[發明專利]高壓固相晶化法

無效

• 申請號: 200710002562.X
• 申請日: 2007-01-29
• 公開（公告）號: CN101235534A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 李沅民;馬昕
• 申請（專利權）人: 北京行者多媒體科技有限公司
• 主分類號: C30B1/12
• 分類號: C30B1/12;C30B28/02;C30B29/06;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于半導體材料制備范圍，特別涉及到太陽能電池材料的制備技術。

背景技術

太陽能光伏發電是獲得有利于環境的可再生能源的重要途徑之一。當今的光伏市場是由晶體硅產品主導，也就是基于晶片的包括單晶硅和多晶硅的光伏組件，這是由于當今的基于薄膜的光伏產品還沒有達到可以與晶體硅相競爭的性價比，其原因往往是由于其光電轉換效率比晶體硅產品要低，而其單位發電的生產成本又不能明顯低于晶硅產品。

薄膜多晶硅是薄膜光伏技術中最有潛力的材料，它代表了傳統的晶體硅與薄膜光伏技術的一個良好折中，薄膜多晶硅光伏電池的厚度只需要有晶圓光伏電池的1％左右，且其形成過程不需要生產高純度晶圓所需要的極大能量消耗和高純度原材料及復雜的設備和工藝，而且薄膜硅的原材料幾乎是無限的，不受到晶體硅光伏產業的原材料的制約。但是當今的制作薄膜多晶硅的技術不適合于大規模、低成本的生產光伏產品。這個傳統方法是將低溫沉積的非晶硅薄膜置入一個惰性氣體環境中，在600℃溫度下，退火近20小時(加熱冷卻又需要數小時)，其中的氫氣逐漸被放出，并使非晶的結構逐漸轉換成晶體結構。這個過程非常漫長，因為太快的處理會導致薄膜的脫落，另外也會引起所生長的晶硅膜所含的晶顆粒太密，而每一個顆粒都很小，這樣對于光伏器件的制造非常不利。如此所形成的晶化硅薄膜又必須經過快速的更高溫度的熱處理，而后又必須用氫等離子體處理的方法對材料內部的缺陷進行氫鈍化。這個煩瑣、復雜且冗長的過程阻礙了多晶硅薄膜光伏技術的產業化。

發明內容

基于上述考慮，申請人擬訂了本發明的首要目的：提供了一個改良的多晶硅薄膜形成的方法。

本發明進一步目的是，提供一個改良的薄膜多晶硅光伏器件的制作過程。

為了達到上述發明目的，本發明采用了一種將非晶硅薄膜轉化成多晶硅的方法。其設想是借助很高的壓力在高溫下加速非晶硅材料晶化的過程，并同時不斷的向硅膜中補充和提供氫元素。高密度的氫元素的存在使得硅網絡中的晶粒不會變得太小，因為它抑制了籽晶的形成，但是又不妨礙已經形成的晶粒的繼續增長。同時豐富的氫元素也保證在這個高壓退火過程中硅薄膜中的缺陷被不斷的由氫鈍化而不需要在其后進行一次單獨的氫鈍化處理。這種方法的一個明顯長處就是縮短了非晶硅向多晶硅薄膜轉換的時間，不僅高溫處理的時間可以由于高壓的作用而縮短，加溫和冷卻的速率也可大大提高，因為在極高壓下，薄膜由于溫度變化太劇烈，而脫落的可能性大大減小。本發明所得到的氫鈍化的多晶硅薄膜可直接被用做高效率的光電轉換材料。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

附圖顯示了一個將非晶硅轉換成多晶硅的高溫高壓設置。

具體實施方式

用等離子體增強化學氣相沉積的設備，在不超過300℃的溫度下，在基板3上形成厚度不超過5微米的氫化非晶硅，然后將該材料置入可密封的高溫高壓處理裝置10中，將沉積于基板3上的氫化非晶硅薄膜或其元件8安放在一個具有加熱功能的支承底座11上，在箱體中引入主要成分包含氫氣31的氣體，使其壓力達到不小于200個大氣壓的高壓，最好不小于1000個大氣壓，并將基板溫度維持在不低于600℃。在這種高溫高壓狀態下，維持2-20小時。