RU2632267C2 - Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству - Google Patents
Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632267C2 RU2632267C2 RU2016108626A RU2016108626A RU2632267C2 RU 2632267 C2 RU2632267 C2 RU 2632267C2 RU 2016108626 A RU2016108626 A RU 2016108626A RU 2016108626 A RU2016108626 A RU 2016108626A RU 2632267 C2 RU2632267 C2 RU 2632267C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- type
- silicon
- photoconverter
- type metal
- Prior art date
Links
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 18
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- -1 V2O7 Chemical compound 0.000 claims abstract description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 25
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910015621 MoO Inorganic materials 0.000 abstract 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
- H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer or HIT® solar cells; solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, а именно к структуре фотопреобразователей на основе монокристаллического или поликристаллического кремния и к линии по производству фотопреобразователей. Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния включает: текстурированную поликристаллическую или монокристаллическую пластину кремния; пассивирующий слой в виде аморфного гидрогенизированного кремния, нанесенный на каждую сторону пластины кремния; р-слой; n-слой; контактные токосъемные слои в виде прозрачных проводящих оксидов; тыльный токосъемный слой в виде металлического непрозрачного проводящего слоя, при этом в качестве р-слоя и n-слоя применяют металлические оксиды соответственно р-типа и n-типа, при этом слои n-типа и р-типа, пассивирующий и токосъемный слои наносятся методом магнетронного распыления. В качестве металлического оксида n-типа используют оксид цинка (ZnO), или SnO2, Fe2О3, ТiO2, V2O7, МnО2, CdO, или другие металлические оксиды n-типа. В качестве металлического оксида р-типа используют МоО, или СоО, Сu2О, NiO, Сr2О3, или другие металлические оксиды р-типа. Линия по производству фотопреобразователя на основе кристаллического кремния, включающая последовательные операции, такие как: очистку и текстурирование пластин кристаллического кремния; нанесение пассивирующего слоя аморфного гидрогенизированного кремния на каждую сторону пластины кремния; нанесение р-слоя фотопреобразователя; нанесение n-слоя фотопреобразователя; нанесение контактных токосъемных слоев фотопреобразователя; нанесение тыльного токосъемного слоя; окончательная сборка, при этом выполняют последовательное магнетронное напыление пассивирующего слоя, р-слоя в виде металлического оксида р-типа, n-слоя в виде металлического оксида n-типа и токосъемных слоев методом магнетронного распыления. При этом может осуществляться магнетронное распыление кремниевой мишени в атмосфере силана и аргона с добавлением водорода. Изобретение позволяет повысить производительность, уменьшить габариты производственной линии, исключить необходимость переворота пластин кремния в процессе производства. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, а именно к структуре фотопреобразователей на основе монокристаллического или поликристаллического кремния и к линии по производству фотопреобразователей.
Уровень техники
Среди возобновляемых источников энергии фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии в настоящее время признано самым перспективным. Дальнейшее развитие солнечной энергетики требует постоянного совершенствования характеристик фотопреобразовательных устройств (солнечных элементов). Наиболее успешным направлением развития технологий повышения КПД солнечных элементов представляется использование гетеропереходов между аморфным гидрогенизированным и кристаллическим кремнием (a-Si:H/c-Si), которые обладают всеми преимуществами солнечных элементов на основе кристаллического кремния, но могут быть изготовлены при низких температурах, что позволяет существенно снизить стоимость изготовления солнечных элементов на основе гетеропереходов.
В настоящее время для пассивации поверхности кремниевых пластин при производстве солнечных модулей на основе гетероперехода (HJT технологии) используется метод плазмохимического осаждения из газовой фазы. Данный метод подразумевает осаждение пленки аморфного гидрогенизированного кремния путем разложения силана, разбавленного водородом, в высокочастотной плазме тлеющего разряда. При этом особенности процесса и конструкции реактора исключают возможность использования конвейерной линии и требуют переворота пластин для пассивации каждой стороны. Данные ограничения замедляют процесс производства и вызывают необходимость применения дополнительного оборудования, такого как переворотчик пластин.
Из уровня техники известен солнечный элемент, описанный в заявке РСТ (см. [1] WO 2014148443 (А1), МПК H01L 31/0236, опубл. 25.09.2014), содержащий монокристаллическую подложку кремния, текстурированную с двух сторон, на которые нанесен слой аморфного кремния толщиной 2-3 нм, на одном из слоев аморфного кремния нанесен слой легированного аморфного кремния р-типа толщиной 10-30 нм, а на другом слое аморфного кремния нанесен слой легированного аморфного кремния n-типа толщиной 10-30 нм.
Известен способ получения фотоэлектрического элемента с нанесением пассивационного слоя методом PECVD процесса (см. [2] патент США №5935344, МПК H01L 31/04, опубл, 10.08.1999), однако недостатком такого нанесения является низкая производительность и необходимость переворота пластин для нанесения пассивационного покрытия с каждой стороны, а в случае применения реакторов большой площади необходимо применение дополнительных приспособлений, таких как держатели подложек.
Также из уровня техники известен солнечный элемент, описанный в заявке США (см. [3] US 2015090317, МПК H01L 27/142, H01L 31/0224, опубл. 02.04.2015), содержащий фотоэлектрический преобразователь в виде пластины кристаллического кремния, покрытый проводящими слоями в виде аморфного кремния. В общем, заявка описывает HIT технологию с получением слоев p-i-n и n-i-p типа, при этом слои n- и р-типа получают PECVD методом. Недостатком аналога является ограниченный спектр материалов, который возможно получить PECVD технологией нанесения n-слоя.
Известны способы формирования и получения кремниевых тонкопленочных модулей солнечного элемента (см. [4] патент РФ №2454751, МПК H01L 31/042, опубл. 27.06.2012, [3] патент РФ №2435874, МПК H01L 31/18, опубл. 10.12.2011), включающие использования горелки с высокочастотной индуктивно-связанной плазмой с индукционной катушкой, введение плазменного газа, выбранного из группы, состоящей из гелия, неона, аргона, водорода и их смесей, в упомянутую горелку с высокочастотной индуктивно-связанной плазмой для формирования плазмы внутри упомянутой катушки, впрыскивание химического реагента, например, состоящего из SiCl4, SiH4, SiHCl3, SiF4 соединений, содержащих кремний, в упомянутую горелку, и осаждение тонкопленочного слоя на поверхность кремниевой подложки при помощи горелки. Индуктивно-связанная плазма позволяет получить слои p-i-n и n-i-p типа.
Недостатком известного решения является использование атмосферного давления, что может затруднить получение пассивирующих слоев. При использовании горелки подразумевается наличие факела (его температура будет выше 200°С), что приведет к созданию дефектов на поверхности пластины.
Сущность изобретения
Задачей заявленной группы изобретений является применение металлических оксидов в качестве n- и р-слоя солнечного модуля на основе кристаллического кремния.
Техническим результатом является повышение производительности, уменьшение габаритов производственной линии, исключение необходимости переворота пластин кремния в процессе производства.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного результата предлагается структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству.
Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния включает: текстурированную поликристаллическую или монокристаллическую пластину кремния; пассивирующий слой в виде аморфного гидрогенизированного кремния, нанесенный на каждую сторону пластины кремния; р-слой; n-слой; контактные токосъемные слои в виде прозрачных проводящих оксидов; тыльный токосъемный слой в виде металлического непрозрачного проводящего слоя, при этом в качестве р-слоя и n-слоя применяют металлические оксиды соответственно р-типа и n-типа, при этом слои n-типа и р-типа, пассивирующий и токосъемный слои наносятся методом магнетронного распыления. В качестве металлического оксида n-типа используют оксид цинка (ZnO), или SnO2, Fe2O3, TiO2, V2O7, MnO2, CdO, или другие металлические оксиды n-типа. В качестве металлического оксида р-типа используют МоО, или СоО, Сu2О, NiO, Сr2О3, или другие металлические оксиды р-типа.
Линия по производству фотопреобразователя на основе кристаллического кремния, включающая последовательные операции, такие как: очистку и текстурирование пластин кристаллического кремния; нанесение пассивирующего слоя аморфного гидрогенизированного кремния на каждую сторону пластины кремния; нанесение р-слоя фотопреобразователя; нанесение n-слоя фотопреобразователя; нанесение контактных токосъемных слоев фотопреобразователя; нанесение тыльного токосъемного слоя; окончательная сборка, при этом выполняют последовательное магнетронное напыление пассивирующего слоя, р-слоя в виде металлического оксида р-типа, n-слоя в виде металлического оксида n-типа и токосъемных слоев методом магнетронного распыления. При этом может осуществляться магнетронное распыление кремниевой мишени в атмосфере силана и аргона с добавлением водорода. Ключевыми отличиями заявленного решения от аналогов является:
1. Исключение из технологической цепочки CVD методов (включая PECVD и LPCVD) и использование магнетронного распыления для получения всех слоев структуры (пассивирующего, р-слоя, n-слоя, токосьемных слоев). В связи с этим появляется возможность уменьшения габаритов производственной линии и повышения производительности.
2. Использование для получения пассивирующего слоя аморфного гидрогенизированного кремния метода магнетронного распыления.
3. Использование оксидов металлов для создания n- и р-слоев структуры фотопреобразователя.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - Технический процесс изготовления фотопреобразователя на основе кристаллического кремния.
Осуществление изобретения
Техническое решение представляет собой технологическую линейку, основанную на последовательном магнетронном напылении слоев, для изготовления фотопреобразователей на основе кристаллического кремния.
Линия по производству структуры фотопреобразователя на основе кристаллического кремния включает в себя подготовительные процессы, напыление пассивационных слоев, напыление р-слоя структуры фотопреобразователя, напыление n-слоя структуры фотопреобразователя, напыление контактных слоев фотопреобразователя, окончательную сборку фотопреобразователя.
В качестве исходных кремниевых кристаллических пластин кремния могут использоваться поликристаллические или монокристаллические пластины, полученные методом Чохральского, методом зонной плавки или другим методом.
Этап подготовительных процессов является стандартным процессом, содержащим очистку и текстурирование пластин кристаллического кремния, и может быть реализован различными способами, включая плазменные, химические и прочие процессы очистки и травления. Далее выполняют нанесение пассивирующего слоя аморфного гидрогенизированного кремния путем магнетронного распыления кремниевой мишени в атмосфере аргона с добавлением водорода и (или) силана, или других кремнийорганических соединений. Данная процедура в процессе производства фотопреобразователей на основе кристаллического кремния необходима для повышения времени жизни носителей заряда в пластине кремния. Затем производят нанесение р-слоя фотопреобразователя на основе металлического оксида р-типа методом магнетронного распыления. Данный этап необходим для формирования в объеме фотопреобразователя встроенного поля, служащего для разделения фотоиндуцированных носителей заряда и генерации фототока. В качестве металлического оксида р-типа используют МоО, или СоО, или Сu2О, или NiO, или Сr2О3, или другие металлические оксиды р-типа. Следом выполняют нанесение n-слоя фотопреобразователя на основе металлического оксида n-типа методом магнетронного распыления. Данный этап необходим для формирования в объеме фотопреобразователя встроенного поля, служащего для разделения фотоиндуцированных носителей заряда и генерации фототока. В качестве металлического оксида n-типа используют оксид цинка (ZnO), или SnО2, или Fe2О3, или ТiO2, или V2O7, или МnО2, или CdO, или другие металлические оксиды n-типа. Затем производят нанесение контактных токосъемных слоев фотопреобразователя также методом магнетронного распыления. Данный этап является стандартной процедурой, необходимой для эффективного токосъема с изготовленного фотопреобразователя. Как правило, используются прозрачные оксиды металлов, такие как оксид олова или индий-оловянный оксид (ITO). Также в качестве тыльного токосъема могут применяться металлические слои, играющие так же роль отражателя.
Этап окончательной сборки также является стандартным процессом и, в значительной, мере варьируется. Для снижения контактного сопротивления может использоваться сетка, нанесенная с помощью трафаретной печати или другим способом. Также контактные шины могут быть изготовлены по различным технологиям. Окончательная сборка может производиться по различным технологиям, с применением различных способов коммутации и капсуляции.
Отличительной чертой данного изобретения от аналогов является совокупное применение в процессе нанесения слоев на этапах пассивации, нанесения р- и n-слоев и нанесения токосъемных слоев исключительно магнетронного напыления. Данное техническое решение позволяет повысить производительность процесса производства фотопреобразователей на основе кристаллического кремния, за счет:
1. Сокращение технологического процесса и исключение этапа переворота пластин, необходимого при PECVD процессе осаждения.
2. Возможность применение конвейерной системы.
3. Высокая технологичность процессов магнетронного осаждения.
Стоит также отметить, что данная технологическая цепочка не требует высокотоксичных газов, таких как фосфин или диборан, необходимых при формировании структуры методом PECVD осаждения.
Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния, полученная по вышеописанной линии, представляет из себя текстурированную поликристаллическую или монокристаллическую пластину кремния, которая со всех сторон пассивирована слоем в виде аморфного гидрогенизированного кремния. На верхнюю сторону пластины нанесен р-слой в виде металлического слоя р-типа. На нижнюю сторону пластины нанесен n-слой в виде металлического оксида n-типа. Поверх n- и р-слоев нанесены контактные токосъемные слои в виде прозрачных проводящих оксидов. С тыльной стороны нанесен тыльный токосъемный слой в виде металлического непрозрачного проводящего слоя. Причем слои n-типа и р-типа, пассивирующий и токосъемный слои наносятся методом магнетронного распыления.
Claims (22)
1. Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния, включающая:
- текстурированную поликристаллическую или монокристаллическую пластину кремния;
- пассивирующий слой в виде аморфного гидрогенизированного кремния, нанесенный на каждую сторону пластины кремния;
- p-слой;
- n-слой;
- контактные токосъемные слои в виде прозрачных проводящих оксидов;
- тыльный токосъемный слой в виде металлического непрозрачного проводящего слоя,
отличающаяся тем, что
в качестве p-слоя и n-слоя применяют металлические оксиды соответственно p-типа и n-типа, при этом слои n-типа и p-типа, пассивирующий и токосъемные слои наносятся методом магнетронного распыления.
2. Структура по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве металлического оксида n-типа используют оксид цинка (ZnO), или SnO2, Fe2O3, TiO2, V2O7, MnO2, CdO, или другие металлические оксиды n-типа.
3. Структура по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве металлического оксида p-типа используют MoO, или CoO, Cu2O, NiO, Cr2O3, или другие металлические оксиды p-типа.
4. Линия по производству фотопреобразователя на основе кристаллического кремния, включающая последовательные операции:
- очистка и текстурирование пластин кристаллического кремния,
- нанесение пассивирующего слоя аморфного гидрогенизированного кремния на каждую сторону пластины кремния,
- нанесение p-слоя фотопреобразователя,
- нанесение n-слоя фотопреобразователя,
- нанесение контактных токосъемных слоев фотопреобразователя,
- нанесение тыльного токосъемного слоя,
- окончательная сборка,
отличающаяся тем, что
выполняют последовательное магнетронное напыление пассивирующего слоя, p-слоя в виде металлического оксида p-типа, n-слоя в виде металлического оксида n-типа и токосъемных слоев методом магнетронного распыления.
5. Линия по п. 4, отличающаяся тем, что выполняют последовательное магнетронное напыление пассивирующего, p-типа и n-типа слоев методом магнетронного распыления кремниевой мишени в атмосфере силана и аргона с добавлением водорода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016108626A RU2632267C2 (ru) | 2016-03-10 | 2016-03-10 | Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016108626A RU2632267C2 (ru) | 2016-03-10 | 2016-03-10 | Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016108626A RU2016108626A (ru) | 2017-09-14 |
| RU2632267C2 true RU2632267C2 (ru) | 2017-10-03 |
Family
ID=59893536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016108626A RU2632267C2 (ru) | 2016-03-10 | 2016-03-10 | Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2632267C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675069C1 (ru) * | 2017-11-07 | 2018-12-14 | Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике", ООО "НТЦ ТПТ" | Структура гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя с противоэпитаксиальным подслоем |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100243042A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | JA Development Co., Ltd. | High-efficiency photovoltaic cells |
| US20120211079A1 (en) * | 2011-02-23 | 2012-08-23 | International Business Machines Corporation | Silicon photovoltaic element and fabrication method |
| WO2014148443A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 長州産業株式会社 | 光起電力素子及びその製造方法 |
| RU2532137C2 (ru) * | 2009-09-18 | 2014-10-27 | Син-Эцу Кемикал Ко., Лтд. | Солнечный элемент, способ изготовления солнечного элемента и модуль солнечных элементов |
-
2016
- 2016-03-10 RU RU2016108626A patent/RU2632267C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100243042A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | JA Development Co., Ltd. | High-efficiency photovoltaic cells |
| RU2532137C2 (ru) * | 2009-09-18 | 2014-10-27 | Син-Эцу Кемикал Ко., Лтд. | Солнечный элемент, способ изготовления солнечного элемента и модуль солнечных элементов |
| US20120211079A1 (en) * | 2011-02-23 | 2012-08-23 | International Business Machines Corporation | Silicon photovoltaic element and fabrication method |
| US20130244372A1 (en) * | 2011-02-23 | 2013-09-19 | International Business Machines Corporation | Silicon photovoltaic element and fabrication method |
| WO2014148443A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 長州産業株式会社 | 光起電力素子及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675069C1 (ru) * | 2017-11-07 | 2018-12-14 | Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике", ООО "НТЦ ТПТ" | Структура гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя с противоэпитаксиальным подслоем |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016108626A (ru) | 2017-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9812599B2 (en) | Method of stabilizing hydrogenated amorphous silicon and amorphous hydrogenated silicon alloys | |
| CN102044632B (zh) | 用于cigs电池的氧化锌膜方法和结构 | |
| CN104538464B (zh) | 一种硅异质结太阳能电池及其制作方法 | |
| CN109216509A (zh) | 一种叉指型背接触异质结太阳电池制备方法 | |
| CN101593779A (zh) | 串联薄膜硅太阳能电池及其制造方法 | |
| WO2007018934A2 (en) | Compositionally-graded photovoltaic device and fabrication method, and related articles | |
| CN102751371B (zh) | 一种太阳能薄膜电池及其制造方法 | |
| JP2011014874A (ja) | 光起電力装置及びその製造方法 | |
| CN101609796B (zh) | 薄膜形成方法和薄膜太阳能电池的制造方法 | |
| CN102983215A (zh) | 具有硅纳米线结构的硅薄膜太阳能电池的制备方法 | |
| CN106887483A (zh) | 硅基异质接面太阳能电池及其制备方法 | |
| RU2632267C2 (ru) | Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству | |
| US20140102522A1 (en) | A-si:h absorber layer for a-si single- and multijunction thin film silicon solar cell | |
| CN103107240B (zh) | 多晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法 | |
| RU2632266C2 (ru) | Гетероструктурный фотоэлектрический преобразователь на основе кристаллического кремния | |
| CN102157594B (zh) | 一种超晶格量子阱太阳电池及其制备方法 | |
| CN103107236B (zh) | 异质结太阳能电池及其制作方法 | |
| CN103178163A (zh) | 一种硅基埋栅薄膜太阳能电池的制作方法 | |
| CN202977493U (zh) | 多晶硅薄膜太阳能电池 | |
| CN117276360B (zh) | 一种新型晶硅异质结太阳能电池结构及制备方法和应用 | |
| CN103107235B (zh) | 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法 | |
| JP2011018884A (ja) | 光起電力装置及びその製造方法 | |
| CN211828778U (zh) | 一种perc电池背面复合钝化膜 | |
| CN102364703B (zh) | 非晶硅薄膜太阳能电池的制造方法 | |
| CN103107245B (zh) | 非晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180311 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190318 |