本发明专利技术的目的是提供能够抑制大面积基板面内的光电转换效率的不均、批量间的模块输出的变动并能够使生产性提高的光电转换装置的制造方法。光电转换装置（１００）的制造方法的特征在于，包括以下工序：利用以包含硅烷系气体和氢气的气体作为原料气体的等离子体ＣＶＤ法，在所述基板（１）的每单位面积的所述氢气流量８０ｓｌｍ／ｍ２以上的条件下，在基板（１）上形成硅系的光电转换层（３）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光电转换装置，特别是涉及通过成膜制成发电层的薄膜硅系太阳电池 的制造方法和用该制造方法制作的光电转换装置。
技术介绍
作为用于将太阳光的能量转换为电能的光电转换装置，已知有具备光电转换层的 薄膜硅系太阳电池，所述光电转换层利用等离子体CVD法等制成ρ型硅系半导体(ρ层)、 i型硅系半导体(i层)和η型硅系半导体(η层)的薄膜而形成。作为薄膜硅系太阳电池 的优点，能够列举出容易大面积化，膜厚薄至结晶类太阳电池的1/100左右，材料可以很少 等。因此，薄膜硅系太阳电池与结晶类太阳电池相比较，能够实现低成本的制造。为了使具有高转换效率的薄膜硅系太阳电池的量产性提高，重要的是使成膜速度 提高，并且在基板面内均质地制成光电转换层，使模块输出提高。例如，在使用结晶质硅的 太阳电池的情况下，已知结晶质硅i层的结晶性与太阳电池的转换效率之间存在关系。例如，在专利文献1和专利文献2中公开了适合用于以高速制成高品质的光电转 换层的成膜条件。但是，在利用等离子体CVD法的薄膜硅的制造中，在基板面内，产生原料气体流 量、投入电力密度、基板温度、基板-电极间距离等的成膜条件的分布。此外，产生批量间的 成膜条件的变动。因此，在基板面内或者批量间产生薄膜特性的不均。特别是，在使用基板 面积为Im2以上的大面积基板的情况下，容易产生基板面内的成膜条件的变动。由于在基 板面内存在薄膜特性差的区域而产生太阳电池模块输出降低、或者批量间的太阳电池模块 输出的不均变大的问题。根据这种观点，需要对薄膜特性相对于成膜条件的变动的稳定性 进行评价，改善制造工艺。在专利文献3中，公开了在利用大气压等离子体CVD法的透明导电膜的成膜方法 中，对改变反应气体种类的情况下的透明导电膜的电阻率值的稳定性进行评价的情况。专利文献1 日本特开2005-259853号公报专利文献2 日本特开2006-216921号公报专利文献3 日本特开2005-200737号公报
技术实现思路
在以专利文献1和专利文献2中记载的成膜条件范围制成光电转换层时，即使以 相同条件制成光电转换层，也会发生在各模块产生发电输出不均的问题。如专利文献1和 专利文献2这样，对以提高太阳电池的性能为目的的成膜条件进行了各种研讨，但是关于 电池性能相对于成膜条件的变动的稳定性，现状是基本上没有进行评价。本专利技术的目的是提供能够抑制大面积基板面内的光电转换效率的不均、批量间的 太阳电池模块输出的变动且能够使生产性提高的光电转换装置的制造方法。此外，本专利技术 的目的是提供利用上述制造方法制造控制了结晶质硅i层的基板面内的薄膜特性、特别是结晶性的不均而具有高输出的光电转换装置。本专利技术的光电转换装置的制造方法的特征在于，包括以下工序利用以包含硅烷 系气体和氢气的气体作为原料气体的等离子体CVD法，在上述基板的每单位面积的上述氢 气流量为80slm/m2以上的条件下，在基板上形成硅系光电转换层。本专利技术的专利技术人对硅系光电转换层的成膜条件与硅膜的结晶性和光电转换装置 的性能之间的关系进行调查后的结果，发现结晶性、光电转换效率的不均依赖于成膜气体 的流量、特别是基板每单位面积的氢气流量。而且，还发现如果以上述的氢气流量条件成 膜，则关于气体总流量、向等离子体放电电极的投入电力密度、基板温度、基板-电极间距 离中的任一个条件，用于获得一定水准的转换效率的变动允许宽度变大。气体量、基板温度随着基板面积的扩大而容易产生基板面内的分布。此外，由于产 生基板的翘曲，在基板面内基板-电极间距离存在差异。利用本专利技术的制造方法制造光电 转换装置，则由于在基板面内相对于气体总流量、基板温度、基板-电极间距离的变动的稳 定性较高，即使在上述成膜条件下产生基板面内分布，也能够抑制膜质和性能(光电转换 效率)的不均。其结果，能够提高每一个光电转换装置的发电输出。再者，气体流量、有效投入电力在批次间或者批量间容易变动。利用本专利技术的制造 方法，则由于相对于气体总流量和投入电力的稳定性较高，即使在批次间或者批量间气体 流量、投入电力变动的情况下，也能够减小对膜质和光电转换效率的变化的影响。因此，能 够抑制在批次间或者批量间的发电输出的不均。像这样，根据本专利技术的制造方法，能够稳定地生产高品质的制品。在上述专利技术中，在上述基板的面积为Im2以上的大面积基板的情况下，稳定性提高 效果较大。对于大面积基板，容易产生基板面内的气体分布、基板温度分布、向等离子体放电 电极的投入电力密度以及基板-电极间距离的分布。在本专利技术的制造方法中，即使在使用 大面积基板的情况下，也能够抑制基板面内的膜质和光电转换效率的不均，所以能够提高 每一个光电转换装置的发电输出。此外，由于还能够抑制在批次间或者批量间的发电输出 的不均，所以能够使高品质的大面积光电转换装置的生产性提高。在上述专利技术中，以1.5nm/S以上的高速制成上述光电转换层时，稳定性提高效果 较大。特别是成膜速度为2nm/s以上，稳定性提高效果显著。一般，以高速制成光电转换层时，存在膜厚的基板面内分布变大的倾向。在光电 转换层为结晶质硅的情况下，由于高速成膜，在结晶性上容易产生不均。此外，为了在比 1. 5nm/s低的成膜速度下确保生产性，需要将大量成膜室并列配置，同时进行基板成膜处 理，会带来工厂设备费用的显著增加，因此不优选。在本专利技术的光电转换装置的制造方法 中，即使以1. 5nm/s以上的高速制成光电转换层，也能够抑制膜厚和膜质的不均，所以能够 以高生产性稳定地制造高输出的光电转换装置。本专利技术提供利用上述的制造方法制造的光电转换装置，该光电转换装置的特征在 于上述基板的面积为Im2以上，上述光电转换层具备结晶质硅i层，该结晶质硅i层包括结 晶质硅相的拉曼峰值强度相对于非结晶硅相的拉曼峰值强度之比即拉曼峰值比为3. 5以 上且8以下范围内的区域，并且在上述基板面内的上述拉曼峰值比为2. 5以下范围内的区 域的面积比例为3%以下。为了使在光电转换层中包含结晶质硅的光电转换装置的转换效率提高，特别是对 使结晶质硅i层的膜质提高有效。本次得出了在非晶质与结晶质的边界附近发电效率最 高。为了使大面积的薄膜硅系太阳电池的模块的输出提高，需要抑制基板面内的结晶质硅 i层的非晶质区域的产生，并且抑制结晶化率过高的区域的产生。从而，希望以使基板面内 的结晶性在非晶质与结晶质的附近区域均勻的方式制成结晶质硅i层。在结晶质硅i层的拉曼峰值比为3. 5以上且8以下的情况下，能够获得高输出的 光电转换装置。但是，对于面积超过Im2的大面积基板，由基板面内的气体分布、基板温度 分布、向等离子体放电电极的投入电力密度以及基板-电极间距离的分布为起因，容易局 部地产生拉曼峰值比低或者过高的区域。特别是，拉曼峰值比为2. 5以下的区域为亮度较 高的区域(高亮度反射区域)，成为输出降低的原因。此外，在拉曼峰值比过高的区域中开 路电压降低，因此输出降低。从而，为了使光电转换装置的输出提高，需要使结晶质硅i层 的拉曼峰值比为3. 5以上且8以下，抑制高亮度反射区域的产生。根据本专利技术的制造方法，相对于气体流量、投入电力密度、基板温度和基板-电极 间距离的基板面内的变动的膜质(结晶性)的稳定性提高。从而，能够控制结晶质硅i层 的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电转换装置的制造方法，其特征在于，包括以下工序：利用以包含硅烷系气体和氢气的气体作为原料气体的等离子体ＣＶＤ法，在所述基板的每单位面积的所述氢气流量为８０ｓｌｍ／ｍ↑［２］以上的条件下，在基板上形成硅系光电转换层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP2008-2864422008年11月7日1.一种光电转换装置的制造方法，其特征在于，包括以下工序利用以包含硅烷系气 体和氢气的气体作为原料气体的等离子体CVD法，在所述基板的每单位面积的所述氢气流 量为80slm/m2以上的条件下，在基板上形成硅系光电转换层。2.根据权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，作为所述氢气流量相对于所述硅烷系气体流量之比的氢稀释率为40倍以上且150倍 以下。3.根据权利要求1或2所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于， 所述基板的面积为Im2以上。4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴屋真之，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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