制造太阳能电池的装置和方法

制造太阳能电池的装置和方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于制造太阳能电池的方法，通常包括将太阳能电池子结构传输至腔室。使用连接至腔室的波生成装置产生电磁辐射，从而使波生成装置被设置为邻近太阳能电池子结构。将电磁辐射于应用于太阳能电池子结构的至少一部分上以帮助至少一种金属元素扩散穿过太阳能电池子结构的至少一部分，从而在太阳能电池子结构的至少两种不同类型的半导体材料之间形成半导体界面。本发明还提供了一种制造太阳能电池的装置。
【专利说明】制造太阳能电池的装置和方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池，更具体地，涉及用于制造太阳能电池的装置和方法。

【背景技术】
[0002] 光伏电池或太阳能电池是直接从太阳光产生电流的光伏部件。由于对清洁能源需 求的增加，因此，近年来太阳能电池的制造快速发展并持续发展。太阳能电池包括衬底、位 于衬底上的背面接触层、位于背面接触层上的吸收层、位于吸收层上的缓冲层W及位于缓 冲层上方的正面接触层。例如，可W在沉积工艺期间使用姗射和/或共蒸将层施加在衬底 上。
[0003] 通过将半导体材料用作形成吸收层的至少一部分的材料，将半导体材料应用到至 少一些已知的太阳能电池的加工或制造中。例如，在沉积工艺之后，诸如铜钢嫁硫砸化物 (CIGSS)(也称为薄膜太阳能电池材料)的黄铜矿基半导体材料用于完成吸收层的形成。用 于形成CIGSS或薄膜太阳能电池材料的一些技术包括金属前体的砸化工艺W及在砸化之 后实施的硫化工艺(整个工艺称为砸化后硫化（SAS))。
[0004] 在太阳能电池子结构的至少两种不同类型的半导体材料之间形成诸如p/n结的 半导体界面。例如，可W在太阳能电池的两层之间形成p/n结，使得p/n结掩埋在黄铜矿基 半导体材料内。两种方法用于增强和/或促进在黄铜矿基半导体材料内形成p/n结。一种 方法为在沉积工艺期间(诸如，在共蒸工艺的最后的阶段期间）增加一个阶段，W形成表面 层。表面层进行铜阳离子扩散工艺W形成下层富铜层，并在表面处形成贫铜层。扩散工艺 使表面层具有增加的阳离子空位，而阳离子空位可W有益于之后的形成掩埋的p/n结的阳 离子扩散工艺。另一种方法包括在化学浴沉积（CBD)工艺过程中，吸收层的铜金属组分的 分解W及阳离子(诸如，領和/或锋）的扩散。


【发明内容】

[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造太阳能电池的方法，该方法包括：将 太阳能电池子结构传输至腔室；使用连接至腔室的波生成装置来产生电磁福射，从而使波 生成装置被设置为邻近太阳能电池子结构；W及将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至 少一部分上W帮助至少一种金属元素扩散穿过太阳能电池子结构的至少一部分，从而在太 阳能电池子结构的至少两种不同类型的半导体材料之间形成半导体界面。
[0006] 优选地，产生电磁福射包括；产生包括频率介于约30MHz至约30GHz范围内的波长 的电磁福射。
[0007] 优选地，应用电磁福射包括：将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至少一部分 上，从而使至少一种金属元素扩散穿过太阳能电池子结构的至少一部分，扩散距离介于约 5nm至约50nm之间。
[0008] 优选地，应用电磁福射包括：将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至少一部分 上W帮助扩散領、锋或嫁中的一种。
[0009] 优选地，传输太阳能电池子结构包括；传输包括前体层的太阳能电池子结构。
[0010] 优选地，应用电磁福射包括：将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至少一部分 上，从而使电磁福射传播穿过前体层的至少一部分。
[0011] 优选地，传输太阳能电池子结构包括：传输包括前体层和位于前体层的至少一部 分上的缓冲层的太阳能电池子结构。
[0012] 优选地，应用电磁福射包括：将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至少一部分 上，从而使电磁福射传播穿过前体层的至少一部分和缓冲层的至少一部分。
[0013] 根据本发明的另一方面，提供了一种装置，包括：腔室，被配置为从其他至少一个 腔室接收太阳能电池子结构；W及波生成装置，连接至腔室，使得当腔室接收太阳能电池子 结构时，波生成装置被设置为邻近太阳能电池子结构，波生成装置被配置为产生电磁福射， 并且将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至少一部分上，W帮助至少一种金属元素扩散 穿过太阳能电池子结构的至少一部分。
[0014] 优选地，波生成装置被配置为产生包括频率介于约30MHz至约30GHz范围内的波 长的电磁福射。
[0015] 优选地，至少一种金属元素扩散穿过太阳能电池子结构的至少一部分，扩散距离 介于约5nm至约50nm之间。
[0016] 优选地，至少一种金属元素包括領、锋或嫁中的一种。
[0017] 优选地，太阳能电池子结构包括前体层，波生成装置被配置为将电磁福射应用于 太阳能电池子结构的至少一部分上，从而使电磁福射传播穿过前体层的至少一部分。
[0018] 优选地，太阳能电池子结构包括前体层和位于前体层的至少一部分上的缓冲层， 波生成装置被配置为将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至少一部分上，从而使电磁福 射传播穿过前体层的至少一部分和缓冲层的至少一部分。
[0019] 优选地，太阳能电池子结构包括前体层、位于前体层的至少一部分上的缓冲层和 位于缓冲层的至少一部分上的正面接触层，波生成装置被配置为将电磁福射选择性地应用 于太阳能电池子结构的至少一部分上，从而使电磁福射传播穿过前体层的至少一部分、缓 冲层的至少一部分和正面接触层的至少一部分。
[0020] 优选地，波生成装置被配置为将电磁福射选择性地应用于太阳能电池子结构的至 少一部分上，从而使至少一种金属元素扩散至前体层的表面。
[0021] 根据本发明的又一方面，提供了一种用于制造太阳能电池的方法，方法包括；将太 阳能电池子结构传输至腔室，太阳能电池子结构包括前体层、位于前体层的至少一部分上 的缓冲层和位于缓冲层的至少一部分上的正面接触层；使用连接至腔室的波生成装置来产 生电磁福射，从而使波生成装置被设置为邻近太阳能电池子结构；W及将电磁福射选择性 地应用于太阳能电池子结构的至少一部分上，使电磁福射传播穿过前体层的至少一部分、 缓冲层的至少一部分和正面接触层的至少一部分，W使至少一种金属元素扩散穿过太阳能 电池子结构的至少一部分。
[0022] 优选地，产生电磁福射包括；产生包括频率介于约30MHz至约30GHz范围内的波长 的电磁福射。
[0023] 优选地，选择性地应用电磁福射包括；将电磁福射选择性地应用于太阳能电池子 结构的至少一部分上，W使嫁扩散。
[0024] 优选地，选择性地应用电磁福射包括；将电磁福射选择性地应用于太阳能电池子 结构的至少一部分上，W使嫁扩散至前体层的表面。

【专利附图】

【附图说明】
[0025] 图1是示例性太阳能电池的截面图。
[0026] 图2是用于制造图1中示出的太阳能电池的示例性装置的框图。
[0027] 图3是使用图2中示出的装置来制造太阳能电池的示例性方法的流程图。
[0028] 图4是使用图2中示出的装置来制造太阳能电池的可选方法的流程图。
[0029] 图5是使用图2中示出的装置来制造太阳能电池的另一可选方法的流程图。
[0030] 图6是使用图2中示出的装置来制造太阳能电池的另一可选方法的流程图。

【具体实施方式】
[0031] 在说明书中，相对位置关系术语诸如"下"、"上"、"水平"、"垂直"、"在…上方"、 "在…下方"、"向上"、"向下"、"顶部"和"底部"及其衍生词(例如，"水平地"、"向下地"、"向 上地"等）应被解释为是指如当时所描述的或者如论述的附图中所示的方位。该些相对位 置关系术语是为了便于描述，并不要求在具体方位上构造或操作装置。除非另有明确描述， 关于接合、连接等的术语(诸如"连接"和"互连"）是指其中一个结构直接或通过插入结构 间接地固定或接合至另一结构的关系，W及两者都是可移动的或刚性的接合或关系。
[0032] 本说明书的示例性实施例意指结合附图进行阅读，其被认为是所撰写的整个说明 书的一部分。附图并未按比例绘制。在各种附图中，除非另有说明，否则在文中相似的参考 标号表7]^相似的物质。
[0033] 根据W上描述，在太阳能电池的制造中，两种方法用于增强和/或促进在太阳 能电池的两层之间形成半导体界面(诸如，p/n结)，使得界面掩埋在诸如铜钢嫁硫砸化物 (CIGSS)的黄铜矿基半导体材料内。一种方法为在沉积工艺期间增加一个阶段，从而促进表 面层的形成，其中，表面层具有增加的阳离子空位，而阳离子空位有益于之后形成掩埋的P/ n结的阳离子扩散工艺。然而，该种工艺对于大规模生产并非是高效的。其他方法包括吸收 层的金属组分的分解W及诸如領和/或锋的阳离子的扩散。然而，分解不能有效地进行并 且难W控制。
[0034] 本发明描述的示例性装置和方法使用有效的并且可W用于大规模生产的可控的 技术来帮助增强和/或形成半导体界面(诸如，p/n结)。例如，本发明描述的装置和方法包 括使用连接至腔室的波生成装置（wave generating device)。波生成装置产生诸如微波的 电磁福射，其可W应用于太阳能电池子结构W易于至少一种元素扩散穿过子结构的至少一 部分，从而可W在子结构的至少两种不同类型的半导体材料之间形成半导体界面。
[00巧]在一些实施例中，可W在吸收层上沉积缓冲层之前，将电磁福射应用于子结构的 吸收层。可选地，在一些实施例中，可W在吸收层上沉积缓冲层之后，将电磁福射应用于子 结构。在一些实施例中，本发明描述的装置和方法易于使用波生成装置W增强太阳能电池 子结构各层的退火。例如，在一些实施例中，在已经在吸收层上沉积缓冲层之后W及已经在 缓冲层上沉积正面接触层之后，波生成装置用于选择性地将电磁波(诸如，微波）应用于子 结构上。
[0036] 图1示出了太阳能电池100的截面图。太阳能电池100包括衬底110、在衬底110 上形成的背面接触层120、在背面接触层120上形成的最终成为吸收层130的前体层、在吸 收层130上形成的缓冲层140 W及位于缓冲层140上方的正面接触层或透明导电氧化物 (TC0)层 150。
[0037] 衬底110可W包括合适的衬底材料，诸如，玻璃。在一些实施例中，衬底110可W包 括玻璃衬底(诸如，轴巧玻璃)、柔性金属铅或聚合物(例如，聚醜亚胺、聚对苯二甲酸己二醇 醋（PET)、聚蔡二甲酸己二醇醋（PEN))。其他实施例也包括其他衬底材料。背面接触层120 包括任何合适的背面接触材料，诸如，金属。在一些实施例中，背面接触层120可W包括钢 (Mo )、笛（Pt)、金（Au )、银（Ag)、媒（Ni )或铜（Cu )。其他实施例也包括其他背面接触材料。
[0038] 在一些实施例中，吸收层130包括任何合适的吸收材料，诸如，P型半导体。在一 些实施例中，吸收层130可W包括黄铜矿基材料，例如，包括化(In，Ga)Se2 (CIGS)、蹄化領 (CdTe)、CuInSe2 (CIS)、CuGaSe2 (CGS)、Cu(In，Ga)(Se，S)2 (CIGSS)或非晶娃。其他实施 例也包括其他吸收材料。
[0039] 缓冲层140包括任何合适的缓冲材料，诸如，n型半导体。在一些实施例中，缓冲 层140可W包括硫化領（CdS)、硫化锋（ZnS)、砸化锋（^Se)、硫化钢（III) (InaSs)、砸化钢 (InsSes)或ZrVxMgxO (例如化0)。其他实施例也包括其他缓冲材料。
[0040] 在一些实施例中，正面接触层150包括退火后的TC0层。用于退火后的TC0层的 TC0材料可W包括任何合适的正面接触材料，诸如，金属氧化物和金属氧化物前体。在一些 实施例中，TC0材料可W包括氧化锋（ZnO )、氧化領（CdO )、氧化钢（Iri2〇3)、二氧化锡（Sn化）、 五氧化二粗（Ta2〇e)、氧化嫁钢（GaIn〇3)、（Cd訊2〇3)或氧化钢（0TI)。TC0材料也可W惨杂 合适的惨杂剂。在一些实施例中，ZnO可W惨杂铅（A1)、嫁（Ga)、测（B)、钢（In)、纪（Y)、筑 (Sc)、氣（F)、饥（V)、娃（Si)、错（Ge)、铁（Ti)、铅（Zr)、給（册)、镇（Mg)、神（As)或氨（H)的 任何一种。在其他实施例中，Sn化可W惨杂键（Sb)、F、As、魄（佩）或粗（Ta)。在其他实施 例中，In2〇3可W惨杂锡（Sn )、Mo、Ta、鹤（W)、Zr、F、Ge、Nb、Hf或Mg。在其他实施例中，CdO 可W惨杂In或Sn。在其他实施例中，Gain化可W惨杂Sn或Ge。在其他实施例中，CdSbs化 可W惨杂Y。在其他实施例中，0TI可W惨杂Sn。其他实施例也可W包括其他TC0材料和 相应的惨杂剂。
[0041] 太阳能电池100也包括互连结构，其包括称为P1、P2和P3的H条划线。P1划线 延伸穿过背面接触层120并且使用吸收层材料填充P1划线。P2划线延伸穿过缓冲层140 和吸收层130并且使用正面接触层材料填充P2划线。P3划线延伸穿过正面接触层150、缓 冲层140和吸收层130。
[0042] 在缓冲层140和吸收层130之间形成诸如p/n结151的半导体界面，其中，p/n结 151可W为同质结或异质结。如W下结合其余附图的更详细的描述，通过使用诸如微波的电 磁福射增强和/或形成p/n结151。电磁福射也用于增强太阳能电池100各层的退火。
[004引图2为用于制造太阳能电池100 (如图1中所示）的示例性装置200的框图。在 一些实施例中，装置200包括第一腔室202,其被配置为接收诸如衬底110巧日图1所示)的 衬底，并且在其内制备衬底110 W用于进一步的处理。例如，第一腔室202可W包括真空源 (未示出）、加热器(未示出)和/或换热器(未示出）W易于向衬底110提供热能，从而加热衬 底并使其做好进一步处理的准备。第二腔室204通过例如循环传输机205连接至第一腔室 202,并且第二腔室204被配置为通过循环传输机205接收来自第一腔室202的衬底110。
[0044] 在一些实施例中，第二腔室204被配置为将诸如背面接触层12(K如图1所示)、缓 冲层140巧日图1所示)或成为吸收层130巧日图1所示）的前体层的层沉积至衬底110上， 从而形成太阳能电池100或太阳能电池100的子结构。同样，第二腔室204可W包括例如 真空粟或真空口（未示出）、加热器(未示出）和/或换热器(未示出）W易于在其中实施诸如 姗射和/或蒸发的各种沉积工艺。在一些实施例中，第二腔室204为姗射腔室。在其他实 施例中，第二腔室204包括C抓设备或为M0CVD腔室。在一些实施例中，第二腔室204不出 现在装置200中。
[0045] 装置200也包括通过循环传输机205连接至第二腔室204的第H腔室206。在一 些实施例中，第H腔室206被配置为对所形成的子结构实施后段处理，诸如，完成前体层的 形成。例如，第H腔室206也可W包括诸如氮气、氮气和氮气的惰性气体，W及砸化氨和硫 化氨，使得第H腔室206可W实施砸化工艺W及在砸化工艺之后实施硫化工艺（SAS)。例 女口，在一些实施例中，当装置200中不包括第二腔室204时，第H腔室206为SAS腔室。
[0046] 波生成装置208连接至第H腔室206,使得当子结构被第H腔室206接收时，波生 成装置208位于与太阳能电池100的子结构邻近的位置。在一些实施例中，波生成装置208 为隔离器或微波源，其被配置为产生电磁福射，诸如，具有介于约30MHz和约30GHz范围内 的频率的波长的无线电波。合适的微波源的实例可W包括磁控管、速调管、行波管（TWT)、回 旋管、场效应晶体管、隧道二极管、耿氏二极管和碰撞电离雪崩渡越时间（IMPATT)二极管。 波生成装置208也被配置为当第H腔室206从第二腔室204接收子结构时，将电磁福射应 用于太阳能电池100的子结构上。
[0047] 在一些实施例中，控制系统214连接至装置200内的每个腔室，并且控制系统214 被配置为控制每个腔室内的诸如温度和压力的各种操作参数。在一些实施例中，控制系统 214包括有效连接的控制器220,而控制器220根据经过编程的控制方案和算法，凭借由传 感器感测的并且与诸如温度和压力的参数相对应的数值，W及该些参数的变化速率来改变 装置200的操作。例如，在一些实施例中，连接控制器220 W控制第一腔室202中的至少一 个阀口（未示出）、第二腔室204中的至少一个阀口（未示出）W及第H腔室206中的至少一 个阀口（未示出）。控制系统214也被配置为控制波生成装置208。例如，在一个实施例中， 控制器220连接至波生成装置208的on/off开关(未示出）。同样地，波生成装置208受到 控制器220的控制W选择性地将电磁福射应用于太阳能电池100的子结构。在一些实施例 中，通过包括但不限于接收输入和传输输出、传输开启和关闭命令W及打开和关断命令的 特点，控制器220能够帮助每个阀口和/或on/off开关的操作。
[0048] 在一些实施例中，控制器220可W为实时控制器并且可W包括任何合适的基于 处理器或基于微处理器的系统，诸如，包括微控制器的计算机系统、精简指令集计算机 (RISC)、嵌入式微处理器、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路和/或能够执行本发明所描述的 功能的任何其他电路或处理器。在一个实施例中，控制器120可W为包括只读存储器（ROM) 和/或随机存取存储器（RAM)的微处理器，诸如，具有2兆位ROM和64千位的RAM的32位 微型计算机。本发明所使用的术语"实时"表示在输入的改变影响到结果后，在基本上很短 的时间周期内产生结果，该时间周期为基于结果的重要性和/或系统处理输入的能力而可 被选择的设计参数。
[0049] 在一些实施例中，控制器220包括存储可执行指令和/或一个或多个工作参数的 存储设备230,其中，一个或多个工作参数代表和/或指示第一腔室202、第二腔室204、第H 腔室206和/或波生成装置208的工作状态。控制器220也包括通过系统总线234连接至 存储器件230的处理器232。在一些实施例中，处理器232可W包括处理单元，诸如(但不限 于）集成电路（1C)、专用集成电路(ASIC)、微型计算机、可编程逻辑控制器（PLC)和/或其 他任何可编程电路。可选地，处理器232可W包括多个处理单元(例如，在多核配置中）。上 述实例仅为示例性的，因此不是旨在W任何方式限制术语"处理器"的定义和/或含义。
[0050] 在一些实施例中，控制器220包括连接至第一腔室202、第二腔室204、第H腔室 206和波生成装置208的控制接口 236。例如，控制接口 236连接至部件，诸如，第一腔室 202、第二腔室204和第H腔室206的阀口 W及波生成装置208的on/off开关。控制接口 236也被配置为控制阀口和on/off开关的操作。例如，可对处理器232进行编程W产生传 输至控制接口 236的一个或多个控制参数。然后，例如，控制接口 236可W传输控制参数W 调节、打开或关闭阀口或调节波生成装置208的on/off开关。
[0051] 可W在控制接口 236和第一腔室202、第二腔室204、第H腔室206 W及波生成 装置208之间使用各种连接协议。该些连接协议可W包括但不限于导线连接、低级串行 数据连接(诸如，推荐标准（RS) 232或RS-485)、高级串行数据连接(诸如，USB、现场总线、 "PRO打BUS?"或电气与电子工程师协会（I邸E) I394化称为firewire))、并行数据连 接(诸如，I邸E1284或IE邸484)、短程无线通信信道(个人局域网）（诸如，"BL肥TOOTH")和 /或无论有线或无线的私人(例如，在系统之外无法访问）网络连接。"PR0FIBUS"为位于美 国亚利桑那州斯科茨代尔市的现场总线（Profibus)贸易组织的注册商标。IE邸是位于纽 约州纽约市的电气与电子工程师协会股份有限公司的注册商标。"BL肥TOOTH"是位于华盛 顿州柯克兰市的蓝牙（Bluetooth)技术联盟股份有限公司的注册商标。
[0052] 在一些实施例中，控制系统214也包括连接至第一腔室202、第二腔室204、第H腔 室206和波生成装置208的传感器219。例如，在一些实施例中，控制器220包括通信连接 至传感器219的传感器接口 240。在一些实施例中，传感器219被配置为检测各个操作参 数，诸如，位于每一个第一腔室202、第二腔室204和第H腔室206内的温度和/或压力。传 感器219也可W检测波生成装置208是否发射出电磁福射。每一个传感器219将与它们各 自检测到的参数对应的信号传输至控制器220。例如，每一个传感器219都可W连续地、周 期性地或仅一次性地传输信号。在其他实施例中，不同的时基用于信号定时。此外，每一个 传感器219都可W W模拟形式或W数字形式传输信号。传感器接口 240和传感器219之间 可W使用各种连接。该些连接可W包括但不限于导线连接、低级串行数据连接(诸如，RS232 或RS-485)、高级串行数据连接(诸如，USB或IEEE? 1394)、并行数据连接(诸如，IEEE? 1284或IEEE巧484)、短程无线通信信道（诸如，bluetooth霞）和/或无论有线或无 线的私人(例如，在系统之外无法访问）网络连接。
[0053] 控制系统214也可W包括通过网络249连接至控制器220用户计算设备。例如， 计算设备250包括连接至通信接口 253 (包含在控制器220内）的通信接口 251。用户计算 设备250包括用于执行指令的处理器252。在一些实施例中，可执行的指令存储在存储设备 254中。处理器252可W包括一个或多个处理单元(例如，在多核配置中）。存储设备254为 允许进行存储和检索信息(诸如，可执行指令和/或其他数据）的任何器件。用户计算设备 250也包括用于将信息呈现给用户的至少一个媒体输出部件256。媒体输出部件256为可 W将信息传输至用户的任何部件。媒体输出部件256可W包括但不限于显示设备(未示出） (例如，液晶显示器（LCD)、有机电致发光二极管（OLED)显示器或音频输出设备(例如，扬声 器或耳机)）。
[0054] 在一些实施例中，用户计算设备250包括接收用户输入的输入接口 260。例如，输 入接口 260可W包括键盘、定点设备、鼠标、定位笔、触敏控制板(例如，触摸板或触摸屏)、巧 螺仪、加速计、位置检测器和/或音频输入设备。诸如触摸屏的单个部件可W用作媒体输出 部件256和输入接口 260二者的输出设备。
[00巧]在装置200的操作期间，衬底110通过循环传输机205被输送至第一腔室202,其 中，加热衬底110 W为进一步处理做准备。在循环传输机上将衬底110从第一腔室202传 输至第二腔室204,在第二腔室204中，可W通过诸如姗射和/或蒸发的工艺将各层沉积在 衬底110上。例如，可W将背面接触层120姗射到衬底110上，然后，可W通过姗射和/或 共蒸在背面接触层120上形成前体层。然后通过循环传输机205将在第二腔室204中形成 的子结构从第二腔室204传输至第H腔室206,在第H腔室206中，通过进行SAS完成吸收 层的形成。
[0056] 如W下结合图3和图4进行的更详细说明，当在第H强腔室206中进行SAS时，太 阳能电池100的子结构可W接收来自波生成装置208的电磁福射。例如，在一些实施例中， 在前体层上沉积缓冲层140之前，将电磁福射应用于前体层。可选地，在一些实施例中，可 W在已经在前体层上沉积缓冲层140之后将电磁射线应用于太阳能电池100的子结构。
[0057] 如W下结合图5进行的更详细说明，在一些实施例中，在已经在前体层上沉积缓 冲层140之后并且在缓冲层140上沉积正面接触层150 (图1中示出）之后，将电磁福射选 择性地应用于太阳能电池100的子结构上，从而帮助太阳能电池100的子结构的各层进行 退火。因此，将电磁福射应用于太阳能电池100的子结构是用于帮助在太阳能电池100内 增强和/或形成诸如p/n结151 (如图1中所示）的半导体界面和/或帮助进行退火的可 控并且有效的技术。此外，该种技术可W用于大规模制造。
[005引图3是使用装置200 (如图2中所示）串雌太阳能电池100 (如图1所示）的示例 性方法的流程图300。在步骤301中，衬底110巧日图1中所示)通过循环传输机205幼口图 2中所示）传输至第一腔室202 (如图2中所示)，在第一腔室202中，加热衬底110 W为进 一步处理做准备。在一些实施例中，步骤301和302是可选地，并且可W不包括在方法中。
[0059] 在步骤303中，通过循环传输机205将将衬底101从第一腔室202传输至诸如姗 射腔室的第二腔室204巧日图2中所示)。在步骤303中，通过诸如姗射和/或蒸发的工艺， 将前体层沉积在衬底110上或先前堆叠在衬底110的各层上，从而形成子结构。
[0060] 在步骤305中，通过循环传输机205将子结构从第二腔室204传输至诸如SAS腔室 的第H腔室206 (如图2中所示)，在第H腔室206中，通过进行SAS工艺，完成前体层的形 成，从而可W形成作为前体层的一部分的诸如铜钢嫁硫砸化物的黄铜矿基半导体材料。例 女口，通过使用姗射和/或蒸发和/或化学浴沉积（CBD)工艺，诸如領、钢和/或铜的金属元 素与砸和/或硫一起可W沉积在前体层上。
[0061] 在步骤307中，在SAS工艺期间，通过波生成装置208 (如图2中所示)，将诸如微 波的电磁波应用于前体层的表面280巧日图1中所示）上，从而如箭头281巧日图1中所示） 所示，微波从前体层的表面280穿过前体层的至少一部分。在SAS工艺过程中，电磁福射帮 助金属元素在前体层的至少一部分中扩散。例如，在一些实施例中，領扩散穿过前体层的表 面280到达前体层内，扩散距离290幼n图1中所示）介于约5皿至约30皿之间。此外，由 于铜原子的迁移或扩散，电磁福射帮助在CIGSS的表面形成贫铜相。同样，在前体层的顶部 上形成和/或增强p/n结151幼日图1中所示)。
[006引在步骤308中，具有形成在前体层上的p/n结151的太阳能电池100的子结构被 传送至第二腔室204或不同的第二腔室(未示出）。在步骤309中，例如，通过使用CBD工艺， 在p/n结151上方沉积缓冲层140巧日图1所示)。
[0063] 在一些实施例中，用户可W控制从波生成装置208发射出的电磁福射。例如，用户 可W首先输入指令W使波生成装置208发射电磁福射。可W通过用户计算设备250 (如图 2中所示)和/或控制器220幼日图2中所示)对指令进行编程。然后，控制器220将控制参 数传输至例如波生成装置208的on/off开关，从而微波可W发射至前体层上。该种相同的 原理可W用于关闭波生成装置208。可选地，波生成装置208可W自动发射电磁福射。例 女口，设置在第H腔室206上的传感器219巧日图2中所示）可W检测何时第H腔室206已接 收子结构，并且将用于代表检测到的子结构的至少一个信号传输至控制器220。控制器220 可W将控制参数传输至波生成装置308,从而将电磁福射发射至子结构上。
[0064] 图4是使用装置200 (如图2中所示）串雌太阳能电池100 (如图1所示）的可选 方法的流程图400,流程图400示出的方法可W代替流程图300 (如图3所示）中示出的方 法。在步骤401中，通过循环传输机205如图2中所示)将衬底110如图1中所示)传输 至第一腔室202幼日图2中所示)，在第一腔室202中，加热衬底110 W为进一步的处理做准 备。在一些实施例中，步骤401和402是可选的并且可W不包括在方法中。
[0065] 在步骤403中，通过循环传输机205将衬底110从第一腔室202传输至第二腔室 204 (如图2中所示)，在第二腔室204中，通过诸如姗射和/或蒸发和/或CBD的工艺，可 W在衬底110上沉积前体层W在步骤404中形成子结构。
[0066] 在步骤405中，通过循环传输机205将子结构从第二腔室204传输至第H腔室206 幼口图2中所示)，在第H腔室206中，通过进行进一步处理来完成层的形成。
[0067] 在步骤407中，在子结构进行进一步的处理的同时，如箭头284巧日图1中所示)所 示，将诸如微波的电磁福射应用于前体层上W增强混合。电磁福射帮助金属元素在缓冲层 140和前体层的至少一部分内扩散。例如，在一些实施例中，領扩散穿过缓冲层140和前体 层的至少一部分，扩散距离291巧日图1中所示）介于约5nm至约50nm之间。此外，电磁福 射帮助領或锋扩散到CIGSS膜内W用于形成p/n结巧日图1中所示)，其中，領或锋来自缓冲 层140中的硫化領或硫化锋。
[006引图5是使用装置200 (如图2中所示）串雌太阳能电池100 (如图1中所示）的可 选方法的流程图500,流程图500中示出的方法可W代替流程图300 (如图3中所示）中示 出的方法。在步骤501中，通过循环传输机205 (如图2中所示）将衬底110 (如图1中所 示）传输至第一腔室202巧日图2中所示)，在第一腔室202中，加热衬底110 W为进一步的 处理做准备。在一些实施例中，步骤501和502是可选的并且可W不包括在方法中。
[0069] 在步骤503中，通过循环传输机205将衬底110从第一腔室202传输至诸如CBD 设备的第二腔室204 (如图2中所示)，在第二腔室204中，通过诸如C抓工艺的工艺，在先 前堆叠在衬底110上的各层上形成缓冲层W在步骤504中形成子结构。
[0070] 在步骤505中，通过循环传输机205将子结构从第二腔室204传输至第H腔室幼口 图2中所示)，在第H腔室中，通过进行退火工艺完成层的形成。在退火工艺期间，在步骤 507中，通过波生成装置208将诸如微波的电磁福射应用于子结构上W增强p/n结。例如， 可W从衬底110的表面295巧日图1中所示)处应用电磁福射，从而使得如箭头296巧日图1 中所示）所示，波传播穿过衬底110并且穿过正面接触层150的表面285巧日图1中所示)。 当微波传播穿过每个层时，可W通过微波加热期望的膜。例如，在一些实施例中，当波传播 穿过每个层时，都将热量施加于每个单独的层。由于热量施加于期望的膜，因此，电磁福射 在退火工艺过程中能够得到相对较高品质的退火终产物。此外，通过选择性施加热量，嫁可 W扩散至CIGSS吸收层的顶部，诸如，前体层的表面280 (如图1中所示)，从而实现嫁的均 匀化（即，快速嫁相互扩散)。
[ocm] 图6是使用装置200 (如图2中所示）串雌太阳能电池100 (如图1中所示）的可 选方法的流程图600,流程图600中示出的方法可W代替流程图300 (如图3中所示）中示 出的方法。在步骤601中，通过循环传输机205 (如图2中所示）将衬底110 (如图1中所 示）传输至第一腔室202巧日图2中所示)，在第一腔室202中，加热衬底110 W为进一步的 处理做准备。在一些实施例中，步骤601和602是可选的并且可W不包括在方法中。
[0072] 在步骤603中，通过循环传输机205将衬底110从第一腔室202传输至诸如M0CVD 腔室的第二腔室204 (如图2中所示)，在第二腔室204中，通过已知的工艺，在先前堆叠层 在衬底110上的各层上形成正面接触层或T0C层幼日图1中所示)W在步骤604中形成子结 构。
[0073] 在步骤605中，通过循环传输机205将子结构从第二腔室204传输至第H腔室幼口 图2中所示)，在第H腔室中，通过进行步骤606中的退火工艺来完成层的形成。在退火工 艺期间，在步骤607中，通过波生成装置208,将诸如微波的电磁福射应用于子结构上W实 现对层的选择性退火。
[0074] 本发明描述的一些实施例提供了使用有效并且可W用于大规模制造的可控的技 术帮助增强和/或形成诸如p/n结的半导体界面的装置和方法。例如，本发明所描述的装 置和方法包括使用连接至第H腔室的波生成装置。波生成器产生的诸如微波的电磁波可W 施加于太阳能电池子结构，W帮助至少一种金属元素扩散穿过子结构的至少一部分，从而 可W在子结构的至少两个不同类型的半导体材料之间形成半导体界面。在一些实施例中， 在前体层上沉积缓冲层之前，可W将电磁福射应用于子结构的前体层。可选地，在一些实施 例中，可W在前体层上沉积缓冲层之后，将电磁福射应用于子结构。在一些实施例中，本发 明所描述的装置和方法帮助使用波生成装置来增强对太阳能电池子结构的各层进行退火。 例如，在一些实施例中，在已经在前体层上沉积缓冲层之后并且在缓冲层上沉积正面接触 层之后，波生成装置用于将诸如微波的电磁福射选择性地应用于子结构上。
[00巧]在一些实施例中，提供了一种用于制造太阳能电池的方法，并且该方法包括将太 阳能电池子结构传输至腔室。使用连接至腔室的波生成装置来产生电磁福射，从而将波生 成装置设置在邻近太阳能电池子结构的位置处。将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至 少一部分上W帮助至少一种金属元素扩散穿过太阳能电池的至少一部分，从而在太阳能电 池子结构的至少两种不同类型的半导体材料之间形成半导体界面。
[0076] 在一些实施例中，提供了一种装置。该装置包括被配置为从其他至少一个腔室接 收太阳能电池子结构的腔室。波生成装置连接至腔室，使得当腔室接收太阳能电池子结构 时，波生成装置位于邻近太阳能电池子结构的位置处。波生成装置被配置为产生电磁福射， 并且被配置为将电磁福射应用于太阳能电池子结构的至少一部分上，从而帮助至少一种金 属元素扩散穿过太阳能电池子结构的至少一部分。
[0077] 在一些实施例中，提供了一种用于制造太阳能电池的方法。该方法包括将太阳能 电池子结构传输至腔室，其中，太阳能电池子结构包括前体层、位于前体层的至少一部分上 的缓冲层W及位于缓冲层的至少一部分上的正面接触层。使用连接至腔室的波生成装置产 生电磁福射，从而将波生成装置设置在邻近太阳能电池子结构的位置处。将电磁福射选择 性地应用于太阳能电池子结构的至少一部分上，从而电磁福射传播穿过前体层、缓冲层和 正面接触层的至少一部分，W使至少一种金属元素扩散穿过太阳能电池子结构的至少一部 分。
[0078] 尽管本发明已经结合示例性实施例描述了装置和方法，但它们并不用于限制的目 的。相反，所附的权利要求应被广义的解释W包括本发明公开的系统及方法的其他变化例 和实施例，本领域普通技术人员在不背离本发明的范围W及本发明的系统和方法的等同范 围的情况下，可W制造所述的其他变化例和实施例。
【权利要求】
1. 一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法包括： 将太阳能电池子结构传输至腔室； 使用连接至所述腔室的波生成装置来产生电磁福射，从而使所述波生成装置被设置为 邻近所述太阳能电池子结构；W及 将所述电磁福射应用于所述太阳能电池子结构的至少一部分上W帮助至少一种金属 元素扩散穿过所述太阳能电池子结构的至少一部分，从而在所述太阳能电池子结构的至少 两种不同类型的半导体材料之间形成半导体界面。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，产生所述电磁福射包括；产生包括频率介于约 30MHz至约30GHz范围内的波长的电磁福射。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，应用所述电磁福射包括；将所述电磁福射应用于 所述太阳能电池子结构的至少一部分上，从而使所述至少一种金属元素扩散穿过所述太阳 能电池子结构的至少一部分，扩散距离介于约5nm至约50nm之间。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，应用所述电磁福射包括；将所述电磁福射应用于 所述太阳能电池子结构的至少一部分上W帮助扩散領、锋或嫁中的一种。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，传输太阳能电池子结构包括；传输包括前体层的 所述太阳能电池子结构。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，应用所述电磁福射包括；将所述电磁福射应用于 太阳能电池子结构的至少一部分上，从而使所述电磁福射传播穿过所述前体层的至少一部 分。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，传输太阳能电池子结构包括：传输包括前体层和 位于所述前体层的至少一部分上的缓冲层的所述太阳能电池子结构。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，应用所述电磁福射包括；将所述电磁福射应用于 所述太阳能电池子结构的至少一部分上，从而使所述电磁福射传播穿过所述前体层的至少 一部分和所述缓冲层的至少一部分。
9. 一种装置，包括： 腔室，被配置为从其他至少一个腔室接收太阳能电池子结构；W及 波生成装置，连接至所述腔室，使得当所述腔室接收所述太阳能电池子结构时，所述波 生成装置被设置为邻近所述太阳能电池子结构，所述波生成装置被配置为产生电磁福射， 并且将所述电磁福射应用于所述太阳能电池子结构的至少一部分上，W帮助至少一种金属 元素扩散穿过所述太阳能电池子结构的至少一部分。
10. -种用于制造太阳能电池的方法，所述方法包括： 将所述太阳能电池子结构传输至腔室，所述太阳能电池子结构包括前体层、位于所述 前体层的至少一部分上的缓冲层和位于所述缓冲层的至少一部分上的正面接触层； 使用连接至所述腔室的波生成装置来产生电磁福射，从而使所述波生成装置被设置为 邻近所述太阳能电池子结构；W及 将所述电磁福射选择性地应用于所述太阳能电池子结构的至少一部分上，使所述电磁 福射传播穿过所述前体层的至少一部分、所述缓冲层的至少一部分和所述正面接触层的至 少一部分，W使至少一种金属元素扩散穿过所述太阳能电池子结构的至少一部分。
【文档编号】H01L21/67GK104465862SQ201310694563
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】严文材, 吴志力, 徐伟伦, 吴忠宪 申请人:台积太阳能股份有限公司