基于利用线性电子束使大面积非晶硅薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的一个实施例涉及基于利用线性电子束使大面积非晶硅薄膜结晶化的方 法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法。
【背景技术】
[0002] 通常，利用块状结构的多晶硅薄膜的太阳能电池的核心技术为在作为低价型基板 的玻璃基板上形成多晶硅薄膜。
[0003] 从工艺方面讲，由于不可能在非晶质状态的玻璃基板上形成多晶硅薄膜，因而形 成非晶硅薄膜。然后利用作为后续过程的执行结晶化过程来形成多晶硅薄膜。
[0004] 代表性的结晶化方法有利用热的方法，但由于非晶硅结晶化的温度高于玻璃基板 的熔点，因而利用热的方法被视为不可能的方法。
[0005] 近期，以发达国家为中心，正在研宄多种结晶化方法，代表性的结晶化方法 有金属诱导结晶法（MIC:MetalInducedCrystallization)、激光结晶法（LC，Laser Crystallization)以及焦耳诱导结晶法（JIC，JouleInducedCrystallization)等。
[0006] 金属诱导结晶法（MIC)为层叠金属（Al、Ni、Au)等和非晶硅，在低于玻璃基板的熔 点以下的温度进行加热，从而实现结晶化的方法，但由于存在金属残留物，因而在适用于高 品质太阳能电池方面具有局限性。
[0007] 焦耳诱导结晶法（JIC)为在非晶硅薄膜上形成电极来临时施加诱导电流，从而实 现结晶化的方法，但由于薄膜的粘结性差、薄膜脱落（peeling)的现象严重，因而存在再现 性差的问题。
[0008] 虽然激光结晶法（LC)为通过结晶化可靠地实现高品质化的方法，但由于利用激 光束对基板进行扫描，因而有可能产生基于在激光结晶法（LC)中发生的能量的不均匀所 导致的击打痕迹（Shotmark)现象，并存在费时、基本费用高的问题。
【发明内容】
[0009] 技术问题
[0010] 本发明的一个实施例提供一种通过电子束使形成于低价型基板的非晶硅薄膜结 晶化，据此使结晶化的比例高且容易实现高品质化并能够进行低温处理的基于利用线性电 子束使大面积非晶硅薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法。
[0011] 另外，本发明的一个实施例提供通过电子束使利用可实现非晶硅的高速沉积且可 实现太阳能电池的大面积化的物理气相沉积法而沉积的非晶硅薄膜结晶化，据此能够制造 具有高结晶率（crystallizationfraction)、大粒径且可在最短时间内制造大面积多晶娃 薄膜的基于利用线性电子束使大面积非晶硅薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池 的制造方法。
[0012]另外，本发明的一个实施例提供在利用等离子体化学气相沉积法来形成掺杂有硼 的非晶硅层之后，通过电子束使上述掺杂有硼的非晶硅层结晶化，据此结晶化的比例高且 容易实现高品质的基于利用线性电子束使大面积非晶硅薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜 太阳能电池的制造方法。
[0013] 技术方案
[0014] 本发明的一个实施例的基于利用线性电子束使大面积非晶硅薄膜结晶的方法的 多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法，可包括：准备基板的基板准备步骤；第1+型非晶硅层 沉积步骤，在上述基板上形成第1+型非晶硅层；第1型非晶硅层沉积步骤，在上述第1+型 非晶硅层上形成第1型非晶硅层；吸收层形成步骤，向上述第1型非晶硅层照射线性电子 束，使上述第1型非晶硅层和上述第1+型非晶硅层结晶化，而形成吸收层；第2型非晶硅层 沉积步骤，在上述吸收层上形成第2型非晶硅层；以及发射极层形成步骤，向上述第2型非 晶硅层照射线性电子束，使上述第2型非晶硅层结晶化，而形成发射极层，上述线性电子束 以在上述第1型非晶硅层和上述第2型非晶硅层上进行规定区间的往复运动的线性扫描方 式进行照射。
[0015] 在上述基板准备步骤中，上述基板可以为玻璃基板或金属箔。
[0016] 可通过等离子体增强型化学气相沉积（PECVD，PlasmaEnhancedChemicalVapor Deposition)来形成上述第1型非晶娃层及和上述第2型非晶娃层。
[0017] 上述线性电子束的能量可以为1. 5keV至5keV，照射时间可以为30秒至120秒。
[0018] 可通过电子束蒸镀机（e-beamevaporator)来形成上述第1型非晶娃层和上述第 2型非晶硅层。
[0019] 上述线性电子束的能量可以为2. 5keV至5keV，照射时间可以为25秒至200秒。
[0020] 可通过物理气相沉积法来形成上述第1型非晶硅层和上述第2型非晶硅层。
[0021] 上述线性电子束的强度可以为4.OkeV，射频功率为320W，照射时间为100秒，扫描 速度为10cm/min〇
[0022] 在上述吸收层形成步骤和上述发射极层形成步骤中的过程压力可以为 3Xl(T4t〇rr，过程时间可以为25秒至200秒。
[0023] 上述物理气相沉积法的过程压力可以为1.0Xl(T7T〇rr，沉积速度可以为 1〇A/s。
[0024] 上述第1+型非晶硅层的厚度可以为200nm，上述第1型非晶硅层的厚度可以为 1ym至L5ym〇
[0025] 上述第2型非晶硅层的厚度可以为100nm。
[0026] 上述吸收层的水平方向的结晶粒的大小可以为200nm。
[0027] 上述线性电子束可包括通过从以5〇SCCm注入的氩气产生的等离子体与氩离子分 离的电子。
[0028] 本发明的再一个实施例的基于利用线性电子束使大面积非晶硅薄膜结晶化的方 法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法，可包括：准备基板的基板准备步骤；第1+型氢化 非晶硅层沉积步骤，通过等离子体增强型化学气相沉积法在上述基板上沉积第1+型氢化 非晶硅层；第1型氢化非晶硅层沉积步骤，通过等离子体增强型化学气相沉积法在上述第 1+型氢化非晶硅层上沉积第1型氢化非晶硅层；吸收层形成步骤，向上述第1型氢化非晶 硅层照射线性电子束，使上述第1型氢化非晶硅层和上述第1+型氢化非晶硅层结晶化，而 形成吸收层；第2型氢化非晶硅层沉积步骤，通过等离子体增强型化学气相沉积法在上述 吸收层上沉积第2型氢化非晶硅层；以及发射极层形成步骤，向上述第2型氢化非晶硅层照 射线性电子束，使上述第2型氢化非晶硅层结晶化而形成发射极层，上述线性电子束以在 上述第1型氢化非晶硅层和上述第2型氢化非晶硅层上进行规定区间的往复运动的线性扫 描方式进行照射。
[0029] 上述线性电子束可包括通过从氩气产生的等离子体与氩离子分离的电子。
[0030] 上述基板可以为玻璃基板或金属箔。
[0031] 在上述氢化非晶硅层掺杂有硼。
[0032] 可通过上述等离子体增强型化学气相沉积法来调节上述氢化非晶硅层中的硼的 掺杂浓度。
[0033] 在lOOmtorr至500mtorr的过程压力、25W至100W的过程功率、150度至300度的 过程温度下可形成上述氢化非晶硅层。
[0034] 上述线性电子束的能量可以为1. 5keV至5keV。
[0035] 上述线性电子束的照射时间可以为30秒至120秒。
[0036] 可在上述基板的表面上完全形成上述氢化非晶硅层之后，照射上述线性电子束。
[0037] 发明的效果
[0038]与以往的技术相比，本发明的一个实施例的基于利用线性电子束使大面积非晶硅 薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法使非晶硅薄膜的结晶化的比例高， 容易实现太阳能电池的尚品质化。
[0039]另外，在本发明的一个实施例中，使用玻璃基板或金属箔等低价型基板，据此能够 实现低温过程而可将劣化现象抑制到最小限度，并可以降低太阳能电池的制造成本。
[0040]另外，在本发明的一个实施例中，能够在短时间内使非晶硅薄膜结晶化，由此可提 供具有大面积的尚结晶率、大粒径的尚品质多晶娃薄月旲。
[0041]另外，在本发明的一个实施例中，在利用等离子体增强型化学气相沉积法来形成 掺杂硼的非晶硅层之后，通过电子束使上述非晶硅层结晶化，据此结晶化的比例高，容易实 现多晶硅薄膜太阳能电池的高品质化。
【附图说明】
[0042]图1为示出本发明的一个实施例的基于利用线性电子束使大面积非晶硅薄膜结 晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法的流程图。
[0043]图2a至图2g为依次示出本发明的一个实施例的基于利用线性电子束使大面积非 晶硅薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法的图。
[0044]图3为示出本发明的再一个实施例的基于利用线性电子束使借助物理气相沉积 法形成的大面积非晶硅薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法的流程图。
[0045]图4a至图4g为依次示出本发明的再一个实施例的基于利用线性电子束使借助物 理气相沉积法形成的大面积非晶硅薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方 法的图。
[0046] 图5为示出以线性扫描方式向非晶硅层照射电子束来形成多晶硅层的过程的图。
[0047] 图6为示出基于电子束照射的X射线衍射（XRD，X-rayDiffraction)结果的图。
[0048]图7为示出基于电子束照射前后通过拉曼（Raman)光谱分析的结晶度的图。
[0049]图8为用于基于电子束照射计算结晶率的峰拟合（PeakFit)分析图。
[0050] 图9为基于电子束照