流率提供曱烷。可提供約 15 miliWatts/cm2和約 200 miliWatts/cm2之間的RF功率給喷頭。腔室壓力保持在約 0,1托和2 0托之間，較佳為約1托和約4托之間。ρ型非 晶矽接觸層的沉積速率可爲約1 〇 〇 A/分或更大。曱烷或其 他含碳化合物（諸如，C3H8、C4H10、C2H2)可用於改進ρ型 非晶石夕層的窗（w i n d 〇 w)特性（例如，降低對太陽輻射的吸 收）。因此，可透過本質層吸收更多的太陽輻射數量並因此 改進電池效率。利用三甲基硼來提供ρ型非晶矽層1 2 2中 之硼摻雜質的實施例中，硼摻雜質濃度係維持於約 1χ 1 018原子/cm2與約1 X 1 02()原子/cm2之間。利用甲烷氣體 提供以形成ρ型層作為碳化矽層之實施例中，碳摻雜質濃 度係控制於層的約1 0原子％與2 0原子％之間。 16
200913292 沉積本質型非晶矽層（例如，第1圖、第2圖 圖的矽層1 2 4)的某些實施例，包括提供比例約2 0 : 1 之氫氣/石夕院氣體混合物。可以約0.5 s c c m / L和約7 之間的流率提供矽烷氣體。可以約5 sccm/L和約60 之間的流率提供氫氣。可提供約15 miliWatts/cm2禾 miliWatts/cm2之間的RF功率給喷頭。腔室壓力保 0.1托和2 0托之間，較佳為約0.5托和約5托之間 型非晶矽層的沉積速率可爲約1 00A/分或更大。示 施例中，在氫/矽烷比例約1 2.5 : 1下沉積本質型非曰1 一實施例中，本質型非晶矽層（諸如，第1圖 圖或第3圖的矽層124)的沉積可包括多於一個步驟 多步驟沉積處理。舉例而言，在主體本質型非晶矽 處理之前，可將第9A圖所示之p-i缓衝本質型非 (PIB層）904沉積於p型非晶矽層上。PIB層904的 述將於後參照第 9 A圖更加詳細地描述。可在單一 由流暢地改變沉積過程中之處理參數而沉積p - i緩 型非晶矽層（PIB層）與主體i型非晶矽層124，以形 不同所欲之薄膜特性的數層。以相對較低之RF功 p-i緩衝本質型非晶矽層（PIB層）以減少對下方之p 矽層的傷害。此外，因為下方之P型非晶矽層與主 非晶矽層1 24各自具有不同的薄膜穿透度與性質， 型非晶矽層有助於平滑地轉變各層中之薄膜性質， 少光學能隙（OBG)中的明顯變化，並因此提供較寬 以及約20 meV至50 meV的改良開路電壓。 或第3 或更少 sccm/L sccm/L 約25 0 持在約 。本質 範性實 石夕層。 、第2 ，例如 層沉積 晶矽層 詳細描 腔室藉 衝本質 成具有 率沉積 型非晶 體i型 緩衝i 藉此減 的能隙 17
200913292 一實施例中，可藉由提供比例約4 0 : 1或」 低於約3 0 : 1，例如約2 0 : 1與與3 0 : 1之間（例如 氫氣/矽烷氣體之氣體混合物來沉積p-i緩衝本 層（PIB 層）。可以約 0.5 sccm/L 與約 5 sccm/L (例如，約2.28 sccm/L)提供矽烷氣體。可以約 8 0 s c c m / L之間的流率（例如，約2 0 s c c m / L與斧 之間，例如約 5 7 s c c m / L)提供氫氣。可 miliWatts/cm2 和約 250 miliWatts/cm2 之間的 如，約 30 miliWatts/cm2)給噴頭。腔室壓力保 托和2 0托之間，較佳為約0.5托和約5托之間 托）。p-i緩衝本質型非晶矽層（PIB層）的沉積速 分或更大。p-i緩衝本質型非晶矽層（PIB層）的肩 與約500 A之間（例如，約Ο A與約200 A之 100 A)。值得注意的是p-i缓衝本質型非晶矽h 主體本質型非晶矽層1 24可於單一腔室中整合 不同腔室中個別沉積。 當p-i缓衝本質型非晶矽層（PIB層）達到 時，可改變為了緩衝本質型非晶矽層1 2 4所供 合物以沉積接下來的主體本質型非晶矽層1 2 4 質型非晶矽層（PIB層）至主體本質型非晶矽層 轉變過程中，氣體混合物中供應的氫氣逐漸減 體保持一樣或逐漸增加。一實施例中，氣體混· 矽烷氣體比例由2 5 : 1轉變成約1 2 · 5 : 1，以轉® 質型非晶矽層（PIB層）的沉積至主體本質型非 I少（例如， ，約25))的 質型非晶矽 之間的流率 5 sccm/L 與 ^ 65 sccm/L 提供約 15 RF功率（例 :持在約0.1 (例如，約3 率約100人/ L度係約0 A 間，例如約 MPIB層）與 式沉積或於 所欲之厚度 應之氣體混 。p - i缓衝本 1 2 4的沉積 少而矽烷氣 令物中的氫/ :P - i缓衝本 晶矽層 124 18 200913292 的沉積。RF功率可逐漸由 p-i緩衝本質型非晶矽層（plB 層）沉積之 30 milliWatts/cm2爬升至主體本質型非晶石夕層 沉積之50 milliWatts/cm2。處理Μ力可大致維持一樣或由 • 約3托逐漸調整至約2.5托。 沉積η型非晶矽緩衝層（例如，第2圖的矽層1 2 5)之 某些實施例包括提供比例約2 0 :1或更小的氫氣/矽氣。可 以約1 s c c m / L與約1 0 s c c m / L之間的流率提供石夕院氣體。 可以約4sccm/L與約50sccm/L之間的流率提供氫氣。可 η 以約0.0 0 0 5 s c c m / L與約0.0 0 7 5 s c c m / L之間的流率提供碟 化氫。換句話說，若在載氣中係以0.5 %莫耳或體積濃度來 提供磷化氫，那麼可以約0· 1 sccm/L與約1 .5 sccm/L之間 的流率提供摻雜質/載氣之氣體混合物。可提供約 15 miliWatts/cm2 和約 250 miliWatts/cm2 之間的 RF 功率給噴 頭。腔室壓力保持在約0.1托和2 0托之間，較佳為約〇 . 5 托和約4托之間。n型非晶矽緩衝層的沉積速率約為200 A/ 分或更高。使用磷化氫提供η型非晶矽層中之磷摻雜質的 ., 實施例中，磷摻雜質濃度係維持於約1 X 1〇18原子/cm2與 約1 X 102()原子/cm2之間。 沉積η型微晶矽層（例如，第1圖、第2圖或第3圖之 . 矽層1 2 6)的某些實施例包括提供比例約1 0 0 : 1或更高之氫 氣/矽烷氣體的氣體混合物。可以約0 · 1 s c c m / L與約〇 . 8 sccm/L之間的流率（例如，約0.35 sccm/L)提供矽烷氣體。 可以約30 sccm/L與約250 sccm/L之間的流率（例如，約 71.43 sccm/L)提供氫氣。可以約 0.0005 sccm/L 與約 0.006 19 200913292
sccm/L之間的流率提供磷化氫。換句話說，若在載氣中係 以〇 · 5 %莫耳或體積濃度提供磷化氫，那麼可以約〇 j sccm/L與約1,2 sccni/L之間的流率提供摻雜質/載氣。可 k 供約 100 miliWatts/cm2 和约 900 miliWatts/cm2 之間的 RF功率給喷頭。腔室壓力保持在約1托和1 〇〇托之間，較 佳為約3托和約2 0托之間，更佳為4托與約12托之間。 η型微晶矽層的沉積速率約為5 0 A /分或更高。n型微晶矽 層的結晶係數係介於約2 0 %與約8 0 %之間，較佳為5 0 % 與約7 0 %之間。使用磷化氫提供η型微晶矽層中之磷摻雜 質之實施例中，磷摻雜質濃度係維持於約1 X 1 〇 18原子 /cm2與約1 X 1〇20原子/cni2之間。
沉積η型微晶矽層（例如，第1圖、第2圖或第3圖之 矽層1 2 6)之另一實施例中，沉積處理包括提供比例約5 〇 〇: 1 或更低（例如，約1 5 0 : 1與約4 0 0 : 1之間，例如約3 0 4:1或 約2 0 3 :1 )之氫氣/矽烷氣體的氣體混合物。可以約〇 . 1 sccm/L與約0.8 sccm/L之間的流率（例如，約0.32 sccm/L 與約0.4 5 sccm/L之間）提供矽烷氣體。可以約3 0 sccm/L 與約 2 5 0 s c c m / L之間的流率（例如，約 6 8 s c c m / L與約 142.85 sccm/L之間）提供氫氣。可以約〇·〇〇〇5 sccm/L與約 0.0 2 5 s c c m / L之間的流率（例如，約 〇 . 〇 〇 2 5 s c c m / L與約 0 · 0 1 5 s c c m / L之間，例如約0.0 0 5 s c c m / L)提供填化氫。換 句話說，若在載氣中係以〇 . 5 %莫耳或體積濃度提供磷化 氫，那麼可以約0 · 1 s c c m / L與約5 s c c m / L之間的流率（例 如’約0_5 sccm/L與約3 sccm/L之間，例如約〇.9 sccm/L 20 200913292 與約1.088 sccm/L之間）提供摻雜質/載氣。可提供約1〇〇 miliWatts/cm2 和約 900 miliWaUs/cm2 之間的 RF 功率（例 如，約370 miliWatts/cm2)給噴頭。腔室壓力保持在約j 托和10 0托之間，較佳為約3托和約2 〇托之間，更佳為4 托與約1 2托之間，諸如約6托或約9托。n型微晶矽層的 沉積速率約為150 Α /分或更高。 沉積Ρ型微晶矽層（例如’第1圖、第2圖或第3圖之 f、 石夕層1 3 2)的某些實施例包括提供比例約2 0 0 :1或更高之氫 氣/碎烧氣體的氣體混合物。可以約0. i s c c m / L與約〇 · 8 sccm/L之間的流率提供發院氣體。可以約SCCni/L與約 500 sccm/L之間的流率提供氫氣。可以約0.0002 sccm/L 與約0.0016 sccm/L之間的流率提供三曱基硼。換句話說， 若在載氣中係以0.5 %莫耳或體積濃度提供三曱基硼，那麼 可以約0· 04 sccm/L與約0.32 sccm/L之間的流率提供摻雜 質/載氣混合物。可提供約50 miliWatts/cm2和約700 miliWatts/cm2之間的RF功率給喷頭。腔室壓力保持在約 (J 1托和100托之間，較佳為約3托和約20托之間，更佳為 4托與約1 2托之間。p型微晶矽層的沉積速率約為i 〇 A/ 为或更南° p型微晶石夕接觸層的結晶係數係介於約2 〇 %與 • 約80%之間’較佳為50%與約70%之間。使用三曱基蝴 • 來提供Ρ型微晶矽層中之硼摻雜質的實施例中，硼摻雜質 濃度係維持於約1 X 1〇18原子/cm2與約丨X i〇2Q原子 之間。 沉積P型微晶矽層（諸如’第1圖、第2圖或第3圖之 21 200913292
矽層 1 3 2)之又一實施例中，沉積處理包括提供比例約 1 0 0 0 :1或更低（例如，約 2 5 0 : 1與約8 0 0 : 1之間，例如約 6 0 1 : 1或約4 0 1 : 1)之氫氣/矽烷氣體的氣體混合物。可以約 0 · 1 s c c m / L 與約 0 _ 8 s c c m / L 之間的流率（諸如，約 0.2 sccm/L與約0.38sccm/L)提供石夕燒氣體。可以約60sccm/L 與約5 0 0 s c c m / L之間的流率（例如，約1 4 2 · 8 5 s c c m / L)提供 氫氣。可以約0.0002 sccm/L與約0.0016 sccm/L之間的流 率（例如，約0.00115 sccm/L)提供三甲基硼。換句話說， 若在載氣中係以0.5 %莫耳或體積濃度提供三甲基硼，那麼 可以約0.04 sccm/L與約0_ 32 sccm/L之間的流率（例如， 約0.23 sccm/L)提供摻雜質/載氣混合物。可提供約5〇 miliWatts/cm2 和約 700 miliWatts/cm2 之間的 RF 功率（例 如，約 290 miliWatts/cm2 和約 440 miliWatts/cm2 之間）給 噴頭。腔室壓力保持在約1托和10 0托之間，較佳為約3 托和約2 0托之間’更佳為4托與約12托之間，諸如約9 托或約7托。p型微晶矽層的沉積速率約為！ 43人/分或更 南。 沉積本質型微晶矽層（諸如，第1圖、第2圖或第3 圖之矽層1 3 4)之某些實施例可包括提供比例為1 : 2 〇與 1:200間之矽烷氣體/氫氣的氣體混合物。可以約〇 5 sccm/L與約5 sccm/L之間的流率提供矽烷氣體。可以約 40 sccm/L與約400 sccm/L之間的流率提供氫氣。某些實 施例中’石夕烧流率在沉積過程中由第一流率攸升至第二流 率。某些實施例中’氫氣流率在沉積過程中由第一流率下 22 200913292
降至第二流率。可提供約3 00 miliWatts/cm2或更高（較佳 為600 miliWatts/cm2或更高）的RF功率給噴頭。某些實施 例中，功率密度在沉積過程中由第一功率密度下降至第_^ 功率密度。腔室壓力保持在約1托和1 〇 〇托之間，較佳為 約3托和約2 0托之間，更佳為4托與約12托之間。本質 型微晶矽層的沉積速率約為200人/分或更高，較佳為500 A/分。在 2006年 6月 23曰提出的名稱“ Methods and Apparatus for Depositing a Microcrystalline Silicon Film for Photovoltaic Device” 的美國專利申請 11/426,127 中 公開了沉積微晶本質層的方法和設備，將其與本公開不矛 盾範圍内全部都併入作爲參考。微晶矽本質層具有約2 0 % 和8 0 %之間，較佳為5 5 %和7 5 %之間的結晶係數。令人 驚訝地發現’結晶係數約7 0 %或以下的微晶矽本質層提供 增大的開路電壓並且導致更高的電池效率。 沉積本質型微晶矽層（諸如，第1圖、第2圖或第3 圖之矽層1 34)之又一實施例中，可藉由一或更多步驟（例 如’多個沉積步驟）來沉積本質型微晶矽層。由於結晶係數 會隨著沉積薄膜之厚度增加而改變，沉積過程中供應的氣 體比例亦會改變以維持整體本質型微晶矽層的結晶係數。 因此’可在利用不同處理參數或處理變數之數個步驟中執 行沉積以在得到之薄祺形成不同的結晶係數。數個沉積步 驟可讓本質型微晶石夕層形成傾斜薄膜，其在薄膜中不同厚 度程度處具有不同的所欲薄膜特性。一實施例中，在各個 沉積步驟中改變之處理參數或處理變數包括RF功率、沉 23 200913292 積時間、氣體混合物中供應的氫/矽烷氣體比例、氣體混合 物中供應的氣體物種、處理壓力、氣體流率、間隔、RF 頻率與/或其他適當的處理參數。一實施例中，氫氣/矽烷 氣體比例、處理壓力、RF功率或沉積時間之處理變數可加 以改變以控制形成之本質型微晶矽層不同部分中的結晶係 數。另一實施例中，改變各個沉積步驟中氫氣/矽烷氣體比 例的處理變數以控制形成之本質型微晶矽層不同部分中的 結晶係數。
一實施例中，沉積處理中所執行的步驟數目係由本質 型微晶矽層所欲之厚度所決定。例如，若樂見本質型微晶 矽層沉積相當大的厚度（超過5000A)，整體處理可分成更 多步驟以維持薄膜之結晶係數的一致。相對地，若樂見本 質型微晶矽層沉積較薄的厚度，可在適當的範圍内控制沉 積處理中的步驟數目。 形成厚度約1 7 0 0 0 A之本質型微晶矽層的示範性實施 例中，沉積處理可分成四個步驟，且各個沉積步驟中氣體 混合物内之氫/矽烷氣體的比例不同。可控制各個步驟中形 成之厚度大致等於各個步驟約4 2 5 0 A (例如，1 7 0 0 0人總 厚度/4沉積步驟=每步驟4250 A)。沉積過程中，氫氣/矽 烷氣體的氣體比例在各個接連步驟中逐漸減少以有效地維 持沉積之薄膜的整體結晶係數於預定範圍内，以避免薄膜 之整體結晶係數隨著整體薄膜厚度增加而提升。可藉由減 少氣體混合物中供應之氫氣量與/或增加氣體混合物提供 之石夕炫氣體量達成小比例的氫氣/石夕烧氣體。此處所討論之 24 200913292
比例為提供給處理室之流率比例（例如，體積比）。一特別 實施例中，可將氫氣/矽烷氣體的氣體比例控制在沉積處 理第一步驟中約 100:1、第二步驟中 95:1、第三步驟中 9 0 : 1、而第四/最終步驟中 8 5 : 1。值得注意的是氫氣/矽烷 氣體的氣體比例可於約2 0 : 1與2 0 0 : 1之間隨意調整以符合 不同的處理方案。一實施例中，調整沉積過程之氣流中， 矽烷氣流可保持一致而逐漸減少氣體混合物中供應的氫氣 流，造成氣體混合物中較低的氫氣/矽烷氣體比例，這可降 低本質型微晶矽層形成之結晶係數，反之亦然。其他處理 參數（諸如，氣體壓力、基材溫度、RF功率等）可在各個沉 積步驟過程中保持大致相同。 一實施例中，可以約0 · 1 s c c m / L與約5 s c c m / L之間的 流率（例如，約 0.97 sccm/L)提供矽烷氣體。可以約 10 s c c m / L與約2 0 0 s c c m / L之間的流率（例如，約8 0 s c c m / L 與約 1 0 5 s c c m / L之間）提供氫氣。沉積具有多個步驟（例 如，四個步驟）的示範性實施例中，氫氣氣流適以約 97 sccm/L於第一步驟中，並在隨後之處理步驟分別逐漸減少 至 92 sccm/L、87.5 sccm/L 與 82.6 sccm/L。可提供約 300 miliWatts/cm2 或更高（例如，約 490 miliWatts/cm2)的 RF 功率給噴頭。腔室壓力保持在約1托和1 〇 〇托之間，例如 約3托和約2 0托之間，例如為4托與約12托之間，例如 約 9托。本質型微晶矽層的沉積速率約為 200 A/分或更 高，例如4 0 0 A /分。 沉積η型非晶矽層（諸如，第1圖、第2圖或第3圖之 25 200913292
矽層 1 3 6)之方法的某些實施例包括以第一矽烷流率沉積 選擇性第一 η型非晶矽層並以第二矽烷流率（低於第一矽 烷流率）在第一選擇性η型非晶矽層上沉積第二η型非晶矽 層。第一選擇性η型非晶矽層可包括提供比例約2 0 :1或更 少（例如，約5 : 5 :1)之氫氣/矽烷氣體的氣體混合物。可以 約1 s c c m / L與約1 〇 s c c m / L之間的流率（例如’約 5 · 5 sccm/L)提供石夕烷氣體。可以約4sccm/L與約40sccm/L之 間的流率（例如，約2 7 s c c m / L)提供氫氣。可以約0.0 0 0 5 s c c m / L與約0.0 0 1 5 s c c m / L之間的流率（例如’約0 · 0 0 9 5 sccm/L)提供磷化氫。換句話說，若在載氣中係以〇·5%莫 耳或體積濃度提供磷化氫，那麼可以約〇. 1 sccm/L與約3 s c c m / L之間的流率（例如，約1 · 9 s c c m / L)提供摻雜質/載氣 混合物。可提供約 25 miliWatts/cm2 和約 250 miliWatts/cm2 之間的RF功率（例如’約80 miliWatts/cm2)給喷頭。腔室 壓力保持在約0. 1托和2 0托之間，較佳為約0.5托和約4 托之間，例如約1 · 5托。第一 η型非晶矽層的沉積速率約 為2 00 Α/分或更高，例如約561 Α/分。使用磷化氫來提供 η型非晶矽層中之磷摻雜質的實施例中，磷摻雜質濃度係 維持於約1 X 1018原子/cm2與約1 X 1020原子/cm2之間。 第二η型非晶矽層沉積可包括提供比例約2 0 : 1或更小 (例如，約7.8 : 1)之氫氣/矽烷氣體的氣體混合物。可以約 0.1 s c c m / L與約5 s c c m / L之間的流率（諸如，約0.5 s c c m / L 與約3 s c c m / L，例如約1 · 4 2 s c c m / L)提供矽烷氣體。可以 約1 s c c m / L與約1 0 s c c m / L之間的流率（例如’約 6 · 4 2 26 200913292
sccm/L)提供氫氣。可以約 〇·〇ΐ sccin/L 與約 0,075 sccm/L 之間的流率（諸如，約〇 . 〇 1 5 s c c m / L與約0.0 3 s c c m / L，例 如約0.023 sccm/L)提供磷化氫。換句話說，若在載氣中係 以0.5%莫耳或體積濃度提供磷化氫，那麼可以約2 sccm/L 與約 1 5 s c c m / L之間的流率（諸如約 3 s c c m / L 與約 6 sccm/L ’例如’約4.7 1 sccm/L)提供摻雜質/載氣混合物。 可提供約 25 miliWatts/cm2 和約 250 miliWatts/cm2 之間的 RF功率（例如，約60 mUiWatts/cm2)給嘖頭。腔室壓力保 持在約0 · 1托和2 0托之間，較佳為約〇. 5托和約4托之間， 例如約1 · 5托。第二η型非晶矽層的沉積速率約為1 00 A/ 分或更高，例如約3 00 Α/分。第二η型非晶矽層的厚度係 低於約3 0 0 A，諸如約2 0 Α與約1 5 0 A，例如約8 Ο Α。第 二η型非晶矽層係重度摻雜（h e a v i 1 y d 〇 p e d)的並具有約 5 0 0 O h m - c m或以下之電阻率。一般認為重度（例如，退化 (degenerately))n型摻雜非晶矽提供與TCO層（例如，TCO 層1 40)改良的歐姆接觸。因此，可改善電池性能。選擇性 第一 η型非晶矽係用來提高整個η型非晶矽層的沉積速 率。可以理解有不具有選擇性第一 η型非晶矽且主要由重 度（例如，退化）摻雜第二η型非晶層形成之η型非晶矽層。 值得注意的是在數層（包括η型、本質型與ρ型含矽層） 各自沉積之前，可執行選擇性氫或氬電漿氣體處理。可執 行風處理製程以處理下層好抑制表面污染。再者’電衆處 理製程亦可改善介面的電性，因為處理製程過程中可移除 或排除表面缺陷。一實施例中，可藉由將氫氣或氬氣供應 27 200913292 給處理室而執行電漿處理製程。供應氫氣或氬氣之氣流係 介於約1 0 s c c m / L與約4 5 s c c m / L之間，例如約1 5 s c c m / L 與約40sccm/L之間，諸如約20sccm/L與約36sccm/L。 一實例中，可以約 21.42 sccm/L供應氫氣或可以約 35.7 sccm/L供應氬氣。供應用來執行處理製程之RF功率可經 控制於約 25 milliWatts/cm2 與約 25 0 milliWatts/cm2 之間 (例如’約60 milliWatts/cm2)並提供給噴頭。氫氣處理為 10 milliWatts/cm2 與約 250 milliWatts/cm2(例如，約 80 milliWatts/cm2)而氛氣處理為約 25 milliWatts/cm2。 一實施例中’在P型非晶矽層沉積之前執行氬處理製 程。一實施例中，當有利時’可在各個本質型非晶矽層、η 型微晶矽層、Ρ型微晶矽層與本質型微晶矽層與其他層沉 積之前執行氫氣處理製程。 第8A-C圖概略性描述太陽能電池的不同實施例。雖 然第8A-C圖所示之實施例描述單一接面太陽能電池，應 當注意所述之層可為串列、三倍或更多接面太陽能電池之 部分（其係利用不同材料所形成’包括（但不限於）多晶矽、 非晶矽、微晶矽）或藉由本文所述之方法製成任何上述之組 合0 第8Α圖描繪基材1〇2具有太陽能電池850配置於TCO 層110上。太陽能電池850具有ρ型非晶矽層122、本質 型非晶層124與η型非晶層804。在ρ型非晶矽層122之 沉積前，可在基材102上形成初步Ρ型非晶矽層802。藉 由在Ρ型非晶矽層沉積處理過程中控制矽烷流率以形成初 28 200913292 步P型非晶矽層8 0 2。沉積過程中，可提供第一矽烷流率 以沉積初步ρ型非晶矽層8 0 2，且可提供第二矽烷流率以 在初步ρ型非晶矽層8 0 2上沉積ρ型非晶矽層12 2。可控 制第二矽烷流率高於第一矽烷流率。 得到之初步ρ型非晶矽層8 0 2為重度（例如，退化）摻 雜ρ型非晶矽層且具有約1 05 Ohm-cm或更低之電阻率。 一般認為重度（例如，退化）摻雜初步ρ型非晶矽層8 0 2可 提供與TCO層（例如，TCO層1 1 0)改善的歐姆接觸。重度 摻雜初步 ρ型非晶矽層 802提供寬度減少的空泛區 (depletion region)(例如，TCO 層 110 與太陽能電池 850 之間的位能障壁），因此，有助於有效電流傳輸的穿隧效 應。此外，重度摻雜初步ρ型非晶矽層8 0 2中存在的大量 類受體元素亦可降低TCO層 110與太陽能電池850接面 處的位能障壁。因此，ρ型非晶矽層12 2作為寬能隙層。 藉此改善電池性能。ρ型非晶矽層1 2 2係用來提高整個ρ 型矽形成處理的沉積速率。可以理解ρ型非晶矽層1 2 2亦 t 可由重度摻雜初步P型非晶矽802相同材料所形成。
U 重度摻雜初步P型非晶矽層8 0 2沉積處理可包括提供 比例約2 0 : 1或更小之氫氣/矽烷氣體的氣體混合物。可以 約0.5 s c c m / L與約5 s c c m / L之間的流率提供石夕烧氣體。可 以約1 s c c m / L與約5 0 s c c m / L之間的流率提供氫氣。可以 約0 · 0 0 2 5 s c c m / L與約0.1 5 s c c m / L之間的流率提供三甲基 硼。換句話說，若在載氣中係以〇. 5 %莫耳或體積濃度提供 三曱基石朋，那麼可以約0.5 s c c m / L與約3 0 s c c m / L之間的 29 200913292 流率提供摻雜質/載氣混合物。可提供約1 5 m i 1 i W a 11 s / c m 2 和約250 miliWatts/cm2之間的RF功率給喷頭。腔室壓力 保持在約0 . 1托和2 0托之間，例如約0.5托和約4托之間。 初步P型非晶矽層802的沉積速率約為100 A/分或更多。 一實施例中，重度摻雜p型非晶矽層8 0 2的摻雜質濃度係 介於約1 02Q原子/立方公分與約1 021原子/立方公分之間。 一實施例中，可用與參照第1 - 3圖所述之相似方法製 備P型非晶矽層1 2 2。
同樣地，η型非晶矽層8 0 4沉積處理可包括兩步驟的 沉積處理以沉積η型非晶矽層8 0 4以及重度摻雜非晶矽層 8 0 6。兩步驟的沉積處理相似於參照第 1 - 3 圖所討論之 η 型非晶矽層1 3 6沉積處理。或者，η型非晶矽層804可主 要形成重度摻雜η型非晶矽層806，以提供與TCO層（例 如，TCO層1 40)改良的歐姆接觸。一實施例中，重度摻雜 η型非晶矽層806的摻雜質濃度係介於約1 02G原子/立方公 分與約1 〇21原子/立方公分之間。 一實施例中，P型非晶矽層1 2 2的厚度係介於約5 0 A 與約2 0 0人之間而重度摻雜p型非晶矽層8 0 2的厚度係介 於約1 0 A與約5 0 A之間。η型非晶矽層8 0 4的厚度係介 於1 0 0 Α與約4 0 0 Α之間而重度摻雜η型非晶矽層8 0 6的 厚度係介於約5 0 Α與約2 0 0 Α之間。 第8 B圖描繪配置於基材1 0 2上之太陽能電池8 5 2的 另一實施例。相似於第8 A圖之太陽能電池8 5 0，太陽能電 池8 5 2如同第8 A圖般包括重度掺雜p型非晶矽層8 0 2、p 30 200913292 型非晶矽層1 2 2與本質型非晶矽層1 2 4，並包括η型非晶 矽緩衝層8 2 0與η型微晶矽層8 0 8。η型非晶矽緩衝層8 2 0 相似於第2圖之緩衝層1 2 5且形成於本質型非晶矽層1 2 4 與η型微晶矽層8 0 8之間。η型非晶矽缓衝層8 2 0有助於 橋接可能發生於本質型矽層1 24與η型矽層8 0 8之間的能 隙偏移。因此，一般認為因為電流收集的增強而改善電池 性能。可由任何適當的處理（例如，上述之處理）製備這些 層 802 、 122 ' 124 、 808 °
第8C圖描繪配置於基材102上之太陽能電池854的 又一實施例。相似於上述之電池結構，太陽能電池854包 括ρ型微晶矽層8 1 0、本質型微晶矽層8 1 2、η型非晶矽阻 障層8 2 1與η型微晶矽層8 1 4。η型非晶矽阻障層8 2 1作為 形成於本質型微晶矽層8 1 2與η型微晶矽層8 1 4之間的阻 障層。η型非晶矽阻障層8 2 1有助於提高薄膜橫向電阻率 並避免週邊電流問題。一實施例中，可用與第 8 Β圖之η 型非晶矽缓衝層8 2 0與第2圖之缓衝層1 2 5相似之沉積方 法沉積η型非晶矽阻障層8 21。可用薄膜成分相似於緩衝 層8 2 0、1 2 5之方法製備η型非晶矽阻障層8 2 1。由於阻障 層8 2 1接觸微晶式矽膜（諸如，本質型微晶矽層 8 1 2與η 型微晶矽層 8 1 4 )而不是缓衝層8 2 0、1 2 5所接觸的非晶矽 膜，阻障層8 2 1係用以提高薄膜橫向電阻率並避免週邊電 流問題。 渴望一或更多（例如，多個）接面之實施例中，第8 Α圖 的太陽能電池8 5 0可構成接觸基材之頂部電池而第8 C圖 31 200913292 的太陽能電池8 5 4可構成配置於頂部太陽能電池8 5 0上之 底部電池。由於樂見頂部電池提供較高的能隙，太陽能電 池8 5 0的本質型非晶矽層1 2 4可提供高於太陽能電池 8 5 4 之本質型微晶矽層8 12的能隙。或者，可以任何適當方法 建構電池的配置以達成所欲之電池性能。
第9圖描繪多接面太陽能電池900的另一示範性實施 例，多接面太陽能電池9 0 0包括數個不同的接觸層、缓衝 層或介面層配置於電池900中。電池900包括配置於基材 102上之第一接面910與第二接面920且具有TCO層110 配置於基材102上。介面層908可沉積於第一接面910與 第二接面9 2 0之間。介面層9 0 8係經沉積以改善介面接觸 電阻與導電率並提供較寬的光學能隙。此外，介面層 908 之材料係經挑選以便可調整層908之反射係數（RI)與光線 吸收以提供不同元件需要的不同電性與光線捕獲效率。一 實施例中，形成介面層908之適當材料包括SiON、SiN、 SiC、SiOC、SiCN與其他適當含碳或氮之矽系材料或矽合 金。一實施例中，介面層 9 0 8為碳化矽（S i C)或氧氮化矽 (SiON)層。可藉由改變沉積過程中供應用來沉積層908之 氣體混合物來調整介面層908之反射係數（RI)。當供應用 來沉積之氣體混合物改變時，沉積之介面層9 0 8中所形成 的碳或氮摻雜質也會不同，以致得到之薄膜具有所欲之薄 膜能隙、光線吸收性與結晶係數。當薄膜能隙與光線吸收 性改善時，電池轉換性能因此提高。再者，介面層9 0 8亦 可用於任何與T C Ο層、金屬背板與/或基材接觸之介面。 32 200913292 第9圖描繪之實施例中，介面層9 0 8係置於第一接面 910與第二接面 920之間。第一接面包括第一上介面層 9 0 2、ρ型非晶矽層2 3 3、Ρ IΒ層9 0 4、i型非晶矽層1 2 4、η 型非晶矽緩衝層9 0 6與η型微晶矽層1 2 6。一實施例中， 第一上介面層902的薄膜特性相似於上述之介面層908。 或者，第一上介面層 9 0 2相似於上述參照第1 - 3圖與第
8 A- C圖所述之ρ型微晶矽接觸層1 2 1、重度（例如，退化） 摻雜初步Ρ型非晶矽層8 0 2、ρ型微晶矽層8 1 0或ρ型非晶 矽層。另一實施例中，ΡIΒ層9 0 4相似於上述之p - i緩衝 本質型非晶矽層（PIB層）。η型非晶矽缓衝層906相似於參 照第8 Β - C圖與第2圖所示之非晶矽緩衝層8 2 0、8 2 1或缓 衝層1 25。 第二接面920包括ρ型微晶矽層132、選擇性ΡΙΒ層 9 1 2、本質型微晶矽層9 1 4、η型非晶矽層9 1 6與第二下介 面層918。第二下介面層918相似於上述之介面層908。或 者，第二下介面層9 1 8相似於上述參照第8 Β - C圖之重度（例 如，退化）摻雜非晶矽層8 0 6或η型微晶矽層8 1 4或是其他 相似之η型接觸層。ρ型微晶矽層1 3 2已經參照第1 - 3圖 描述於上。選擇性ΡIΒ層9 1 2可相似於上述之p - i缓衝本 質型非晶矽層（PIB層）。或者，因為PIB層912接觸ρ型 微晶矽層（例如，P型微晶矽層 1 3 2 )，可視需要將選擇性 ΡIB層9 1 2沉積為微晶矽式或非晶矽式材料。可將選擇性 Ρ IB層9 1 2沉積為微晶矽式或非晶矽式材料之沉積處理可 選自任何上述之本質型矽式沉積處理。如上述般，可用單 33 200913292 一步驟或多個步驟沉積本質型微晶矽層 9 1 4。一特定實施 例中，利用四步驟處理沉積本質型微晶矽層 9 1 4，其係藉 由逐漸調整氣體混合物中之氫氣/矽烷比例以提供上述得 到之薄膜中一致的結晶係數。η型非晶矽層9 1 6可相似於 上述參照第1 - 3圖與第8Α圖所示之η型非晶矽層1 36、804。 第二TCO層1 40與背電極層1 50可隨後配置於第二接 面920上以完成接面形成處理。
第5圖是具有多個處理室531-537之處理系統500的 一實施例的概要頂視圖，處理室係例如第4圖中的PECVD 腔室4 0 0或其他可沉積矽膜的適合腔室。處理系統5 0 0包 括耦合至負載鎖定室 510 和處理室 531-537 的傳送室 5 2 0。負載鎖定室5 1 0允許在系統外的周圍環境與傳送室 5 20和處理室5 3 1 - 5 3 7内的真空環境之間傳送基材。負載 鎖定室5 1 0包括一或多個支撐一個或多個基材的排空區 域。在將基材放入系統5 0 0中的過程中排空區域抽氣，並 且在將基材從系統5 0 0拿出的過程中自排空區域排放。傳 送室520至少具有一設置其中的真空機械臂522，適合在 負載鎖定室5 1 0和處理室5 3 1 - 5 3 7之間傳送基材。第5圖 中示出七個處理室；然而，系統可具有任何適合數目的處 理室。 在發明的某些實施例中，配置一個系統5 0 0以沉積多 接面太陽能電池包含本質型非晶矽層的第一 p - i - η接面， 例如第一 p - i - η接面1 2 0。其中一個處理室5 3 1 - 5 3 7適以沉 積第一 p-i-n接面的ρ型矽層而其餘處理室531-537各個適 34 200913292
以沉積本質型非晶石夕層和η型石夕層兩者。第一 p-i-n接面 的本質型非晶矽層和η型矽層可在相同腔室中沉積而在沉 積步驟間不需要任何鈍化處理。因此，基材通過負載鎖定 室5 1 0進入系統，透過真空機械臂傳送到配置用來沉積ρ 型矽層的專用處理室中，透過真空機械臂傳送到配置用來 沉積本質型矽層和η型矽層兩者的其他處理室中，以及透 過真空機械臂傳送回負載鎖定室5 1 0中。某些實施例中， 處理室處理基材以形成ρ型矽層的時間，比在單個腔室中 形成本質型非晶矽層和 η型矽層的時間快大約 4或更多 倍，較佳為快6或更多倍。因此，在沉積第一 p - i - η接面 之系統的某些實施例中，Ρ腔室與i/n腔室的比例爲1 :4或 更多，較佳為1 : 6或更多。包括提供處理室電漿清潔時間 的系統産量約爲1 〇基材/小時或更多，較佳為2 0基材/小 時或更多。 在發明的某些實施例中，配置一個系統5 0 0以沉積多 接面太陽能電池包含本質型微晶矽層的第二p - i - η接面， 例如第二p - i - η接面1 3 0。其中一個處理室5 3 1 - 5 3 7適以沉 積第一 p-i-n接面的ρ型矽層而其餘處理室531-537各個適 以沉積本質型微晶石夕層和η型石夕層兩者。第二p-i-n接面 的本質型微晶矽層和η型矽層可在相同腔室中沉積而在沉 積步驟之間不需要任何鈍化處理。某些實施例中，處理室 處理基材以形成ρ型矽層的時間，比在單一腔室中形成本 質型微晶矽層和η型矽層的時間快大約4或更多倍。因此， 在沉積第二p-i-n接面之系統的某些實施例中，ρ腔室與i/n 35 200913292 腔室的比例爲1 :4或更多，例如約1 :6或更多。包括提供 處理室電漿清潔時間的系統生産量約爲 3基材/小時或更 多，例如約5基材/小時或更多。 某些實施例中，由於本質型微晶矽層比本質型非晶矽 層厚，用來沉積包含本質型非晶矽層的第一 p-i-n接面的 系統5 0 0生産量，是用來沉積包含本質型微晶矽層的第二 p - i - η接面的系統5 0 0生産量的近似2倍或更多。因此，適 合沉積包含本質型非晶矽層的第一 Ρ - i - η接面的單一系統 500,可與兩個或更多適合沉積包含本質型微晶矽層之第二 p - i - η接面的系統5 0 0相配。一旦在一個系統中將第一 p - i - η 接面形成在一個基材上，可將該基材暴露在周圍環境中（也 就是，真空破裂）並且傳送至第二系統。在沉積第一 P-i-n 接面和第二ρ - i - n接面的第一系統間的基材濕式或幹式清 潔，並非必需的。 實施例
除非明確地在申請專利範圍中闡述，於此公開的實施 例本質上是示意性的，並且不意圖限制發明範圍。 處理具有4,320cm2表面積的基材，可在具有130公升 内部腔室容積的AKT 43 00 PECVD系統中進行，其得自加 利福尼亞聖克拉拉的AKT America Inc.。在PECVD系統的 第一腔室中沉積層1。在PECVD系統的第二腔室中沉積層 2 - 4。在Ρ E C V D系統的第三腔室中沉積層5。在Ρ E C V D系 統的第四腔室中沉積層6 - 1 1。在沉積層1 - 1 1的過程中，設 36 200913292 置間距為550密耳並且設置基材溫度為200 °C。第6圖 設定的沉積參數係用以形成串列式 p-i-n接面太陽能 池。在氫載氣中以0.5 %混合物提供磷化氫。在氫載氣中 0 · 5 %混合物提供三甲基硼。第6圖中氫氣流率示出了與 雜載氣分開的氫氣流率。太陽能電池具有第7圖中闡述 下列特性。 非晶沉積處理 本發明之一態樣包括改良的薄膜矽太陽能電池與其 成方法與設備，其中太陽能電池中一或多層包括至少一 晶矽層，其具有改良的電性與機械特性且能以比傳統非 矽沉積處理快上許多倍的速率加以沉積。利用本文所述 方法達成的改良沉積速率能透過太陽能電池基材處理系 大幅改善基材産量。一實施例中，本文所述之處理係用 形成薄膜p-i-n太陽能電池中之非晶本質型層，其中非 本質型層的沉積速率係大於約 6 0 A /分。一實施例中， 晶本質型層沉積速率在至少2200 mm X 2600 mm大小之 材上係介於約1 50 A/分與約400 A/分之間。 由於一般認為在非晶矽沉積處理過程中使用高壓將 向藉由降低所產生之電漿中的離子能量與電子溫度而減 成長薄膜表面的離子轟擊，已經意外地發現本文所述之 法可改善形成之薄膜太陽能電池的光穩定性。再者，一 亦認為當在處理過程中亦利用高氫氣/矽烷氣體比例時， 抑制較高階矽烷相關化學物種的產生，已經發現這不利 形成之太陽能電池元件的光穩定度。雖然下述大致討論 中 電 以 摻 的 形 非 晶 之 統 於 晶 非 基 傾 少 方 般 於 單 37 200913292 一接面太陽能電池的形成方法，但此配置並不預期用來限 制本發明之範圍，因為下述的一或更多處理步驟可與先前 所述之一或更多步驟搭配應用。一實例中，阻障層沉積處 理步驟、本質型層沉積步驟、功率提升（power lift)步驟、 溫度穩定步驟與電漿清潔步驟可與上述搭配第1 - 9圖所述 之一或更多步驟共同應用。
第1 0圖描述利用本文所述之方法所形成的太陽能電 池1 0 0 0之一實例。太陽能電池1 0 0 0包括具有薄膜形成於 上之基材 102，諸如玻璃基材、聚合物基材或其他適當基 材。太陽能電池1000更包括第一透明導電氧化物（TCO)層 11 0，形成於基材1 02上；p-i-n接面1 020，形成於第一 TCO 層110上；第二TCO層1032，形成於p-i-n接面1020上； 與金屬背層1034,形成於第二TCO層1032上。如上所述， 為了藉由提高光線捕獲來提高光線吸收，透過濕式、電漿、 離子和/或機械處理，隨意地使基材和/或一或多個形成於 其上的薄膜具有紋理。例如，使太陽能電池 1 0 0 0中第一 TC0層1 1 0具有紋理則隨後沉積於其上的薄膜通常會跟隨 下方之表面起伏。第一 TCO層110和第二TCO層1032各 自包括氧化錫（SnxOy)、氧化辞（ZnxOy)、 氧化銦錫 (InxSnyOz)、錫酸錫、上述之組合物或其他適合的材料，且 亦可如上述般包括額外的摻雜物和成分。 p-i-n接面1 020可包括p型非晶矽層1 022 ;本質型非 晶矽層1 0 2 4，形成於p型非晶矽層1 0 2 2上；及η型非晶 矽層1 0 2 6，形成於本質型非晶矽層1 0 2 4上。某些實施例 38 200913292 中，p型非晶矽層1 0 2 2可形成之厚度係約6 0 A和約2 0 0 A 之間。某些實施例中，本質型非晶矽層1 Ο 2 4可形成之厚度 係約1 5 Ο Ο Α和約5 Ο Ο Ο Α之間。某些實施例中，η型非晶半 導體層1 0 2 6可形成之厚度係約1 0 0人和約4 Ο Ο Α之間。某 些實施例中，如第10圖所示，p-i-n接面1020亦可包括退 化（例如，重度）摻雜n + +型非晶半導體層1 027，其可形成 之厚度係約5 Ο A與約1 5 Ο A之間。
金屬背層1034可包括（但不限於）選自 Al、Ag、Ti、 Cr、Au、Cu、Pt、上述之合金或上述之組合物所構成之群 組的材料。可執行其他處理以形成太陽能電池1 0 0 0，例如 鐳射刻劃處理。可在金屬背層1 0 3 4上提供其他膜、材料、 基材和/或封裝以完成太陽能電池。 參照第4圖，雖然描述了單一腔室，但系統500(例如， 第5圖所述）可包括複數個圍繞基材機器臂5 2 2配置的腔 室。上述之系統中，在將基材移到沉積額外層的另一腔室 之前，可在一腔室中沉積一或更多非晶石夕層。一般而言， 在第一腔室將P型層沉積於基材上並接著將基材移到另一 腔室，於其中將i型層與η型層沉積於基材上。 一實施例中，可設定加熱和/或冷卻元件4 3 9以提供沉 積過程中溫度為約 2 5 0 °C或更少的基材支撐件。一實施例 中，將基材支撐件溫度維持於約1 5 0°C與約2 5 0 °C之間。一 實例中，將基材支撐件溫度維持於約 2 0 0 °C。不同沉積步 驟的過程中，設置在基材支撐件430之基材接收表面432 上的基材頂表面和噴頭4 1 0 (即，R F電極）間之間距可爲6 0 0 39 200913292 密耳和約6 0 0 0密耳之間。太陽能應用之玻璃基材的一般厚 度係介於約4 0密耳和約2 0 0密耳之間。
一實施例中，係利用下述步驟形成p - i - η非晶矽太陽 能電池。下述之處理數值與實例並非用來限制此處所述之 發明範圍，而在某些實例中，係關於腔室容積約2 9 0 0公升 且適合處理2200 mm X 2600 mm基材之60k處理系統。 首先，將具有TCO層110配置於至少一表面上之基材插 入PECVD腔室400並置於基材支撐件43 0上，以便TCO 110可接收包含於p-i-n接面1020中之一或更多層。 一實施例中，沉積p-i-n接面1020中之一或更多層之 前，藉由使氣體（諸如，氬、氫或氦）流過處理室約3至5 分鐘的一段時間來穩定基材之溫度，使得通常3 mm至5 mm厚的玻璃基材溫度提升到所欲之溫度，例如約200°C。 一實例中，溫度穩定步驟包括以約 25.8 sccm/L (例如， 75，000 seem)流率提供氬氣，好達成約2.0與約2.5托之間 的腔室壓力以在約5分鐘内穩定基材（與喷頭4 1 0相隔約 640密耳）溫度於所欲之程度。此實例中，可將基材支撐件 溫度維持於約2 0 0 ° C。 下一步驟或電漿清潔步驟中，當傳送氬、氫或氦氣通 過腔室時在處理容積4 0 6申產生電漿以清潔T C Ο層110 之表面並改善T C Ο層 1 1 0的電性。一實施例中，由於含 氫電漿會侵略性與TCO層（例如，含有氧化錫之TCO層） 反應，流過處理容積之氣體包括氬。一實施例中，樂見使 用清潔氣體（包括氫氣）於TC 0層（包括氧化辞）上執行電漿 40 200913292 清潔步驟。
下一步驟中，通常在清潔TCO層110表面之後，將P 型摻雜非晶層沉積於T C 0表面上。一實施例中，以兩階段 沉積P型掺雜非晶層，第一階段處理可利用約0與約6.0 之間的氫/矽烷稀釋比例。此低氫稀釋比例係用來避免對 TCO層的傷害，該傷害可能因為TCO層與產生之電漿的 互動而發生。一實施例中，第一 P型摻雜非晶層為退化（例 如，重度）摻雜P+ +型非晶矽層，其摻雜濃度相當於在約2 與約2.5托之間的壓力下以約2:1與約6:1之間的TMB:矽 烷前驅物氣體混合物比例形成之層，其中TMB前驅物包括 0.5% TMB。一實施例中，在約 45 milliwatts/cm2 (2400 Watts)與約 91 milliwatts/cm2 (4800 Watts)之間的電漿功 率下形成第一 P型摻雜非晶層。一實例中，P型非晶矽層 的第一階段（例如，第1 0圖所示之層1 0 2 2的部分）可藉由 下述條件加以形成：提供約2.1 sccm/L (例如，6000 seem) 與約3 · 1 s c c m / L (例如，9 0 0 0 s c c m)間之流率的石夕烧、以讓 氫氣/矽烷氣體混合物比例約6 · 0的流率提供氫氣、以相當 於0.5 % Τ Μ B氣體/矽烷氣體混合物比例約6 : 1之流率提供 摻雜前驅物，同時將基材支撐件溫度維持於約2 0 0。C、將 電漿功率控制於約57 milliwatts/cm2 (3 287 Watts)下並在 約2.5托之腔室壓力下維持約3_5秒以形成約15_3〇 A的 薄膜。此實例中，可將基材與喷頭4 1 0相隔6 4 0密耳而配 置。一般認為此摻雜濃度下形成之非晶P型摻雜石夕層可改 善矽太陽能電池的電洞傳輸。 41 200913292 在第一 p型摻雜非晶層之沉積後，可接著沉積第二p 型摻雜非晶層。第二P型摻雜非晶層的厚度約8 0與1 5 0 A 之間’通常係利用一摻雜濃度所沉積，該摻雜濃度相當於 * 利用TMB :矽烷前驅物混合物比例約1 : 1與約2 : 3之間且氫
氣/矽烷稀釋比例約5與約1 〇之間所形成之層。一實施例 中’在約 45 milliwatts/cm2 (2400 Watts)與約 91 milliwatts/cm2 (4800 watts)之間的電漿功率下形成第二p # 型摻雜非晶層。再者，一實施例中，樂見在第二非晶矽P 型摻雜層沉積處理過程中，藉由傳送含碳前驅物氣體（例 如’曱烧（CHU))進入處理區域而提供某種數量的碳給沉積 之薄膜以提高沉積之薄膜的導電性。—實施例中，純曱烷/ 石夕烧比例於約1 ··丨至約2 ·· 3 (甲烷：矽烷）之間變化，其中 石夕炫流率可於約2.1 sccm/L (6000 seem)與約3.1 sccm/L (9 0 00 seem)之間變化。一實例中，p型非晶矽層的第二階 段可藉由下述條件加以形成：提供約2 3 sCCm/L (6702 seem)之流率的矽烷、以讓氫氣/矽烷氣體混合物比例約 10.0的流率提供氫氣、以相當於0.5% TMB氣體/矽烷氣體 混合物比例約5.8 : 1之流率提供摻雜前驅物、以讓曱烷/石夕 烧氣體混合物比例約1 :1的流率提供曱烷氣體，同時將基 . 材支撐件a度維持於約2 0 〇。c、將電漿功率控制於約5 6 . mllllwatts/cm2 (3217 Watts)下並將腔室壓力維持於約2.5 托下以於約2 1秒中形成約丨2 〇人。此實例中，可將基材與 噴頭410相隔640密耳而配置。一般認為在第一 p型摻雜 非晶層之後立即應用第二p型掺雜非晶層有助於減少光學 42 200913292 吸收損失’因為使用薄的重度（例如，退化）摻雜第一 p型 層以及較厚較寬能帶間隙的第二卩型非晶層材料。
-或更多PECVD沉積步驟的過程中，例％ p型層沉 積步驟過程中，基材上會產生靜電。#藉由機械式基材舉 升機構自基材接收表Φ 432強制地移除靜電時，靜電可能 大到足以造成基材的傷害。《了排除靜電，在腔室内產生 氫電漿同時可改變基材上表面與噴頭間之間距。因此，一 實施例中’由於某些用來形成太陽能電池元件的沉積步驟 係執行於不同腔室中(諸如’P型沉積步驟、丨型沉積步驟、 η型沉積步驟）’在由處理室傳輸基材之前可使用選擇性電 聚處理步驟或功率提升步驟以幫助自基材支撐4 “Ο分隔 基材102。產生之電聚可讓先前處理步驟過程中介電基材 所收集之電荷排放。此步驟中’ t氩、氫或氣氣通過處理 室時在處理容積4〇6中產生電漿以形成路徑好讓基材中捕 獲之電荷消散。亦可將基材支撐件維持於所欲之溫度，例 如約200。(：。一實施例中，功率提升步驟包括在不同基材 至喷頭間距下的多個步驟，例如不同閒距下的ό個步驟， 以完全排除靜電。一實施例中’可以在約38 miiiiwatts/cm2 (1 000 Watts)與約 76 milliwatts/cm2 (4000 Watts)之間的
RF 功率下以約 5.2 sccm/L (15,000 seem)與約 15.5 sccm/L (45000 seem)之間的流率傳送主要含氫氣體通過處理容 積。一實例中’功率提升步驟包括提供約10.3 sccm/L (30,0 00 seem)之流率的氫氣以達成約2 〇托的腔室壓力， 同時將基材與噴頭4 1 0相隔約1 4 0 0密耳而配置並傳送約 43 200913292 5 7 m i 11 i w a 11 s / c m 2的R F功率約3秒。另一實例中，功率 提升步驟包括第一步驟與第二步驟。第一步驟中，傳送約 10.3 sccm/L (30，000 seem)流率的氫氣以達成約2.0托的腔 室壓力，同時將基材與噴頭4 1 0相隔約1 4 0 0密耳而配置並 傳送約57 milliwatts/cm2的RF功率約3秒。第二步驟中， 傳送約10.3 sccm/L (30,000 seem)流率的氫氣以達成約2.0 托的腔室壓力，同時將基材與喷頭4 1 0相隔約6 0 0 0密耳而 配置並傳送約5 7 m i 11 i w a 11 s / c m 2的R F功率約5秒。 下一步驟中，可選擇性傳送氫氣通過處理室約2 0秒的 時間好讓基材穩定於所欲之溫度下，例如約 2 0 0 ° C。某些 實例中，用來完成此步驟的時間週期為短的，因為一般認 為當具有P型材料沉積於上之基材於多腔室PECVD系統 中由一腔室傳送至另一者之真空環境下，不會損失大量溫 度。一實例中，溫度穩定步驟提供約25.9 sccm/L (75,000 s c c m)之流率的氬氣以達成約2.5托的腔室壓力，好在2 0 - 6 0 秒後穩定基材（與喷頭4 1 0相隔約640密耳）的溫度。可將 基材支撐件溫度維持於約2 0 0 ° C。 一但已經將基材載入第二處理室，通常係於基材上執 行下一步驟或電漿清潔步驟。此步驟中，在下一材料層（例 如，阻障層）沉積之前，在第二處理室之處理容積中產生氫 電漿以適當地清潔沉積P型層之表面。氫電漿處理可鈍化 p型層、移除任何已經形成於上之表面缺陷、並抑制在沒 有氫電漿處理步驟下傾向擴散至i型層之任何碳與硼污 染。一實施例中，氫電漿清潔步驟包括提供約 35 44 200913292 milliWatts/cm2 (2000 Watts)與約 136 milliWatts/cm2 (7200
Watts)之間的電漿功率與足夠的氮氣以達成約2與約2.5 托之間的腔室壓力長達約0與約60秒之間。一實例中，氫 電衆清潔步驟包括提供約10.3 sccm/L (30,000 seem)之流 率的氫氣與52 milliWatts/cm2 (3000 Watts)的電漿功率以 達成約2.5托之腔室壓力約15秒，而基材與噴頭410係相 隔640密耳而配置。 p 已經發現P - i層間之介面的阻障層1 〇 2 3可改善太陽能 電池的電性。一實施例中’阻障層1 〇 2 3相似於上述之PIB 層。某些實施例中’阻障層I 〇 2 3係由電漿沉積所形成，其 在等於或大於（約0 · 5托）隨後之丨_層沉積處理的壓力下利 用稀釋於氫氣中且比例約20與約5 〇之間的矽烷前驅物長 達約3 8與約2 2 5秒以形成厚度約5 〇與3 0 0 A之間的阻障 層。一般認為阻障層提供寬的能帶間隙可改善太陽能電池 的開路電壓高達約5 0 me V。阻障層亦可用來減小先前沉積 層之離子轟擊’因為其置於先前沉積層與隨後沉積之高沉 〇 積速率本質型層（如後所述）之間。為了減小阻障層沉積步 驟過程中先前沉積層之轟擊，沉積處理通常使用低的rf 電漿沉積功率。一實施例中，阻障層為形成於基材上之本 « 質型非晶材料’其利用比例約20與約50之間氫氣稀釋的 . 矽烷氣體混合物、等於或大於i -層沉積處理之腔室壓力、 約 23 milliWatts/cm2 (12〇〇 Watts)與約 61 miiliWatts/cm2 (3 240 Watts)之間的RF電漿功率長達約丨8與約36〇〇秒之 間的時間。一配置中，腔室壓力等於或大於（約〇·5托& 45 200913292 層沉積處理。一實例中’阻障層包括本質型非晶矽層，其 係藉由下列所形成：提供約1 . 5 s c c m / L (4 2 3 5 s c c m)之流率 的石夕烧、以讓氫氣/石夕院氣體混合物比例約2 5之流率提供 • 氫氣，同時將基材支撐件溫度維持於約 2 0 0。C、將電浆功 率控制於約27 milliWatts/cm2 ( 1 5 2 5 Watts)、並將腔室壓 力維持於約3.0托長達約3 5秒。一配置中，由於利用上述 之處理所形成之阻障層薄膜的特性，一般認為阻障層可用 來幫助改善形成之太陽能電池元件的藍光吸收，並改善太 陽能電池的性能。一般認為在氫氣/矽烷稀釋比例約2 0與 約50之間下且流率超過37_9 sccm/L (110,000 seem)下沉 積之阻障層可改善電性（例如，充填因子）與較佳的光穩定 度’這係相對於其他傳統形成之太陽能電池元件。 下一步驟中’本質型層1024係沉積於基材表面。緩衝 層沉積之後，2 0 0 0至3 0 0 〇 A厚的本質型非晶材料層係形 成於基材上，其利用稀釋比例約8與約1 5間之氫氣稀釋的 矽烷氣體混合物、約2與約3托之間的腔室壓力、約27 〇 milliWatts/cm2 ( 1 440 Watts)與約 91 milliWatts/cm2 之間 的RF電漿功率長達約3 00與約工80〇秒之間的時間。—實 例中，2 6 0 0 A本質型非晶層可藉由下列而加以形成：提供 - 約9〇〇〇 seem之流率的矽烷、以讓氫氣/矽烷氣體混合物比 , 例約1 2 · 5之流率提供氫氣，同時將基材支撐件溫度維持於 約200 C、將電衆功率控制於約55 miliiwatts/cm2 (3168 Watts)、並將腔室壓力維持於約2 5托長達約736秒。 下一步驟中，n型摻雜非晶層1 026係沉積於i型本質 46 200913292
Ο 型層1 0 2 4表面上，其係利用約5 · 0與約9 · 0之間的氫氣/ 矽烷稀釋比例、流率相當於約1 : 1與約1 :3摻雜質：石夕比 例之間的0 _ 5 %碟化iL(PH：3)氣體/ «ε夕炫> 氣體混合物比例之換 雜前驅物、約 68 (3 600 Watts)與約 1 14 milli Watts/cm2 (6 0 0 0 W a 11 s)之間的R F電漿功率、及約1與約3托之間的 腔室壓力長達約2 4與約3 6秒之間的時間。一實例中， 20 0-300A η型非晶矽層係藉由下列加以形成：提供約！ .〇 sccm/L (3000 seem)與約 3.1 sccm/L (6000 seem)之流率的 矽烷、以讓氫氣/矽烷氣體混合物比例約5.0之流率提供氫 氣、以相當於約1 :3的0.5°/。磷化氫（（PH3)氣體/矽烷氣體混 合物比例之流率提供摻雜前驅物，同時將基材支撐件溫度 維持於約200 °C、將電漿功率控制於約81 milliwatts/cm2 (4678 Watts)並將腔室壓力維持於約1.5托長達約25秒。 此實例中，基材與喷頭4 1 0相隔約640密耳而配置。 下一步驟中，退化摻雜（例如，η + + ) η型摻雜非晶層 1 0 2 7係沉積於η型層1 0 2 6表面上，其利用約5.0與約9.0 之間的氫/矽烷稀釋比例、流率相當於約1 :2與約1: 5 (磷化 氫：矽比例）之間的0.5%磷化氫（ΡΗ3)氣體/矽烷氣體混合物 比例之掺雜前驅物、約68 milliWatts/cm2 (3600 Watts)與 約 113 milliWatts/cm2 (6000 Watts)之間的 RF 電漿功率、 及約1與約3托之間的腔室壓力長達約8與約2 5秒之間以 形成5 0至1 5 0 A厚的層。一實例中，8 0人η+ +型非晶矽層 係藉由下列加以形成：提供約0 _ 5 s c c m / L ( 1 5 0 0 s c c m)與約 3 · 1 s c c m / L (6 0 0 0 s c c m)間之流率的石夕炊、以讓氫氣/石夕烧氣 47 200913292 體混合物比例約8 · 3之流率提供氫氣、以相當於5 :〗的碟 化氫（Ρ Η3)氣體/石夕烧氣體混合物比例之流率提供摻雜前驅 物，同時將基材支撐件溫度維持於約2 0 0。C、將電聚功率 控制於約72 milliwatts/cm2 (4153 Watts)並將腔室壓力維 持於約1 .5托長達約1 〇秒。此實例中，基材與嘖頭4 1 0可 相隔約640密耳而配置。
η與n +層形成之後，接著再度在處理容積中產生電漿 以如上述般排除基材上之靜電。一實施例中，此步驟包括 在不同基材至喷頭間距下的不同子步驟，例如不同間距下 的6個步驟，以完全排除靜電。一實施例中，流過處理容 積之氣體包括氫氣。一實例中，所謂之「功率提升步驟」 包括提供約Ι〇·3 sccm/L (30,000 seem)之流率的氫氣以達 到約2.0托之腔室壓力，同時將基材與噴頭4 1 0相隔約1 4 0 0 密耳而配置並傳送約57 milliwatts/cm2之RF功率長達約 3秒。另一實例中，功率提升步驟包括第一步驟與第二步 驟。第一步驟中，氫氣流率係約1 0.3 sccm/L (30，000 seem) 以達到約2.0托的腔室壓力，同時將基材與喷頭4 1 0相隔 約1400密耳而配置並傳送約57 milliwatts/cm2之RF功率 長達約 3秒。第二步驟中，氫氣流率係約 10.3 sccm/L (30,000 seem)以達到約2.0托的腔室壓力，同時將基材與 噴頭 410 相隔約 6000 密耳而配置並傳送約 57 milliwatts/cm2之RF 功率長達約5秒。 雖然前述係關於本發明的實施例，但可在不脫離其基 本範圍的情況下設計本發明的其他的和進一步實施例，且 48 200913292
其之範圍係由接下來的申請專利範圍加以定義。例如，第 4圖中的處理室以水平位置示出。可以理解在本發明的其 他實施例中，處理室可處於任何非水平位置，例如垂直。 舉例來說，已經參照第5圖之多處理室叢集工具來描述本 發明的實施例。可以理解的是，本發明實施例還可在連續 式（in-line)系統和連續式/叢集雜合系統中實現。例如，已 經參照適以形成第一 p-i-n接面和第二p-i-n接面之第一系 統來描述本發明的實施例。可以理解的是，在發明的其他 實施例中，第一 p - i - η接面和第二p - i - η接面可在單一系統 中形成。例如，已經參照適合沉積本質型層和η型層兩者 之處理室來描述本發明的實施例。可以理解的是，在發明 的其他實施例中，不同的腔室適合沉積本質型層和 η型 層。可以理解的是，在發明的其他實施例中，處理室可適 以沉積ρ型層和本質型層兩者。 【圖式簡單說明】 因此，其中可詳細理解本發明的上述陳述特徵的方 式，發明的更特定描述係簡述於上，可藉由參考實施例（其 中某些描述於附圖中）得到。 第1圖是朝向光線或太陽輻射之多接面太陽能電池之 某些實施例的概要圖。 第2圖是第1圖之多接面太陽能電池進一步包括η型 非晶矽緩衝層的概要圖。 第3圖是第1圖之多接面太陽能電池進一步包括ρ型 49
200913292 微晶矽接觸層的概要圖。 第4圖是其中可沉積一或多個太陽 助化學氣相沉積（P E C V D )室之一實施 第5圖是具有複數個處理室之處理 概要俯視圖。 第6圖描述了用以形成串列式p-i 的沉積參數設定。 第7圖描述了本發明一實施例之太 第8A-C圖描述單一接面太陽能電 概要圖。 第9圖描述單一接面太陽能電池之 圖。 第10圖係根據本發明一實施例之 池的概要圖。 然而，值得注意的是附圖僅描述. 例，因此並不視爲其範圍的限制，因為 效實施例。 爲了有助於理解，盡可能使用相同 圖示中相同的元件。 【主要元件符號說明】 100、1000 太陽能電池 101 太陽 102 基材 110 第一 120、 130、 1020 p-i-n 接面 121 p 型 能電池膜的電漿輔 例的概要截面圖。 系統的一實施例的 η接面太陽能電池 陽能電池的特性。 池之不同實施例的 不同貫施例的概要 單一接面太陽能電 私發明的典型實施 本發明允許其他等 的元件符號來代表 輻射 TCO層 毁晶矽接觸層 50 200913292
122 ' 1 022 p型非晶矽層 124、 1 024 本質型非晶矽, 126 η型微晶半導體層 132 ' 8 10 ρ型微晶矽層 134、 812 ' 914 本質型微晶 矽層 136、 804、 916、 1026 η 型 非晶矽 層 140 第二TCO層 150、 1 034 金屬背層 400 PECVD 室 402 壁 404 底 406 處理容積 408 閥 409 泵 4 10 喷頭 4 12 背板 414 懸架 415 ' 416 中心支撐件 420 氣體源 422 RF功率源 424 遠端電漿源 430 基材支樓件 432 接收表面 433 遮蔽框 434 桿 436 升降系統 438 舉升銷 439 冷卻元件 500 處理系統 5 10 負載鎖定室 520 傳送室 522 真空機械臂 53 1、 532 ' 533 、 534 、 535 、 536、 5 3 7 處理室 802 初步ρ型非晶石夕層 806 重度摻雜型非晶矽層 808、 8 14 η型微晶矽層 820 ' 906 η型非晶矽缓衝 821 η型非晶矽阻障層 902 第一上介面層 904、 912 ΡΙΒ 層 908 介面層 910 第一接面 918 第二下介面層 920 第二接面 1027 η + +型非晶半導體層 51 200913292 1 032 TCO 層

Claims (1)

  1. 200913292 十、申請專利範圍： 1. 一種在一基材上形成一薄膜多接面太陽能電池的方 法，包括： • 在一基材上形成一第一光伏（photovoltaic)接面；及 在該第一光伏接面上形成一第二光伏接面，包括： 形成一 p型微晶矽層； 在該p型微晶矽層上形成一本質型（intrinsic type) 微晶矽層，其中當該本質型微晶矽層被形成時，一或更多 \ * 處理變數係經調整以控制本質型微晶矽層厚度内二或更多 位置的結晶係數（crystalline fraction);及 在該本質型微晶層上形成一 η型非晶矽層。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一光伏接 面更包括： 形成一 Ρ型非晶矽層； έ , 在該Ρ型非晶矽層上形成一本質型非晶矽層；及 在該本質型非晶矽層上形成一 η型微晶矽層。 • 3 ·如申請專利範圍第2項所述之方法，更包括： . 在該ρ型非晶矽層與該本質型非晶矽層之間形成一 p - i緩衝本質型非晶妙層。 4.如申請專利範圍第2項所述之方法，更包括： 53 200913292 在該本質型非晶矽層與該η型微晶矽層之間形成一 η 型非晶矽缓衝層。 5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該p - i緩衝本 質型非晶矽層係藉由一氫氣/矽烷氣體比例約 2 0 : 1與約 3 0 :丨之間的氣體混合物加以沉積。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該本質型 微晶矽層更包括： 在該本質型微晶矽層的形成過程中調整一第一氣體與 一矽烷氣體間之比例，其中該第一氣體包括氫。 7.如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第一氣體/ 矽烷氣體比例係控制於約2 0 ·· 1與約2 0 0 : 1之間。
    8.如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該氫氣的氣流 在沉積過程中減少。 9.如申請專利範圍第2項所述之方法，其中形成該η型微 晶矽層更包括： 供應一氫/矽烷氣體比例約1 50: 1與約400: 1之間的氣 體混合物以沉積該 η型微晶矽層。 54 200913292 10.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成 微晶矽層更包括： 供應一氫/矽烷氣體比例約2 5 0 : 1與約8 0 0 ·. 1之間 混合物以沉積該 p型微晶矽層。 1 1 .如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括： 在該第二光伏電池中之η型非晶矽層上形成一 雜η型非晶矽層。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該重 η型非晶石夕層之一厚度小於約3 0 0 Α。 1 3.如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括： 在形成該P型微晶矽層之前，在該基材上執行 理製程，其中該氫處理包括將一包括氫之氣體傳向 之表面並在該基材之表面上產生一 RF電聚。 1 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括： 在形成該本質型微晶矽層之前，在該基材上執 處理製程，其中該氫處理包括將一包括氫之氣體傳 於該基材表面上之P型微晶矽層並在該P型微晶矽 面上產生一 RF電毁。 該p型 的氣體 重度摻 度摻雜 一氫處 該基材 行一氫 向配置 層之表 55
    200913292 1 5 .如申請專利範圍第2項所述之方法，更包括： 在該P型非晶矽層之沉積前執行一氬處理製 該氬處理包括將一包括氬之氣體傳向該基材之一 ' 該基材之表面上產生一 RF電漿。 1 6.如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括： 在該第一光伏接面與該第二光伏接面之間形 ζ ) 層。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中該 選自 SiON、SiN、SiC、SiOC、SiCN與其他適當 氮之矽系材料或矽合金之至少一者。 1 8.如申請專利範圍第2項所述之方法，更包括： 在該基材與該 Ρ型非晶矽層之間形成一第 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之方法，其中該 面層係重度摻雜Ρ型非晶矽層、Ρ型微晶矽層、Ρ 層、SiON、SiN、SiC、SiOC、SiCN 與其他適當 氮之矽系材料或矽合金之至少一者。 2 0.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該ρ 程，其中 表面並在 成一介面 介面層係 含礙或含 一上介面 第一上介 型非晶矽 含碳或含 型微晶石夕 56 200913292 層之一硼濃度係約1 χ 1018原子/cm2與約1 X 102Q原子 / c m 2之間。 • 2 1 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該η型 非晶矽層包括： 傳送一第一流率之一石夕烧氣體至該基封之一表面； 傳送一含氫氣體，以致該氫/矽烷稀釋比例係約5.0與 、 約9.0之間； 傳送一流率之一摻雜前驅物氣體，以致該摻雜前驅物 氣體/矽烷氣體混合物比例係約1 :1與約1 : 3之間；及 控制一鄰接該基材之表面的處理容積中之壓力介於約 1與約3托之間。 22. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括： 在形成該ρ型微晶矽層之後，在該基材之一表面上產 生一 RF電漿，其中形成該ρ型微晶矽層與產生該RF電漿 J 係執行於一第一處理室中；及 將該基材傳送至一第二處理室，並接著形成該本質型 微晶矽層與該η型非晶矽層。 23. —種在一基材上形成一薄膜多接面太陽能電池的方 法，其至少包括： 在一基材上形成一第一光伏接面，包括： 57 200913292 形成一 P型非晶矽層； 在該P型非晶矽層上形成一本質型非晶矽層，其 中該本質型非晶矽層包括一 p - i緩衝本質型非晶矽層與一 主體（bulk)本質型非晶矽層；及 在該本質型非晶矽層上形成一 η型微晶矽層；及 在該第一光伏接面上形成一第二光伏接面，包括 形成一 Ρ型微晶矽層； 在該Ρ型微晶矽層上形成一本質型微晶矽層；及 在該本質型微晶層上形成一 η型非晶矽層。 2 4.如申請專利範圍第2 3項所述之方法，其中形成該本質 型非晶矽層更包括： 調整供應用來沉積該本質型非晶矽層之一氣體混合 物，其中該氣體混合物包括至少一石夕烧氣體與一氫氣。
    2 5 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，更包括： 減少該用來沉積該主體本質型非晶矽層之氫氣流。 2 6.如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中調整該氣體 混合物更包括控制該氫/矽烷氣體比例由約 25:1至約 12.5:1 。 2 7.如申請專利範圍第2 3項所述之方法，更包括： 58 200913292 在該第一光伏接面與該第二光伏接面之間形成一介面 層。 2 8.如申請專利範圍第2 7項所述之方法，其中該介面層係 選自SiON、SiN、SiC、SiOC、SiCN與其他適當含碳或含 氮之矽系材料或矽合金之至少一者。
    29.如申請專利範圍第23項所述之方法，其中 形成該主體本質型非晶矽層更包括： 傳送一第一流率之一矽烷氣體至一鄰接該基材之 一表面的處理容積； 傳送一含氫氣體至該處理容積，以致該氫/矽烷稀 釋比例係介於約8與約1 5之間；及 控制該處理容積中之壓力至一第一壓力；及 在形成該主體本質型非晶矽層之前，形成一 p - i缓衝 本質型非晶矽層，其中形成該P - i缓衝本質型非晶矽層更 包括： 傳送一第二流率之一矽烷氣體至該處理容積； 傳送一含氫氣體至該處理容積，以致該含氫氣體 流率/第二流率之比例係介於約2 0與約5 0之間；及 控制該處理容積中之壓力至大於或等於該第一壓 力之壓力。 59 200913292 3 0.如申請專利範圍第2 3項所述之方法，更包括： 在形成該P型非晶矽層之後，在該基材之一表面 生一 RF電漿，其中形成該p型非晶矽層與產生該RF 係執行於一第一處理室中；及 將該基材傳送至一第二處理室，並接著形成該本 非晶矽層與該η型微晶矽層。
    上產 電漿 質型 光伏 31 —種串列式（tandem)接面.光伏元件，其至少包括： 一第一光伏接面與一第二光伏接面，其中該第一 接面包括： 一 p型非晶矽層； 一 p-i緩衝本質型非晶矽層； 一主體本質型非晶矽層；及 一 η型微晶矽層； 且其中該第二光伏接面包括： 一 Ρ型摻雜微晶梦層； 一本質型微晶矽層；及 〇 一 η型摻雜非晶矽層，鄰接該本質型微晶矽 3 2 _如申請專利範圍第3 1項所述之元件，更包括： 一介面層，配置於該第一與第二光伏接面之間。 60
    200913292 3 3 .如申請專利範圍第3 1項所述之元件，更包括： 一第一上介面層，配置於該第一光伏接面與一基材之 間。 3 4.如申請專利範圍第3 3項所述之元件，其中該第一上介 面層係重度摻雜P型非晶矽層、P型微晶矽層、P型非晶矽 層、SiON、SiN、SiC、SiOC' SiCN與其他適當含碳或含 氣之石夕系材料或石夕合金之至少一者。 3 5 .如申請專利範圍第3 3項所述之元件，更包括： 一第二下介面層，配置於該第二光伏接面上並接觸該 鄰接該本質型微晶矽層之η型摻雜非晶矽層。 3 6.如申請專利範圍第3 5項所述之元件，其中該第二下介 面層係重度摻雜η型非晶矽層、η型微晶矽層、η型非晶矽 層、SiON、SiN、SiC、SiOC、SiCN與其他適當含碳或含 氮之矽系材料或矽合金之至少一者。 3 7.如申請專利範圍第3 1項所述之元件，其中該本質型微 晶矽層係藉由一多步驟沉積處理加以形成，其中各個沉積 步驟具有不同的氫/矽烷氣體比例。 3 8 .如申請專利範圍第3 7項所述之元件，其中該氫/矽烷 61 200913292 氣體比例在用來沉積該本質型微晶矽層之各個連續沉積步 驟中減少。 3 9.如申請專利範圍第3 1項所述之元件，其令該p - i緩衝 本質型非晶矽層與該主體本質型非晶矽層係藉由改變一氫 /石夕烧氣體比例而沉積於一單一處理室中。 4 〇 .如申請專利範圍第2 3項所述之方法，更包括： 在該p型非晶矽層之沉積前於該基材上執行一氫處理 製程，其中該氫處理包括將一包含氫之氣體傳向該基材之 表面並在該基材之表面上產生一 RF電漿。 4 1 ·如申請專利範圍第2 3項所述之方法，更包括： 在該主體本質型非晶矽層之沉積前於該基材上執行一 氫處理製程，其中該氫處理包括將一包含氫之氣體傳向配 置於該基材表面上之p型非晶矽層，並在該p型非晶矽層 上產生一 RF電漿。 42. —種串列式接面光伏元件，其至少包括： 一第一光伏接面與一第二光伏接面，其中該第二光伏 接面包括： 一 P型摻雜微晶矽層； 一本質型微晶矽層，其中該本質型微晶矽層係藉 62 200913292 由一多步驟沉積處理加以形成，其中各個沉積步驟具有一 不同氫/矽烷比例之氣體混合物，以在各個沉積步驟中形成 不同的薄膜結晶係數；及 一 η型摻雜非晶矽層，鄰接該本質型微晶矽層。 4 3 .如申請專利範圍第4 2項所述之元件，其中該氣體混合 物中供應之氫/矽烷氣體比例係介於約2 0 : 1與約2 0 0 : 1之 間。 44 .如申請專利範圍第42項所述之元件，其中該氣體混合 物中供應之氫/矽烷氣體比例係於各個沉積步驟中減少。 4 5 .如申請專利範圍第4 2項所述之元件，其中該本質型微 晶矽層係藉由一多步驟沉積處理加以形成，其中供應用於 沉積步驟之一氫/矽烷比例係約1 〇 〇 : 1、9 5 : 1、9 0 : 1與8 5 : 1。
    4 6 ·如申請專利範圍第4 2項所述之元件，更包括： 一介面層，配置於該第一與第二光伏接面之間，其中 該介面層係SiON、SiN、SiC、SiOC、SiCN與其他適當含 石炭或含氮之石夕系材料或石夕合金之至少一者。 63
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